申请/专利权人：湖南农业大学

申请日：2019-06-26

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN110169351B

主分类号：A01G31/02

分类号：A01G31/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.09.20#实质审查的生效;2019.08.27#公开

摘要：本发明公开了一种叶菜雾化栽培装置，该装置包括栽培系统、营养液雾化回流系统、温湿度控制系统、光照控制系统、二氧化碳供给系统和气流循环系统；栽培系统包括设置在箱体内的若干栽培管；营养液雾化回流系统包括营养液存储槽、超声波喷雾机、营养液输送管道、气雾管道和回流管道；温湿度控制系统包括热冷风空调机、雾化机及温湿度传感器；光照控制系统包括植物生长灯和光照强度传感器；二氧化碳供给系统包括二氧化碳钢瓶及输送管道和二氧化碳传感器；气流循环系统包括轴流换气风扇。本发明对叶菜育苗及生长全程中的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等实现全程可自动调节，根据叶菜的实际的生长情况进行控制，加速叶菜的生长。

主权项：1.一种叶菜雾化栽培装置，其特征在于，包括栽培系统、营养液雾化回流系统3、温湿度控制系统、光照控制系统、二氧化碳供给系统和气流循环系统；所述栽培系统包括设置在箱体1内的若干栽培管2，栽培管2的管壁围成中空的腔体，所述栽培管2横截面为倒梯形，栽培管2上设有用于栽培植物的定植孔21，定植孔21内装有定植篮22，定植篮22至少部分位于所述腔体内；所述营养液雾化回流系统3包括营养液存储槽32、超声波喷雾机31、营养液输送管道36、气雾管道38和回流管道39，营养液存储槽32通过营养液输送管道36与超声波喷雾机31连通，所述营养液输送管道36上设置第一电磁阀37；超声波喷雾机31上连接气雾管道38用于输送雾化后的营养液，气雾管道38的若干出口端伸入栽培管2的腔体内、定植篮22附近，气雾管道38内设置有轴流风扇12；回流管道39与栽培管2连接，用于使冷凝沉积在栽培管2底部的营养液回流至营养液存储槽32，所述营养液存储槽32内设置水分温度传感器33和加热棒34，用于检测并调控营养液的温度；所述温湿度控制系统包括热冷风空调机4、用于将水雾化后调控箱体1内湿度的雾化机11及用于检测箱体1内温度、湿度以及植物根系区域湿度的若干个温湿度传感器5；所述光照控制系统包括设置于栽培管2上方的植物生长灯6和设置于栽培管2上方的光照强度传感器7；所述二氧化碳供给系统包括二氧化碳钢瓶8及输送管道和设置于栽培管2上方的二氧化碳传感器9；所述气流循环系统包括设置在箱体1上的轴流换气风扇10。

