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用于植物工厂的营养液自动调配系统、工厂及控制方法

来源：花匠小妙招时间：2024-11-25 10:00

本发明涉及无土栽培，特别是涉及一种用于植物工厂的营养液自动调配系统、工厂及控制方法。

背景技术：

1、韭菜为百合科葱属多年生宿根植物，其营养丰富、风味独特，并具有特殊的药用价值而被人们所喜爱。韭菜种植主要以土壤栽培为主，韭菜的无土栽培是近几年才发展起来的。其中韭菜营养液水培技术可以解决生产过程中韭蛆的危害，大大减少了农药的使用量，更加绿色安全，还具有加快韭菜生长、提高产量和净菜率等优点。环境中的co2浓度和光照条件(光质、光强、光照时间)皆是影响植物生长和营养品质的重要因素，环境中co2浓度升高可以提高植物的光合效率，促进植物生长，补光处理能够进一步提高植物的生长和营养品质。有研究表明，红光具有促进韭菜生长和提高产量的作用，还能大幅提高韭菜总酚、类黄酮含量，但硝态氮含量也随之升高。蓝光处理下韭菜生长健壮，产量较高，不仅可以促进韭菜营养物质的积累，还能减少韭菜中纤维素、硝态氮的含量。

2、植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、co2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。目前为了适用一些特殊场合方便移动，设计了集装箱植物工厂，但目前常用的集装箱植物工厂仍存在营养液配比需人工调控营养液数值，智能化较差，无法实时对营养液的配比进行监控，导致在育苗过程中营养液无法调整而影响育苗，同时光照条件单一，不利于更好育苗的问题。

3、因此，急需一种用于植物工厂的营养液自动调配系统、工厂及控制方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有集装箱植物工厂仍存在营养液配比需人工调控营养液数值，智能化较差，无法实时对营养液的配比进行监控，导致在育苗过程中营养液无法调整而影响育苗，同时光照条件单一，不利于更好育苗的问题。

2、为此目的，在第一方面，本发明提供一种用于植物工厂的营养液自动调配系统，其特征在于，所述营养液自动调配系统包括营养液池、控制主机和调配液输送系统，所述营养液池内安装有可溶性离子浓度检测器和ph检测器，所述调配液输送系统设置为能够向所述营养液池内输送多种液体以调配营养液，所述可溶性离子浓度检测器、ph检测器和调配液输送系统均与所述控制主机连接，所述控制主机根据所述可溶性离子浓度检测器和ph检测器检测的信息来控制所述调配液输送系统输送的各种液体的输送量。

3、在上述用于植物工厂的营养液自动调配系统的具体实施方式中，所述调配液输送系统包括第一母液池、第二母液池、蓄水箱和磷酸桶，所述第一母液池和所述第二母液池均通过第一管路连接有肥料桶，所述第一母液池通过第一输送系统向所述营养液池内输送第一类母液，所述第二母液池通过第二输送系统向所述营养液池内输送第二类母液，所述磷酸桶通过第二管路与所述营养液池内连通用于输送磷酸，所述蓄水箱能够通过第三输送系统向所述营养液池输送蒸馏水，所述蓄水箱分别通过一个第四输送系统向所述第一母液池内和第二母液池内输送蒸馏水，所述第一管路和第二管路上均安装有第一阀门，所述肥料桶和磷酸桶内的底端均安装有重量传感器，所述第一阀门、重量传感器、第一输送系统、第二输送系统、第三输送系统和第四输送系统均与所述控制主机连接。

4、在上述用于植物工厂的营养液自动调配系统的具体实施方式中，所述营养液自动调配系统还包括蒸馏水制造机，所述蒸馏水制造机的出口端通过第三管路与所述蓄水箱连通，所述第三管路上安装有第一流量检测器和第二阀门，所述第一流量检测器和第二阀门与所述控制主机连接，所述蓄水箱、第一母液池、第二母液池和营养液池内均安装有搅拌器。

