本發(fā)明涉及植物無土栽培裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超聲波智能氣霧栽培裝置。

背景技術(shù)：

我國的無土栽培技術(shù)有著悠久的歷史。氣霧栽培既是一種新型植物培養(yǎng)方法，也是一種無土栽培技術(shù)。氣霧栽培簡稱霧培，是一種以霧化營養(yǎng)液方式滿足植物根系對水肥需求的栽培模式，其基本原理是使植物的根系懸掛生長在封閉、不透光的環(huán)境內(nèi)，營養(yǎng)液通過特殊設(shè)備形成噴霧或霧滴，噴灑到植物根系上，以提供植物生長所需的水分和養(yǎng)分。

氣霧栽培與傳統(tǒng)土培及普通水培相比，植物根系直接暴露在充滿霧化營養(yǎng)的空氣中，具有充足的自由伸展空間，可以毫無機(jī)械阻力的延伸；營養(yǎng)液霧化過程中不斷溶解空氣中的氧，可以有效解決普通水培中供氧、供肥的矛盾，具有土壤栽培和普通水培所沒有的優(yōu)勢。氣霧栽培可提高單位面積內(nèi)作物的產(chǎn)量，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、污染少的優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的，符合未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的方向，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑。

目前，可依據(jù)植物的不同生長特性來調(diào)節(jié)溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)的氣霧栽培裝置還很少，且功能并不完善，大部分氣霧栽培裝置只是依據(jù)人為經(jīng)驗(yàn)對溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，人力耗費(fèi)較大，且易出現(xiàn)較大的調(diào)節(jié)誤差。因而，設(shè)計(jì)出自動(dòng)調(diào)控溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)的氣霧栽培裝置尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種超聲波智能氣霧栽培裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的氣霧栽培裝置需要人工調(diào)節(jié)溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超聲波智能氣霧栽培裝置，包括用于栽培植物的栽培架體，栽培架體的底部設(shè)有營養(yǎng)液槽，營養(yǎng)液槽與栽培架體的內(nèi)部連通，營養(yǎng)液槽內(nèi)設(shè)有超聲波霧化器，栽培架體內(nèi)設(shè)有軸流風(fēng)扇，栽培架體內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和植物全光譜生長燈，栽培架體的頂部設(shè)有控制器，超聲波霧化器、軸流風(fēng)扇、溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和植物全光譜生長燈均與控制器連接。

進(jìn)一步地，超聲波智能氣霧栽培裝置還包括植物根系濕度傳感器，植物根系濕度傳感器安裝在栽培架體內(nèi)且靠近植物的根系處，植物根系濕度傳感器與控制器連接。

進(jìn)一步地，栽培架體包括一不銹鋼支撐架，不銹鋼支撐架上安裝有多塊定植板，多塊定值板圍成多棱柱形，定植板上開設(shè)有定植孔，定植孔內(nèi)放置有定植籃。

進(jìn)一步地，多塊定值板活動(dòng)設(shè)置在營養(yǎng)液槽上，不銹鋼支撐架的頂部安裝一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制器連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與多棱柱形的定值板連接，用于驅(qū)動(dòng)定值板在營養(yǎng)液槽上轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，定植板的內(nèi)側(cè)設(shè)有防水回流膜，防水回流膜上對應(yīng)于定植孔開設(shè)有通孔，防水回流膜的底部設(shè)有與營養(yǎng)液槽連通的開口。

進(jìn)一步地，不銹鋼支撐架內(nèi)安裝有六塊定植板，其中三塊彼此相間隔的定植板上均安裝一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)濕度傳感器和一個(gè)光照強(qiáng)度傳感器，另外三塊彼此相間隔的定植板上均安裝兩個(gè)植物根系濕度傳感器。

進(jìn)一步地，控制器采用Stm32為主控制板，溫度傳感器為SM1810B溫度傳感器，濕度傳感器為SM1810B濕度傳感器，光照強(qiáng)度傳感器為SM2160B RS485總線式光照度傳感器，溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和植物根系濕度傳感器均通過RS485通訊模塊與控制器連接。

