立体植物栽培自动浇水系统及利用该系统控制浇水的方法
【专利摘要】本发明涉及农业机械【技术领域】，尤其涉及一种立体植物栽培自动浇水系统及利用该系统控制浇水的方法。该自动浇水系统包括支架、传动单元、供水单元、控制器和传感器单元；供水单元设置在所述支架上，并与栽培容器经过的位置相应，所述传感器单元设置在支架上，并与栽培容器经过的位置相应，供水单元、传动单元及传感器单元均与所述控制器相连，通过传感器单元将栽培容器经过的信息传递给控制器，控制器进而通过控制传动单元和供水单元，实现对栽培容器浇水的自动控制，浇水方便，且浇水均匀性好，为植物良好生长提供了适宜的水分供应。
【专利说明】立体植物栽培自动浇水系统及利用该系统控制浇水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业机械【技术领域】，尤其涉及一种立体植物栽培自动浇水系统及利用该系统控制浇水的方法。 【背景技术】
[0002]水分是植物生长所必须的重要因素。近年来，随着城市人口的增长和可用地面积的减少，充分利用和发展都市宜农立体空间进行植物栽培受到了人们的普遍重视。发展立体栽培可以种植多层植物，植物层数较多，尤其当采用立体旋转栽培装置模式时，使得浇水变得更为困难，均匀性难以保证，由此导致局部植物缺水干枯或浇水过量现象时有发生，一定程度上影响了植物的生长。
[0003]因此，针对以上不足，本发明提供了一种立体植物栽培自动浇水系统及利用该系统控制浇水的方法。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种立体植物栽培自动浇水系统及利用该系统控制浇水的方法以解决立体植物栽培中浇水难和浇水均匀性差的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种立体植物栽培自动浇水系统，其包括支架、传动单元、供水单元、控制器和传感器单元；所述传动单元设置在支架上，并带动设置在其上的栽培容器旋转；所述供水单元设置在所述支架上，并与所述栽培容器经过的位置相应，用于向所述栽培容器供水；所述传感器单元设置在所述支架上，并与所述栽培容器经过的位置相应；所述供水单元、所述传动单元及所述传感器单元均与所述控制器相连。
[0008]其中，所述传动单元包括设置在所述支架上部的两个从动大链轮、设置在所述支架下部传动轴上的两个主动大链轮以及连接所述从动大链轮和所述主动大链轮的两条并行的链条；所述传动轴通过电动机驱动，所述电动机与所述控制器相连；所述两条并行的链条之间设置多排平行的挂杆，所述栽培容器挂在所述挂杆上。
[0009]其中，所述传动轴的一端伸出支架外，且设置有被动小链轮，所述被动小链轮与设置在所述电动机转轴端的主动小链轮通过传动链连接。
[0010]其中，所述供水单元包括供水主管、供水细管、供水软管和水泵；所述供水主管设置在所述支架上，且与所述栽培容器经过的位置相应；所述供水主管上设置有供水细管，所述供水细管对应所述栽培容器；所述供水主管一端封闭，所述供水主管的另一端通过供水软管与水泵相连，水泵位于水箱中且与控制器相连。
[0011]其中，所述传感器单元包括补水传感器，所述补水传感器设置在所述支架下部，且与所述挂杆经过的最低位置相应，所述补水传感器与所述控制器相连。
[0012]其中，所述补水传感器的探头发射端设置在所述传动轴的下方一侧，所述补水传感器的探头接收端设置在所述传动轴的下方另一侧。
[0013]其中，所述栽培容器中设置有水分传感器，所述水分传感器与所述控制器相连。
[0014]其中，所述水分传感器为无线水分传感器。
[0015]本发明另一方面还提供了一种利用上述自动浇水系统控制浇水的方法，其特征在于:包括以下步骤:
[0016]S1.通过控制器控制传动单元的电动机开启，两个主动大链轮带动两条并行的链条旋转；
[0017]S2.通过补水传感器将相邻的两排栽培容器经过所述补水传感器的时间间隔信息传递给所述控制器；
[0018]S3.通过所述控制器设定所述水泵的供水时间，使所述水泵的供水时间小于相邻两排栽培容器经过所述补水传感器的时间间隔，则不供水时间即为相邻两排栽培容器经过所述补水传感器的时间间隔和供水时间之差；
[0019]S4.所述控制器根据供水时间和不供水时间，在栽培容器旋转时控制供水单元浇水或不烧水。
[0020](三)有益效果
[0021]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明提供的立体植物栽培自动浇水系统通过将供水单元设置在所述支架上，并与栽培容器经过的位置相应，供水单元设置在所述支架上，并与栽培容器经 过的位置相应，所述传感器单元设置在支架上，并与栽培容器经过的位置相应，供水单元、传动单元及传感器单元均与所述控制器相连，通过传感器单元将栽培容器经过的信息传递给控制器，控制器进而通过控制传动单元和供水单元，实现对栽培容器浇水的自动控制，浇水方便，且浇水均匀性好，为植物良好生长提供了适宜的水分供应；本发明提供的浇水控制方法根据供水时间和不供水时间在栽培容器旋转时定时控制供水单元烧水或不烧水，控制准确，保证了烧水的便利性和均匀性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明实施例立体植物栽培自动浇水系统的前视图；
