藤蔓类作物专用智能种植机的制作方法

本发明涉及无土栽培领域，具体的说是一种藤蔓类作物专用智能种植机。

背景技术：

无土栽培是使用非土壤的基质配合营养液或者完全利用营养液的栽培技术。无土栽培技术广泛应用于大型规模化种植和育苗领域，通过合理调配营养液，能大幅增加作物的产量和品质。小型化的无土栽培尤其适用于家庭用户，通过无土栽培可在阳台或窗前种植绿植、花卉或蔬菜等作物，洁净且环保。

目前的小型无土种植一般是先将作物所需的营养液溶解在水中形成水肥液，然后将水肥液倒入种植槽或种植盆内，再将开设有育苗孔的育苗盘盖在槽口或盆口上，在育苗孔内种植作物。现有的小型无土栽培存在如下问题：1）栽培装置简陋，可种植作物株数有限，对于藤蔓类的作物，由于作物颈部细长，很难打理且影响美观；2）水肥液中的营养质容易沉积，导致作物根系吸收营养质障碍，影响作物正常生长；3）不同作物对水肥液的酸碱度、可溶性盐浓度以及光照强度的要求不同，家庭种植中没有专业技术人员照看，水肥液的配制比例不易掌握，容易出现缺肥或烧苗现象，另外，家庭种植中一般直接使用自然光，容易出现采光不足的问题，如果使用日光灯直接照射，则照射时间和光照强度不易控制，影响作物正常生长。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、易于管理、种植效果好的藤蔓类作物专用智能种植机。

为解决上述技术问题，本发明的藤蔓类作物专用智能种植机包括底架和通过多根支撑杆安装在底架正上方的顶架，底架的上部分层安装多个种植槽，底架的下部设置水箱和控制箱；水箱的底部开设有箱体出水口、顶部开设有箱体回水口，箱体出水口上连接有输送管，箱体回水口上连接有回水管；种植槽其中一端的上部设置槽体进水口、另一端的底壁上开设槽体出水口，各个种植槽的进、出水口通过多根中间连接管依次串接；输送管的另一端向上延伸并连接到最上方种植槽的槽体进水口上，回水管的另一端与最下方种植槽的槽体出水口连接，输送管上安装有输送泵；水箱上连接有多根肥料管，每根肥料管上均安装一个肥料泵，肥料管的另一端与营养液瓶连接；顶架上可升降式的安装有补光灯，顶架的侧部间隔安装多个挂环；底架的顶端安装有光照强度传感器，水箱内安装有ph值传感器和ec值传感器，控制箱内设置单片机，补光灯和各泵的控制端以及各传感器的信号输出端均与单片机电连接。

采用上述结构，水箱用于存储水肥液，利用输送泵将水箱内的水肥液输送到最顶端的种植槽内，通过控制泵送流量的大小可调节种植槽内的液位高度，在种植槽的另一端，借助槽体出水口可将水肥液输送到下一层种植槽内，以此类推，由上至下一直流到最底层的种植槽，最后通过回水管流回水箱内，可见，借助该种水肥输送方式，形成了水肥液输送的循环通路，每个种植槽内的水肥液均为流动状态，避免了营养质沉积，方便了对水肥液的浓度进行调整；营养液瓶用于存储作物生长所需的营养质，通过ph值传感器和ec值传感器可实时检测水箱内的酸碱度和可溶性盐浓度，每种作物对应一个酸碱度范围和可溶性盐浓度范围，该范围对应着水肥液的浓度配比范围，在单片机中预存上述范围数据，在初期设置作物种类，利用传感器实时检测数据，通过肥料泵控制各营养质的输送量，形成闭环调节，直至达与作物对应的水肥液浓度配比范围，整个调节过程无需人工参与，自动化程度高，通过定量的浓度自动调整，可保证作物在最佳水肥环境下生长，保证了作物的生长效果。针对藤蔓类作物，单独设计顶架，在顶架上设置挂环，挂环上可通过挂钩连接立杆以供作物藤蔓依附，或者在挂钩上连接拉绳，利用拉绳底端将作物茎部绑缚住，两种方式均有助于作物藤蔓依附，操作简单，外形美观。顶架上安装补光灯，通过光照强度传感器检测光照强度，单片机内预存与作物对应的光照强度范围，当光照强度不足时，单片机控制打开补光灯，当光照强度过大时，单片机控制关闭补光灯。补光灯采用可升降式的安装结构，从而可以根据作物的生长高度适应性的调整光照的高度和强度，操作更灵活方便，更有助于作物生长。