進(jìn)一步地，軸流風(fēng)扇安裝在營養(yǎng)液槽的頂部且正對超聲波霧化器設(shè)置。

進(jìn)一步地，控制器通過一無線收發(fā)模塊與一上位機(jī)連接。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過在栽培架體內(nèi)設(shè)置溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和植物全光譜生長燈，將超聲波霧化器、軸流風(fēng)扇、溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和植物全光譜生長燈均與控制器連接，使用時(shí)，分別通過溫度傳感器、濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器采集栽培架體內(nèi)的溫度信息、濕度信息和光照強(qiáng)度信息，生成溫度信號、濕度信號和光照強(qiáng)度信號，并將該溫度信號、濕度信號和光照強(qiáng)度信號傳輸至控制器，控制器根據(jù)溫度信號和濕度信號控制超聲波霧化器的開閉狀態(tài)、霧化狀態(tài)以及軸流風(fēng)扇的風(fēng)速，控制器根據(jù)光照強(qiáng)度信號控制植物全光譜生長燈的光照強(qiáng)度和時(shí)間，進(jìn)而對栽培架體內(nèi)的光照強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。該超聲波智能氣霧栽培裝置實(shí)現(xiàn)了對栽培架體內(nèi)溫度、濕度和光照強(qiáng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可對植物生長過程實(shí)時(shí)監(jiān)測，避免植物生長出現(xiàn)異常。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的超聲波智能氣霧栽培裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為沿圖1中A-A面的剖視示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的超聲波智能氣霧栽培裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的超聲波智能氣霧栽培裝置中不銹鋼支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的超聲波智能氣霧栽培裝置中營養(yǎng)液槽、超聲波霧化器和軸流風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的超聲波智能氣霧栽培裝置的電路連接框圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、栽培架體；11、不銹鋼支撐架；12、定植板；13、定植孔；20、營養(yǎng)液槽；30、超聲波霧化器；40、軸流風(fēng)扇；50、溫度傳感器；60、濕度傳感器；70、光照強(qiáng)度傳感器；80、植物全光譜生長燈；90、控制器；100、植物根系濕度傳感器；110、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；120、防水回流膜；130、無線收發(fā)模塊；140、上位機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實(shí)施例對本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實(shí)施例。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“一個(gè)”或者“一”等類似詞語不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的?！吧稀?、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關(guān)系，當(dāng)被描述對象的絕對位置改變后，則該相對位置關(guān)系也相應(yīng)地改變。

參見圖1至圖6，一種本發(fā)明實(shí)施例的超聲波智能氣霧栽培裝置，該超聲波智能氣霧栽培裝置包括用于栽培植物的栽培架體10，在栽培架體10的底部設(shè)置有營養(yǎng)液槽20，營養(yǎng)液槽20與栽培架體10的內(nèi)部連通，營養(yǎng)液槽20內(nèi)設(shè)有超聲波霧化器30，栽培架體10內(nèi)設(shè)有軸流風(fēng)扇40。在栽培架體10內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器50、濕度傳感器60、光照強(qiáng)度傳感器70和植物全光譜生長燈80，在栽培架體10的頂部設(shè)置有控制器90，并且超聲波霧化器30、軸流風(fēng)扇40、溫度傳感器50、濕度傳感器60、光照強(qiáng)度傳感器70和植物全光譜生長燈80均與控制器90連接。

上述的超聲波智能氣霧栽培裝置，通過在栽培架體10內(nèi)設(shè)置溫度傳感器50、濕度傳感器60、光照強(qiáng)度傳感器70和植物全光譜生長燈80，將超聲波霧化器30、軸流風(fēng)扇40、溫度傳感器50、濕度傳感器60、光照強(qiáng)度傳感器70和植物全光譜生長燈80均與控制器90連接，使用時(shí)，分別通過溫度傳感器50、濕度傳感器60和光照強(qiáng)度傳感器70采集栽培架體10內(nèi)的溫度信息、濕度信息和光照強(qiáng)度信息，生成溫度信號、濕度信號和光照強(qiáng)度信號，并將該溫度信號、濕度信號和光照強(qiáng)度信號傳輸至控制器90，控制器90根據(jù)溫度信號和濕度信號控制超聲波霧化器30的開閉狀態(tài)、霧化狀態(tài)以及軸流風(fēng)扇40的風(fēng)速，控制器90根據(jù)光照強(qiáng)度信號控制植物全光譜生長燈80的光照強(qiáng)度和時(shí)間，進(jìn)而對栽培架體10內(nèi)的光照強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。該超聲波智能氣霧栽培裝置實(shí)現(xiàn)了對栽培架體10內(nèi)溫度、濕度和光照強(qiáng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可對植物生長過程實(shí)時(shí)監(jiān)測，避免植物生長出現(xiàn)異常。

參見圖1和圖3，在本實(shí)施例中，智能氣霧栽培裝置還包括植物根系濕度傳感器100，該植物根系濕度傳感器100安裝在栽培架體10內(nèi)且靠近植物的根系處安裝，植物根系濕度傳感器100與控制器90連接。通過設(shè)置植物根系濕度傳感器100采集植物根系附近的濕度，便于對植物根系處的濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，使植物能夠在更加適宜的濕度條件下生長。

