一种智能无土种植牧草轮作系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种智能无土种植牧草轮作系统。其目的是为了提供一种结构简单、智能化程度高、操控方便的牧草轮作系统。本实用新型包括保温箱体和中央控制单元，保温箱体内部设置有轨道、托盘培养架和牧草培养皿，中央控制系统对保温箱体内部的温度、湿度和光照强度进行自动化控制，保温箱体采用不透光材质制成，使牧草的生长环境完全封闭，并且具有良好的保温、隔热效果。通过液位传感器和报警装置对牧草培养皿和营养液存储箱中营养液量进行监测，在营养液量较低时发出报警信息，使营养液量满足牧草的生长需要。本实用新型智能化程度较高，而且不受外界环境的影响，大大缩短了牧草的生长周期，提高了牧草的产量。
【专利说明】一种智能无土种植牧草轮作系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种植物栽培系统，特别是涉及一种智能无土种植牧草轮作系统。
【背景技术】
[0002]中国草原广阔，面积达60亿亩，其中有43亿亩为可利用草原，改革开放以来，畜牧业发展迅猛，然而粗放式的放牧方式也对草原生态系统造成极大的破坏，草原退化现象比较严重。目前，草原畜牧业仅占农业产业结构的5%，而发达国家的平均值为60%以上，草原生态的不可持续性造成环境和社会经济发展的不可持续性，这就意味着现行的生产方式必须改变。
[0003]当前，草原超载现象严重，中国畜禽业的能量饲料主要是玉米、糠麸、稻谷、薯类，蛋白饲料主要是饼柏，粗饲料主要是野草和秸杆，人工栽培的青绿饲料较少，饲料种类中，蛋白饲料不足仍是主要问题，牧草产量低下，供应不足，又受季节因素和牧草本身因素的影响，严重制约了畜牧业的高质量产出。据统计，蒙、青、新三省(区)1952年大小牲畜3666万头，2014年增至11253万头，为1952年的3倍，随着牲畜量的增加，超载量达40%，草地产草量比五十年代初下降40%。我国牧草已初步建立起一个产业体系，但产业规模较小。20世纪90年代中后期，受农业政策及农产品相对过剩的影响，一些企业和个人开始从事牧草生产，我国草产业迅速崛起，涌现出很多牧草种植和加工企业，但牧草产业总体规模较小，远满足不了草食畜牧业快速发展的需求。2008年累计人工种草面积999.8万公顷，其中耕地种草面积342.3万公顷。2008年产干草6039.5万吨，不及国内正常需求量的1/10。
[0004]现阶段，由于粮食补贴政策的实施，大大积压了牧草的种植面积，牧草收割、贮存等手段的落后进一步制约了牧草种植面积的扩大。另一方面，由于气候条件的原因，牧草种植的轮作周期也受到大大的制约。牧草种植方法的落后严重制约了相关行业的发展，有限的牧草很难满足市场的巨大需求。申请号为201010545618.8的专利文献公开了一种无土栽培牧草种植系统，这种牧草种植系统虽然能在一定程度上增加牧草的产量，但是很难对牧草培养皿内的营养液量进行实时监测，必须需要人工对营养液量进行添加，不仅耗费人力物力，而且很难实现牧草的轮作。然而这种牧草种植系统是在无土的环境下进行种植，因此牧草培养皿中营养液和水分的多少对牧草的生长起着至关重要的作用，营养液和水分过少或者不足不仅会降低牧草的产量，甚至会导致牧草死亡。营养液和水分过多，不仅对营养液造成浪费，牧草产量不会增加，甚至还会由于水分过多造成牧草烂根现象，因此，对营养液的添加量是无土种植牧草的最重要因素。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、智能化程度高、操控方便的智能无土种植牧草轮作系统。
[0006]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，包括保温箱体、托盘培养架、补光灯和水雾喷头，在保温箱体内部的地面上并排设置有多个托盘培养架，每个托盘培养架都为上下多层结构，在托盘培养架的每层都安装有牧草培养皿，在每个托盘培养架上方都设置有水雾喷头，在保温箱体顶端的内壁上安装有多个补光灯，其中:还包括营养液存储箱和中央控制单元，在每个牧草培养皿内部的一端都设置有一个第二液位传感器，每个第二液位传感器上都安装有一个光电报警器，每个第二液位传感器的信号输出端分别与相对光电报