对于补光灯的可升降式安装，可采用手动调节结构也可采用自动调节结构，本发明优选后者，具体的：所述顶架的下方转动安装有由电机驱动的转轴，转轴上间隔安装有两个卷扬辊，每个卷扬辊上均缠绕卷扬绳索，两根卷扬绳索的底端分别连接在补光灯的两端，电机的控制端与单片机电连接。电机通过链条链轮或皮带皮带轮等传动机构带动转轴转动，转轴带动两卷扬辊转动，通过卷扬绳索可拉动补光灯使其高度上升，当需要降低补光灯的高度时，卷扬辊反转，在重力作用下，补光灯的高度下降。电机由单片机依据光照强度自动控制，从而能自动调整补光灯的高度，操作更简单，使用更方便。

所述顶架的两个侧部各设置一根滑轨，滑轨的底部滑动安装有滑块，挂环固接在滑块的底端。挂环采用滑动安装的结构，使得挂环的位置可以调节，从而能相应调整作物藤蔓依附的位置，使用更加灵活方便。

为了方便人机互动，所述单片机上连接有显示屏和键盘电路。借助显示屏可实时观察水肥液的ph值和ec值，利用键盘电路可对数据进行设置。

由于整个装置不需人工参与，通过与单片机通信即可对装置进行远程控制，通信方式可采用有线或无线的方式，当采用无线的方式时，单片机上连接有无线数据通信模块，利用无线数据通信模块可连接到移动网络或internet网络，当采用有线的方式时，单片机上连接有rj45接口，借助rj45接口，利用网线即可将装置连接到internet网络。利用远程通信，通过手机或远程操作平台即可对装置进行实时监控和管理。

所述水箱内安装有搅拌泵，搅拌泵的控制端与单片机电连接。设置搅拌泵可对水箱内的水肥混合液进行搅拌，避免箱体内营养质沉积。

各种植槽形成上下循环的水肥通路，每个种植槽内均会积存一定量的水肥液，为了检测种植槽内的水肥液量，其中一个种植槽内安装有槽体液位传感器，槽体液位传感器的信号输出端与单片机电连接。当种植槽内水肥液量过少时，单片机控制增加输送泵的功率，以增加水肥液的输送量，提升槽内液位，相反的，当种植槽内水肥液量过多时，单片机控制降低输送泵的功能，从而降低槽内液位。

所述水箱的上部连接有箱体进水管，箱体进水管上安装有电控进水阀，水箱内安装有箱体液位传感器，箱体液位传感器的信号输出端和电控进水阀的控制端均与单片机电连接。箱体进水管可连接自来水管或带水泵的储水箱，利用箱体液位传感器，并通过控制电控进水阀，可对水箱进行定量补水操作，以补充水循环系统中的水分流失，增加系统的自动运行时间。在具体使用中，只需定期更换营养液瓶即可，不需要对装置进行其他任何操作，更方便管理。

所述水箱内部的顶端设置溢流槽，箱体回水口开设在溢流槽上方，溢流槽的溢流口与水箱内腔连通，溢流槽内设有臭氧发生器，臭氧发生器的控制端与单片机电连接。溢流槽用于暂存回水，单独设置臭氧发生器对回水进行杀菌，避免有害菌污染水箱内的水肥液，保证作物安全生长。