全文数据：一种叶菜雾化栽培装置技术领域本发明属于农业种植技术领域，尤其涉及一种叶菜雾化栽培装置。背景技术当前我国栽培方式主要分为土培和无土栽培两种。无土栽培又分为基质栽培、水培、雾培。目前无土栽培方式主要以基质栽培为主，而雾培作为一种新型的无土栽培技术，近年来随着技术的不断发展，已经实际运用在叶菜的具体栽培中，目前主要运用在农业观光园和实验示范基地。现在的雾培设施主要由栽培系统、营养液供给系统两部分构成，结构较为简单，没有结合现有的物联网、大数据等先进科学技术。为了提高现有雾化栽培装置的技术，增加叶菜的产量和品质，设计新型、智能的雾化栽培装置是未来的发展趋势。发明内容本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种叶菜类蔬菜雾化栽培装置，全程智能调控不同环境参数因子，提高叶菜的产量和品质。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种雾化栽培装置，包括栽培系统、营养液雾化回流系统、温湿度控制系统、光照控制系统、二氧化碳供给系统和气流循环系统；所述栽培系统包括设置在箱体内的若干栽培管，栽培管的管壁围成中空的腔体，栽培管上设有用于栽培植物的定植孔，定植孔内装有定植篮，定植篮至少部分位于所述腔体内；所述营养液雾化回流系统包括营养液存储槽、超声波喷雾机、营养液输送管道、气雾管道和回流管道，营养液存储槽通过营养液输送管道与超声波喷雾机连通；超声波喷雾机上连接气雾管道用于输送雾化后的营养液，气雾管道的若干出口端伸入栽培管的腔体内、定植篮附近；回流管道与栽培管连接，用于使冷凝沉积在栽培管底部的营养液回流至营养液存储槽；所述温湿度控制系统包括热冷风空调机、用于将水雾化后调控箱体内湿度的雾化机及用于检测箱体内温度、湿度以及植物根系区域湿度的若干个温湿度传感器；所述光照控制系统包括设置于栽培管上方的植物生长灯和设置于栽培管上方的光照强度传感器；所述二氧化碳供给系统包括二氧化碳钢瓶及输送管道和设置于栽培管上方的二氧化碳传感器；所述气流循环系统包括设置在箱体上的轴流换气风扇。进一步的，所述营养液存储槽内设置水分温度传感器和加热棒，用于控制营养液的温度并对其加热。进一步的，所述营养液输送管道上设置第一电磁阀。进一步的，所述栽培管横截面为倒梯形。进一步的，气雾管道内设置有轴流风扇。进一步的，用于检测箱体内温度、湿度的温湿度传感器设置在栽培管上方，用于检测植物根系区域湿度的温湿度传感器设置在栽培管的腔体内。进一步的，二氧化碳钢瓶的输送管道上设置第二电磁阀。进一步的，超声波喷雾机内设有储水箱，储水箱上设水位传感器。进一步的，超声波喷雾机外部设有开关控制器。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在雾化栽培装置中安装各类传感器，在叶菜栽培过程实时监测叶菜生长的环境因子，比如：温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等，可以根据叶菜各个生长阶段实时调控适宜的环境参数，能实现叶菜的精细化雾化栽培，提高叶菜的产量和品质。营养液雾化回流系统可以提供叶菜根系所需的水分及养分，根据实际生长情况自动控制调节雾量大小。同时还能回收营养液，循环使用。温湿度控制系统和超声波喷雾机可以自动直接调节叶菜育苗期及生长过程中的叶部生长区域的温度、湿度环境值，同时还能调节根系附近的湿度环境值。不需要人工操作，能提高叶菜的生产效率。光照控制系统可以自动直接调节叶菜育苗期及生长过程中光照强度，根据生长情况调节光照强度，保证叶菜生长时进行光合作用。二氧化碳供给系统可以自动直接调节叶菜育苗期及生长过程中所需的二氧化碳，有利于光合作用。气流循环系统可以促进内部生长环境的气流流动，提供所需的氧气等气体，避免出现通风死角。本发明从播种到收获，采用直播，全过程不需要多次移苗，能提高种子发芽率和有利于种子后期生长。避免移苗时根系受伤。同时能降低种植成本，提高叶菜产量。本发明能提高叶菜的产量和质量，节约生产成本，没有环境污染，无病虫害问题，提高营养液的利用率，提高叶菜的光合作用及蒸腾作用等。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明一个实施例的雾化栽培装置示意图；图2是栽培管示意图；图3是气雾管道示意图。其中：1、箱体；2、栽培管；21、定植孔；22、定植篮；3、营养液雾化回流系统；31、超声波喷雾机；32、营养液存储槽；33、水分温度传感器；34、加热棒；35、潜水泵；36、营养液输送管道；37、第一电磁阀；38、气雾管道；381、第一支路管道；382、第二支路管道；383、第三支路管道；384、第四支路管道；39、回流管道；4、热冷风空调机；5、温湿度传感器；6、植物生长灯；7、光照强度传感器；8、二氧化碳钢瓶；9、二氧化碳传感器；10、轴流换气风扇；11、雾化机；12、轴流风扇。具体实施方式为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。如图1和2，本发明一个具体实施方式的雾化栽培装置主要包括：栽培系统、营养液雾化回流系统3、温湿度控制系统、光照控制系统、二氧化碳供给系统、气流循环系统。栽培系统包括设置在箱体1内支架上的若干栽培管2，栽培管2的管壁围成中空的腔体。栽培管2上设有用于栽培植物的定植孔21，定植孔21内装有定植篮22，定植篮22至少部分位于所述腔体内。