盆栽植物葉面肥自動施肥裝置和方法與流程
2024-04-11 00:46:05
本發明涉及盆栽施肥領域。
背景技術：
伴隨著人們經濟收入的增長，人們對於生活質量的提升也越來越注重，在家中種植各種植物也越發受到人們的歡迎，市場上也逐漸出現了一批智能花盆以滿足人們的需求，但目前的智能花盆大多功能單一，無法為植物施用肥料，且體積龐大、外觀呆板，無法滿足個性化需求。
如今，伴隨著農業科技的發展，肥料的形態早已不限於固體，液體肥料的出現進一步滿足了人們各式各樣的需求，其中葉面肥作為一種通過植物葉片吸收的肥料，較之以往施用在土壤裡的普通肥料能夠使養分更快的進入植物體，同時可以減少磷、鐵、錳、銅、鋅肥等元素在根施時的土壤固定，有利於肥料的高效利用，而且其施用時較之普通肥料的根施更為乾淨衛生，更適合家庭使用，但如何高效科學的施用葉面肥還需要一定的技術儲備。因而一種對植物生長器皿無限制要求，且能有效解決植物施肥自動託管的智能噴施裝置更適合人們的需求。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是實現一種能夠自動為盆栽植物的葉面進行施肥的裝置。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：盆栽植物葉面肥自動施肥裝置，裝置包括基座、固定在基座上的立柱、由立柱側向伸出的支撐臂，所述支撐臂至少設有一根，每根所述支撐臂端部均設有噴頭，所述基座內設有存儲肥料混合溶液的倉室，所述倉室內設有施肥泵，所述肥料泵的輸出端經管道連接噴頭。
裝置設有控制器，所述立柱頂部設有輸出感應信號至控制器的傳感器單元，所述傳感器單元包括溫度傳感器、風力傳感器、光照強度傳感器、土壤溼度傳感器、以及無線傳輸模組中的全部或部分，所述基座或立柱上設有顯控單元，所述控制器輸出參數信號至顯控單元顯示，所述顯控單元輸出控制信號至控制器，所述控制器輸出驅動信號至施肥泵。
所述立柱頂端至少固定有兩根支撐臂，所述立柱中部至少固定有兩根支撐臂，固定在立柱中部的支撐臂端部均設有兩個噴頭，一個噴頭的噴射方向向上，另一個噴頭的噴射方向向下，所述施肥泵的輸出端連接電磁三通閥的輸入端，所述電磁三通閥的其中一個輸出端連接立柱頂端支撐臂上的噴頭，另一個輸出端連接立柱中部支撐臂上的噴頭，所述控制器輸出驅動信號至電磁三通閥。
所述支撐臂下表面設有照明燈，所述控制器控制照明燈的開關。
所述基座內設有儲水倉、肥料倉、稱重倉和混合倉，所述混合倉位於儲水倉、肥料倉和稱重倉的下方，所述施肥泵置於混合倉內，所述儲水倉和混合倉內設有水位傳感器，所述混合倉內設有攪拌機構，所述儲水倉底部通過供水管道連通混合倉，所述供水管道上設有供水閥，所述肥料倉的底部設有螺旋送料機構，所述螺旋送料機構的出料口設置在稱重倉的入料口處，所述肥料倉的底部設有肥料支撐板，所述肥料支撐板與肥料倉底面之間設有壓力傳感器，所述稱重倉底部設有稱重板，所述稱重板與稱重倉底面之間設有稱重傳感器，所述稱重板一側的稱重倉側壁設有出料口，所述稱重板另一側的稱重倉側壁上固定有推料機構，所述稱重倉的出料口位於混合倉入料口處，所述水位傳感器輸出水位信號至控制器，所述壓力傳感器輸出壓力信號至控制器，所述稱重傳感器輸出稱重信號至控制器，所述控制器輸出控制信號至攪拌機構、供水閥、螺旋送料機構、推料機構。
所述混合倉底部設有排液管，所述排液管上設有排液閥，所述控制器輸出控制信號至排液閥，所述基座固定在具有高低調節功能的支架上，所述排液管置於花盆上方，所述儲水倉頂部設有注水口，所述肥料倉頂部設有填料口。