參見圖1、圖3和圖4，具體來說，栽培架體10包括一個(gè)不銹鋼支撐架11，在該不銹鋼支撐架11內(nèi)安裝有多塊定植板12，多塊定植板12圍成多棱柱形，每塊定植板12上開設(shè)有多個(gè)定植孔13，每個(gè)定植孔13內(nèi)均放置有定植籃(圖中未示出)，植物栽培在定植籃內(nèi)。定植板12采用擠塑板。

為了使植物補(bǔ)光更加均勻，在本實(shí)施例中，多塊定值板12活動(dòng)設(shè)置在營養(yǎng)液槽20上，在不銹鋼支撐架11的頂部安裝有一臺驅(qū)動(dòng)電機(jī)110，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)110與控制器90連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)110的轉(zhuǎn)軸與多棱柱形的定植板12連接，用于驅(qū)動(dòng)定值板12在營養(yǎng)液槽20上轉(zhuǎn)動(dòng)。如此設(shè)置，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)110驅(qū)動(dòng)定植板12轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使各個(gè)位置的植物所照射到的光照強(qiáng)度相同，有效提高了植物補(bǔ)光的均勻性。定植板12的旋轉(zhuǎn)速度通過控制器90來控制。一般地，轉(zhuǎn)速適宜范圍為0.1r/min-10r/min。

為了避免營養(yǎng)液從多塊定植板12之間的連接處以及栽培架體10與營養(yǎng)液槽20的連接處外漏，參見圖1和圖3，在本實(shí)施例中，在定植板12的內(nèi)側(cè)設(shè)置有防水回流膜120，該防水回流膜120上對應(yīng)于定植孔13開設(shè)有通孔，防水回流膜120的底部設(shè)置有與營養(yǎng)液槽20連通的開口。如此設(shè)置，營養(yǎng)液沾在防水回流膜120上后，沿防水回流膜120下落，落回至營養(yǎng)液槽20內(nèi)進(jìn)行回收。這樣，有效避免了營養(yǎng)液的外漏，提高了營養(yǎng)液的利用率，降低了成本。

具體地，參見圖1和圖3，在本實(shí)施例中，在不銹鋼支撐架11內(nèi)安裝有六塊定植板12，其中三塊彼此相間隔的定植板12上均安裝有一個(gè)溫度傳感器50、一個(gè)濕度傳感器60和一個(gè)光照強(qiáng)度傳感器70，其中，溫度傳感器50安裝在定植板12的下部，濕度傳感器60安裝在定植板12的中部，光照強(qiáng)度傳感器70安裝在定植板12的上部；另外三塊彼此相間隔的定植板12上均安裝兩個(gè)植物根系濕度傳感器100。該兩個(gè)植物根系濕度傳感器100分別安裝在定植板12的上部和下部。如此布置，可以進(jìn)一步提高溫度采集、濕度采集、光照強(qiáng)度采集以及植物根系部濕度采集的準(zhǔn)確性。

在本實(shí)施例中，控制器90采用Stm32為主控制板，溫度傳感器50采用SM1810B溫度傳感器，濕度傳感器60采用SM1810B濕度傳感器，光照強(qiáng)度傳感器70采用SM2160B RS485總線式光照度傳感器，并且溫度傳感器50、濕度傳感器60、光照強(qiáng)度傳感器70和植物根系濕度傳感器100均通過RS485通訊模塊與控制器90連接，采用工業(yè)通用的MODBUS-RTU協(xié)議，波特率9600。

超聲波霧化器30霧化營養(yǎng)液后，營養(yǎng)液霧滴是常溫的，常溫霧滴不能上升，必須借助軸流風(fēng)扇40把霧滴往上部吹，才能使根系吸收到營養(yǎng)液霧滴。為了更好地將營養(yǎng)液霧滴吹到栽培架體10內(nèi)，參見圖1、圖2和圖5，在本實(shí)施例中，將軸流風(fēng)扇40安裝在營養(yǎng)液槽20的頂部且正對超聲波霧化器30處。這樣，經(jīng)過霧化的營養(yǎng)液可以立即被軸流風(fēng)扇40吹入栽培架體10內(nèi)。通過調(diào)節(jié)軸流風(fēng)扇40的風(fēng)速大小可以調(diào)節(jié)營養(yǎng)液霧滴的通過量大小。

參見圖6，在本實(shí)施例中，控制器90還通過一個(gè)無線收發(fā)模塊130與一個(gè)上位機(jī)140(電腦Web端、手機(jī)APP端)連接。能在電腦Web端和手機(jī)APP端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及調(diào)控。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。