一种基于大棚多层结构的水耕法水稻种植系统的制作方法

本发明涉及水稻种植，特别是指一种基于大棚多层结构的水耕法水稻种植系统。

背景技术：

1、近年来，由于气候变迁以及农药和重金属超标相关的安全问题，粮食供应变得不稳定，粮食安全问题日渐严峻，天气变化和灾害导致的粮食价格波动和短缺已成为常态。另一方面，粮食市场需要稳定的供应，保证定时间、定数量、定质量、定价格，消费者也期望稳定、安全的粮食供应。当前的环球气候条件和生产体系使得这目标难以实现。根据农业普查，人口老龄化严重，农业劳动人口正在减少，先进的农业技术是当代急需。

2、在中国，年轻的农业人口正在迅速减少，农村的人才离开乡村进入城市。如果，温控大棚水耕水稻种植模式具有国际竞争力，能够产出粮食，产品能够稳定、安全提供给消费者，为此，必须实现世界一流的生产力，大幅降低成本，提高国际竞争力。因此，需要面向全球市场而研发的生产体系，打造世界一流的温控大棚水耕水稻，必须基于新的理念、方法、技术来发展，而不是沿用传统的方法种植。

3、中国专利公开号：cn107926553a。公开了一种水稻种植方法，包括播种，播种后幼苗期、分蘖期、长穗期、及结实期管理，播种前对种子进行预处理、及催芽处理，预处理具体为：种子均匀堆放在多个置物盘中，置于通风处晾晒至种子含水量为11-13％，得晒干种子，向晒干种子中其质量12-15倍量的质量分数为12％的食盐水，去除上层漂浮种子，静置11h，向冷水桶中加入晒干种子质量0.4倍量的强氯精粉末搅拌使其溶解完全后，浸泡12h后捞起清洗2-3次后沥干，得精选种子；催芽处理在催芽装置中进行，所述催芽装置包括：置物筒；加热桶。

4、由此可见，当前的水稻种植方法难以保证水稻产量的稳定及质量的稳定。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于大棚多层结构的水耕法水稻种植系统，用以克服现有技术中水稻种植方法难以保证水稻产量的稳定及质量的稳定的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于大棚多层结构的水耕法水稻种植系统，包括，

3、图像监测器，其用以获取水稻不同生长周期的生长情况；

4、营养液监测组件，其用以对水稻不同生长周期时的营养液进行监测，以获取监测结果；

5、水肥机系统，其根据获取的水稻不同生长周期的生长情况及营养液的检测结果对水稻种植过程中所需养分、所用设备精度及所处环境条件进行调控；

6、其中，所述水肥机系统包括，

7、营养液管道循环装置，其用以对供给营养液进行供液循环并将循环后的剩余营养液进行回流输送；

8、识别调控组件，其用以对监测结果进行识别、计算，根据识别、计算结果对水稻种植过程进行调控；

9、其中，所述营养液管道循环装置包括，

10、供液模块，其包括供液管和供液储存单元，所述供液储存单元用以将所述稻种所需肥料及ph调节剂在供液营养桶内进行溶解生成所述供给营养液，所述供液管用以向所述供液营养桶内补充稻种所需的肥料及ph调节剂；

11、循环模块，其包括输送管和分流单元，所述输送管用以将所述供液营养桶内的所述供给营养液进行输送，所述分流单元用以将输送管内的供给营养液进行分流输送至目标位置；

12、排液模块，其包括回液管和回液储存单元，所述回液管用以将所述种植槽内剩余营养液进行回流输送，所述回液储存单元用以将回液管进行输送的剩余营养液储存至回液营养桶；

13、连接管，其用以连接所述供液营养桶和所述回液营养桶，所述连接管上设置有循环阀门，所述循环阀门用以控制连接管的开闭。

14、进一步地，所述识别调控组件包括，

15、识别计算模块，其包括识别单元和计算单元，所述识别单元用以对所述图像监测器在水稻不同生长周期监测到的图像进行识别，所述计算单元根据识别单元的识别结果计算水稻不同生长周期的生长过程参量；