基於所述盆栽植物葉面肥自動施肥裝置的施肥方法，其特徵在於：
1)裝置按照設定條件啟示施肥工序；
2)螺旋送料機構持續工作，直至稱重倉內肥料達到設定值；
3)推料機構將稱重倉內的肥料推送至混合倉；
4)供水閥開啟，直至混合倉內水位達到設定值，關閉供水閥；
5)攪拌機構開啟，並在工作設定時間後關閉；
6)施肥泵開啟，直至混合倉內水位低於設定值；
7)供水閥開啟，直至混合倉內水位達到設定值，關閉供水閥；
8)開啟攪拌機構，並在工作設定時間後關閉；
9)開啟排水閥，當混合倉內液位傳感器獲取液位高度為0時，關閉排水閥。
8、根據權利要求7所述的的施肥方法，其特徵在於：所述1)中驅動施肥的設定條件包括達到以下條件：距離上一次施肥間隔時間達到設定時間、當前風力強度小於設定值、當前光照強度小於設定值；
執行所述步驟6)前，電磁三通閥僅保持施肥泵與立柱頂端支撐臂上的噴頭連通，再開啟施肥泵；當混合倉內水位低於預設值時，電磁三通閥僅保持施肥泵與立柱中部支撐臂上的噴頭連通；
所述7)-9)步驟，根據設定程序至少循環執行兩次。
若監測到土壤溼度低於設定值，則啟動澆水工序步驟如下：
A)開啟供水閥；
B)當混合倉內液位傳感器獲取液位高度達到設定值，關閉供水閥；
C)開啟排水閥；
D)當混合倉內液位傳感器獲取液位高度為0時，關閉排水閥；
預設光照標準，所述光照標準包括：監測時間、光照強度合格值、連續光照時間，計達到光照強度合格值的時間段為連續光照時間；
若監測時間內連續光照時間的累加值達到設定值，則待當前光照強度低於光照強度合格值時，開始重新計時監測時間；
若監測時間內連續光照時間的累加值低於設定值，則開啟照明燈設定時間，並在關閉照明燈後，，開始重新計時監測時間。
當肥料倉肥料重量低於設定值和/或儲水倉水位低於設定值時，通過顯控單元顯示報警；噹噹前溫度低於0度時，禁止啟動澆水工序和施肥工序。
本發明葉面肥噴施裝置結構簡單，方便使用，同時因為各種傳感的應用，很好的監控植物周邊環境的風速、溫度、光照，從而協助該裝置智能決策，更為科學的施用葉面肥，完成植物的水肥管理。
附圖說明
下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：
圖1為盆栽植物葉面肥自動施肥裝置示意圖；
圖2為圖1中基座結構示意圖；
上述圖中的標記均為：1、基座；2、顯控單元；3、立柱；4、支撐臂；5、噴頭；6、傳感器單元；101、儲水倉；102、肥料倉；103、稱重倉；104、混合倉；105、螺旋送料機構；106、推料機構；107、攪拌機構；108、施肥泵；109、排液管。
具體實施方式
盆栽植物葉面肥自動施肥裝置包括基座1、固定在基座1上的立柱3、由立柱3側向伸出的支撐臂4，支撐臂4可以根據需要設置多個，每個支撐臂4的端部均設有噴頭5，每個支撐臂4至少具有兩個關節，方便根據需要調節噴頭5的噴射方向/位置。基座1內設有存儲肥料混合溶液的倉室，倉室內設有施肥泵108，肥料泵的輸出端通過具有支管的管道分別連接每個噴頭5。
為了更加合理可靠的為葉面施肥，支撐臂4設置兩層，其中立柱3頂端至少固定有兩根支撐臂4，立柱3中部至少固定有兩根支撐臂4，固定在立柱3中部的支撐臂4端部均設有兩個噴頭5，一個噴頭5的噴射方向向上，另一個噴頭5的噴射方向向下，這樣，頂層的噴頭5一般位於植物上方，噴頭5向下為植物頂部葉面頂部噴射肥料，中層的噴頭5同時向上、向下噴射，同時為植物頂部葉面背面以及植物中下層葉面上表面噴射肥料，達到均勻施肥的作用。
