一种智能化作物营养实时供给及调控系统
阅读：466发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种智能化作物营养实时供给及调控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种智能化作物营养实时供给及调控系统，包括离子浓度 传感器 、处理器、 存储器 、监测单元、调控装置；离子浓度传感器用于按照一定的时间间隔测量作物生长 营养液 或基质的离子浓度；离子浓度传感器将测量得到的数据传输给处理器，处理器将测量得到的数据进行分析处理，并将处理结果反馈给监测单元，监测单元根据对比结果控制调控装置的开启与关闭以调节作物生长营养液或基质的离子浓度；所述处理器连接有存储器，该存储器用于存储离子浓度传感器测量得到的数据；所述处理器连接有显示器，该显示器用于以折线图的形式展现作物生长营养液或基质的离子浓度。本 申请 实现了对 农作物 的智能化管控种植，减少了绿色污染，降低了种植成本。，下面是一种智能化作物营养实时供给及调控系统专利的具体信息内容。
1.一种智能化作物营养实时供给及调控系统，其特征在于，包括离子浓度传感器、处理器、存储器、监测单元、调控装置；
所述离子浓度传感器用于按照一定的时间间隔测量作物生长营养液或基质的离子浓度；
离子浓度传感器将测量得到的数据传输给处理器，处理器将测量得到的数据进行分析处理，并将处理结果反馈给监测单元，监测单元根据对比结果控制调控装置的开启与关闭以调节作物生长营养液或基质的离子浓度；
所述处理器连接有存储器，该存储器用于存储离子浓度传感器测量得到的数据；
所述处理器连接有显示器，该显示器用于以折线图的形式展现作物生长营养液或基质离子浓度。
2.根据权利要求1所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，其特征在于，所述处理器包括：比较单元，该比较单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据与正常数据进行比较；
判断单元，该判断单元用于比较离子浓度传感器测量得到的数据与正常数据之间的大小；若比较结果为0，则将数据按照要求进行存储；若比较结果小于0，则一方面将数据按照要求进行存储，另一方面将该信息传递给监测单元。
3.根据权利要求1或2所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，其特征在于，所述存储器包括：作物生长阶段存储单元、日存储单元、月存储单元；
所述作物生长阶段存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照不同的生长阶段进行存储；
所述日存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照天为单位进行存储；
所述月存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照月为单位进行存储。
4.根据权利要求1所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，其特征在于，所述监测单元包括：语音播报器，当反馈给语音播报器的对比结果低于正常作物生长营养液或基质的离子浓度时，语音播报器进行预警提示。
5.根据权利要求1所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，其特征在于，所述调控装置还连接有驱动机构，该驱动机构用于驱动搅拌装置搅拌循环配料池以使其内部的离子浓度均匀。
6.根据权利要求1所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，其特征在于，所述调控装置还包括控制营养元素开启与关闭的阀门、以及控制所述阀门开启大小的控制器，当作物生长营养液或基质的离子浓度远低于正常浓度时，控制器控制阀门开启到最大；当作物生长营养液或基质的离子浓度与正常浓度差别不大时，控制器控制阀门开启到微微关闭状态。
一种智能化作物营养实时供给及调控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及在作物生长智能控制技术领域，尤其涉及一种智能化作物营养实时供给及调控系统。
背景技术