所述控制箱的底部开设用于放置营养液瓶的储物舱，储物舱的开口上铰装有舱门。装置使用中，除了在初期设置好作物种类之后，后期只需定期更换营养液瓶即可，因此，单独设置储物舱来存储营养液瓶，并设置舱门，方便对营养液瓶进行更换。

综上所述，本发明具有结构简单、操作方便、易于管理、种植效果好的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为图2中沿a-a方向的剖视结构示意图；

图4为图3中b部放大结构示意图；

图5为图2中沿c-c方向的剖视放大结构示意图；

图6为本发明的电路控制原理示意框图。

具体实施方式

参照附图，本发明的藤蔓类作物专用智能种植机包括底架1和通过多根支撑杆2安装在底架1正上方的顶架3，底架1的上部分层安装多个种植槽4，种植槽4上安装有育苗盘44，育苗盘44上开设育苗孔43。种植槽4的数量一般设置2-3个，附图中种植槽4为两个，当然，根据具体需要，种植槽4也可设置一个。底架1的下部设置水箱5和控制箱6。水箱5的底部开设有箱体出水口51、顶部开设有箱体回水口52，箱体出水口51上连接有输送管7，箱体回水口52上连接有回水管8。种植槽4其中一端的上部设置槽体进水口41、另一端的底壁上开设槽体出水口42，各个种植槽4的进、出水口通过多根中间连接管9依次串接。输送管7的另一端向上延伸并连接到最上方种植槽4的槽体进水口41上，回水管8的另一端与最下方种植槽4的槽体出水口42连接，输送管7上安装有输送泵10，输送泵10可安装在水箱5内部或安装在水箱5外部，图中示出的输送泵10为潜水泵，设置在水箱5内部。水箱5上连接有多根肥料管53，每根肥料管53上均安装一个肥料泵11，肥料管53的另一端与营养液瓶12连接。顶架3上可升降式的安装有补光灯13，顶架3的侧部间隔安装多个挂环14。底架1的顶端安装有光照强度传感器15，水箱4内安装有ph值传感器16和ec值传感器17，控制箱6内设置单片机61，补光灯和各泵的控制端以及各传感器的信号输出端均与单片机61电连接。

上述结构中，水箱5用于存储水肥液，利用输送泵10将水箱5内的水肥液输送到最顶端的种植槽4内，通过控制泵送流量的大小可调节种植槽4内的液位高度，在种植槽4的另一端，借助槽体出水口42可将水肥液输送到下一层种植槽4内，以此类推，由上至下一直流到最底层的种植槽4，最后通过回水管8流回水箱5内，可见，借助该种水肥输送方式，形成了水肥液输送的循环通路，每个种植槽4内的水肥液均为流动状态，避免了营养质沉积，方便了对水肥液的浓度进行调整。营养液瓶12用于存储作物生长所需的营养质，通过ph值传感器16和ec值传感器17可实时检测水箱5内的酸碱度和可溶性盐浓度，每种作物对应一个酸碱度范围和可溶性盐浓度范围，该范围对应着水肥液的浓度配比范围，在单片机61中预存上述范围数据，在初期设置作物种类，利用传感器实时检测数据，通过肥料泵11控制各营养质的输送量，形成闭环调节，直至达与作物对应的水肥液浓度配比范围，整个调节过程无需人工参与，自动化程度高，通过定量的浓度自动调整，可保证作物在最佳水肥环境下生长，保证了作物的生长效果。针对藤蔓类作物，单独设计顶架3，在顶架3上设置挂环14，挂环14上可通过挂钩连接立杆以供作物藤蔓依附，或者在挂钩上连接拉绳，利用拉绳底端将作物茎部绑缚住，两种方式均有助于作物藤蔓依附，操作简单，外形美观。顶架3上安装补光灯13，通过光照强度传感器15检测光照强度，单片机61内预存与作物对应的光照强度范围，当光照强度不足时，单片机61控制打开补光灯13，当光照强度过大时，单片机61控制关闭补光灯13。补光灯13采用可升降式的安装结构，从而可以根据作物的生长高度适应性的调整光照的高度和强度，操作更灵活方便，更有助于作物生长。

