一种智能鱼塘水培机的制作方法

本发明涉及鱼塘立体栽培机具领域，更具体地，涉及一种智能鱼塘水培机。

背景技术：

随着人口的增长以及工业化、城市化的推进，我国的可耕地面积逐年减少；同时，土壤污染、盐渍化、沙漠化等问题日益严重，导致可耕地面积减少，生产力下降，保障粮食安全，粮菜争地的的矛盾将日益突出。我国自然水域面积广阔，淡水湖泊面积为235015.76km²，池塘养殖面积25668.59km²，相当于全国20％可耕地面积，但尚未得到很好地开发利用。水面漂浮栽培是以浮体材料为载体，并采取相应的工程措施，在自然水域上种植作物的一种栽培方式。目前，鱼塘立体栽培人工作业还存在工作量巨大等问题。

cn205233056u公开了一种蔬菜水面漂浮栽培装置，主要由边框、栽培床、浮体、环保型基质、锚组成，边框用锚固定，且可随水位的涨落而上下移动；栽培床位于边框内，由若干个单元构成，每个单元由框架和竹片两部分组成，框架四角和周边用尼龙绳绑缚若干个浮体；栽培床内铺无纺布和环保型栽培基质，蔬菜种植在基质中。该技术方案中的人工作业依然存在工作量巨大的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种智能鱼塘水培机，解决鱼塘立体栽培人工作业，工作量巨大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种智能鱼塘水培机，包括主机部分和小车部分，其中：

所述主机部分包括底板、控制系统、主机蓄电池、曝气泵和多层水培装置，所述控制系统分别与小车部分、主机蓄电池和曝气泵电性连接，所述曝气泵在控制系统控制下加压喷水和吸水，所述多层水培装置包括岩棉水培层，所述曝气泵吸水并喷泉喷洒至岩棉水培层上，所述底板上部固定多层水培装置，底板底部中心处安装曝气泵；

所述小车部分包括小车、控制器、小车蓄电池、小车电机、车轮和超声波刀，所述控制器与小车蓄电池、小车电机和超声波刀电性连接，小车中心处设有支架，固定有控制器、小车蓄电池、小车电机，支架两侧对称固定超声波刀及车轮，所述小车通过小车电机带动的车轮进行移动；

多层水培装置表面设置有小车滑轨，小车在小车滑轨的轨道上移动。

优选地，还包括太阳能发电储存装置，所述太阳能发电储存装置包括主机蓄电池、太阳能板和太阳能转化装置，所述太阳能板铺设在主机表面，通过太阳能转化装置分别与主机蓄电池和小车蓄电池电性连接。

优选地，所述主机部分还包括激光雷达传感器，所述激光雷达传感器设于主机部分顶端，所述控制系统集成smartnavi全局规划技术，运用激光雷达传感器，发出并接收光线，转速为5r/s，360°旋转扫描周边环境，能够准确扫描识别周围环境，测算出周围障碍物的距离，根据测距进行自身定位，控制系统搭载slam——simultaneouslocalizationandmapping算法，同步定位建图，在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和所建图进行自身定位，在自身定位的基础上建造增量式地图，实现控制系统的自主定位，导航移动方向和坐标，以弓字形路径规划工作。

优选地，所述主机部分还包括收集盒、管道和电磁阀，所述收集盒滑动固定于底板底部，所述曝气泵与管道固定连通，所述电磁阀与管道连接，通过调控开启曝气泵和管道的电磁阀，加压向下喷水冲走泥土，使莲藕浮到水面上，加压向后喷水使主机前进，所述曝气泵吸水将垃圾或浮藕吸入收集盒。

优选地，还包括捕鱼装置，所述捕鱼装置包括超声波诱鱼器和鱼笼，所述控制系统开启超声波诱鱼器，诱鱼虾入鱼笼，鱼笼顶部滑动固定于底板底部，超声波诱鱼器固定于主机底板底部、鱼笼入口内侧上部处。