16、调控确定模块，其能够根据所述图像监测器和所述营养液监测组件获得的监测数据得到水稻不同生长周期的所述生长过程参量、所述供液营养桶内的实际液位高度、供液营养桶和所述回液营养桶间循环浓度差值、大棚的环境温度差值、所述种植板的种植密度差值，对于得到的各数据进行分析判定并发出各调节信号和报警信号；

17、信号接收模块，其用以接收所述调控确定模块发出的各调节信号和报警信号，并根据各所述调节信号对水稻种植过程中所需养分、所用设备精度及所处环境条件进行调控。

18、进一步地，所述营养液监测组件包括，液位传感器、第一ec检测器、第二ec检测器、温度传感器，

19、所述液位传感器设置于所述供液营养桶内，用以对供液营养桶内的所述供给营养液液位高度进行实时监测，

20、所述第一ec检测器设置于所述供液营养桶内，用以对供液营养桶内供给营养液中可溶性离子浓度进行实时检测；

21、所述第二ec检测器设置于所述回液营养桶内，用以对回液营养桶内所述剩余营养液中可溶性离子浓度进行实时检测；

22、所述温度传感器设置于所述大棚内，用以对大棚内的环境温度进行实时监测。

23、进一步地，所述识别单元对所述图像监测器监测的图像进行识别，

24、所述计算单元根据识别结果确定水稻不同生长周期的所述生长过程参量，

25、所述调控确定模块根据所述生长过程参量确定营养液管道循环的初始循环流动速率；

26、其中，所述初始循环流动速率与所述生长过程参量成正比。

27、进一步地，所述调控确定模块内设置有监测周期，

28、所述图像监测器根据所述监测周期获取水稻各监测时刻的实际图像，

29、所述识别计算模块根据所述实际图像确定水稻不同生长周期的实际生长过程参量；

30、所述调控确定模块根据所述实际生长过程参量确定所述营养液管道循环的实际循环速率。

31、进一步地，所述调控确定模块内设置有标准液位评价范围，

32、所述液位传感器监测所述供液营养桶内的实际液位高度，

33、所述调控确定模块根据所述实际液位高度结合所述标准液位评价范围确定所述供给营养液的补充速率，或，发出第一报警信号。

34、进一步地，所述调控确定模块内设置有循环浓度差值评价值，

35、所述第一ec检测器根据所述监测周期获取所述供给营养液的供液实际浓度，

36、所述第二ec检测器根据所述监测周期获取所述剩余营养液的回液实际浓度，

37、调控确定模块根据循环浓度差值结合所述循环浓度差值评价值确定所述供给营养液的浓度，或，发出第二调节信号；

38、其中，所述循环浓度差值为所述供液实际浓度与所述回液实际浓度间的差值绝对值。

39、进一步地，所述调控确定模块内设置有循环阀门开启评价值，

40、调控确定模块根据所述回液实际浓度结合所述循环阀门开启评价值确定所述循环阀门的开启，或，闭合，

41、其中，所述循环阀门开启评价值的数值与所述供液实际浓度成正比。

42、进一步地，所述信号接收模块根据所述第二调节信号确定所述供给营养液调节后的实际浓度，

43、所述图像监测器能够根据所述监测周期对调节所述供给营养液浓度后所述种植板上水稻的生长情况进行监测，

44、所述识别单元能够根据监测结果确定调节浓度对水稻生长的作用，

45、所述调控确定模块根据识别结果确定图像监测器的监测精度等级。

46、进一步地，所述调控确定模块根据所述图像监测器的监测精度等级不同，确定影响图像监测器监测精度的影响因素，所述影响因素包括，大棚内实际环境温度和所述种植板上实际种植密度；