对于补光灯13的可升降式安装，可采用手动调节结构也可采用自动调节结构，本发明优选后者，如图所示，顶架3的下方转动安装有由电机18驱动的转轴19，转轴19上间隔安装有两个卷扬辊20，每个卷扬辊20上均缠绕卷扬绳索21，两根卷扬绳索21的底端分别连接在补光灯13的两端，电机18的控制端与单片机61电连接。电机18通过链条链轮或皮带皮带轮等传动机构带动转轴19转动，转轴19带动两卷扬辊20转动，通过卷扬绳索21可拉动补光灯13使其高度上升，当需要降低补光灯13的高度时，卷扬辊20反转，在重力作用下，补光灯13的高度下降。电机18由单片机61依据光照强度自动控制，从而能自动调整补光灯的高度，操作更简单，使用更方便。

参照附图，顶架3的两个侧部各设置一根滑轨22，滑轨22的底部滑动安装有滑块，挂环14固接在滑块的底端。挂环14采用滑动安装的结构，使得挂环14的位置可以调节，从而能相应调整作物藤蔓依附的位置，使用更加灵活方便。

参照附图，为了方便人机互动，单片机61上连接有显示屏62和键盘电路63。借助显示屏62可实时观察水肥液的ph值和ec值，利用键盘电路63可对数据进行设置。

由于整个装置不需人工参与，通过与单片机61通信即可对装置进行远程控制，通信方式可采用有线或无线的方式，当采用无线的方式时，单片机61上连接有无线数据通信模块61，利用无线数据通信模块可连接到移动网络或internet网络，当采用有线的方式时，单片机61上连接有rj45接口65，借助rj45接口，利用网线即可将装置连接到internet网络。利用远程通信，通过手机或远程操作平台即可对装置进行实时监控和管理。

参照附图，水箱5内安装有搅拌泵23，搅拌泵23的控制端与单片机61电连接。设置搅拌泵23可对水箱5内的水肥混合液进行搅拌，避免箱体内营养质沉积。

各种植槽4形成上下循环的水肥通路，每个种植槽内4均会积存一定量的水肥液，为了检测种植槽4内的水肥液量，其中一个种植槽4内安装有槽体液位传感器24，槽体液位传感器24的信号输出端与单片机61电连接。当种植槽4内水肥液量过少时，单片机61控制增加输送泵10的功率，以增加水肥液的输送量，提升槽内液位，相反的，当种植槽4内水肥液量过多时，单片机61控制降低输送泵10的功率，从而降低槽内液位。

参照附图，水箱5的上部连接有箱体进水管54，箱体进水管54上安装有电控进水阀25，水箱5内安装有箱体液位传感器26，箱体液位传感器26的信号输出端和电控进水阀25的控制端均与单片机61电连接。箱体进水管54可连接自来水管或带水泵的储水箱，利用箱体液位传感器26，并通过控制电控进水阀25，可对水箱5进行定量补水操作，以补充水循环系统中的水分流失，增加系统的自动运行时间。在具体使用中，只需定期更换营养液瓶12即可，不需要对装置进行其他任何操作，更方便管理。

参照附图，水箱5内部的顶端设置溢流槽55，箱体回水口52开设在溢流槽55上方，溢流槽55的溢流口与水箱内腔连通，溢流槽55内设有臭氧发生器27，臭氧发生器27的控制端与单片机61电连接。溢流槽55用于暂存回水，单独设置臭氧发生器27对回水进行杀菌，避免有害菌污染水箱内的水肥液，保证作物安全生长。

参照附图，控制箱6的底部开设用于放置营养液瓶12的储物舱28，储物舱28的开口上铰装有舱门29。装置使用中，除了在初期设置好作物种类之后，后期只需定期更换营养液瓶12即可，因此，单独设置储物舱28来存储营养液瓶12，并设置舱门21，方便对营养液瓶12进行更换。

综上所述，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改或修饰。上述更改或修饰均落入本本发明的保护范围。