[0002] 近年来，我国投入到农业耕作上的化肥使用量一直在4000万吨以上。20世纪80年代，化肥的使用对我国粮食增产的贡献率约为46.3％，肥料的施用极大地促进了我国农作物的生产。但到20世纪90年代底，在化肥投入处于直线增长的同时，我国农作物产量却徘徊不前。据统计，1996-2009年间，我国化肥使用量增长了41.2％，而粮食总产量却只增长率5.1％，不断增加的化肥投入并没有持续增加粮食的产量。我国当季氮肥利用率仅为30％-
35％。我国化肥当季利用率平均为30％，不仅远远低于欧美发达国家60％-70％的水平，且近年来还有下降的趋势。以氮肥为例，20世纪90年代氮肥利用率平均约为35％，现今已降至
27％左右。由此可以看出我国的化肥利用率是低于国际水平的。分析其原因，可看出我国的化肥有效利用率低，进而导致严重的环境污染和经济损失。
35％。我国化肥当季利用率平均为30％，不仅远远低于欧美发达国家60％-70％的水平，且近年来还有下降的趋势。以氮肥为例，20世纪90年代氮肥利用率平均约为35％，现今已降至
27％左右。由此可以看出我国的化肥利用率是低于国际水平的。分析其原因，可看出我国的化肥有效利用率低，进而导致严重的环境污染和经济损失。
[0003] 随着社会不断发展进步，人们的生活水平有了很大的提高。人们对食用的农产品有了绿色安全的需求，而且这种需求也会随着生活水平进一步的提高。在农作物的种植中，化肥施用不当不仅会使农作物中含有对人体有害的物质，如硝酸盐等有害物质，还会引起植物病害等诸多不良现象。目前，蔬菜中硝酸盐含量偏高的原因主要是：(1)氮肥施用过量。(2)长期偏施氮肥，氮、磷、钾养分不平衡。(3)采收期不合理。除此之外，化肥有效成分的流失也是造成经济损失和严重的环境污染的一个重要原因，并且过度的施用化肥，会引起土壤板结失去肥力从而导致农作物减产。
[0004] 在诸多因素下，对改变上述现象的方法研究和改良方法也不断增加。提高化肥利用率的方法有(1)有机肥与无机肥配合施用；(2)改进施肥方法(有因需施肥，因地施肥)；(3)改进施肥技术(开沟挖穴,深施化肥，化肥混施)；(4)推广平衡配套施肥；(5)改变施肥结构，推广多元专用化肥等。但是这些方法在一定程度上都存在着环境污染，土壤板结，肥力降低，资源浪费等问题，增大了人力物力的投入等不足。这些不足会导致农作物减产，以及农作物不符合食用标准等不良影响。
[0005] 智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的控制方式，是控制理论发展的高级阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制研究对象的主要特点是具有不确定性的数学模型、高度的非线性和复杂的任务要求。
[0006] 智能控制作为一门新兴学科得到广泛认同，并取得迅速发展。近十几年来，随着智能控制方法和技术的发展，智能控制迅速走向各种专业领域，应用于各类复杂被控对象的控制问题，如工业过程控制系统、机器人系统、现代生产制造系统、交通控制系统等。而如何将智能控制与农作物的科学合理种植相结合，就成为本发明需要解决的技术问题。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于针对目前农作物施用不当引起的各种隐患而提供一种智能化作物营养实时供给及调控系统。
[0009] 所述离子浓度传感器用于按照一定的时间间隔测量作物生长营养液或基质的离子浓度；
[0010] 离子浓度传感器将测量得到的数据传输给处理器，处理器将测量得到的数据进行分析处理，并将处理结果反馈给监测单元，监测单元根据对比结果控制调控装置的开启与关闭以调节作物生长营养液或基质的离子浓度；
[0011] 所述处理器连接有存储器，该存储器用于存储离子浓度传感器测量得到的数据；
[0012] 所述处理器连接有显示器，该显示器用于以折线图的形式展现作物生长营养液或基质的离子浓度。
[0013] 进一步地，如上所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，所述处理器包括：比较单元，该比较单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据与正常数据进行比较；
[0014] 判断单元，该判断单元用于比较离子浓度传感器测量得到的数据与正常数据之间的大小；若比较结果为0，则将数据按照要求进行存储；若比较结果小于0，则一方面将数据按照要求进行存储，另一方面将该信息传递给监测单元。