底板底部曝气泵两侧设u形小车滑轨，u形小车滑轨上通过移动滚轮分别滑动固定捕鱼装置和收集盒。

优选地，主机部分还包括过滤网，控制系统开启曝气泵，曝气泵吸水将垃圾或浮藕吸入收集盒时，收集盒内设置过滤网，收集盒和鱼笼对称安装。

优选地，所述多层水培装置还包括多层旋转网格结构、多层水培框架、日光传感器和led植物补光灯，其中，多层水培框架支撑多层旋转网格结构，多层旋转网格结构上铺岩棉水培层，控制系统定时开启曝气泵，曝气泵通过管道吸水，曝气喷泉喷洒至岩棉水培层上，多层旋转网格结构上固定日光传感器及led植物补光灯，日光传感器感应日光照度，反馈至控制系统，通过控制系统预设，夜晚定时开启led植物补光灯。补充光照，促进植物生长。

优选地，所述小车部分还包括种菌盒电机、种菌盒和第一压力传感器，主机部分在多层旋转网格结构的表面设有让小车运行的小车滑轨，其中，控制器开启小车电机和种菌盒电机，小车电机转动，带动小车轮转动，沿小车滑轨移动，种菌盒电机转动，带动种菌盒转动，种菌盒外壁开播种孔，随小车移动转动种菌盒，播撒种菌于岩棉水培层上，种菌包括种子、根瘤菌、硝化细菌等。根瘤菌、硝化细菌等提高根补吸收水中氮、硫、有机物等养分，促进植物生长。种菌盒转轴盖向种菌盒内设压力传感器，感应种菌盒内压力，传递给控制器，当感应种菌盒内无压力时，控制器控制小车返回起点，添加种菌后，再继续返回播种工作，种菌盒可以从种菌盒转轴盖处取下。

优选地，所述小车部分还包括菜篮、第二压力传感器、第一万向轮、第二万向轮，菜篮底部设第二压力传感器，下面设第一万向轮，小车两侧卡口固定超声波刀，超声波刀下面固定第二万向轮，超声波刀后挂钩连接菜蓝，菜蓝底部固定万向轮，可以随小车移动，超声波刀可以从卡口处取下，菜车可以从挂钩上取下倾倒；控制器开启小车电机，小车电机带动车轮沿多层旋转网格结构的小车滑轨向上移动，超声波刀随小车移动收割蔬菜，被收割蔬菜落入超声刀后面的菜篮内，菜篮底部压力传感器感应压力值，超过控制器压力预设值，控制器调控小车电机反向旋转，回到起点，倾倒菜篮后，继续工作。

优选地，所述主机部分还包括若干浮球，浮球间绳索绑扎连接，底板下绳索固定所有浮球。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过主机部分提供移动式水培环境，通过小车部分自动对栽培物进行收割、采集、播种，同时主机部分还提供挖藕、捕鱼和收集垃圾的功能，解决了鱼塘立体栽培人工作业，工作量巨大等问题。

附图说明

图1为本发明智能鱼塘水培机的正视结构示意图。

图2为本发明智能鱼塘水培机的剖视结构示意图。

图3为本发明智能鱼塘水培机的顶视结构示意图。

图4为本发明智能鱼塘水培机的底视结构示意图。

图5为本发明智能鱼塘水培机的小车部分俯视结构示意图。

图6为本发明智能鱼塘水培机的小车部分剖视结构示意图。

图中，1为主机，2为控制系统，21为激光雷达传感器，3为主机蓄电池，41为多层旋转网格结构，42为多层水培框架，43为岩棉水培层，45为led植物补光灯，5为曝气泵，51为喷水管道，52为电磁阀，53为曝气喷泉管，54为吸水管道，6为收集盒，61为过滤网，7为鱼笼，71为超声波诱鱼器，8为太阳能板，9为小车，91为超声波刀，92为菜篮，94为小车电机，95为种菌盒电机，97为小车感应充电装置，98为小车蓄电池，99为车轮，910为种菌盒，911为播种孔，912为万向轮，913为控制器，10为浮球，11为底板，12为小车滑轨。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种智能鱼塘水培机，如图1至6，包括主机部分和小车9部分，其中：所述主机部分包括底板11、控制系统2、主机蓄电池、曝气泵5和多层水培装置，所述控制系统2分别与小车部分、主机蓄电池和曝气泵5电性连接，所述曝气泵5在控制系统2控制下加压喷水和吸水，所述多层水培装置包括岩棉水培层43，所述曝气泵5吸水并喷泉喷洒至岩棉水培层43上，所述底板11上部固定多层水培装置，底板11下部中心处安装曝气泵5；