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器的信号输出端还与第二蜂鸣报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器的数据传输端都与中央控制单元的数据信号接收端连接，每个牧草培养皿都通过导流管与营养液存储箱连通，在导流管上设置有循环泵，循环泵的信号接收端与中央控制单元的控制信号输出端连接，营养液存储箱内设置有第一液位传感器，第一液位传感器的信号输出端与第一蜂鸣报警器的信号接收端连接，第一液位传感器的数据传输端与中央控制单元的数据信号接收端连接，在保温箱体的内壁上还设置有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、温度调节器、湿度调节器、光照强度控制器，温度传感器、湿度传感器和光照传感器的数据输出端分别与中央控制单元的数据信号接收端连接，中央控制单元的多个控制信号输出端分别与温度调节器、湿度调节器和光照强度控制器的信号接收端连接，光照强度控制器的控制端与补光灯连接。
[0007]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述智能无土种植牧草轮作系统，还包括第一安全门、第二安全门、多条导轨和多个水雾喷头，第一安全门和第二安全门分别安装在保温箱体的前端和后端，多条导轨并排固定在保温箱体内部的地面上，导轨前端延伸到第一安全门的底端，导轨后端延伸到第二安全门的底端，在导轨上设置有托盘培养架。
[0008]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述保温箱体、第一安全门和第二安全门都为不透光材料，在保温箱体侧壁、第一安全门和第二安全门的中间夹层中都设置有陶瓷空心微珠。
[0009]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述导流管又包括总导流管和多个分支导流管，各分支导流管的一端分别伸入到各牧草培养皿内部，各分支导流管的另一端与总导流管的一端连通，总导流管的另一端与营养液存储箱连通，每个分支导流管上都设置有电磁阀，循环泵设置在总导流管上。
[0010]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述保温箱体顶部的侧壁上分别开设有进气口和排气口，进气口和排气口分别位于保温箱体侧壁的两端，在排气口处设置有排风机，中央控制单元的控制信号输出端与排风机的信号接收端连接。
[0011]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述保温箱体的内壁上设置有红外摄像头，保温箱体的外壁上设置有显示屏，红外摄像头的视频输出端与中央控制单元的视频信号接收端连接，中央控制单元的视频信号输出端与显示屏连接。
[0012]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述中央控制单元采用单片机系统。
[0013]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，其中所述营养液存储箱和中央控制单元都设置在保温箱体外部。
[0014]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统与现有技术不同之处在于:本实用新型结果简单、智能化程度高、操控方便、节约土地。在保温箱体内设置温度调节器、湿度调节器和光照强度控制器，将保温箱体的内部条件调整到牧草最适宜生长的环境，并且在牧草生长的过程中随时对环境条件进行调节，使牧草的生长达到最快，从而实现牧草的轮作种植。在牧草的生长过程中能够随时对牧草培养皿和营养液存储箱中的营养液量进行检测，当牧草培养皿中营养液量过多或者过少时，能够通过循环泵对牧草培养皿中营养液量进行调节，放置营养液过多浪费或者过少影响牧草的生长。当营养液存储箱中的营养液量过少时，能够发出报警信息，提醒工作人员及时对营养液进行添加。牧草生长整个生长过程中的控制环节都通过中央控制单元自动控制完成，自动化、智能化程度大大提高。保温箱体和安全门都采用不透光的保温隔热材料制成，是保温箱内部形成一个密闭的空间，水和营养液都在封闭的系统中进行循环使用，水和营养液不会流失，水的节约量达到90%以上，营养液的利用率达到100%。采用的托盘培养架为多层结构，使得在同样面积上的牧草的产量成倍增加。各分支导流管将水和营养液直接输送到牧草根部，加速牧草的生长并使收获时间提前，同时使牧草免受杂草和土壤中病虫害的影响，大幅度的提升了牧草的品质和产量。
