CN113039979A - 一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，包括：苗床、升降组件和控制装置；控制装置与升降组件电性连接；其中，苗床包括移动式支架、潮汐育苗苗床和镂空式苗床；潮汐育苗苗床用于盛装营养液，其安装在移动式支架上；镂空式苗床用于盛放育苗容器，其与升降组件的驱动端固定连接，并相对于潮汐育苗苗床的底座上下移动；控制装置控制升降组件驱动镂空式苗床向下或向上移动，使育苗容器中的基质离开营养液。本发明具有成本低、技术部署简单，且能够实现营养液的快速供应和回流，进而实现针对林木育苗的潮汐灌溉作业。

Description

一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构

技术领域

本发明涉及幼苗培育技术领域，更具体的说是涉及一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构。

背景技术

潮汐育苗是一种新型的节水灌溉育苗方式，潮汐灌溉是模拟自然界的潮水的运动状态，当幼苗收到水分胁迫时，水肥营养液就进行涨潮式灌溉，灌溉完成后营养液就回退，保持苗床底部干燥，避免因潮湿而导致的呕根，发生病害等问题。而且由于是底部根系灌溉，幼苗叶子保持干净干燥，从而提高叶子光合效率。同时也提高水肥利用率，减少肥料污染。

现有的潮汐育苗设备主要运用在花卉，果蔬的培育方面，没有特别针对于林木苗的培育。由于林木苗的根系大且长的特点，就要求营养液灌溉需求量大，灌溉的速度和回退的速度更快。但是，只选择大功率水泵，来达到快速供液回液的效果，会大幅度增加***的成本，也容易对水泵造成损害，而且在灌溉量大的前提下，也不能达到快速排水要求。

因此，设计一种能够实现营养液的快速供应和回流，并能满足林木苗培育的潮汐灌溉育苗苗床升降机构是本发明亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，具有成本低、技术部署简单，且能够实现营养液的快速供应和回流，进而实现针对林木育苗的潮汐灌溉作业。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，包括：苗床、升降组件和控制装置；所述控制装置与所述升降组件电性连接；

其中，所述苗床包括移动式支架、潮汐育苗苗床和镂空式苗床；所述潮汐育苗苗床用于盛装营养液，其安装在所述移动式支架上；所述镂空式苗床用于盛放育苗容器，其与所述升降组件的驱动端固定连接，并相对于所述潮汐育苗苗床的底座上下移动；

所述控制装置控制所述升降组件驱动所述镂空式苗床向下或向上移动，使育苗容器中的基质离开营养液。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，还包括泵阀管组件；所述潮汐育苗苗床的底座上开设有供液过滤口和回液过滤口；所述泵阀管组件包括供液管道、回液管道、供液电磁阀、回液电磁阀和水泵；

其中，所述供液过滤口与所述供液管道连通；所述回液过滤口与所述回液管道连通；所述供液电磁阀和所述水泵安装在所述供液管道上；所述回液电磁阀安装在所述回液管道上；所述供液电磁阀、所述水泵和所述回液电磁阀分别与所述控制装置电性连接；

所述控制装置按照预设条件控制所述泵阀管组件导通或截止，实现营养液输送或回流。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述潮汐育苗苗床上还安装有限位管；所述限位管的管径大于所述供液管道或所述回液管道的管径；所述限位管一端位于所述潮汐育苗苗床内部，另一端与所述回液管道连通。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述潮汐育苗苗床内还设置有液位检测计；所述液位检测计与所述控制装置电性连接。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述供液管道和所述回液管道上均安装有流量计。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述潮汐育苗苗床底座的四周安装有栏杆，所述栏杆与所述潮汐育苗苗床的底座可拆卸连接。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述升降组件至少设置有2N组，N≥1，且相对所述潮汐育苗苗床对称设置；每个所述升降组件包括底座、支柱、导轨、滑块、行程限位开关、伸臂组件和电机；

所述底座安装在地面上，且靠近所述潮汐育苗苗床设置；所述支柱垂直安装在所述底座上；所述导轨沿所述支柱的高度方向嵌入所述支柱内部；所述滑块和所述行程限位开关分别安装在所述导轨上；所述电机的控制端与所述控制装置电性连接，驱动端与所述滑块固定连接，其用于驱动所述滑块沿所述导轨上下移动；所述行程限位开关设置有两个，且分别安装在所述导轨供所述滑块滑动的上限位置和下限位置处，并与所述控制装置电性连接；所述伸臂组件一端与所述滑块固定连接，另一端与所述镂空式苗床固定连接。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述升降组件还包括声光报警单元；所述声光报警单元与所述电机的控制端电性连接，其用于显示所述电机的工作状态。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述控制装置包括PLC控制器和电磁继电器；所述电磁继电器分别与所述PLC控制器、所述升降组件和所述泵阀管组件电性连接。

