一种智慧农业水培管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧农业水培管理系统，包括水培架和收获系统；所述的水培架包括水培管、水培液自动补充装置、出水口、出水口拉环、第一传送带、种植孔、第一滑轮组、激光开关支架、激光开关、割刀、割刀支架；所述的水培管为顶部开放的可盛液体的管道，具体形状和大小可根据需要自行设计；所述的收获系统包括第二传送带、收获系统支架、收获系统支架滑轮组；所述的第二传送带围绕在收获系统支架滑轮组外侧，在收获系统支架滑轮组带动下，围绕收获系统支架转动；整套智慧农业水培管理系统可以大大提高现代农业温室水培作业的工作效率，节省人工和能源。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧农业水培管理系统
本专利技术涉及现代农业智能化管理领域，具体涉及一种智慧农业水培管理系统。
技术介绍
水培(Hydroponics)是一种新型的植物无土栽培方式，又名营养液培，其核心是将植物的根系直接浸润于营养液中，这种营养液能替代土壤，向植物提供水分、养分、氧气等生长因子，使植物能够正常生长。中国专利号为CN201610322962.8的专利文件公开了一种精品葡萄自动旋转种植培养方法，将葡萄棚架搭设在旋转托盘上，通过光感元件和降水计量器自动控制葡萄藤整体旋转。上述旋转的作用是：使葡萄各面受日照均匀。中国专利号CN201711493583.6的专利文件公开了一种旋转式水培床，包括圆形水培床支架、环形种植架体、定植篮、定植篮拨动件、驱动装置等部件。该专利技术提高的旋转式水培床方案可以将植物从中心逐渐向外侧移动，随着植物的生长，逐渐加大株距以适应植株生长对空间的需要，具有较高的自动化程度，无需人工调整。但是，上述旋转式水培床的水培床支架为圆形，其旋转的作用是随着植株生长加大植株之间的距离，使植株能够充分吸收光照、养分以及空气，为植物生长提供更好的环境。然而，在现代农业高密度高效率的种植管理模式下，除了要调控植株的生长空间和光照之外，还要解决提高生产的效率、降低能耗等严重影响生产效率和生产成本的问题。因为水培生产的植物需要在穴盘中提前育种，待植物生长到一定程度之后移栽到栽培架上进行水培，待植物成熟之后，将植物收获运输到目的地。目前，在植物水培过程中，在植物移栽和收获的过程中，还是主要依靠人工劳动，对人力消耗较大。因此，本专利技术针对植物移栽和收获这两个人工劳动量大、自动化程度较低的环节提出解决方案。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在提供一种智慧农业水培管理系统。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种智慧农业水培管理系统，包括至少一个水培架和收获系统；所述的水培架包括水培管、水培液自动补充装置、出水口、出水口拉环、第一传送带、种植孔、第一滑轮组、激光开关支架、激光开关、割刀、割刀支架；所述的水培管为顶部开放的可盛液体的管道，具体形状和大小可根据需要自行设计，本专利技术采用圆管状水培管；所述的第一滑轮组包括8个滑轮，其中4个滑轮安装在水培管一端，另外4个滑轮安装在水培管另一端，水培管每一端的4个滑轮呈矩形分布，用于支撑第一传送带围绕水培管转动；所述的第一滑轮组通过电机控制转速，转速可根据需要自行设定；所述的种植孔为圆形，设置在第一传送带上，种植孔的数量和间距可根据需要自行设定；所述的激光开关支架、割刀支架安装在水培管的同一端(水培管靠近收获系统的一端)，激光开关支架、割刀支架垂直于第一传送带平面安装；所述的激光开关支架的安装位置，沿第一传送带运动方向，要先于割刀支架的安装位置，来补偿植物检测和割刀动作之间的时间差，激光开关支架和割刀支架之间的距离根据电机转速、割刀动作速度、软件延时等实际情况具体确定；所述的第一传送带沿水培管长度方向包围在水培管外侧，通过第一滑轮组支撑，带动第一传送带可以围绕水培管长度方向转动；所述的第一传送带的转动方向是，从水培管没有安装激光开关支架和割刀支架的一端，到安装有激光开关和和割刀支架的一端；所述的第一传送带上的种植孔与水培管上部开口位置正对，使种植在种植孔中的植物根系可以通过水培管上部开口位置浸入水培液中；所述的激光开关安装在激光开关支架上，激光开关的安装位置可根据需要自行调节，调节的目的是使激光检测开关能够检测到跟随第一传送带运动的植物；