植物栽培系統的製作方法
2023-10-11 20:40:49 1
本發明涉及一種植物栽培系統，特別是涉及一種智能分析控制的植物栽培系統。
背景技術：
植物栽培中，精密控制植物的生長狀況是近年研究關注的重點。植物的生長狀況主要包括其光照、水分及養分狀況等。農業生產中，依據植物的生長狀況來控制灌溉、施肥及病蟲害防治等。傳統農業生產主要依靠人眼觀察，以生產者的經驗判定植物生長狀況，這樣得到數據的準確性會因人而異，常常會導致水分和肥料的浪費，或者灌溉與施肥不及時的情況，影響作物產量。現代農業中，通過調節植物周圍環境來控制植物的生長狀況一類傳感器是最為普及的,如環境溫度、溼度、光照、二氧化碳、土壤溼度等，對這些作為植物生長發育最主要的參與指標進行科學而精確的控制，以實現植物生長環境的優化。然而，植物生長發育所涉及的因子較多，所關聯的因素與不可預測的變化太多，僅僅解決控制而實現環境優化，是難以讓植物達到最佳生長模式的。
近代植物生理學的理論研究表明，植物體內的水分狀況和養分狀況可以通過植物器官幾何尺寸的微小變化反映出來。例如，葉片厚度的變化與光照強度有顯著的負相關，與相對溼度有顯著的正相關關係，在一定溫度範圍內也與溫度表現為顯著負相關關係。以色列希伯來大學的耶霍蘇阿和布拉伍多利用葉片厚度傳感器監測植物的葉片生長狀況，按植物所需改變對植物的供水量，在對西紅柿的試驗中不僅節約了35％的灌溉水，而且還提高了40％的產量。可見，使植物達到最佳生長狀態不僅需要穩定外界環境，更加需要根據植物的本體信息變化對生長環境進行精準微量調節。
技術實現要素：
為了解決以上技術問題，本發明提供了一種智能分析控制的植物栽培系統，它能夠從植物本體與植物環境兩個層面綜合分析並滿足植物的光照、水分及養分需求，實現植物生長狀況的最優化控制，加快植物生長。
本發明所採用的技術方案是：
一種植物栽培系統，包括植物生理傳感器、光敏傳感器、溫溼度傳感器、養分傳感器、智能分析系統、控制系統、太陽能電池板、led燈組、水循環系統、滴灌系統以及植物栽培箱，所述智能分析系統為綜合分析系統，連接所述植物生理傳感器、光敏傳感器、溫溼度傳感器、養分傳感器以及控制系統，所述控制系統為主控單元，連接所述太陽能電池板、led燈組、水循環系統以及滴灌系統，所述led燈組、水循環系統以及滴灌系統直接控制所述植物栽培箱。所述植物生理傳感器感知所述植物栽培箱的植物本體信息，所述光敏傳感器、溫溼度傳感器以及養分傳感器分別感知所述植物栽培箱內光照情況、溫度與溼度情況以及養分情況。由所述智能分析系統綜合分析植物的光照、水分及養分需求，通過所述控制系統調控所述led燈組、水循環系統及滴灌系統，供給所述植物栽培箱植物所需光照、水分及養分，最終實現植物生長狀況的最優化控制，加快植物生長。與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本系統植物生理傳感器感知植物本體信息，溫溼度傳感器、光敏傳感器及養分傳感器感知植物環境信息，可從植物本體與植物環境兩個層面來綜合分析並滿足植物的光照、水分及養分需求，實現植物生長狀況的最優化控制，加快植物生長。
2、本系統led燈組為植物提供利於植物吸收的紅橙光與藍紫光光譜，節省能源，提高光能利用率，利於植物生長。
附圖說明：
圖1為本發明植物栽培系統示意圖；
圖2為智能分析系統的模塊示意圖。
附圖標記說明：
1：植物栽培系統11：智能分析系統
13：控制系統15：植物栽培箱
111：植物生理傳感器113：光敏傳感器
115：溫溼度傳感器117：養分傳感器
131：led燈組133：水循環系統
135：滴灌系統137：太陽能電池板
1111：植物本體信息模塊1112：光照信息模塊
1113：溫溼度信息模塊1114：養分信息模塊
1115：資料庫模塊1116：智能分析處理模塊
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進一步說明。
請參閱圖1，為本發明植物栽培系統示意圖。本發明植物栽培系統1包括植物生理傳感器111、光敏傳感器113、溫溼度傳感器115、養分傳感器117、智能分析系統11、控制系統13、太陽能電池板137、led燈組131、水循環系統133、滴灌系統135以及植物栽培箱15。
