专利名称：一种智能程控芽种生产装置及方法
技术领域：
本发明涉及农业育种技术领域，特别是涉及一种智能程控芽种生产装置及方法。
背景技术：
传统的水稻种催芽是采用人工的方式完成的，外界环境影响因素多，不容易控制， 而且催芽生产量小、生产效率低、人工量大。并且种子的发芽率不齐、种苗质量难以保证。随着现代农业的进步，需要实现水稻生产全程机械化、标准化，育秧方式向工厂化、智能化管理方式转变，种子催芽技术也获得了较快的发展。现有技术中的大部分浸种催芽装置仅适合农户或小型农场使用，不适合大规模、多批次育苗使用，并且自动化、智能化程度低，无法实现生产线流程自动化。申请号为97250525. 3的专利公开了一种全自动定时供水培芽装置，从其公开的技术方案可以看出，存在的问题主要包括1、喷水管的设置不尽合理，温水喷洒不够均勻， 箱内不同位置的稻种温度不一致，可能导致种子的发芽及生根不齐整；2、功能比较单一，只能用于催芽儿不能用于浸种。申请号为200520019780. 9的专利公开了一种淋浴式水蒸汽催芽器，其中水蒸气与芽种的接触不均勻，而且温度梯度较大，使不同位置的稻种接触的温度不同，导致催芽不均勻，出牙不整齐，影响催芽质量，难以满足大批量催芽生产的要求。综上可知，现有的水稻催芽装置或自动催芽系统等可以进行水稻催芽任务，但存在以下缺陷1、喷水管设置不尽合理，水喷洒不均勻，箱内不同位置稻种温度不一致；2、结构复杂，成本居高不下；3、大部分催芽设置比较适合小型农户或小型农场使用，不适合规模化催芽；无法进行大批量、多批次水稻种子催芽的任务；4、催芽设备投资大，技术要求高，利用率低。5、需要更多人力物力进行管理和维护；6、保温措施较差，若维持一定水温能耗较高；7、智能化水平较低，无法实现生产线流程自动化。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是实现芽种生产装置的智能化和自动化，以及规模化生产，减少人力资源浪费，提高喷水均勻性和温度均勻性，提高保温能力。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能程控芽种生产装置，其包括冷水箱，与水源相连；热水箱，分别与智能锅炉和所述冷水箱相连，由所述智能锅炉对热水箱内的水进行加热；混水箱，分别与所述冷水箱和热水箱相连；育种箱，与所述混水箱相连，所述育种箱上部设置有进水管路和喷淋系统，其下部设置有水循环管路系统；控制系统，包括中心控制系统、以及分别与所述中心控制系统相连的变频控制系统、锅炉控制系统、混水控制系统与育种控制系统，所述变频控制系统分别与所述冷水箱和热水箱相连，所述锅炉控制系统与所述智能锅炉相连，所述混水控制系统与所述混水箱相连，所述育种控制系统与所述育种箱相连。其中，所述水源内设置有水泵，所述水泵通过注水管路分别与所述冷水箱和热水箱相连。其中，所述冷水箱和热水箱分别顺次通过管道泵、过滤器、混水控制阀与所述混水箱相连；所述冷水箱和热水箱上还分别设置有冷水变频器和热水变频器，所述冷水变频器和热水变频器均与所述变频控制系统相连。其中，所述冷水箱和热水箱内分别设置有水位传感器，所述混水箱内设置有温度传感器和水位传感器。其中，所述育种箱设置有若干个，每个育种箱底部设置有与所述混水箱相连的输水管，所述输水管与所述进水管路和喷淋系统相连；每个育种箱底部还设置有与所述混水箱相连的排水管；所述水循环管路系统连接所述输水管和排水管，所述水循环管路系统上设置有加热器、循环泵和控制阀；每个育种箱内还设置有若干个温度传感器和水位传感器， 育种箱循环水出口处设置有温度传感器所述若干个温度传感器在所述育种箱内的高度互不相同。