47、所述调控确定模块内设置有第一监测精度影响评价值和第二监测精度影响评价值，

48、调控确定模块根据环境温度差值结合所述第一监测精度影响评价值确定影响所述图像监测器监测精度的影响因素，或，发出第三调节信号；

49、所述调控确定模块根据种植密度差值结合所述第二监测精度影响评价值确定影响所述图像监测器监测精度的影响因素，或，发出第四调节信号；

50、其中，所述环境温度差值为获取的所述大棚的实际环境温度与所述调控确定模块内设定的标准环境温度间的差值绝对值，

51、所述种植密度差值为获取的所述种植板上的实际种植密度和调控确定模块设定的标准种植密度间的差值绝对值。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过图像监测器对种植板上的稻种进行实时监测，识别单元对获得的监测图像进行识别，确定种植板上已发芽的稻种数量和稻种总数量，计算单元根据识别结果计算初始发芽率，调控确定模块根据初始发芽率确定水肥机系统的初始循环速率，当计算得到的初始发芽率越高，控制初始循环速率相对较快，避免该生长期稻种吸收过多的营养成分造成营养过剩，从而形成肥害，烧种烧根，影响稻种的发芽出苗，造成缺苗断垄，基本苗不足，对水稻生长发育产生明显阻碍，使得水稻产量下降，当计算得到的初始发芽率越低，控制初始循环速率相对较慢，使得稻种可以充分吸收供给营养液中的营养成分，避免稻种吸收的营养物质不足，从而影响水稻的生长发育，根据初始发芽率的不同确定初始循环速率的具体取值，能够维持水稻的稳定生长，提高水稻产量。

53、尤其，通过设置监测周期，识别计算模块根据监测周期对图像监测器的监测图像进行识别计算，从而确定不同监测时期的实际发芽率，调控确定模块根据实际发芽率对初始循环流动速率进行调节从而确定水肥机系统的实际循环速率，能够满足稻种不同生长阶段所需的营养成分的吸收，对水稻的生长发育有着积极影响，提高了水稻产量。

54、尤其，通过图像监测器监测到的图像确定水稻处于幼苗期时，第一ec检测器和第二ec检测器根据调控确定模块内设定的监测周期分别对供液营养桶内的供液营养液以及回液营养桶内的剩余营养液进行检测，根据获得的供液实际浓度及回液实际浓度计算循环浓度差值，若循环浓度差值小于等于设定的循环浓度差值评价值，则判定水肥机系统在进行营养液管道循环过程中，供液营养液中的营养成分能够满足水稻的生长需求，不需要进行供液营养液浓度的调节，若循环浓度差值大于设定的循环浓度差值评价值，则判定水肥机系统在进行营养液管道循环过程中，供液营养液中的营养成分不能够满足水稻的生长需求，需要进行供液营养液浓度的调节，根据计算得到的循环浓度差值能及时判定营养液管道循环过程中供液营养液的浓度是否能够支撑水稻稳定生长，避免了供液营养液中营养成分不足时导致的苗基宽小、发根力弱、秧苗叶片光合速率小、氮素积累量低。

55、尤其，通过对回液营养桶内剩余营养液的回液实际浓度进行检测，根据检测结果结合根据供液实际浓度确定的循环阀门开启评价值判断循环阀门的开闭，当回液实际浓度大于等于循环阀门开启评价值时，判定剩余营养液仍可作为供给营养液在循环阀门开启的条件下直接输送至供液营养桶内在水肥机系统的控制下进行营养液管道循环，避免了剩余营养液的浪费，节约了资源，也提高了水肥机系统的运行效率，当回液实际浓度小于循环阀门开启评价值时，判定剩余营养液内的营养成分不能够满足水稻进行营养吸收，不可直接输送至供液营养桶内作为供给营养液进行营养液管道循环，此时应闭合循环阀门，对回液营养桶的剩余营养液进行浓度调节后再做为供给营养液进行营养液管道循环，避免了剩余营养液浓度过低输送至供液营养桶内造成供给营养液浓度的稀释，提高了剩余营养液的利用率。

56、尤其，通过对调节供给营养液浓度后水稻的生长情况进行分析，确定调节浓度对水稻生长带来的影响，根据对水稻生长情况的影响情况确定图像监测器监测的准确性及精度等级，对于判定监测不准确的情况，根据其监测等级的不同，分析影响监测精度的影响因素，针对不同的影响因素做出相应的调节，提高图像监测器的监测精度，避免根据监测不准确时获得的监测数据进行计算分析带来的误差，及时对监测精度进行分析调节，使得更准确监测水稻的生长发育情况，提高水稻产量。