[0023]图2是本发明实施例立体植物栽培自动浇水系统的侧视图；
[0024]图3是本发明实施例立体植物栽培自动浇水系统中供水单元的示意图。
[0025]图中，1:支架；2:堵头；3:王动大链轮；4:链条；5:挂杆；6:栽培鉢；7:供水王管；8:供水细管；9:从动大链轮；10:被动小链轮；11:探头发射端；12:主动小链轮；13:探头接收端；14:供水王管固定架；15:供水软管；16:7jC箱；17:电动机；18:控制器；19:传动轴；20:水分传感器。
【具体实施方式】
[0026]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。
[0027]如图1和图2所示，本发明提供的立体植物栽培自动浇水系统包括支架1、设置在支架I上的传动单元、供水单元、控制器18和传感器单元；传动单元包括设置在所述支架I上部的相对的两个从动大链轮9、设置在所述支架I下部传动轴19上的两个主动大链轮3以及连接在所述从动大链轮9和所述主动大链轮3之间的两条并行的链条4 ;传动轴19的一端伸出支架I外，且设置有被动小链轮10，所述被动小链轮10与设置在所述电动机17转轴端的主动小链轮12通过传动链连接。在电动机17的驱动下,主动小链轮12带动被动小链轮10转动,驱动传动轴19转动,在传动轴19的驱动下,主动大链轮3带动从动大链轮9转动，进而驱动并行的两条链条4转动，电动机17连接着控制器18，通过控制器18可以实现对电动机的智能控制。
[0028]一般地，在两条链条4之间设置若干水平的挂杆5，在每个挂杆5上设置一排栽培钵6，每排栽培钵6可随着链条4旋转，这样栽培植物受光均匀。进一步地，如图3所示，供水单元包括供水主管7、供水细管8、供水软管15和水泵，供水主管7水平设置在支架I中部的供水主管固定架14上，供水主管7上设置若干供水细管8，各供水与一排中的各个栽培钵6相对应，供水主管7的一端通过设置堵头2封闭了起来，另一端通过一供水软管15连接到支架I旁一水箱16中的水泵上。该水泵连接着控制器18，通过控制器18可以控制水泵的供水，供水主管7中的水通过供水细管8进入到栽培钵6中。
[0029]进一步，所述传感器单元包括补水传感器，所述补水传感器设置在所述支架I下部，且与所述挂杆5经过的最低位置相应，所述补水传感器的探头发射端11设置在所述传动轴19的下方一侧，所述补水传感器的探头接收端13设置在所述传动轴19的下方另一侧，补水传感器与所述控制器18相连。当挂有栽培钵6的挂杆5经过最低端时，正好阻断传感器探头接收端13接收到传感器探头发射端11发来的信号，传感器探头接收端13然后向控制器18传递该阻断信号，控制器18对相应的阻断信号进行处理，进而控制水泵补水。
[0030]另外，如图1所示，所述栽培容器中还可设置水分传感器20，所述水分传感器20与所述控制器18相连，优选地，所述水分传感器20为无线水分传感器。通过无线水分传感器可以实时监测到栽培钵6中的土壤水分含量值，通过将该值跟控制器18预设的水分含量上下限值比较，当其达到预设的下限值时，由控制器18打开水泵，当测量的含水量达到预设的含水量上限值时，由控制器18关闭水泵。
`[0031]本发明提供的立体植物栽培自动浇水系统可以在栽培钵6不旋转时浇水，也可以在链条4带动栽培钵6旋转时自动浇水。具体来讲，浇水策略是，通过控制器18，打开浇水开关后，补水传感器的探头发射端11和补水传感器的探头接收端13会自动开始工作并实时检测障碍物即栽培钵挂杆5的到来，当第一次检测到障碍物时，记录时刻Tl ;当再次检测到障碍物即下一个栽培钵挂杆5的到来时记录时刻T2，进而可以判别链条4的转动速率并得到相邻栽培钵6的时间间隔T=T2-T1 ;再通过测试得到供水细管8与相应栽培钵6近距离靠近及停靠时间来确定整个T时间内的水分供应时间T3，则不浇水时间为T4=T-T3，由此在整个间隔时间的前T3/T时间内进行补水，而当栽培钵6离开供水细软管时，即在后续的T4/T时间内停止补水，整个浇水过程通过控制器18进行定时控制。
[0032]根据上述浇水策略，本发明另一方面还提供了控制浇水的方法，其包括以下步骤:
[0033]S1.通过控制器18控制传动单元的电动机17开启，两条并行链条4旋转；
[0034]S2.通过补水传感器将相邻排的两排栽培容器经过补水传感器的时间间隔信息传递给控制器18 ；
[0035]S3.通过控制器18设定水泵的供水时间，使水泵的供水时间小于两排栽培容器经过补水传感器的时间间隔，则不供水时间即为两排栽培容器经过补水传感器的时间间隔和供水时间之差；
[0036]S4.控制器18根据供水时间和不供水时间在栽培容器旋转时定时控制供水单元烧水或不烧水。