所述小车部分包括小车9、控制器913、小车蓄电池98、小车电机94、车轮99和超声波刀91，所述控制器913与小车蓄电池98、小车电机94和超声波刀91电性连接，小车9中心处设有支架，固定有控制器913、小车蓄电池98、小车电机94，支架两侧对称固定超声波刀91及车轮99，所述小车9通过受小车电机94带动的车轮99进行移动；

多层水培装置表面设置有小车滑轨12，小车9在小车滑轨12的轨道上移动。

所述主机部分还包括太阳能发电储存装置，所述太阳能发电储存装置包括主机蓄电池、太阳能板8和太阳能转化装置，所述太阳能板8铺设在主机表面，通过太阳能转化装置分别与主机蓄电池和小车蓄电池98电性连接。

所述主机部分还包括激光雷达传感器21，所述激光雷达传感器21设于主机部分顶端，所述控制系统2集成smartnavi全局规划技术，运用激光雷达传感器21，发出并接收光线，转速为5r/s，360°旋转扫描周边环境，能够准确扫描识别周围环境，测算出周围障碍物的距离，根据测距进行自身定位，控制系统2搭载slam——simultaneouslocalizationandmapping算法，同步定位建图，在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和所建图进行自身定位，在自身定位的基础上建造增量式地图，实现控制系统2的自主定位，导航移动方向和坐标，以弓字形路径规划工作。

所述主机部分还包括收集盒6、喷水管道51、吸水管道54和电磁阀52，所述收集盒6滑动固定于底板11底部，所述曝气泵5与喷水管道51、吸水管道54固定连通，所述电磁阀52与喷水管道51连接，通过调控开启曝气泵5和喷水管道51的电磁阀52，加压向下喷水冲走泥土，使莲藕浮到水面上，加压向后喷水使主机前进，所述曝气泵5吸水将垃圾或浮藕吸入收集盒6。

所述主机部分还包括捕鱼装置，所述捕鱼装置包括超声波诱鱼器71和鱼笼7，所述控制系统2开启超声波诱鱼器71，诱鱼虾入鱼笼7，鱼笼7顶部滑动固定于底板11底部，超声波诱鱼器71固定于底板11下部、鱼笼7入口内侧上部处。

主机部分还包括过滤网61，控制系统2开启曝气泵5，曝气泵5吸水将垃圾或浮藕吸入收集盒6时，收集盒6内设置过滤网61，鱼笼7与收集盒6在底板11底部对称安装。

底板11底部曝气泵5两侧设u形小车滑轨，u形小车滑轨上通过移动滚轮分别滑动固定捕鱼装置和收集盒6。

所述多层水培装置还包括多层旋转网格结构41、多层水培框架42、日光传感器和led植物补光灯45，其中，多层水培框架42支撑多层旋转网格结构41，多层旋转网格结构41上铺岩棉水培层43，控制系统2定时开启曝气泵5，曝气泵5通过吸水管道54吸水，曝气喷泉管53喷洒至岩棉水培层43上，多层旋转网格结构41上固定日光传感器及led植物补光灯45，日光传感器感应日光照度，反馈至控制系统2，通过控制系统2预设，夜晚定时开启led植物补光灯45。