[0015]下面结合附图对本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统中对温度、湿度和光照进行控制的控制框图；
[0018]图3为本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统中对营养液含量和水分含量进行控制的控制框图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，为本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统的结构示意图，包括保温箱体1、第一安全门2、第二安全门3、营养液存储箱4、托盘培养架5、导轨6和中央控制单元7。保温箱体I为长方体形结构，在保温箱体I前端和后端分别安装有第一安全门2和第二安全门3，保温箱体1、第一安全门2和第二安全门3都为不透光材料，在保温箱体I侧壁、第一安全门2和第二安全门3的中间夹层中都设置有陶瓷空心微珠，陶瓷空心微珠不仅提高了保温箱体的不透明性，而且能够起到良好的隔热效果。在保温箱体I内部的水平地面上并排固定安装有多条竖直导轨6，各导轨6前端都延伸到第一安全门2的底端，各导轨6后端都延伸到第二安全门3的底端。在每条导轨6上都设置有一个或者多个托盘培养架5,每个托盘培养架5都为上下多层结构,在托盘培养架5的每层都安装有牧草培养皿,在每个牧草培养皿内部的一端都设置有一个第二液位传感器16,每个第二液位传感器16上都安装有一个光电报警器，各第二液位传感器16的信号输出端分别与相对光电报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器16的信号输出端还与第二蜂鸣报警器的信号接收端连接。在每个牧草培养皿中都设置有一根分支导流管12，各分支导流管12上分别设置有电磁阀，各电磁阀分别控制分支导流管12的通断。各分支导流管12的一端分别伸入到各牧草培养皿内部，分支导流管12的另一端与总导流管13的一端连通，总导流管13的另一端与位于保温箱体I外部的营养液存储箱4连通，在总导流管13上设置有循环泵14，营养液存储箱4内设置有第一液位传感器15，第一液位传感器15的信号输出端与第一蜂鸣报警器的信号接收端连接。在每个托盘培养架5上方都均匀设置有一排水雾喷头8，各水雾喷头8顶端的进水口分别与导管22的一端连接，各导管22的另一端与输水总管21连通。在保温箱体I顶端的内壁上均匀的安装有多个补光灯9，在保温箱体I顶部的侧壁上分别开设有进气口 10和排气口 11，进气口 10和排气口 11分别位于保温箱体I侧壁的两端，在排气口 11处设置有排风机。在保温箱体I的内壁上还设置有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、温度调节器17、湿度调节器18、光照强度控制器19和红外摄像头，红外摄像头通过设置在保温箱体I外部的中央控制单元与保温箱体I外壁上的显示屏20连接。
[0020]如图2所示，为本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统中对温度、湿度和光照进行控制的控制框图，温度传感器、湿度传感器和光照传感器的数据输出端分别与中央控制单元7的数据信号接收端连接，红外摄像头的视频输出端与中央控制单元7的视频信号接收端连接。中央控制单元的多个控制信号输出端分别与温度调节器17、湿度调节器18、排风机和光照强度控制器19的信号接收端连接，光照强度控制器19的控制端与补光灯9连接。中央控制单元7的视频信号输出端与显示屏20连接。