施肥泵108的輸出端連接電磁三通閥的輸入端，電磁三通閥的其中一個輸出端連接立柱3頂端支撐臂4上的噴頭5，另一個輸出端連接立柱3中部支撐臂4上的噴頭5，連接電磁三通閥和噴頭5管道根據需要採用具有多支路的管道，管道優選軟管，方便埋設在支撐臂4內，並能隨支撐臂4彎折，通過電磁三通閥可以控制上層噴頭5和下層噴頭5的噴射量，達到更加精確施肥的目的，因為常規作物頂層葉面的施肥需要要大於作物下層和底層的葉面。
為了能夠更加精準配置新鮮的肥料，並能避免細菌滋生、肥料發酵、發黴、變質的現象發生，在基座1內設置儲水倉101、肥料倉102、稱重倉103和混合倉104，將物料分開儲存，現有現配，如圖2所示，混合倉104位於儲水倉101、肥料倉102和稱重倉103的下方，這樣能夠利用水和肥料的自重，自動注入到混合倉104，降低設備動力部件的成本。
施肥泵108置於混合倉104內，儲水倉101和混合倉104內設有水位傳感器，用於獲取儲水倉101和混合倉104的水位信息，若儲水倉101儲水不足，則報警通知用戶補充。混合倉104內設有攪拌機構107，攪拌機構107包括豎直懸吊在混合倉104內的轉軸、固定在轉軸底端的攪拌葉片、連接轉軸頂端的攪拌電機，其用於使水和肥料粉末充分混合，避免粉末堵塞噴頭5和管道，儲水倉101底部通過供水管道連通混合倉104，供水管道上設有供水閥，只需開啟供水閥，則能夠從儲水倉101內向混合倉104內提供清水，肥料倉102的底部設有螺旋送料機構105，螺旋送料機構105的出料口設置在稱重倉103的入料口處，通過旋轉螺旋送料機構105，則能夠緩慢將肥料粉末輸送至稱重倉103，肥料倉102的底部設有肥料支撐板，肥料支撐板與肥料倉102底面之間設有壓力傳感器，這樣能夠實時獲取肥料倉102內肥料粉末的剩餘量，若肥料不足，則報警通知用戶補充。稱重倉103底部設有稱重板，稱重板與稱重倉103底面之間設有稱重傳感器，稱重傳感器能夠獲取由螺旋送料機構105輸送至稱重倉103內肥料粉末的量，從而能精確控制每次肥料混合溶液的比例，稱重板一側的稱重倉103側壁設有出料口，稱重板另一側的稱重倉103側壁上固定有推料機構106，稱重倉103的出料口位於混合倉104入料口處，推料機構106包括豎直設置在稱重板上方的刮板、一端連接刮板的驅動杆、驅動驅動杆向前運動的動力部件，動力部件可以採用液壓缸、氣缸或絲杆機構，這樣當稱重倉103內肥料粉末的重量達到設定值，通過推動刮板，則能夠將其表面肥料粉末全部推送至混合倉104內。
混合倉104底部設有排液管109，排液管109具有排出混合倉104內剩餘廢液的作用，同時也能為植物根系澆水，排液管109上設有排液閥，基座1固定在具有高低調節功能的支架上，通過支架能夠根據作物的高度調節裝置的高度，並且能夠保證排液管109置於花盆上方，方便利用自重將混合倉104內的廢液通過排液管109注入花盆，此外，儲水倉101頂部設有注水口，肥料倉102頂部設有填料口，並均具有封蓋，避免汙染，也方便添加水和肥料。
裝置設有控制器，立柱3頂部設有輸出感應信號至控制器的傳感器單元6，傳感器單元6包括溫度傳感器、風力傳感器、光照強度傳感器、土壤溼度傳感器、以及無線傳輸模組中的全部或部分，溫度傳感器用於獲取環境溫度，風力傳感器獲取環境當前環境風力，光照強度傳感器用於獲取當前環境光照強度，無線傳輸模組用於無線通信，可連接家庭無線網絡，使得該裝置自動從網絡獲取局部氣象信息，有利於控制器對植物周邊環境的判斷，從而執行施肥，補充土壤水分等任務。同時無線傳輸模組的使用，可以使該裝置的水肥管理信息傳輸至手機，電腦等終端，方便用戶了解該裝置的運行狀況。