[0037]通过上述浇水控制方法，可以准确地控制浇水时间，当每排栽培钵6行至供水主管7时，由控制器18根据设定的供水时间控制供水，当供水时间经过后，控制器18控制水泵停止供水，然后栽培钵6继续前行，当相邻的下一排栽培钵6到达供水主管7时，进行供水，开始新的供水过程。
[0038]综上所述，本发明提供的立体植物栽培自动浇水系统通过在支架I上与栽培钵6相应的位置设置供水主管7向栽培壁供水，在支架I底部与栽培钵6相应的位置设置补水传感器判断栽培钵6旋转位置和运行速度，将电动机17、水泵和补水传感器连接到控制器18上，通过控制器18控制栽培钵6运行和供水主管7的供水，进而实现了浇水的自动化控制，浇水方便，浇水均匀性好，为植物良好生长提供了适宜的水分供应；且通过浇水控制方法，实现了准确地控制浇水时间，提高了浇水的便利性和智能化。
[0039]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变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:其包括支架(1)、传动单元、供水单元、控制器(18)和传感器单元；所述传动单元设置在支架(1)上，并带动设置在其上的栽培容器旋转；所述供水单元设置在所述支架(1)上，并与所述栽培容器经过的位置相应，用于向所述栽培容器供水；所述传感器单元设置在所述支架(1)上，并与所述栽培容器经过的位置相应；所述供水单元、所述传动单元及所述传感器单元均与所述控制器(18)相连。
2.根据权利要求1所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述传动单元包括设置在所述支架(1)上部的两个从动大链轮(9)、设置在所述支架(1)下部传动轴(19)上的两个主动大链轮(3)以及连接所述从动大链轮(9)和所述主动大链轮(3)的两条并行的链条(4);所述传动轴(19)通过电动机(17)驱动，所述电动机(17)与所述控制器(18)相连；所述两条并行的链条(4)之间设置多排平行的挂杆(5)，所述栽培容器挂在所述挂杆(5)上。
3.根据权利要求2所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述传动轴(19)的一端伸出支架(1)外，且设置有被动小链轮(10)，所述被动小链轮(10)与设置在所述电动机(17)转轴端的主动小链轮(12)通过传动链连接。
4.根据权利要求3所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述供水单元包括供水主管(7)、供水细管(8)、供水软管(15)和水泵；所述供水主管(7)设置在所述支架(I)上，且与所述栽培容器经过的位置相应；所述供水主管(7)上设置有供水细管(8)，所述供水细管(8)对应所述栽培容器；所述供水主管(7) —端封闭，所述供水主管(7)的另一端通过供水软管(15)与水泵相连，水泵位于水箱中且与控制器(18)相连。
5.根据权利要求4所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述传感器单元包括补水传感器，所述补水传感器设置在所述支架(1)下部，且与所述挂杆(5)经过的最低位置相应，所述补水传感器与所述控制器(18)相连。
6.根据权利要求5所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述补水传感器的探头发射端(11)设置在所述传动轴(19)的下方一侧，所述补水传感器的探头接收端(13)设置在所述传动轴(19)的下方另一侧。
7.根据权利要求6所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述栽培容器中设置有水分传感器(20 )，所述水分传感器(20 )与所述控制器(18 )相连。
8.根据权利要求7所述的立体植物栽培自动浇水系统，其特征在于:所述水分传感器(20)为无线水分传感器。
9.一种利用权利要求5-8中任一项所述的自动浇水系统控制浇水的方法，其特征在于:包括以下步骤: `51.通过控制器(18)控制传动单元的电动机(17)开启，两个主动大链轮(3)带动两条并行的链条(4)旋转； `52.通过补水传感器将相邻的两排栽培容器经过所述补水传感器的时间间隔信息传递给所述控制器(18);` `53.通过所述控制器(18)设定所述水泵的供水时间，使所述水泵的供水时间小于相邻两排栽培容器经过所述补水传感器的时间间隔，则不供水时间即为相邻两排栽培容器经过所述补水传感器的时间间隔和供水时间之差； `54.所述控制器(18)根据供水时间和不供水时间，在栽培容器旋转时控制供水单元浇水或 不烧水。
【文档编号】A01G27/02GK103477958SQ201310447291
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】李斌, 郭文忠, 王超铁, 余利根, 李亮 申请人:北京农业智能装备技术研究中心