本发明还提供了一种基于上述装置的智能程控芽种生产方法，其包括以下步骤Sl 准备阶段在中心控制系统对芽种生产的各个阶段的温度和保温时间进行设置；分别在冷水箱和热水箱准备适量的冷水和热水；将所述冷水箱和热水箱里的水分别注入混水箱混合；S2 浸种阶段当所述混水箱里的水温达到所述中心控制系统所设定的浸种阶段的温度时，将所述混水箱里的水注入放有种子的育种箱，并在所述育种箱内进行自循环，利用所述育种箱底部设置的加热器对循环水进行加热，保持育种箱内的水温在中心控制系统所设定的范围；S3 破胸阶段当所述浸种阶段完成之后，将所述育种箱内的水排出；当所述混水箱内的水温达到所述中心控制系统所设定的破胸阶段的温度时，将所述混水箱内的水注入所述育种箱，并在所述育种箱内进行自循环，利用所述育种箱底部设置的加热器对育种箱内的循环水进行加热，保持育种箱内的水温在中心控制系统所设定的范围；S4 催芽阶段当所述破胸阶段完成之后，对育种箱内进行降温，达到所述中心控制系统所设定的催芽阶段的温度时停止降温，利用所述育种箱底部设置的加热器对育种箱内的水进行加热，保持育种箱内的水温在中心控制系统所设定的范围。其中，所述步骤Sl中，所述芽种生产的各个阶段的温度和保温时间分别设置为 浸种阶段温度11-13°C，保持6-7天；破胸阶段温度31-32°C，保持5-6小时；以及催芽阶段25-28°C，保持10-12小时。
其中，所述步骤Sl具体包括打开水泵通过注水管路向所述冷水箱和热水箱内注水，当注水量达到设定水位时停止注水，并开启智能锅炉对所述热水箱进行加热。其中，所述步骤S2和S3中，所述育种箱内水的自循环具体包括水通过育种箱底部设置的进水管路和喷淋系统进入育种箱，再由育种箱底部的排水管流经水循环管路系统进入进水管路和喷淋系统。其中，所述步骤S2-S4中，育种箱内沿高度方向设置有若干个温度传感器，育种箱循环水出口设置有温度传感器，所有温度传感器将检测到的水温度值传递给所述育种控制系统，所述育种控制系统根据所测得的温度值控制所述育种箱底部的加热器进行加热；所述育种控制系统控制所述育种箱上部的喷淋系统对所述育种箱内自动喷水。(三)有益效果上述技术方案所提供的智能程控芽种生产装置和方法中，采用智能控制方法，适合进行大批量、多批次种子催芽的任务，同时使用简单，减轻了操作人员的劳动强度；也可根据播种时间适时催芽、适时播种；通过使用喷淋系统进行自动喷淋，对芽种进行均勻的喷淋，使池内不同位置的芽种的温度基本相同，减少种子养分消耗，使其催芽均与，发芽整齐， 催芽质量高；通过实时的温度采集和调整能确保芽种在催芽各阶段生长发芽所需要的适宜温度；中心控制系统可以根据育种箱的数量对冷、热水流量的控制，根据需求随时调节其流量大小，将浪费降低到最低限度，实现节水、节能。
图1是本发明实施例的智能程控芽种生产装置的整体结构示意图；图2是本发明实施例的育种箱单箱结构示意图。其中，1 水源；2 冷水箱；3 热水箱；4 混水控制阀；5 混水箱；6 锅炉、混水控制系统；7 输水管；8 育种箱；9 注水管；10 喷淋系统；11 育种控制系统；12 加热器； 13 循环泵；14 排水管；15 中心控制系统16 传感器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图1示出了本发明实施例的智能程控芽种生产装置的整体结构示意图，图2对图 1中育种箱单箱结构示意图给出了放大显示。如图所示，本发明装置包括水源1，与水源1 通过注水管路相连的冷水箱2和热水箱3，与冷水箱2和热水箱3相连的混水箱5，当水由水泵从水源1抽入冷水箱2和热水箱3后，热水箱3上设置的智能锅炉加热系统对热水箱 3进行加热，与智能锅炉加热系统相连的锅炉控制系统控制智能锅炉的加热时间和加热功率，使热水箱3内的水温满足用户需求。冷水箱2和热水箱3上分别设置有冷水变频器和热水变频器，由变频控制系统控制，控制冷水箱2和热水箱3的进出水量。冷水箱2、热水箱 3与混水箱5的连接管路上设置有混水控制阀4，混水控制阀4由混水控制系统控制，控制冷水箱2和热水箱3流入混水箱5的冷水和热水的流量，使混水箱5内的混合水温度满足育种箱8内芽种生产的需要。育种箱8根据芽种生产的需要，设置有1个或多个，分别与混水箱5相连，由混水箱5为其提供芽种生产所需要的水。