基座1或立柱3上設有顯控單元2，控制器輸出參數信號至顯控單元2顯示，可以用於顯示報警狀態、當前傳感器單元6獲取的參數等信息，顯控單元2輸出控制信號至控制器，可以人工輸入指令，能夠根據種植植物的不同，調節施肥量和施肥頻率。
水位傳感器輸出水位信號至控制器，壓力傳感器輸出壓力信號至控制器，稱重傳感器輸出稱重信號至控制器，控制器根據上述獲取的信號對裝置進行自動化控制，控制器輸出控制信號至攪拌機構107、供水閥、螺旋送料機構105、推料機構106，輸出驅動信號至施肥泵108、電磁三通閥、排液閥，完成執行工作。
此外，在支撐臂4下表面設有照明燈，控制器控制照明燈的開關，可以在光照不充足的時候，利用照明燈補充光照。本裝置的電源可以採用蓄電池，也可以通過變壓器連接市電。
基於上述盆栽植物葉面肥自動施肥裝置的施肥方法：
1)裝置按照設定條件啟示施肥工序，設定條件包括達到以下條件(需全部滿足)：距離上一次施肥間隔時間達到設定時間、當前風力強度小於設定值、當前光照強度小於設定值，這樣避免了在大風或光照強烈的天氣下進行噴施，造成的肥料利用率下降和陽光對植物葉面的傷害，當到達設定時間後，風力和光照不合格時，待風力和光照均滿足條件後，延時設定時間直接開啟施肥工序；
2)螺旋送料機構105持續工作，直至稱重倉103內肥料達到設定值；
3)推料機構106將稱重倉103內的肥料推送至混合倉104；
4)供水閥開啟，直至混合倉104內水位達到設定值，關閉供水閥；
5)攪拌機構107開啟，並在工作設定時間後關閉；
6)施肥泵108開啟，直至混合倉104內水位低於設定值；執行所述步驟6)前，電磁三通閥僅保持施肥泵108與立柱3頂端支撐臂4上的噴頭5連通，再開啟施肥泵108；當混合倉104內水位低於預設值時，電磁三通閥僅保持施肥泵108與立柱3中部支撐臂4上的噴頭5連通，這樣可以根據需要調節上下葉片的施肥量，同時分開施肥，也能保證肥料泵的供壓穩定，使得噴頭5的霧化效果更好；
7)供水閥開啟，直至混合倉104內水位達到設定值，關閉供水閥；
8)開啟攪拌機構107，並在工作設定時間後關閉；
9)開啟排水閥，當混合倉104內液位傳感器獲取液位高度為0時，關閉排水閥。
上述7)-9)步驟為清洗步驟，根據設定程序至少循環執行兩次，能夠保證混合倉104內的清潔，也能利用殘餘肥料為根系施肥，以上方法中的設定值(時間、水位、溫度、光強等)均根據需要預存在控制器內，均為自定義值或人工輸入參數。
為了提高裝置的施肥效果，能夠更加有效的保養植物，控制器還具有以下功能：
若監測到土壤溼度低於設定值，則啟動澆水工序步驟如下：
A)開啟供水閥；
B)當混合倉104內液位傳感器獲取液位高度達到設定值，關閉供水閥；
C)開啟排水閥；
D)當混合倉104內液位傳感器獲取液位高度為0時，關閉排水閥；
預設光照標準，所述光照標準包括：監測時間、光照強度合格值、連續光照時間，計達到光照強度合格值的時間段為連續光照時間；
若監測時間內連續光照時間的累加值達到設定值，則待當前光照強度低於光照強度合格值時，開始重新計時監測時間；
若監測時間內連續光照時間的累加值低於設定值，則開啟照明燈設定時間，並在關閉照明燈後，，開始重新計時監測時間。
當肥料倉102肥料重量低於設定值和/或儲水倉101水位低於設定值時，通過顯控單元2顯示報警；噹噹前溫度低於0度時，禁止啟動澆水工序和施肥工序。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。