自動化植物水培系統的製作方法
2023-04-27 21:51:41 2
專利名稱：自動化植物水培系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種植物培養裝置，具體涉及一種自動化植物水培系統。
背景技術：
植物栽培一般分為常規栽培和無土栽培。無土栽培是指不用天然土壤，而用基質或只在育苗時用基質，在定植以後不用基質，用營養液灌溉作物的栽培方法。目前用於實驗室的植物栽培方式主要是營養土栽培。營養土栽培植物材料的缺點很多:1)不同批次營養土成分，PH值等是不同的，這些指標可能對植物表型造成一定影響；2)營養土中可能有攜帶植物致病菌、寄生蟲、及致病病毒；3)使用營養土耗費較大，營養土本身價格高，還需要配以價格更高的蛭石，珍珠巖等；4)營養土栽培植物需要不斷檢測土壤含水量，含水量不足時需要及時補充；5)如果需要研究植物根系，營養土栽培非常不方便，很難觀察到植物根系的生長狀態，也很難得到完整的植物根系；6)營養土栽培不適宜對植物進行一些處理，原因在於營養土成分複雜，水分在營養土中流失快，導致處理液達不到理想濃度。
發明內容有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種自動化植物水培系統，對所培養的植物自動補充營養液，並對營養液進行增氧作業，實現了系統的無人化管理，降低了人工管理成本。本實用新型公開了一種自動化植物水培系統，包括增氧系統、補液系統和培養系統，所述培養系統包括水培架和設置在水培架上的多個水培盒；所述增氧系統包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機出口並聯設置有輸氣管，每根輸氣管設有電磁閥，所述水培盒設有增氧管與輸氣管相通；所述補液系統包括營養液輸送箱，所述營養液輸送箱出口並聯設置有營養液輸送管，所述水培盒設有營養液補給管與營養液輸送管相通，所述水培盒頂面設有多個定植孔，水培盒內部設有增氧曝氣石和液位控制閥，所述增氧曝氣石與增氧管連通，所述液位控制閥與營養液補給管相通。進一步，所述空氣壓縮機出口設有調壓閥。進一步，所述營養液輸送箱出口設有開關閥。進一步，所述液位控制閥為浮球閥。進一步，所述定植孔內設有定植裝置，所述定植裝置包括定植杯和內嵌於定植杯中的定植籃，所述定植籃底部中心設有貫穿底部的防倒伏空心柱，所述定植杯杯身中部均布有兩個以上的營養液交換孔。進一步，所述防倒伏空心柱呈上口大、下口小的漏鬥狀。進一步，所述補液系統還包括營養液儲存箱、水泵、水位控制器、水位探頭A、水位探頭B、水位探頭C、水位探頭D和水位探頭E，所述水泵入口與營養液儲存箱底部相通，水泵出口與營養液輸送箱相通，所述水泵與水位控制器電連接，所述水位探頭A位於營養液輸送箱壁靠近箱頂處且與水位控制器電連接，所述水位探頭B位於營養液輸送箱壁靠近箱底處且與水位控制器電連接，所述水位探頭C位於營養液儲存箱和營養液輸送箱底部且與水位控制器電連接，所述水位探頭D位於營養液儲存箱壁靠近箱底處且與水位控制器電連接，所述水位探頭E位於營養液儲存箱壁靠近箱頂處且與水位控制器電連接。進一步，還包括營養液消毒系統，所述營養液消毒系統包括開關定時器、臭氧發生器和消毒曝氣石，所述消毒曝氣石位於營養液儲存箱和營養液輸送箱底部，所述臭氧發生器設有臭氧輸送管與消毒曝氣石連通，所述開關定時器與臭氧發生器電連接。進一步，所述營養液儲存箱為遮光營養液儲存箱。進一步，所述水培盒為遮光水培盒，所述營養液輸送箱為遮光營養液輸送箱，所述營養液輸送管為遮光營養液輸送管，所述營養液補給管為遮光營養液補給管。本實用新型的有益效果在於:本實用新型自動化植物水培系統具有以下優點:I)通過電磁閥來設置不同增氧管的增氧作業時間段，提高了設備的利用率，降低了成本，減少了能源消耗，同時水培盒內的曝氣石，大大提高了增氧效率。2)營養液儲存箱內的營養液通過水位探頭的信號傳輸,可以實現營養液自動從營養液儲存箱輸入營養液輸送箱，保持了營養液成分的一致性，同時水培盒中的浮球閥實現了營養液的自動補給。3)植株莖部插入到定植籃中防倒伏空心柱內，防止植株成熟後由於地上部分重量增加導致重心上移使植株倒伏的現象，同時獨立設置的定植裝置使植株根系生長在定植杯中，而不與其他植株的根系發生纏繞，方便研究者對不同植株根系的觀察、取材和研究。4)營養液儲存箱、水培盒、營養液輸送箱、營養液輸送管和營養液補給管均米用不透光設計，可以有效防止藻類生長，抑制了營養液富營養化。5)營養液消毒系統可有效抑制營養液中有害微生物的滋生，保護植株的健康生長。