[0015] 进一步地，如上所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，所述存储器包括：作物生长阶段存储单元、日存储单元、月存储单元；
[0016] 所述作物生长阶段存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照不同的生长阶段进行存储；
[0017] 所述日存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照天为单位进行存储；
[0018] 所述月存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照月为单位进行存储。
[0019] 进一步地，如上所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，所述监测单元包括：语音播报器，当反馈给语音播报器的对比结果低于正常作物生长营养液或基质的离子浓度时，语音播报器进行预警提示。
[0020] 进一步地，如上所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，所述调控装置还连接有驱动机构，该驱动机构用于驱动搅拌装置搅拌循环配料池以使其内部的离子浓度均匀。
[0021] 进一步地，如上所述的智能化作物营养实时供给及调控系统，所述调控装置还包括控制营养元素开启与关闭的阀门、以及控制所述阀门开启大小的控制器，当作物生长营养液或基质的离子浓度远低于正常浓度时，控制器控制阀门开启到最大；当作物生长营养液或基质的离子浓度与正常浓度差别不大时，控制器控制阀门开启到微微关闭状态。
[0022] 有益效果：
[0023] 本申请通过离子浓度传感器监测农作物生长营养液或基质的离子浓度，处理器根据监测数据控制调控装置实现对农作物生长所需营养物质的科学合理调控，从而实现了智能管控农作物的需求。本发明提供的系统不仅实现了智能供给，而且检测实时高效，通过智能化系统的控制，实时监测和调控营养液或基质中农作物所需营养物质的浓度，并将营养物质的浓度始终维持在正常范围，能够提高肥料的利用率，减少肥料投入节约生产成本，达到高效利用肥料的目的，同时还达到了绿色环保的要求。附图说明
[0025] 图2为实施例2智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图；
[0026] 图3为实施例3智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图；
[0027] 图4为实施例4智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图；
[0028] 图5为实施例5提供的智能化作物营养实时供给及调控方法流程图。
具体实施方式
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 本发明提供了一个能够便捷、实时、准确地检测植物所处环境N、P、K、Ca、Mg和微量元素浓度，并能合理提供植物所需要的N、P、K、Ca、Mg和微量元素营养的系统。系统检测仪置于植物根部所处的营养液中或非根际土壤或其他基质中，实时精确地检测所处环境中N、P、K、Ca、Mg和微量元素浓度。该数据可通过芯片传输至软件系统，软件系统对此数据做出判断，并根据判断对硬件发布是否提供N、P、K、Ca、Mg和微量元素的命令，通过系统开关电阻电源，控制N、P、K、Ca、Mg和微量元素的释放，以达到将N、P、K、Ca、Mg和微量元素维持在作物所需的正常范围。该方案的实施，可以为作物实时提供适宜的N、P、K、Ca、Mg和微量元素营养环境，同时做到智能调控，不仅节约了人力资源，而且节约土地资源，符合我国绿色产业链，走绿色环保可持续发展道路。
[0031] 实施例1:
[0032] 图1为实施例1智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图，如图1所示，该系统包括离子浓度传感器、处理器、存储器、监测单元、调控装置；
[0033] 所述离子浓度传感器用于按照一定的时间间隔测量作物生长营养液或基质的离子浓度；