混水箱5出水口连接输水管7，输水管7通过水道管路与育种箱8顶部设置的注水管9和喷淋系统10相连，将输水管7内的水提供给注水管9，由育种箱8顶部注入育种箱8内部，并且喷淋系统10能够对育种箱8内的种子进行全面的水喷洒，使种子着水均勻。育种箱8底部还设置有排水管14，排水管14与输水管7之间设置有水循环管路系统。育种箱8内注入芽种生产所需要的水之后，通过关闭输水管7上的控制阀可停止输水管7输水，关闭排水管14上的控制阀可停止排水管14排水，使育种箱8内的水在部分排水管和水循环管路系统、注水管9、喷淋系统10之间进行自循环，水循环管路系统上设置有循环泵13。为了保证育种箱8内的水温在自循环过程中始终满足育种需要， 在育种箱8底部的出水口设置有温度传感器，测量育种箱8内排出的水温，并由育种控制系统11分析，如果需要加热时，则启动水循环管路系统上设置的加热器12进行加热，保证在整个育种过程中水温满足需要。育种箱8内不同的高度位置处还设置有多个温度传感器， 测量箱体内的温度，育种箱8内还设置有水位传感器，测量箱体内的水位，以满足育种的需要。芽种生产装置还设置有中心控制系统15，中心控制系统15分别与变频控制系统、 锅炉、混水控制系统6与育种控制系统11相连，以根据各个控制系统所测得的数据来控制各个控制系统的工作。本实施例中，为了保证进入育种箱8内的水的纯净度，在冷水箱2和热水箱3与混水箱5的连接管路上设置了管道泵和过滤器。在冷水箱和热水箱内分别设置有水位传感器，混水箱内设置有温度传感器和水位传感器，水位传感器和温度传感器的设置能够及时调整供水量和加热温度，不会产生浪费。使用上述实施例所述的智能程控芽种生产装置进行芽种生产时，以水稻芽种生产为例进行全过程的描述，本系统全部采用电脑智能控制，通过智能程控芽种生产线控制管理软件进行控制，用户首先在中心控制系统软件中进行设置，根据当地实际情况，在水稻催芽的各个阶段按照催芽的要求进行相应的设置。一般水稻催芽分为3个阶段，即浸种阶段、 破胸阶段和催芽阶段，具体温度要求如下浸种阶段温度11 13度，浸种6-7天；破胸阶段温度31-32度，保持5-6小时；催芽阶段温度25-28度，保持10-12小时。设置成功后，中心控制系统15控制水泵从水源1向冷水箱2和热水箱3进行注水，通过冷水箱2和热水箱3 内的水位传感器测取冷水箱2和热水箱3内的水位数据，判断是否达到用户水位设置要求， 到达时则关闭水源1的水泵，停止注水。然后，开启智能锅炉对热水箱3进行加热，锅炉根据育种箱8的数量经过计算来获取热水所需的温度，从而智能的控制锅炉加热的时间和功率，节省能源。用户把要催芽的水稻种子按照要求放入到育种箱8内，开始第一阶段浸种阶段， 通过中心控制系统15设置的浸种阶段所需温度，中心控制系统15检查冷、热水是否准备完毕，当条件都成立时，混水控制系统开始工作，开启冷水变频器、热水变频器和冷、热水箱上的管道泵，热水与冷水通过过滤器，经由混水控制阀4来混出相应水温的温水，注入到混水箱5。混水控制系统通过智能模块采集到冷水箱2和混水箱3内的温度和水位数据，以及冷水箱2和混水箱3水泵的出水压力。根据这些数据，变频控制系统通过冷水变频器和热水变频器来调整冷水箱2和热水箱的出水流量。
浸种阶段所需的温水准备好后，中心控制系统15根据用户的设置，将水注入浸种育种箱8内，育种控制系统11按照中心控制系统15设定的自动控制流程开始工作，首先温水由输水管7经注水管路流向注水管9，由注水管9将温水注入育种箱8内，当育种箱8内的水位达到设定条件后，通过育种控制系统11关闭输水管7与排水管14上的控制阀，停止注水和排水，开始启动水循环管路系统进行单箱自循环。育种箱8的温水通过水循环管路系统上设置的过滤器、循环泵13、逆止阀流向注水管路，再由注水管9注入育种箱8，同时也可由喷淋系统10将温水喷洒在育种箱8内，使被浸泡种子着水均勻。