定植篮22放置叶菜，不仅可以进行叶菜的栽培，还可以直接在定植篮内的定植棉上进行育苗，通过调控适宜的环境参数因子，缩短传统育苗过程中时间周期长、移苗等问题。优选栽培管2横截面为倒梯形，方便冷凝的营养液流到栽培管底部。优选箱体1为立柜式，栽培管2为透明亚克力制成。营养液雾化回流系统3包括营养液存储槽32、超声波喷雾机31、营养液输送管道36、气雾管道38和回流管道39。营养液存储槽32通过营养液输送管道36与超声波喷雾机31连通。可以通过潜水泵35将营养液存储槽32中的营养液抽到营养液输送管道36。超声波喷雾机31上连接气雾管道38用于输送雾化后的营养液，气雾管道38的若干出口端伸入栽培管2的腔体内、定植篮22附近。回流管道39与栽培管2连接，用于使冷凝沉积在栽培管2底部的营养液回流至营养液存储槽32。优选管道材料为PVC。营养液雾化回流系统利用超声波喷雾机31雾化营养液，营养液输送管道36输送雾化后的营养液，将气雾化的营养液通过气雾管道38输送至叶菜根系区，提供根系生长所需的水分和养分，并调节根系区域的空气相对湿度。气雾化的营养液冷凝沉积成水，沿着回流管道39回流至底部的营养液存储槽32。在一个具体实施例中，营养液存储槽32内设置水分温度传感器33和加热棒34，用于检测营养液的温度并对其调控。营养液输送管道36上设置第一电磁阀37，以控制营养液输送流量。超声波喷雾机31内设有储水箱，储水箱上设水位传感器。超声波喷雾机外部设有开关控制器，控制超声波喷雾机运行与停止。在一个具体实施例中，气雾管道38分成若干支路。第一支路管道381竖直设置，第二支路管道382水平设置，其进口端与第一支路管道381连通，气雾从第一支路管道381流入第二支路管道382，被输送到不同高度的栽培管处。第三支路管道383沿栽培管长度方向水平设置，第二支路管道382出口端与其连通。第四支路管道384水平设置，其入口端与第三支路管道383连通，出口端伸入到栽培管内腔、每个定植篮22附近。气雾在第三支路管道383内流动，通过第四支路管道384输送到不同位置的定植篮22附近。在第一支路管道381和第二支路管道382交接处的管路内设置轴流风扇12，用来保证气雾在管路内的流通并控制气雾量大小，保证农作物根系所需的水分和养分。温湿度控制系统包括设置于箱体1上方的热冷风空调机4、雾化机11和温湿度传感器5。热冷风空调机4能释放出冷风或热风，调控内部叶菜生长环境温度，温度调控范围值处于15℃-30℃之间。箱体1顶部设置雾化机11，雾化机11可以直接接水管作为水源，雾化机11下方接一根PVC短管，气雾从PVC短管进入箱体1内，调控箱体1内的湿度值。温湿度传感器5包括设置在不同位置的若干个，有的用于检测箱体1内包括植物叶片区域温度、湿度，有的用于检测植物根系区域湿度。用于检测箱体1内温度、湿度的温湿度传感器5可以设置在栽培管2上方叶片附近。用于检测植物根系区域温湿度的温湿度传感器5可以设置在栽培管2的腔体内根系附近，能够实时监测栽培管内部根系的水分数值和根系附近温度值范围，如果超出适宜的温湿度范围值，会反馈给控制器，实时动态调控温湿度的范围，保证根系处于最适宜的温湿度环境中，加速农作物生长速度。光照控制系统包括设置于栽培管2上方的植物生长灯6和设置于栽培管2上方的光照强度传感器7，提供作物所需的光照强度，光照强度控制可调节范围处于3000-18000Lux。二氧化碳供给系统包括二氧化碳钢瓶8及输送管道和设置于栽培管2上方的二氧化碳传感器9。二氧化碳钢瓶8与透明硅胶管相连接，用第二电磁阀控制其流量，控制二氧化碳浓度，提供叶菜生长过程所需的二氧化碳，二氧化碳可调节范围处于200-8000ppm。气流循环系统包括设置在箱体1左右两侧各安装有1个轴流换气风扇10，风速保持在0-2ms，用于置换装置内部的空气，保证叶菜所需的氧气等气体，进行光合作用和蒸腾作用。在一个实施例中，每个栽培管上安装有1个温湿度传感器、1个光照强度传感器、1个二氧化碳传感器，能够实时监测农作物叶片附近的温度值、光照强度、二氧化碳浓度，如果超出适宜的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度范围值，会反馈给控制器，实时动态调控温湿度、光照强度、二氧化碳浓度的范围，保证农作物叶片环境处于最适宜的环境中，加速农作物光合作用和蒸腾作用。控制系统包括第一控制器和第二控制器。温湿度传感器5、光照强度传感器7、二氧化碳传感器9、轴流换气风扇10、热冷风空调机4、植物生长灯6分别与第一控制器连接。控制系统采用ARM9主控制板进行控制。水分温度传感器33、轴流风扇12、加热棒34、潜水泵35、第一电磁阀37、第二电磁阀、开关控制器、水位传感器均与第二控制器连接。控制板搭载Andriod系统，装有8寸大小的显示屏，能实现显示温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、风扇转速等。控制系统根据水分温度传感器33反馈的信号，控制加热棒34工作与否。控制系统根据温湿度传感器5反馈的温度信号，控制热冷风空调机4的开关和工作模式，以调节温度。控制系统根据温湿度传感器5反馈的湿度信号，控制超声波喷雾机31、雾化机11的启停，以调节湿度。控制系统根据光照强度传感器7反馈的信号，控制植物生长灯6以调节光照强度。控制系统根据二氧化碳传感器9反馈的信号，控制第二电磁阀开闭，以调节二氧化碳浓度。上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