[0021]如图3所示，为本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统中对营养液含量和水分含量进行控制的控制框图，第一液位传感器15的信号输出端与第一蜂鸣报警器的信号接收端连接，第一液位传感器15的数据传输端与中央控制单元7的数据信号接收端连接。多个第二液位传感器16的信号输出端分别与相对的光电报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器16的信号输出端还同时与第二蜂鸣报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器16的数据传输端都与中央控制单元7的数据信号接收端连接。中央控制单元7的控制信号输出端分别与循环泵14、水雾喷头8和多个电磁阀的信号接收端连接。
[0022]本实用新型一个示例中的中央控制单元7采用单片机系统实现。
[0023]本实用新型在进行牧草轮作种植的过程中，将牧草种植在托盘培养架5上的牧草培养皿中，利用循环泵14将营养液存储箱4内的营养液通过总导流管13和各分支导流管14输送到各牧草培养皿中，为牧草种子的生长提供充足的营养。同时，调节温度调节器17、湿度调节器18和光照强度控制器19，为牧草种子的生长提供最适宜的温度、湿度和光照强度。在牧草生长过程中，温度传感器、湿度传感器和光照传感器实时对保温箱体I内的温度、湿度和光照强度进行检测，并将所得环境数据传送给中央控制单元7，中央控制单元7根据不同阶段牧草生长所需要的生长环境参数，通过温度调节器17、湿度调节器18、光照强度控制器19和排风机对保温箱体I内的环境进行调节。红外摄像头采集保温箱体I内的视频信息，并传给中央控制单元7，与中央控制单元7连接的显示屏20既能够对温度、湿度和光照强度的数据进行显示，又能够对保温箱体I内部的视频进行显示。在牧草生长过程中，多个第二液位传感器16分别对各牧草培养皿中营养液的量进行检测，任意牧草培养皿中营养液的量低于牧草生长所需量，第二蜂鸣报警器都会发出蜂鸣报警，同时与牧草培养皿相对的光电报警器发出光电报警，中央控制单元7控制相应分支导流管12上的电磁阀打开，总导流管13上的循环泵14正转，向相应牧草培养皿中添加营养液。当牧草培养皿中营养液过多时，中央控制单元7控制总导流管13上的循环泵14反转，将牧草培养皿中多余的营养液输送到营养液存储箱4中，防止营养液的浪费。第一液位器15对营养液存储箱4中的营养液量进行检测，营养液存储箱4中营养液的量过低时，第一蜂鸣报警器发出蜂鸣报警，提醒工作人员向营养液存储箱中添加营养液。当牧草培养皿中含水量过低或者环境中湿度过低，中央控制单元7控制水雾喷头8打开，向牧草培养皿添加水。牧草成熟后，打开保温箱体I两端的安全门，托盘培养架5沿着导轨6向前或者向后运动，将牧草运出保温箱体I。
[0024]本实用新型一种智能无土种植牧草轮作系统，在保温箱体I内设置温度调节器17、湿度调节器18和光照强度控制器19，将保温箱体I的内部条件调整到牧草最适宜生长的环境，并且在牧草生长的过程中随时对环境条件进行调节，使牧草的生长达到最快，从而实现牧草的轮作种植。在牧草的生长过程中能够随时对牧草培养皿和营养液存储箱4中的营养液量进行检测，当牧草培养皿中营养液量过多或者过少时，能够通过循环泵14对牧草培养皿中营养液量进行调节，放置营养液过多浪费或者过少影响牧草的生长。当营养液存储箱4中的营养液量过少时，能够发出报警信息，提醒工作人员及时对营养液进行添加。牧草生长整个生长过程中的控制环节都通过中央控制单元7自动控制完成，自动化、智能化程度大大提高。保温箱体I和安全门都采用不透光的保温隔热材料制成，是保温箱内部形成一个密闭的空间,水和营养液都在封闭的系统中进行循环使用，水和营养液不会流失，水的节约量达到90%以上，营养液的利用率达到100%。采用的托盘培养架5为多层结构，使得在同样面积上的牧草的产量成倍增加。各分支导流管12将水和营养液直接输送到牧草根部，加速牧草的生长并使收获时间提前，同时使牧草免受杂草和土壤中病虫害的影响，大幅度的提升了牧草的品质和产量。本实用新型结果简单、智能化程度高、操控方便、节约土地，与现有技术相比具有明显的优点。