水在循环过程中，会产生降温现象，可通过育种箱8出水口处设置的温度传感器测量循环水的温度，当该温度低于浸种阶段所需温度时，由育种控制系统11控制启动水循环管路系统上设置的加热器12， 对循环水进行加热，以达到浸种阶段育种箱8内所需水温。中心控制系统15根据预先设定好的的浸种阶段的温度上下限，来实现育种箱8的温度的自保温。育种控制系统11根据设置浸种阶段的温度上限、温度下限，以及育种箱8 内的不同高度的多个温度传感器及育种箱8出口处的温度传感器测得的温度平均值，通过分析处理，来控制整个育种箱8的温度。如，当夜晚平均温度低于温度下限的时候，开启加热器12，对育种箱8内的循环水进行加热保温，当白天平均温度高于温度上限时，关闭加热器12，保持浸种时育种箱8内温度达到用户设置要求的温度。育种控制系统11的控制面板上，还设置有手动按钮，进行手动操作的切换，即用户可以根据控制面板上显示界面的显示数据，进行实时操作，控制育种箱8内水的自循环和加热器的开启、关闭。当浸种阶段完成后，中心控制系统15自动判断该阶段的结束，关闭水循环管路系统，并打开排水管14上的控制阀，将育种箱8内的水排出，由于育种箱8内水中加有农药等，所以无法进行重复利用，不能回水到冷水箱2进行二次利用，需直接排出。通过育种箱8 内水位传感器的检测，育种箱8内水位在20cm时，系统自动关闭排水管14上的控制阀，排水完成。然后，进入第二阶段一破胸阶段，跟第一阶段一浸种阶段相类似，中心控制系统控制混水箱5内得到破胸阶段所需要的水温，然后将水注入育种箱8内，并进行育种箱8内水的自循环，当达到破胸阶段的结束时间时，中心控制系统15关闭水循环管路系统，开始进入第三阶段一催芽阶段，此时，利用破胸阶段时育种箱8内的水，对其进行快速降温，可以在育种箱8内设置风扇来实现降温，使水温达到催芽阶段所需要的温度。中心控制系统 15根据预先设定的催芽阶段的温度上限、温度下限和循环水的温度，开启或关闭水循环管路系统上设置的加热器12，使水温保持在催芽阶段用户设置的温度，以实现芽种的全程智能控制生产。由以上实施例可以看出，本发明实施例通过采用智能控制方法，适合进行大批量、 多批次种子催芽的任务，同时使用简单，减轻了操作人员的劳动强度；也可根据播种时间适时催芽、适时播种；通过使用喷淋系统进行自动喷淋，对芽种进行均勻的喷淋，使池内不同位置的芽种的温度基本相同，减少种子养分消耗，使其催芽均与，发芽整齐，催芽质量高；通过实时的温度采集和调整能确保芽种在催芽各阶段生长发芽所需要的适宜温度；中心控制系统可以根据育种箱的数量对冷、热水流量的控制，根据需求随时调节其流量大小，将浪费降低到最低限度，实现节水、节能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种智能程控芽种生产装置，其特征在于，包括冷水箱，与水源相连；热水箱，分别与智能锅炉和所述冷水箱相连，由所述智能锅炉对热水箱内的水进行加执.y 、人 混水箱，分别与所述冷水箱和热水箱相连；育种箱，与所述混水箱相连，所述育种箱上部设置有进水管路和喷淋系统，其下部设置有水循环管路系统；控制系统，包括中心控制系统、以及分别与所述中心控制系统相连的变频控制系统、锅炉控制系统、混水控制系统与育种控制系统，所述变频控制系统分别与所述冷水箱和热水箱相连，所述锅炉控制系统与所述智能锅炉相连，所述混水控制系统与所述混水箱相连，所述育种控制系统与所述育种箱相连。
2.如权利要求1所述的智能程控芽种生产装置，其特征在于，所述水源内设置有水泵， 所述水泵通过注水管路分别与所述冷水箱和热水箱相连。
3.如权利要求1所述的智能程控芽种生产装置，其特征在于，所述冷水箱和热水箱分别顺次通过管道泵、过滤器、混水控制阀与所述混水箱相连；所述冷水箱和热水箱上还分别设置有冷水变频器和热水变频器，所述冷水变频器和热水变频器均与所述变频控制系统相连。
4.如权利要求1所述的智能程控芽种生产装置，其特征在于，所述冷水箱和热水箱内分别设置有水位传感器，所述混水箱内设置有温度传感器和水位传感器。