為了使實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為本實用新型的水培盒結構示意圖；圖3為本實用新型的定植裝置結構之意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。如圖所示，本實用新型一種自動化植物水培系統，包括增氧系統、補液系統和培養系統，所述培養系統包括水培架I和設置在水培架I上的多個水培盒2 ;所述增氧系統包括空氣壓縮機3，可以根據培養規模大小選擇合適的空氣壓縮機，本實施例中選擇的是無油空氣壓縮機，所述空氣壓縮機3出口並聯設置有輸氣管4,每根輸氣管4設有電磁閥9,可以根據現場實際情況調節電磁閥9的開合情況，本實施例中在同一時間段內只允許一個電磁閥9處於打開狀態對水培盒2進行間隔增氧，合理安排增氧時間，提高增氧效率。所述水培盒2設有增氧管5與輸氣管4相通，為植株根系發育需要有足夠的氧氣供給，營養液中的溶解氧含量越高，作物根系的生長越好。所述補液系統包括營養液輸送箱6，所述營養液輸送箱6出口並聯設置有營養液輸送管7，所述水培盒2設有營養液補給管8與營養液輸送管7相通，為植株生長提供足夠的營養物質。所述水培盒2頂面設有多個定植孔10，水培盒2內部設有增氧曝氣石30和液位控制閥31，所述增氧曝氣石30與增氧管5連通，氣體由增氧管5經過增氧曝氣石30，被其密布的細孔切碎，並在表面與水接觸的過程中產生大量的微氣泡，氣體傳質效率增加，從而達到增大氧的溶解度的目的；所述液位控制閥31與營養液補給管8相通，營養液輸送箱6內的營養液依靠重力，從水培架I頂層往下輸送，通過液位控制閥31來控制水培盒2內營養液的液位，實現了補液的自動化，減少了人工作業強度，提高了種植效率，不消耗任何能源，減少了資金投入。本實施例中，所述空氣壓縮機3出口設有調壓閥28，可以針對不同數量的水培盒2調節不同的氣壓大小進行增氧。本實施例中，所述營養液輸送箱6出口設有開關閥30，當水培盒2種植不同植株的時候，需要不同的營養液進行補充，可以關閉開關閥30，方便對水培盒2更換不同的的補液系統。本實施例中，所述液位控制閥31為浮球閥，液位低於設定值時浮球閥自動打開對水培盒2內進行營養液的補充，當液位高於設定值時浮球閥自動停止營養液的補充，防止營養液補充過多溢流出水培盒2造成浪費。本實施例中，所述定植孔10內設有定植裝置11，所述定植裝置11包括定植杯12和內嵌於定植杯12中的定植籃13，所述定植籃13底部中心設有貫穿底部的防倒伏空心柱14，栽培時，將植株莖部插入到定植籃13中防倒伏空心柱14內，定植籃13內放置石子輔助定植，植株長大成熟後，地上部分重量增加導致重心上移會出現植株倒伏的現象，防倒伏空心柱14可以為植株莖部四周提供一個支撐力，對植株莖部進行固定，防止植株倒伏；所述定植杯12杯身中部均布有兩個以上的營養液交換孔15，使水培盒2內的新鮮營養液進入到定植杯12,為植株提供足夠的養分；同時每一個定植裝置11內的植株根系生長在定植杯中，而不與其他植株的根系發生纏繞，方便研究者對不同植株根系的觀察、取材和研究。本實施例中，所述防倒伏空心柱14呈上口大、下口小的漏鬥狀，更能適應植株莖部大小。本實施例中，所述補液系統還包括營養液儲存箱16、水泵17、水位控制器18、水位探頭A19、水位探頭B20、水位探頭C21、水位探頭D22和水位探頭E23，所述水泵17入口與營養液儲存箱16底部相通，水泵17出口與營養液輸送箱6相通，所述水泵17與水位控制器18電連接，所述水位探頭A19位於營養液輸送箱6壁靠近箱頂處且與水位控制器18電連接，所述水位探頭B20位於營養液輸送箱6壁靠近箱底處且與水位控制器18電連接，所述水位探頭C21位於營養液儲存箱16和營養液輸送箱6底部且與水位控制器18電連接，所述水位探頭D22位於營養液儲存箱16壁靠近箱底處且與水位控制器18電連接，所述水位探頭E23位於營養液儲存箱16壁靠近箱頂處且與水位控制器18電連接。當營養液儲存箱16內營養液液位同時淹過水位探頭D22和水位探頭E23時，水位控制器18開始工作，控制水泵17的運行；當營養液輸送箱6內的營養液液位低於水位探頭B20時，水位控制器18啟動水泵17從營養液儲存箱16內抽取營養液補充到營養液輸送箱6內，當營養液輸送箱6內的營養液液位高於水位探頭A19時，水位控制器18關閉水泵17停止向營養液輸送箱6內補充液體；當營養液儲存箱16內營養液液位低於水位探頭D22時，水位控制器18停止工作，水位探頭C21為水位控制器18的信號迴路。本實施例中,還包括營養液消毒系統,所述營養液消毒系統包括開關定時器24、臭氧發生器25和消毒曝氣石26,所述消毒曝氣石26位於營養液儲存箱16和營養液輸送箱6底部，所述臭氧發生器25設有臭氧輸送管27與消毒曝氣石26連通，所述開關定時器24與臭氧發生器25電連接。開關定時器24設定一定時間量控制臭氧發生器25的開啟和關閉，從而對營養液儲存箱16和營養液輸送箱6內的營養液進行消毒滅菌,防止植株發生病變。本實施例中，所述營養液儲存箱16為遮光營養液儲存箱。本實施例中,所述水培盒2為遮光水培盒,所述營養液輸送箱6為遮光營養液輸送箱，所述營養液輸送管7為遮光營養液輸送管，所述營養液補給管8為遮光營養液補給管。營養液儲存箱16、水培盒2、營養液輸送箱6、營養液輸送管7和營養液補給管8均採用遮光設計，可以有效防止營養液中藻類的成長。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管通過參照本實用新型的優選實施例已經對本實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍。