所述的割刀安装在割刀支架上，割刀的安装位置可根据需要自行调节，调节的目的是使割刀的动作位置能够切割到跟随第一传送带运动的植物，完成对植物收获；所述的割刀为双面开刃割刀，在割刀上摆或下摆时，都能切断植物；所述的激光开关在没有检测到植物时，不动作，当植物跟随第一传送带通过激光开关前方时，激光开关检测到植物，并上传信号至主机，主机发送指令，驱动割刀动作，即上摆或下摆，完成对植物的收获，具体是上摆还是下摆，取决于割刀的前一个工作状态；所述的水培液自动补充装置包括进水管、进水管阀门、水培液自动补充装置支架、金属杆、空芯球、调节螺母；所述的金属杆呈“﹃”型，水培液自动补充装置支架与金属杆可转动连接，所述的进水管固定在水培液自动补充装置支架上；所述的空心球通过调节螺母固定在金属杆上；所述的进水管阀门与金属杆垂直固定连接，并且进水管阀门与进水口(此处进水口即是进水管的出水口)相对应，在压紧时可以刚好堵住进水口，防止多余的液体进入水培管；所述的水培液自动补充装置采用纯机械设计，无需供电，节约能源，在水培管中营养液不足时，可以自动从进水管吸取液体补充至预定液位，保证水培管内液位满足植物生长需求，当水培管内的水培液不足时，水培液不足以支撑空心球到预定位置，使进水管阀门与进水口的连接松动，从而液体可以从进水口流入水培管，当水培管，当水培管内液体重新到达预定水位时，空心球在浮力的作用下使进水管阀门重新压紧进水口，进水口重新关闭，以此类推，保证水培管内的液位稳定；水培管内的液位可以通过调节空芯球的位置或调节水培液自动补充装置支架的角度实现；所述的出水口设置在水培管底部，可以在需要排水时，排空水培管内的液体；所述的出水口拉环与出水口相连接，在种植周期结束或者需要清空水培管时，可以通过拉动出水口拉环打开出水口，水培管内的液体在重力的作用下，通过出水口流出水培管；所述的收获系统包括第二传送带、收获系统支架、收获系统支架滑轮组；所述的第二传送带围绕在收获系统支架滑轮组外侧，在收获系统支架滑轮组带动下，围绕收获系统支架转动；所述的收获系统支架滑轮组包含8个滑轮，其中4个滑轮安装在收获系统支架一端，另外4个滑轮安装在收获系统支架另一端；所述的收获系统支架滑轮组由收获系统支架滑轮组电机驱动；与现有技术相比，本专利技术的有益效果：在现代农业水培管理过程中大大减少人工劳动压力和生产成本。在进行水培苗移栽时，第一传送带可以按照一定速度围绕水培管运动，操作人员可以站在固定位置就可以实现整排水培管的植物移栽工作，节约了时间和劳动成本。在水培日常管理过程中，无需人工检测营养液位和人工补充液体，省去了繁杂的日常管理。在植物成熟收获时，自动收获系统可以自动检测植物是否到达预定位置，并自动收割和运输，工作人员只需要站在固定的收集位置对已经收获的植物进行整理装箱即可。整套智慧农业水培管理系统可以大大提高现代农业温室水培作业的工作效率，节省人工和能源。附图说明图1是水培液自动补充装置示意图；图2是水培架顶部结构示意图；图3是水培架端部结构示意图图4是水培管理系统侧视结构示意图；图5是智慧农业水培管理系统结构示意图；图6是智慧农业水培管理系统电路控制原理图；其中，1是水培管；2是进水管；3是进水管阀门；4是水培液自动补充装置支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智慧农业水培管理系统，其特征在于，包括至少一个水培架和收获系统；/n所述的水培架包括水培管、水培液自动补充装置、出水口、出水口拉环、第一传送带、种植孔、第一滑轮组、激光开关支架、激光开关、割刀、割刀支架；/n所述的水培管为顶部开放的可盛液体的管道；/n所述的第一滑轮组包括8个滑轮，其中4个滑轮安装在水培管一端，另外4个滑轮安装在水培管另一端，水培管每一端的4个滑轮呈矩形分布，用于支撑第一传送带围绕水培管转动；所述的第一滑轮组通过电机控制转速；所述的种植孔为圆形，设置在第一传送带上；/n所述的激光开关支架、割刀支架安装在水培管靠近收获系统的一端，激光开关支架、割刀支架垂直于第一传送带平面安装；/n所述的激光开关支架的安装位置，沿第一传送带运动方向，要先于割刀支架的安装位置，来补偿植物检测和割刀动作之间的时间差，激光开关支架和割刀支架之间的距离根据电机转速、割刀动作速度、软件延时的实际情况具体确定；/n所述的第一传送带沿水培管长度方向包围在水培管外侧，通过第一滑轮组支撑，带动第一传送带可以围绕水培管长度方向转动；/n所述的第一传送带的转动方向是从水培管没有安装