所述小车9部分还包括种菌盒电机95、种菌盒910和第一压力传感器，主机部分在多层旋转网格结构41的表面设有让小车9运行的u型滑轨12，其中，控制器913开启小车电机94和种菌盒电机95，小车电机94转动，带动小车9轮转动，沿u型滑轨12移动，种菌盒电机95转动，带动种菌盒910转动，种菌盒910外壁开播种孔911，随小车9移动转动种菌盒910，播撒种菌于岩棉水培层43上，种菌包括种子，根瘤菌，硝化细菌，种菌盒910转轴盖向种菌盒910内设压力传感器，感应种菌盒910内压力，传递给控制器913，当感应种菌盒910内无压力时，控制器913控制小车9返回起点，添加种菌后，再继续返回播种工作，种菌盒910可以从种菌盒910转轴盖处取下。

所述小车9部分还包括菜篮、第二压力传感器、第一万向轮912、第二万向轮912，菜篮底部设第二压力传感器，下面设第一万向轮912，小车9两侧卡口固定超声波刀91，超声波刀91下面固定第二万向轮912，超声波刀91后挂钩连接菜蓝，菜蓝底部固定万向轮912，可以随小车9移动，超声波刀91可以从卡口处取下，菜车可以从挂钩上取下倾倒；控制器913开启小车电机94，小车电机94带动车轮99沿多层旋转网格结构41的u型滑轨12向上移动，超声波刀91随小车9移动收割蔬菜，被收割蔬菜落入超声刀后面的菜篮内，菜篮底部压力传感器感应压力值，超过控制器913压力预设值，控制器913调控小车电机94反向旋转，回到起点，倾倒菜篮后，继续工作。

所述主机部分还包括底板11和若干浮球10，浮球10间绳索绑扎连接，底板11下绳索固定所有浮球10。

在具体实施过程中，本实施例所述的一种智能鱼塘水培机具有遥控、太阳能发电储存、挖藕、捕鱼、垃圾及浮藕收集、智能立体水培、播种、收割、净化水体、智能路径规划等功能，其中：

遥控功能具体为：

主机控制系统2与太阳能发电储存装置、主机蓄电池、曝气泵5、电磁阀52、激光雷达传感器21、日光传感器、led植物补光灯45和超声波诱鱼器71等电性连接，遥控器或手机app与主机控制系统2通讯连接。小车9控制器913与小车蓄电池98、小车电机94、种菌盒电机95、压力传感器和超声波刀91等电性连接，所述小车9控制器913与遥控器或手机app通讯连接。遥控器或手机app的电信号，通过主机控制系统2和控制器913控制太阳能发电储存装置、主机蓄电池、曝气泵5、电磁阀52、超声波诱鱼器71、小车9控制器913、小车电机94、种菌盒电机95和超声波刀91等功能的开关。

太阳能发电储存功能具体为：

小车9控制器913集成电池电量传感器，可感应显示电池剩余电量，在剩余电量低至10％时，控制器913自动关闭超声波刀91及种菌盒电机95，控制小车电机94反向旋转车轮99，返回起点，在小车9感应充电装置97处完成充电后，继续工作。

智能路径规划功能具体为：

所述控制系统2集成smartnavi全局规划技术，运用激光雷达传感器21，发出并接收光线，转速为5r/s，360°旋转扫描周边环境，能够准确扫描识别周围环境，测算出周围障碍物的距离，根据测距进行自身定位。控制系统2搭载slam——simultaneouslocalizationandmapping算法，同步定位建图，在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和所建图进行自身定位，在自身定位的基础上建造增量式地图，实现控制系统2的自主定位，导航移动方向和坐标，以弓字形路径规划工作。智能算法可记忆距离和位置信息，判断已工作区域和未工作区域，对未工作区域智能补漏，减少重复工作。

移动及挖藕功能具体为：

所述曝气泵5与喷水管道51固定连接，遥控器或手机app通过控制系统2，调控开启曝气泵5和喷水管道51的电磁阀52，加压向下喷水冲走泥土，使莲藕浮到水面上，加压向后喷水使主机前进。