權利要求1.一種自動化植物水培系統，其特徵在於:包括增氧系統、補液系統和培養系統，所述培養系統包括水培架和設置在水培架上的多個水培盒；所述增氧系統包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機出口並聯設置有輸氣管，每根輸氣管設有電磁閥，所述水培盒設有增氧管與輸氣管相通；所述補液系統包括營養液輸送箱，所述營養液輸送箱出口並聯設置有營養液輸送管，所述水培盒設有營養液補給管與營養液輸送管相通，所述水培盒頂面設有多個定植孔，水培盒內部設有增氧曝氣石和液位控制閥，所述增氧曝氣石與增氧管連通，所述液位控制閥與營養液補給管相通。
2.根據權利要求1所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述空氣壓縮機出口設有調壓閥。
3.根據權利要求1所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述營養液輸送箱出口設有開關閥。
4.根據權利要求1所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述液位控制閥為浮球閥。
5.根據權利要求1所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述定植孔內設有定植裝置，所述定植裝置包括定植杯和內嵌於定植杯中的定植籃，所述定植籃底部中心設有貫穿底部的防倒伏空心柱，所述定植杯杯身中部均布有兩個以上的營養液交換孔。
6.根據權利要求5所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述防倒伏空心柱呈上口大、下口小的漏鬥狀。
7.根據權利要求1所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述補液系統還包括營養液儲存箱、水泵、水位控制器、水位探頭A、水位探頭B、水位探頭C、水位探頭D和水位探頭E，所述水泵入口與營養液儲存箱底部相通，水泵出口與營養液輸送箱相通，所述水泵與水位控制器電連接，所述水位探頭A位於營養液輸送箱壁靠近箱頂處且與水位控制器電連接，所述水位探頭B位於營養液輸送箱壁靠近箱底處且與水位控制器電連接，所述水位探頭C位於營養液儲存箱和營養液輸送箱底部且與水位控制器電連接,所述水位探頭D位於營養液儲存箱壁靠近箱底處且與水位控制器電連接，所述水位探頭E位於營養液儲存箱壁靠近箱頂處且與水位控制器電連接。
8.根據權利要求1所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:還包括營養液消毒系統，所述營養液消毒系統包括開關定時器、臭氧發生器和消毒曝氣石，所述消毒曝氣石位於營養液儲存箱和營養液輸送箱底部，所述臭氧發生器設有臭氧輸送管與消毒曝氣石連通，所述開關定時器與臭氧發生器電連接。
9.根據權利要求7或8所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述營養液儲存箱為遮光營養液儲存箱。
10.根據權利要求1至8任意一項所述的自動化植物水培系統，其特徵在於:所述水培盒為遮光水培盒，所述營養液輸送箱為遮光營養液輸送箱，所述營養液輸送管為遮光營養液輸送管，所述營養液補給管為遮光營養液補給管。
專利摘要本實用新型涉及一種自動化植物水培系統，包括增氧系統、補液系統和培養系統，所述培養系統包括水培架和設置在水培架上的多個水培盒；所述增氧系統包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機出口設有輸氣管與水培盒相通；所述補液系統包括營養液輸送箱，所述營養液輸送箱設有營養液輸送管與水培盒相通。本實用新型通過電磁閥來設置不同增氧管的增氧作業時間段，提高了設備的利用率，通過水位探頭的信號傳輸，可以實現營養液自動從營養液儲存箱輸入營養液輸送箱，植株莖部插入到定植籃中防倒伏空心柱內，防止植株成熟後因重心上移出現植株倒伏的現象，實現了系統的無人化管理，降低了人工管理成本。
文檔編號A01G31/06GK203027859SQ201320038070
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者李正國, 胡楠, 楊迎伍 申請人:重慶大學