5、在第二方面，本发明还提供一种用于韭菜生产的智能化集装箱植物工厂，包括箱体、营养液自动调配系统和栽培架，所述营养液自动调配系统为上述技术方案中任一项所述的营养液自动调配系统，所述箱体内设置有相互独立的水肥室、种植舱室和配置室，所述种植舱室位于所述水肥室和所述配置室之间，所述营养液自动调配系统位于所述水肥室内并用于向所述栽培架提供调配好的营养液，所述栽培架设置在所述种植舱室内，所述配置室内设置所述控制主机。

6、在上述用于韭菜生产的智能化集装箱植物工厂的具体实施方式中，所述栽培架的个数为多个且并排分布在所述种植舱室内，所述栽培架包括架体、栽培槽、第一进液管和回液管，所述架体上固定有多个呈竖向排列的栽培槽，所述栽培槽上设置有与栽培槽内部连通的进液流道和回液流道，所述第一进液管和回液管均固定在所述架体上并均与所述营养液池连通，所述第一进液管与所述进液流道连通以将营养液池内的营养液输送至栽培槽内，所述回液管与所述回液流道连通以使栽培槽内的营养液回流至营养液池内，所述栽培槽内部用于栽培韭菜，每个所述栽培槽的上方均安装有多个能够发出不同颜色的led灯带。

7、在上述用于韭菜生产的智能化集装箱植物工厂的具体实施方式中，所述栽培槽内设置有漂浮板，所述漂浮板上设有多个等间距排列的圆孔，所述圆孔内放置有栽培块，所述栽培块上设有锥形孔和十字形孔缝拼接的栽培孔，所述栽培孔用于栽培韭菜，所述十字形孔缝位于所述锥形孔的下方；并且/或者

8、所述进液流道通过进液孔与所述栽培槽内部连通，所述进液孔位于所述栽培槽的侧壁底端，所述回液流道通过回液孔与所述栽培槽内部连通，所述回液孔位于所述栽培槽的侧壁顶端。

9、在上述用于韭菜生产的智能化集装箱植物工厂的具体实施方式中，所述种植舱室内安装有监控设备和照明灯，所述配置室包括相互独立的控制室、储藏室和风淋室，所述配置室内设有走廊，所述控制室位于所述走廊的一侧，所述储藏室和所述风淋室位于所述走廊的另一侧，所述风淋室与所述种植舱室能够连通，所述储藏室与所述风淋室能够连通，所述风淋室内安装有风淋器，所述控制主机安装在所述控制室内，所述控制室内安装有显示屏，所述监控设备、显示屏和风淋器均与所述控制主机连接。

10、在上述用于韭菜生产的智能化集装箱植物工厂的具体实施方式中，所述箱体外侧的顶端安装有太阳能发电装置和蓄电池，所述箱体的一侧壁上设有进入门和爬梯，所述箱体上设有进水接口和排水接口，所述箱体的一侧壁上设有观察窗，所述种植舱室内安装有与控制主机连接的二氧化碳制造机、加湿器和空调器，所述种植舱室的顶端安装有与控制主机连接的二氧化碳浓度传感器和温湿度传感器。

11、在第三方面，本发明还提供一种用于植物工厂的营养液自动调配系统的调配控制方法，所述营养液自动调配系统为上述技术方案中任一项所述的营养液自动调配系统，所述控制方法包括：

12、获取所述营养液池内营养液的液位信息并判断是否低于第一预设液位值；

13、如果不低于第一预设液位值，则直接执行营养液调配操作；

14、如果低于第一预设液位值，则由所述控制主机控制蓄水箱、第一母液池、第二母液池和磷酸桶按照预设调配比例量向营养液池内输送蒸馏水、第一类母液、第二类母液和磷酸以进行营养液调配，且在输送过程中由所述控制主机控制第一母液池、第二母液池和营养液池内的搅拌器启动进行搅拌操作并搅拌第一预设时间，在输送完成后且搅拌时间达到第一预设时间时执行营养液调配操作；