捕鱼功能具体为：

遥控器通过控制系统2开启超声波诱鱼器71，诱鱼虾等入鱼笼7。鱼笼7顶部与主机底板11结构抽屉式小车滑轨相连，鱼笼7可抽出倾倒。

垃圾及浮藕收集功能具体为：

遥控器或手机app通过主机控制系统2开启曝气泵5，曝气泵5吸水及垃圾或浮藕入收集盒6，收集盒6内设过滤网61。收集盒6与主机底板11抽屉小车滑轨连接，可抽出倾倒及清理。

智能立体水培功能具体为：

多层水培框架42支撑多层旋转网格结构41，多层旋转网格结构41上铺岩棉水培层43。遥控器或手机app通过控制系统2定时开启曝气泵5，曝气泵5通过吸水管道54吸水，曝气喷泉管53喷洒至岩棉水培层43上。多层旋转网格结构41上固定日光传感器及led植物补光灯45，日光传感器感应日光照度，反馈至控制系统2，通过控制系统2预设，夜晚定时开启led植物补光灯45，补充光照，促进植物生长。

播种功能具体为：

种菌盒910卡口固定于种菌盒电机95转轴盖上，遥控器或手机app通过小车9控制器913开启小车电机94和种菌盒电机95。小车电机94转动，带动小车9轮转动，沿u型滑轨12移动。种菌盒电机95转动，带动种菌盒910转动，种菌盒910外壁开播种孔911，随小车9移动转动种菌盒910，播撒种菌于岩棉水培层43上。通过所述岩棉水培层43立体水培，种菌发芽生根。种菌主要包括种子，根瘤菌，硝化细菌等。根瘤菌、硝化细菌等提高根补吸收水中氮、硫、有机物等养分，促进植物生长。种菌盒910转轴盖向种菌盒910内设压力传感器，感应种菌盒910内压力，传递给控制器913，当感应种菌盒910内无压力时，控制器913执行小车9返回起点命令，待添加种菌后，再继续返回播种工作。种菌盒910在执行其他命令时可以从种菌盒910转轴盖处取下。

收割功能具体为：

菜篮底部设压力传感器，下面设万向轮912。小车9两侧卡口固定超声波刀91，超声波刀91下面固定万向轮912，超声波刀91后挂钩连接菜蓝，菜蓝底部固定万向轮912，可以随小车9移动。其他功能时，超声波刀91可以从卡口处取下，菜车可以从挂钩上取下倾倒。遥控器或手机app通过控制器913开启小车电机94，小车电机94带动轮沿u型滑轨12向上移动，超声波刀91随小车9移动收割蔬菜，被收割蔬菜落入超声刀后面的菜篮内。菜篮底部压力传感器感应压力值，超过控制器913压力预设值，控制器913调控小车电机94反向旋转，回到起点，倾倒菜篮后，继续工作。

净化水体功能为：

浮球10间绳索绑扎连接，底板11下绳索固定所有浮球10。多层水培装置包括：水培框架，多层旋转水培格板，岩棉水培层43等。水培框架顶部固定连接多层旋转水培格板，多层旋转水培格板上覆盖岩棉水培层43。遥控器或手机app发送信号至控制系统2开启曝气泵5，曝气泵5吸水通过吸水管道54射曝气喷泉管53，使水和空气充分接触，以交换气态物质去除水中挥发性物质，去除水中臭味、二氧化碳和硫化氢等有害气体，提高溶解氧浓度，除去铁、除锰或促进需氧微生物降解有机物。鱼塘水经曝气喷泉管53进入多层水培装置表面覆盖岩棉床体上，播撒种菌主要以根瘤菌、硝化细菌等净水细菌为主。在传统的水产养殖中，随着鱼的排泄物积累，水体的氨氮增加，毒性逐步增大。鱼塘的水被输送到水培栽培系统，由硝化细菌等将水中的氨氮分解成亚硝酸盐，然后被硝化细菌分解成硝酸盐，硝酸盐可以直接被植物作为营养吸收利用。鱼菜共生让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是可持续循环型零排放的低碳生产模式，也是有效解决农业生态危机的有效方法。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。