权利要求：1.一种叶菜雾化栽培装置，其特征在于，包括栽培系统、营养液雾化回流系统3、温湿度控制系统、光照控制系统、二氧化碳供给系统和气流循环系统；所述栽培系统包括设置在箱体1内的若干栽培管2，栽培管2的管壁围成中空的腔体，栽培管2上设有用于栽培植物的定植孔21，定植孔21内装有定植篮22，定植篮22至少部分位于所述腔体内；所述营养液雾化回流系统3包括营养液存储槽32、超声波喷雾机31、营养液输送管道36、气雾管道38和回流管道39，营养液存储槽32通过营养液输送管道36与超声波喷雾机31连通；超声波喷雾机31上连接气雾管道38用于输送雾化后的营养液，气雾管道38的若干出口端伸入栽培管2的腔体内、定植篮22附近；回流管道39与栽培管2连接，用于使冷凝沉积在栽培管2底部的营养液回流至营养液存储槽32；所述温湿度控制系统包括热冷风空调机4、用于将水雾化后调控箱体1内湿度的雾化机11及用于检测箱体1内温度、湿度以及植物根系区域湿度的若干个温湿度传感器5；所述光照控制系统包括设置于栽培管2上方的植物生长灯6和设置于栽培管2上方的光照强度传感器7；所述二氧化碳供给系统包括二氧化碳钢瓶8及输送管道和设置于栽培管2上方的二氧化碳传感器9；所述气流循环系统包括设置在箱体1上的轴流换气风扇10。2.根据权利要求1所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，所述营养液存储槽32内设置水分温度传感器33和加热棒34，用于检测并调控营养液的温度。3.根据权利要求1所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，所述营养液输送管道36上设置第一电磁阀37。4.根据权利要求1所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，所述栽培管2横截面为倒梯形。5.根据权利要求1～4之一所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，气雾管道38内设置有轴流风扇12。6.根据权利要求1～4之一所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，用于检测箱体1内温度、湿度的温湿度传感器5设置在栽培管2上方，用于检测植物根系区域湿度的温湿度传感器5设置在栽培管2的腔体内。7.根据权利要求1～4之一所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，二氧化碳钢瓶8的输送管道上设置第二电磁阀。8.根据权利要求1～4之一所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，超声波喷雾机31内设有储水箱，储水箱上设水位传感器。9.根据权利要求1～4之一所述的叶菜雾化栽培装置，其特征在于，超声波喷雾机31外部设有开关控制器。

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