[0034] 离子浓度传感器将测量得到的数据传输给处理器，处理器将测量得到的数据进行分析处理，并将处理结果反馈给监测单元，监测单元根据对比结果控制调控装置的开启与关闭以调节作物生长营养液或基质的离子浓度；
[0035] 所述处理器连接有存储器，该存储器用于存储离子浓度传感器测量得到的数据；
[0036] 所述处理器连接有显示器，该显示器用于以折线图的形式展现作物生长营养液或基质的离子浓度。
[0037] 本发明提供的系统集监测、分析、智能供给于一体的作物营养实时供给及调控系统，供给作物全面的营养，提高肥料的利用率，增加产量，减少环境污染。
[0038] 实施例2:
[0039] 图2为实施例2智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图，图2所示，本发明提供的系统，所述处理器包括：比较单元，该比较单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据与正常数据进行比较；
[0040] 判断单元，该判断单元用于比较离子浓度传感器测量得到的数据与正常数据之间的大小；若比较结果为0，则将数据按照要求进行存储；若比较结果小于0，则一方面将数据按照要求进行存储，另一方面将该信息传递给监测单元。
[0041] 本发明通过比较单元与判断单元进一步实现了农作物养殖的智能化管理程度。
[0042] 实施例3：
[0043] 图3为实施例3一种智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图，如图3所示，所述存储器包括：作物生长阶段存储单元、日存储单元、月存储单元；
[0044] 所述作物生长阶段存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照不同的生长阶段进行存储；
[0045] 所述日存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照天为单位进行存储；
[0046] 所述月存储单元用于将离子浓度传感器测量得到的数据按照月为单位进行存储。
[0047] 通过不同形式的存储单元，工作人员可以随时高效地调取传感器获取的数据，从而为进一步分析研究奠定了良好的基础。
[0048] 实施例4：
[0049] 图4为实施例4智能化作物营养实时供给及调控系统结构框图，如图4所示，所述监测单元包括：语音播报器，当反馈给语音播报器的对比结果低于正常作物生长营养液或基质的离子浓度时，语音播报器进行预警提示。所述调控装置还连接有驱动机构，该驱动机构用于驱动搅拌装置搅拌循环配料池以使其内部的离子浓度均匀。所述调控装置还包括控制营养元素开启与关闭的阀门、以及控制所述阀门开启大小的控制器，当作物生长营养液或基质的离子浓度远低于正常浓度时，控制器控制阀门开启到最大；当作物生长营养液或基质的离子浓度与正常浓度差别不大时，控制器控制阀门开启到微微关闭状态。
[0050] 实施例5：
[0051] 图5为实施例5提供的智能化作物营养实时供给及调控方法流程图，如图5所示，该方法能够实现以下功能：
[0052] 实时浓度：通过传感器实时监测营养液或基质中营养元素的离子浓度，传感器将测得的数据传到软件系统，系统以折线图的形式展现在显示器上。
[0053] 数据记录：记录农作物不同生长阶段营养液或基质中离子的浓度，对了解营养液或基质中离子浓度的总体变化趋势有重要作用。
[0054] 浓度调控：包括不同生长期植物所需适宜离子浓度、离子浓度监控及提醒、离子浓度监测手段。
[0055] 浓度提醒：将设备与系统连接，系统将提醒指令发送至设备。提醒方式、音量、时间间隔等可调。
[0056] 本发明提供的系统工作内容：
[0057] (1)连接设备，进入软件主页。
[0058] (2)设定不同生长期适宜的营养元素离子浓度，介于适宜离子浓度内软件均不发出调节指令。
[0060] (4)系统不间断监督营养液或基质中离子浓度，与营养液供给设备配合，使营养液中的离子浓度始终维持在适宜范围内。
[0061] 本发明提供的智能系统具有以下优势：
[0062] (1)智能供给：软件系统自动监测农作物营养液或基质中营养物质的浓度含量，并判断营养物质浓度是否在正常范围从而确定是否供给，并且将这一信息反馈给控制系统。当控制系统收到需供给营养物质的命令时，控制相关模块，释放所需的营养物质用以补充营养液。当营养物质的浓度调节到正常浓度时，控制系统收到软件系统发来停止供给的命令时，停止相应营养物质的供给。以此来达到在监测营养液中所需物质的浓度时也能进行营养物质的实时供给的目的，从而不至于影响农作物的正常生长。
