[发明专利]一种智能化植物水培环境参数检测系统

说明书

技术领域

本发明属于信息化无土栽培技术领域，尤其涉及一种智能化植物水培环境参数检测系统。

背景技术

无土栽培（soilless culture）不用土壤，用其它东西培养植物的方法，包括水培、雾（气）培、基质栽培。19世纪中，W．克诺普等发明了这种方法，到二十世纪三十年代开始把这种技术应用到农业生产上，在二十一世纪人们进一步改进技术，使得无土栽培发展起来。无土栽培中用人工配制的培养液，供给植物矿物营养的需要，是一种不用天然土壤而采用含有植物生长发育必需元素的营养液来提供营养，使植物正常完成整个生命周期的栽培技术。

水培是无土栽培中的一种，是指植物根系直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这种方式会出现缺O₂现象，影响根系呼吸，严重时造成料根死亡。为了解决供O₂ 问题，英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式，简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液（0.5－1厘米）层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系新鲜O₂。NFT法栽培作物，灌溉技术大大简化，不必每天计算作物需水量，营养元素均衡供给，根系与土壤隔离，可避免各种土传病害，也无需进行土壤消毒，但是要使营养液不断循环流经作物根系需要持续打开水泵，电力资源消耗严重，且营养液层太浅，部分根系暴露在空气中，不利于植物的生长。

不同的水培方法具有不同的优缺点，但所有的水培方法均要注意保证营养液中具有足够的营养成分、酸碱度、氧气浓度等环境条件，水培的植物都需要经过多次的更换营养液，不同品种对营养的吸收及消耗不一样，导致每一个品种所需要更换营养液的周期不一致。即使是同一品种，不同植株个体之间也存在不同的营养吸收情况，从而产生植株之间拥有不同的营养液更换周期。但目前的组织培养由于缺少对营养液营养成分的检测方法，所以都是固定在一个统一的时间对植株进行营养液更换，这种做法导致部分消耗较大的植株面临营养不足的环境，同时消耗较慢的植株则会造成浪费。

发明内容

基于现有技术存在上述问题，本发明提供一种智能化植物水培环境参数检测系统，其包括中央处理器、储存模块、离子检测模块、营养分析模块、生物物种分析模块、信息数据库、警报提醒模块、营养液搅拌模块和酸碱度检测模块；通过中央处理器控制各系统的运行，检测营养液离子浓度再换算成营养液营养成分含量，同时检测营养液的酸碱度和氧气浓度，再根据对水培植物的物种信息及生长状态的分析判断营养液是否需要更换，并发出提醒，提醒技术人员更换营养液；利用互联网大数据分析更新水培营养液标准，降低对技术人员的依赖，达到信息化、现代化农业的要求，并起到降低种植成本的作用。

一种智能化植物水培环境参数检测系统，其包括中央处理器、储存模块、离子检测模块、营养分析模块、生物物种分析模块、信息数据库、警报提醒模块、营养液搅拌模块、酸碱度检测模块、、无线连接模块和大数据分析模块；

中央处理器链接到检测系统中的各个模块，协调控制各个系统的运行；

储存模块储存系统运行记录、营养液配方数据、物种信息数据，整理维护数据并生成信息数据库，由其他模块调用信息数据；

离子检测模块通过离子传感器检测并获取营养液中的各种离子浓度，整理离子浓度数据并将离子浓度数据发送到营养分析模块；

生物物种分析模块根据数据库中物种信息数据，分析对应的物种在对应的水培生长阶段所需要消耗的营养成分及产生排出的代谢成分；

营养分析模块根据离子检测模块检测的离子浓度数据、生物物种分析模块分析出的数据分析营养液中的营养情况，判断是否需要更换营养液及是否需要整营养液酸碱度，并将判断结果发送到警报提醒模块；

警报提醒模块根据营养分析模块的判断结果发出对应的更换营养液或者者调整营养液酸碱度的提醒；

营养液搅拌模块连接到中央处理器，由中央处理器控制，定时搅动营养液，使营养液保持均匀并有足够的氧气；

酸碱度检测模块酸碱度传感器检测并获取营养液中的酸碱度，将营养液酸碱度发送到中央处理器；

无线连接模块连接到中央处理器、大数据分析模块和互联网，负责两大模块的无线通讯；

大数据分析模块通过无线连接模块连接到互联网，收集互联网中的数据，并结合实际检测数据进行大数据分析，更新维护水培植物的营养成分标准。