15、其中，所述营养液调配操作包括：

16、所述控制主机根据接收的可溶性离子浓度信息判断当前营养液池内的可溶性离子浓度是否在第一预设目标数值范围内，以及根据ph信息判断当前营养液池内的ph值是否在第二预设目标数值范围内；

17、如果可溶性离子浓度和ph值均在对应的预设目标数值范围内，则判断营养液调配成功可以用于栽培使用，此时所述控制主机可以执行营养液输送指令；

18、如果可溶性离子浓度不在所述第一预设目标数值范围内，则由所述控制主机控制第一母液池和/或第二母液池执行浓度调配操作，直到可溶性离子浓度在所述第一预设目标数值范围内，然后由控制主机根据ph信息判断ph值是否在第二预设目标数值范围内，如果ph值不在第二预设目标数值范围内，则根据ph值控制磷酸桶执行ph调节操作，直到ph值在第二预设目标数值范围内，则判断判断营养液调配成功可以用于栽培使用，且在调配过程中所述控制主机不执行营养液输送指令；

19、如果可溶性离子浓度在所述第一预设目标数值范围内，且ph值不在所述第二预设目标数值范围内，则由所述控制主机控制所述磷酸桶执行ph调节操作，直到ph值在第二预设目标数值范围内，则判断营养液调配成功可以用于栽培使用，且在调配过程中所述控制主机不执行营养液输送指令。

20、在上述用于植物工厂的营养液自动调配系统的调配控制方法的具体实施方式中，“由所述控制主机控制第一母液池和/或第二母液池执行浓度调配操作，直到可溶性离子浓度在所述第一预设目标数值范围内”的具体步骤包括：

21、由所述控制主机根据接收的可溶性离子浓度信息控制第一母液池和/或第二母液池按照第一预设加入量加入营养液池内，并在加入后按照第二预设时间进行搅拌，搅拌完成后再由所述控制主机根据获取的可溶性离子浓度信息判断是否在所述第一预设目标数值范围内；如果不在所述第一预设目标数值范围内，则重复上述调配可溶性离子浓度的步骤进行调配，直到可溶性离子浓度在所述第一预设目标数值范围内；并且/或者

22、“根据ph值控制磷酸桶执行ph调节操作，直到ph值在第二预设目标数值范围内”的步骤具体包括：

23、由所述控制主机控制所述磷酸桶按照第二预设加入量向营养液池内加入磷酸并控制所述搅拌器按照第二预设时间进行搅拌，搅拌完成后再由所述控制主机根据获取的ph值信息判断是否在所述第二预设目标数值范围内，如果不在所述第二预设目标数值范围内，则重复上述调配ph值的步骤进行ph值调整，直到ph值在第二预设目标数值范围内。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、在营养液池内设置可溶性离子浓度检测器和ph检测器，控制主机根据检测的可溶性离子浓度信息和ph值能够判断营养液池内的营养液配比是否符合要求，在不达标时可以向营养液池内自动加入母液或者磷酸来调整配比以使营养液达到目标配比，实现了营养液自动调节功能，在整个过程无需人工手动调配，降低了劳动强度，同时更加智能化，在整个培育过程中营养液处于实时检测状态，使营养液时刻处于育苗所需的配比状态，使韭菜长势更好，有利于提高无土栽培的产量；

26、2、通过在栽培槽的上方设置多个不同颜色led灯带以进行补光处理，对于韭菜来说，可以设置蓝色和红色灯光，通过控制主机定时使led灯带发出蓝光和红光，且可以设置补光时间并调节光照强度，不仅促进韭菜生长和提高产量的作用，还能大幅提高韭菜总酚、类黄酮含量，同时可以促进韭菜营养物质的积累，还能减少韭菜中纤维素、硝态氮的含量。