[0063] (2)实时高效：通过智能化系统的控制，实时监测和调控农作物营养液或基质中所需营养物质的浓度，并将营养物质的浓度始终维持在正常范围，能够提高肥料的利用率，达到高效利用肥料的目的。
[0064] (3)绿色环保：整个生产过程避免了土传病害和环境污染对作物侵害的发生，使得生产出来的农作物是绿色无公害的作物。后期可调控营养物质浓度到最小值，检测分析合格后可以继续使用，不会存在更多过剩的营养物质来污染环境，以此达到环保的目的。
[0065] (4)实时调控：系统可根据农作物在各个生长阶段所需营养物质的浓度含量的不同，通过系统参数的设定，实时调控农作物各个生长阶段所需的营养物质含量。根据作物不同生长阶段的需肥规律进行精准调控，满足不同作物不同生长期的需求，从而实现高效利用。
[0066] 该系统为农业生产提供了更加便捷的方法，并减少了大量人力物力的投入，给这个产业带来了更高的经济效益。系统能实时监测和控制营养液中营养物质的浓度，使其始终处于正常范围，从而使生产出的农作物符合食用标准以达到高效利用营养物质的目的。以现代化农业设施为依托，科技含量高，充分结合互联网，产品附加值高，使有限土地的产出率和劳动生产率也大大提升。以当前用于耕作的有限土地资源和对绿色安全的生活需要为导向，开拓出智能化农作物生产的新模式，符合社会发展的趋势。
[0067] 该系统能够减少土传病害，防止作物生长营养液或基质中营养物质过剩给农作物带来的负面影响。在营养物质的供给上，系统对其进行精准控制，系统通过智能化控制的合理科学方法供给作物在不同生长期所需的营养物质浓度。
[0068] 实例一、以实时供给生菜营养液为例。
[0069] 将系统的传感器放入1m3的循环配料池溶液中，每隔12小时打开循环配料池的入口和出口进行溶液循环，以实时监测营养液中营养元素的含量。
[0070] 根据资料，参考生菜的生长规律，将生菜各阶段所需的各种营养元素的数量(溶液中营养元素的数值)输入到软件系统中。
[0071] 软件系统将从传感器接收的营养元素离子浓度与适宜浓度作比较；
[0072] 若营养元素离子浓度在适宜浓度内则软件系统不发出指令，若某种营养离子浓度低于适宜浓度，系统则向提醒设备发出指令，并发出调节离子浓度请求。
[0073] 缺乏的营养元素离子开始泵入循环配料池中，同时打开循环配料池的搅拌装置。
[0074] 直至软件系统从传感器接收的营养元素离子浓度在适宜范围内，系统提醒设备发出停止加入营养元素的指令。
[0075] 实例二、以实时供给番茄营养液为例。
[0077] 根据资料，参考番茄的生长规律，将番茄各阶段所需的各种营养元素的数量(土壤中营养元素的数值)输入到软件系统中。
[0078] 软件系统将从传感器接收的营养元素离子浓度与适宜浓度作比较；
[0079] 若营养元素离子浓度在适宜浓度内则软件系统不发出指令，若某种营养离子浓度低于适宜浓度，系统则向提醒设备发出指令，并发出调节离子浓度请求。
[0080] 缺乏的营养元素离子开始向循环配料池中，同时打开循环配料池的搅拌装置。将溶液通过水带及时输送到作物根部。
[0081] 直至软件系统从传感器接收的营养元素离子浓度在适宜范围内，系统提醒设备发出停止加入营养元素的指令。
[0082] 实例三、以实时供给绿萝营养液为例
[0083] 1)将系统的传感器探头插入绿萝植株周围10cm营养土中，以覆盖探头为准，以实时监测营养土中营养元素的含量。
[0084] 2)根据资料，参考绿萝的生长规律，将绿萝各阶段所需的各种营养元素的数量(营养土中营养元素的数值)输入到软件系统中。
[0085] 软件系统将从传感器接收的营养元素离子浓度与适宜浓度作比较；
[0086] 若营养元素离子浓度在适宜浓度内则软件系统不发出指令，若某种营养离子浓度低于适宜浓度，系统则向提醒设备发出指令，并发出调节离子浓度请求。
[0087] 缺乏的营养元素离子开始向循环配料池中，同时打开循环配料池的搅拌装置。将溶液通过水带及时输送到作物根部。
[0088] 直至软件系统从传感器接收的营养元素离子浓度在适宜范围内，系统提醒设备发出停止加入营养元素的指令。
[0089] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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