激光开关支架和割刀支架的一端，到安装有激光开关和和割刀支架的一端；/n所述的第一传送带上的种植孔与水培管上部开口位置正对，使种植在种植孔中的植物根系可以通过水培管上部开口位置浸入水培液中；/n所述的激光开关安装在激光开关支架上；所述的割刀安装在割刀支架上；/n所述的割刀为双面开刃割刀，在割刀上摆或下摆时，都能切断植物；/n所述的激光开关在没有检测到植物时，不动作；当植物跟随第一传送带通过激光开关前方时，激光开关检测到植物，并上传信号至主机，主机发送指令，驱动割刀动作，即上摆或下摆，完成对植物的收获，具体是上摆还是下摆，取决于割刀的前一个工作状态；/n所述的水培液自动补充装置包括进水管、进水管阀门、水培液自动补充装置支架、金属杆、空芯球、调节螺母；/n所述的水培液自动补充装置支架与金属杆可转动连接，所述的进水管固定在水培液自动补充装置支架上；所述的空心球通过调节螺母固定在金属杆上；/n所述的进水管阀门与金属杆垂直固定连接，并且进水管阀门与进水口相对应，在压紧时可以刚好堵住进水口，防止多余的液体进入水培管；/n当水培管中营养液不足时，可以自动从进水管吸取液体补充至预定液位，保证水培管内液位满足植物生长需求，当水培管内的水培液不足时，水培液不足以支撑空心球到预定位置，使进水管阀门与进水口的连接松动，从而液体可以从进水口流入水培管，当水培管内液体重新到达预定水位时，空心球在浮力的作用下使进水管阀门重新压紧进水口，进水口重新关闭，以此类推，保证水培管内的液位稳定；水培管内的液位可以通过调节空芯球的位置或调节水培液自动补充装置支架的角度实现；/n所述的出水口设置在水培管底部，在需要排水时，排空水培管内的液体；所述的出水口拉环与出水口相连接，在种植周期结束或者需要清空水培管时，通过拉动出水口拉环打开出水口，水培管内的液体在重力的作用下，通过出水口流出水培管；/n所述的收获系统包括第二传送带、收获系统支架、收获系统支架滑轮组；/n所述的第二传送带围绕在收获系统支架滑轮组外侧，在收获系统支架滑轮组带动下，围绕收获系统支架转动；/n所述的收获系统支架滑轮组包含8个滑轮，其中4个滑轮安装在收获系统支架一端，另外4个滑轮安装在收获系统支架另一端；/n所述的收获系统支架滑轮组由收获系统支架滑轮组电机驱动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智慧农业水培管理系统，其特征在于，包括至少一个水培架和收获系统；
所述的水培架包括水培管、水培液自动补充装置、出水口、出水口拉环、第一传送带、种植孔、第一滑轮组、激光开关支架、激光开关、割刀、割刀支架；
所述的水培管为顶部开放的可盛液体的管道；
所述的第一滑轮组包括8个滑轮，其中4个滑轮安装在水培管一端，另外4个滑轮安装在水培管另一端，水培管每一端的4个滑轮呈矩形分布，用于支撑第一传送带围绕水培管转动；所述的第一滑轮组通过电机控制转速；所述的种植孔为圆形，设置在第一传送带上；
所述的激光开关支架、割刀支架安装在水培管靠近收获系统的一端，激光开关支架、割刀支架垂直于第一传送带平面安装；
所述的激光开关支架的安装位置，沿第一传送带运动方向，要先于割刀支架的安装位置，来补偿植物检测和割刀动作之间的时间差，激光开关支架和割刀支架之间的距离根据电机转速、割刀动作速度、软件延时的实际情况具体确定；
所述的第一传送带沿水培管长度方向包围在水培管外侧，通过第一滑轮组支撑，带动第一传送带可以围绕水培管长度方向转动；
所述的第一传送带的转动方向是从水培管没有安装激光开关支架和割刀支架的一端，到安装有激光开关和和割刀支架的一端；
所述的第一传送带上的种植孔与水培管上部开口位置正对，使种植在种植孔中的植物根系可以通过水培管上部开口位置浸入水培液中；
所述的激光开关安装在激光开关支架上；所述的割刀安装在割刀支架上；
所述的割刀为双面开刃割刀，在割刀上摆或下摆时，都能切断植物；
所述的激光开关在没有检测到植物时，不动作；当植物跟随第一传送带通过激光开关前方时，激光开关检测到植物，并上传信号至主机，主机发送指令，驱动割刀动作，即上摆或下摆，完成对植物的收获，具体是上摆还是下摆，取决于割刀的前一个工作状态；
所述的水培液自...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫婷婷，张美娜，李雪，王士林，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32