一种可智能调控植物根际环境的栽培装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调控植物生长的栽培装置。更具体地说，本发明涉及一种可智能调控植物根际环境的栽培装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]研宄发现，从能量的要求来看，在利用营养液进行无土栽培技术中，根细胞类似动物细胞，它们和动物细胞一样需要呼吸，如果根不能呼吸，就不能充分吸收和利用氮肥，因此要求营养液中存在大量的氧，若氧不足则根生长欠佳，甚至会窒息。而相对于花丼而言，蔬菜根系比较发达，对氧含量的需求更高。
[0003]现有的无土栽培通常在空间占有率大的不流动营养液中进行，很容易造成蔬菜根部无法正常呼吸，且人工监测很难及时发现这一问题，对农作物生长造成影响。
[0004]基于上述原因，一种可智能调控植物根际环境的栽培装置及控制方法亟待开发。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本发明还有一个目的是提供一种可智能调控植物根际环境的栽培装置，通过创新设计的栽培装置实现蔬菜根际在流动式营养液中生长，以保证蔬菜生长所需的正常氧气含量。
[0007]本发明还有一个目的是提供一种智能调控蔬菜根际环境的控制方法，通过实时监控营养液中的氧含量，及时调控营养液的流动，从而平衡蔬菜根系的氧含量，达到对蔬菜根系环境的智能化控制。
[0008]为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可智能调控植物根际环境的栽培装置，包括，
[0009]栽培装置，为用于流通营养液的栽培管道，所述栽培管道呈“Z”字型结构，所述“Z”型结构包括第一横管、第二横管及连通所述第一横管及所述第二横管的斜管，所述第一横管外壁向下连接有一可调节支架用以调节所述第一横管的高度，所述斜管上还设有若干培植孔用于栽培蔬菜；
[0010]循环装置，包括用于存储所述营养液的储液罐、将所述营养液从所述储液罐泵入至所述第二横管的加液泵及回收自所述第一横管流出的营养液的回收罐；以及，
[0011]测控装置，固定于所述第一横管与所述斜管连通处，所述测控装置用于测量所述营养液的氧含量及温度，并用于调控所述可调节支架的高度及所述加液泵的加液速度；
[0012]其中，所述储液罐上连接有与所述第二横管连通的输出管道，所述输出管道上设有第一阀门用于连通或闭合所述输出管道；所述回收罐上还连接有与所述第一横管连通的输入管道，所述输入管道上设有第二阀门用于连通或闭合所述输入管道。
[0013]栽培装置的“Z”型结构设计为实现无土栽培中营养液的时时流动提供了可能性，第一横管与回收罐相连、第二横管与储液罐相连，当营养液从储液罐泵入第二横管时，第二横管对泵压冲击力实现了快速缓冲，当营养液从第二横管进入斜管时，由于方向的改变、角度的缓冲，对于根系的冲力已降至适宜可接受范围；当营养液在斜管中缓慢上行至与第一横管交接处，营养液的流速已降至最低，测控装置固定于所述第一横管与所述斜管连通处，可及时了解栽培装置中氧含量是否不足，从而实现及时的调整。
[0014]优选的是，其中，所述第二横管高度与可调节支架起始高度一致。
[0015]优选的是，其中，所述可调节支架的高度调节范围为O?lm，所述斜管长度为大于等于2m。可调节支架调节范围的限定是在保证斜管上蔬菜接受日照充分的情况下，实现营养液流速的微调。
[0016]优选的是，其中，所述测控装置包括与温度传感器相连的温度检测单元、与氧传感器相连的氧含量测量单元、与所述温度检测单元及所述氧含量测量单元分别通过有线或无线方式连接的控制单元。
[0017]优选的是，其中，所述控制单元还设有与报警装置通信连接的第一信号端，以用于向报警装置发射启动信号。
[0018]优选的是，其中，所述储液罐底部设有加热装置，所述控制单元还设有与所述加热装置通信连接的第二信号端，以用于控制加热温度和时间。
[0019]优选的是，其中，所述控制单元设有与所述加液泵上的调速单元通信连接的第三信号端，以用于控制加液泵的加液速度和时间。
[0020]优选的是，其中，所述可调节支架为机械折叠式支架或弹性压缩支架中的一种。
[0021]优选的是，其中，所述可调节支架为液压支架，所述可调节支架上设有与所述控制单元电连接或通信连接的驱动单元用于驱动所述可调节支架升降速度和时间。控制单元集成了测量氧含量及温度、调控所述可调节支架的高度、调节加液泵的加液速度、通过信号端报警等功能与一体，这一设计实现了栽培装置整体的智能化调控，保证了对于蔬菜根系环境的实时的监控及及时的调整。
[0022]本发明的目的还可以进一步由采用上述栽培装置智能调控蔬菜根际环境的控制方法来实现，该方法包括以下步骤，
[0023]步骤一、启动位于储液罐底部的加热装置，控制加热温度为5°C?25°C ;
[0024]步骤二、启动固定于“Z”字型栽培管道第一横管上的可调节支架至最高，所述第二横管高度与可调节支架起始高度一致，将第一横管与回收罐连通，将第二横管与储液罐连通，并开启与所述储液罐相连的加液泵及调速单元，通过调速单元控制所述加液泵向所述“Z”型结构中第二横管间歇式泵入营养液，加液速度为0.lm/s?lm/s，加液时间为4s?40s，加液时间间隔为0.5s?2s，所述储液罐上连接有与所述第二横管连通的输出管道，所述输出管道上设有第一阀门用于连通或闭合所述输出管道；营养液自第二横管流入，经过斜管，自第一横管流出至回收罐，所述回收罐上还连接有与所述第二横管连通的连接管道，所述连接管道上设有第二阀门用于连通或闭合所述输入管道；通过加液速度、加液时间及加液时间间隔的控制实现对栽培装置内营养液总量的控制。
[0025]步骤三、通过设于所述第一横管与“Z”字型栽培管道斜管连通处的测控装置对所述第一横管与“Z”字型栽培管道斜管连通处的氧含量及温度进行实时检测，当检测的氧含量或温度低于设定值时，调节调速单元，提高加液速度，当加液速度已调至最大，而氧含量或温度仍低于设定值时，降低可调节支架高度，至所述氧含量及温度达到设定值，则停止降低可调节支架高度，当可调节支架降至接近起始高度时，氧含量或温度仍未达设定值，贝1J通过设于测控装置上的第一信号端向报警装置发射启动信号，进行报警，当加液速度和可调节支架均达范围极值，而氧含量或温度仍未达设定值时，则判断营养液或设备出问题，应及时进行人工干预；以及，
[0026]步骤四、当步骤三检测氧含量及温度达到设定值，关闭第一阀门及第二阀门，通过测控装置对所述第一横管与“Z”字型栽培管道斜管连通处的氧含量及温度进行持续检测，当检测的氧含量或温度低于设定值时，降低可调节支架高度，当可调节支架降至接近起始高度时，氧含量或温度仍未达设定值，则开启第二阀门，执行步骤一操作，开启第一阀门，将储液罐中加热后的营养液泵入第二横管，同时，所述测控装置启动计时器，当氧含量及温度等于或大于设定值时，则计时器归零；当计时器时间大于设定时间时，则测控装置通过第一信号端向报警装置发射启动信号，进行报警，计时器时间大于设定时间，则判断营养液或设备出问题，应及时进行人工干预。
[0027]本发明至少包括以下有益效果:采用“Z”字型栽培管道改变了无土栽培中营养液的流动状态；采用“Z”字型栽培管道中斜管进行栽培