5.如权利要求1所述的智能程控芽种生产装置，其特征在于，所述育种箱设置有若干个，每个育种箱底部设置有与所述混水箱相连的输水管，所述输水管与所述进水管路和喷淋系统相连；每个育种箱底部还设置有与所述混水箱相连的排水管；所述水循环管路系统连接所述输水管和排水管，所述水循环管路系统上设置有加热器、循环泵和控制阀；每个育种箱内还设置有若干个温度传感器和水位传感器，育种箱循环水出口处设置有温度传感器所述若干个温度传感器在所述育种箱内的高度互不相同。
6.基于权利要求1-5中任一项所述的装置的智能程控芽种生产方法，其特征在于，包括以下步骤51准备阶段在中心控制系统对芽种生产的各个阶段的温度和保温时间进行设置； 分别在冷水箱和热水箱准备适量的冷水和热水；将所述冷水箱和热水箱里的水分别注入混水箱混合；52浸种阶段当所述混水箱里的水温达到所述中心控制系统所设定的浸种阶段的温度时，将所述混水箱里的水注入放有种子的育种箱，并在所述育种箱内进行自循环，利用所述育种箱底部设置的加热器对循环水进行加热，保持育种箱内的水温在中心控制系统所设定的范围；53破胸阶段当所述浸种阶段完成之后，将所述育种箱内的水排出；当所述混水箱内的水温达到所述中心控制系统所设定的破胸阶段的温度时，将所述混水箱内的水注入所述育种箱，并在所述育种箱内进行自循环，利用所述育种箱底部设置的加热器对育种箱内的循环水进行加热，保持育种箱内的水温在中心控制系统所设定的范围；54催芽阶段当所述破胸阶段完成之后，对育种箱内进行降温，达到所述中心控制系统所设定的催芽阶段的温度时停止降温，利用所述育种箱底部设置的加热器对育种箱内的水进行加热，保持育种箱内的水温在中心控制系统所设定的范围。
7.如权利要求6所述的智能程控芽种生产方法，其特征在于，所述步骤Sl中，所述芽种生产的各个阶段的温度和保温时间分别设置为浸种阶段温度11_13°C，保持6-7天；破胸阶段温度31-32°C，保持5-6小时；以及催芽阶段25-28°C，保持10-12小时。
8.如权利要求6所述的智能程控芽种生产方法，其特征在于，所述步骤Sl具体包括 打开水泵通过注水管路向所述冷水箱和热水箱内注水，当注水量达到设定水位时停止注水，并开启智能锅炉对所述热水箱进行加热。
9.如权利要求6所述的智能程控芽种生产方法，其特征在于，所述步骤S2和S3中，所述育种箱内水的自循环具体包括水通过育种箱底部设置的进水管路和喷淋系统进入育种箱，再由育种箱底部的排水管流经水循环管路系统进入进水管路和喷淋系统。
10.如权利要求6所述的智能程控芽种生产方法，其特征在于，所述步骤S2-S4中，育种箱内沿高度方向设置有若干个温度传感器，育种箱循环水出口设置有温度传感器，所有温度传感器将检测到的水温度值传递给所述育种控制系统，所述育种控制系统根据所测得的温度值控制所述育种箱底部的加热器进行加热；所述育种控制系统控制所述育种箱上部的喷淋系统对所述育种箱内自动喷水。
全文摘要
本发明涉及农业育种技术领域，公开了一种智能程控芽种生产装置和方法，通过智能程控方法对整个催芽流程进行全程自动控制，用户进行相关参数设置后，程序通过采集育种箱内的高精度温度，经过中心控制系统的数据分析处理，进行精确地控制，使催芽各阶段的温度始终保持在用户设置的温度区间内。本发明适合进行大批量、多批次种子催芽的任务，使用简单，减轻了操作人员的劳动强度；育种箱上部设置了自动喷淋系统，对种子进行均匀的喷淋，使箱体内不同位置的种子的温度一致，减少种子养分消耗，使其催芽均匀，发芽整齐，催芽质量高；混水控制系统实时控制水流量，将浪费降低到最低限度，实现节能、节水。
文档编号A01C1/02GK102246620SQ201110138218
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者侯瑞锋, 潘大宇, 王成, 陈泉, 高权 申请人:北京农业智能装备技术研究中心