[0025]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种智能无土种植牧草轮作系统，包括保温箱体(I)、托盘培养架(5)、补光灯(9)和水雾喷头(8)，在保温箱体(I)内部的地面上并排设置有多个托盘培养架(5)，每个托盘培养架(5)都为上下多层结构，在托盘培养架(5)的每层都安装有牧草培养皿，在每个托盘培养架(5)上方都设置有水雾喷头(8)，在保温箱体(I)顶端的内壁上安装有多个补光灯(9)，其特征在于:还包括营养液存储箱(4)和中央控制单元(7)，在每个牧草培养皿内部都设置有一个第二液位传感器(16),每个第二液位传感器(16)上都安装有一个光电报警器，每个第二液位传感器(16)的信号输出端分别与相对光电报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器(16)的信号输出端还与第二蜂鸣报警器的信号接收端连接，任意第二液位传感器(16)的数据传输端都与中央控制单元(7)的数据信号接收端连接，每个牧草培养皿都通过导流管与营养液存储箱(4)连通，在导流管上设置有循环泵(14)，循环泵(14)的信号接收端与中央控制单元(7)的控制信号输出端连接，营养液存储箱(4)内设置有第一液位传感器(15)，第一液位传感器(15)的信号输出端与第一蜂鸣报警器的信号接收端连接，第一液位传感器(15)的数据传输端与中央控制单元(7)的数据信号接收端连接，在保温箱体(I)的内壁上还设置有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、温度调节器(17)、湿度调节器(18)和光照强度控制器(19)，温度传感器、湿度传感器和光照传感器的数据输出端分别与中央控制单元(7)的数据信号接收端连接，中央控制单元(7)的多个控制信号输出端分别与温度调节器(17)、湿度调节器(18)和光照强度控制器(19)的信号接收端连接，光照强度控制器(19)的控制端与补光灯(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述智能无土种植牧草轮作系统，还包括第一安全门(2)、第二安全门(3)、多条导轨(6)和多个水雾喷头(8)，第一安全门(2)和第二安全门(3)分别安装在保温箱体(I)的前端和后端，多条导轨(6)并排固定在保温箱体(I)内部的地面上，导轨(6)前端延伸到第一安全门(2)的底端，导轨(6)后端延伸到第二安全门(3)的底端，在导轨(6)上设置有托盘培养架(5)。
3.根据权利要求2所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述保温箱体(I)、第一安全门(2)和第二安全门(3)都为不透光材料，在保温箱体(I)侧壁、第一安全门(2)和第二安全门(3)的中间夹层中都设置有陶瓷空心微珠。
4.根据权利要求1所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述导流管又包括总导流管(13)和多个分支导流管(12)，各分支导流管(12)的一端分别伸入到各牧草培养皿内部，各分支导流管(12)的另一端与总导流管(13)的一端连通，总导流管(13)的另一端与营养液存储箱(4)连通，每个分支导流管(12)上都设置有电磁阀，循环泵(14)设置在总导流管(13)上。
5.根据权利要求1所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述保温箱体⑴顶部的侧壁上分别开设有进气口(10)和排气口(11)，进气口(10)和排气口(11)分别位于保温箱体(I)侧壁的两端，在排气口(11)处设置有排风机，中央控制单元(7)的控制信号输出端与排风机的信号接收端连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述保温箱体(I)的内壁上设置有红外摄像头，保温箱体(I)的外壁上设置有显示屏(20)，红外摄像头的视频输出端与中央控制单元(7)的视频信号接收端连接，中央控制单元(7)的视频信号输出端与显示屏(20)连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述中央控制单元(7)采用单片机系统。
8.根据权利要求1所述的一种智能无土种植牧草轮作系统，其特征在于:所述营养液存储箱(4)和中央控制单元(7)都设置在保温箱体(I)外部。
【文档编号】A01G31/02GK204119929SQ201420526503
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】吴涛, 吴龙, 吴国瑞 申请人:石家庄常山源农业科技有限公司