具體地，所述植物生理傳感器111連接所述智能分析系統11，用以感知所述植物栽培箱15的植物本體信息，所述植物本體信息為植物外部形態特徵，包括葉片厚度、葉面積、莖幹直徑以及果實最大直徑。本實施例中，葉片厚度通過電感應變式位移傳感器進行測量，其是將葉片厚度的尺寸變化轉變為電壓的變化來測量。葉面積通過計算機視覺技術進行測量，其可在不傷害植物體的情況下長期連續監測葉面積的變化，精度高。莖幹直徑可通過電容位移傳感器進行測量，其是利用電場屏蔽原理來測定由莖幹直徑的位移變化引起的電容變化，測量精度高。果實最大直徑通過計算機視覺技術進行測量，其通過提取果實的圖像，再利用一定算法計算處理得到果徑尺寸。
請參閱圖2，為本發明智能分析系統的模塊示意圖。所述智能分析系統11為綜合分析系統，其包括植物本體信息模塊1111、光照信息模塊1112、溫溼度信息模塊1113、養分信息模塊1114、資料庫模塊1115及智能分析處理模塊1116。進一步地，所述植物本體信息模塊1111包括葉片厚度模塊、葉面積模塊、莖幹直徑模塊及果實最大直徑模塊(圖未示)。所述植物本體信息模塊1111用以獲取所述植物生理傳感器111感知的信息，所述光照信息模塊1112用以獲取所述光敏傳感器113感知的信息，所述溫溼度信息模塊1113用以獲取所述溫溼度傳感器115感知的信息，所述養分信息模塊1114用以獲取所述養分傳感器117感知的信息；所述資料庫模塊1115用以存儲所栽培植物的光照、溫溼度及養分需求信息。所述智能分析處理模塊1116用以綜合分析所述植物本體信息和植物環境信息，並參照所述資料庫模塊1115存儲的某種植物的光照、溫溼度及養分信息，確定最適宜該植物生長的光照、溫溼度與養分需求，並可導出分析結果，將此結果信號傳遞至所述控制系統13。所述智能分析系統11連接所述植物生理傳感器111、光敏傳感器113、溫溼度傳感器115、養分傳感器117以及所述控制系統13。
所述光敏傳感器113、溫溼度傳感器115、養分傳感器117用以感知植物環境信息。
具體地，所述光敏傳感器113連接所述智能分析系統11，用以感知所述植物栽培箱15內光照情況。
所述溫溼度傳感器115連接所述智能分析系統11，用以感知所述植物栽培箱15內溫度與溼度情況。
所述養分傳感器117連接所述智能分析系統11，用以感知所述植物栽培箱15內養分情況。本實施例中，所述養分情況指spad、氮元素指標。
所述控制系統13為主控單元，連接所述智能分析系統11、led燈組131、水循環系統133以及滴灌系統135。所述控制系統13用以接收所述智能分析系統11的所述結果信號，對所述led燈組131、水循環系統133以及滴灌系統135進行實時調控，以最大限度滿足所述植物栽培箱15所栽培植物的所述光照、溫溼度及養分需求，實現植物生長的最優化控制，加速植物生長。
特別地，所述智能分析系統11與所述控制系統13分別通過一外接埠連接一外部計算機，所述智能分析系統11與所述控制系統13可通過所述外接埠與所述外部計算機進行數據交換。
所述太陽能電池板137通過一蓄電池與所述控制系統13連接，為所述led燈組131發光提供能量。
所述led燈組131直接作用於所述植物栽培箱15，在所述控制系統13的調控下，實時的為植物提供利於其吸收的紅橙光與藍紫光光譜，從植物本體與植物環境兩個層面來看，實現植物光照的最優化控制，節省能源，提高光能利用率，加快植物的生長。
所述水循環系統133直接作用於所述植物栽培箱15，在所述控制系統13的調控下，實時的為植物提供其生長所需的水分，滿足植物生長環境所需的溫度與溼度。從植物本體與植物所處環境兩個層面來看，實現植物水分的最優化控制，提高了水資源的利用率，利於植物快速生長。
所述滴灌系統135直接作用於所述植物栽培箱15，在所述控制系統13的調控下，實時的為植物提供其生長所需的各種養分，最大限度滿足植物生長的養分需求。從植物本體與植物所處環境兩個層面來看，實現植物養分供應的最優化控制，提高了養分的利用率，利於植物快速生長。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、本系統植物生理傳感器感知植物本體信息，溫溼度傳感器、光敏傳感器及養分傳感器感知植物環境信息，可從植物本體與植物環境兩個層面來綜合分析並滿足植物的光照、水分及養分需求，實現植物生長狀況的最優化控制，加快植物生長。
2、本系統led燈組為植物提供利於植物吸收的紅橙光與藍紫光光譜，節省能源，提高光能利用率，利於植物生長。
上述說明只是本發明技術思想的舉例說明，具備本發明所屬技術領域通常知識的人，可在不超出本發明實質特徵的範圍內進行多種多樣的修改及變形。因此，本發明中公開的實施例，並非用於限定本發明的技術思想，而只是用於進行說明，從而本發明技術思想的範圍並不限於這些實施例。本發明的保護範圍應根據權利要求書進行解釋，並應解釋為與其等同範圍內的所有技術思想均應包含在本發明的權利範圍內。