优选的，在上述一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构中，所述控制装置还包括客户端和云服务器；所述客户端和所述PLC控制器分别与所述云服务器无线连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，在需要对幼苗进行潮汐灌溉时，控制装置控制控制泵阀管组件开启，为潮汐育苗苗床供液，直至达到目标供液量；并控制升降组件驱动镂空式苗床下降，在营养液中停留预设时间后，再控制升降组件驱动镂空式苗床上升，然后控制装置控制回液电磁阀打开，将剩余的营养液进行回流，从而完成单轮潮汐灌溉。整个过程操作简单，且能够针对不同苗床的实际参数，科学合理地进行自动灌溉，通过对苗床的可升降设计，能够实现快速供液和回液，适用于根系长、大且粗的林木幼苗的培育。同时，本发明还可以通过客户端远程控制升降组件的工作状态，无需人工实时看守，工作效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的柑橘潮汐育苗苗床升降机构的结构示意图；

图2附图为本发明提供的柑橘潮汐育苗苗床升降机构的原理框图；

图3附图为本发明提供的升降式柑橘潮汐育苗灌溉***在自动模式下作业的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

潮汐灌溉主要是依据幼苗从底部的根系通过毛细作用原理，吸收基质中的营养液。让营养液经由管道从育苗床的底部预留孔流入，并使营养液位持续上升到合适高度，这个过程称为涨潮。在涨潮后，需要让土壤或基质充分浸润在营养液中，以保证幼苗根系充分吸收营养液。待种苗根系充分吸收营养液之后，打开育苗床的出液口，此时，营养液的液面开始下降，这个过程称为落潮。在“涨潮”的时候，将养分充分送到作物的根部，“退潮”的时候能及时褪去营养液，保持根部干燥，氧气充足。但要注意的是，需要前期根据不同的作物和相应的水肥需求特性选择合适的基质和穴盘。

目前，潮汐灌溉主要应用于果蔬，花卉这类种苗根系较小的培育中。并没有针对于林木幼苗这类根系长，大，粗的潮汐灌溉育苗。林木幼苗的根系就对潮汐灌溉的要求更高，要求灌溉量更大，灌溉供液回液的速度更快，否则，供液和回液的速度太慢，苗床潮湿，导致呕根和发生病害。因此，本发明实施例采用升降式灌溉方式，可有效解决上述问题。

如图1-2所示，本发明实施例公开了一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，包括：苗床1、升降组件3和控制装置5；控制装置5与升降组件3电性连接；

其中，苗床1包括移动式支架11、潮汐育苗苗床12和镂空式苗床13；潮汐育苗苗床12用于盛装营养液，其安装在移动式支架11上；镂空式苗床13用于盛放育苗容器，其与升降组件3的驱动端固定连接，并相对于潮汐育苗苗床12的底座上下移动；

控制装置5控制升降组件3驱动镂空式苗床13向下或向上移动，使育苗容器中的基质离开营养液。

在其他实施例中，还包括生长监测单元4，生长监测单元4与控制装置5电性连接，其用于实时监测镂空式苗床13中各个位置处的基质水分。设置生长监测单元4，本发明可以实现对灌溉过程的自动控制。

控制装置5实时获取生长监测单元4采集的基质水分，在当前基质水分低于预设值时，启动泵阀管2组件，为潮汐育苗苗床12供液；在达到目标供液量时，控制升降组件3驱动镂空式苗床13向下移动，使育苗容器中的基质浸入营养液，并在镂空式苗床13达到目标停留时间后，控制升降组件3驱动镂空式苗床13向上移动，使育苗容器中的基质离开营养液，并控制剩余营养液回流。

具体的，如图2所示，还包括泵阀管组件2；潮汐育苗苗床12的底座上开设有供液过滤口121和回液过滤口122；泵阀管组件2包括供液管道21、回液管道22、供液电磁阀23、回液电磁阀24和水泵25；其中，供液过滤口121与供液管道21连通；回液过滤口122与回液管道22连通；供液电磁阀23和水泵25安装在供液管道121上；回液电磁阀24安装在回液管道22上；供液电磁阀23、水泵25和回液电磁阀24分别与控制装置5电性连接。本实施例中，供液过滤口121和回液过滤口122分别设置有两个，且分别呈对角设置。

控制装置5按照预设条件控制泵阀管组件2导通或截止，实现营养液输送或回流。

更有利的，供液管道21和回液管道22上分别安装有流量计26，流量计26用于统计单次灌溉作业过程中各个潮汐育苗苗床12的供液量和回液量。

在一个实施例中，潮汐育苗苗床12上还安装有限位管；限位管的管径大于所述供液管道或所述回液管道的管径。限位管一端穿过潮汐育苗苗床12底座，另一端与回液管道22连通。当灌溉的营养液达到最大高度时，营养液将会从限位管回流至回收池，从而限定潮汐育苗苗床内12的液位高度。

在另一个实施例中，潮汐育苗苗床12内还设置有液位检测计123；液位检测计123与控制装置5电性连接。当需要对潮汐育苗苗床12进行供液时，控制装置5控制供液电磁阀23开启，由液位检测计123实时检测供液量或通过流量计26统计供液量，当达到目标供液量时，控制供液电磁阀23关闭。当对剩余营养液进行回流时，由液位检测计123检测液面高度是否低于预设值，并在低于预设值时，控制装置5控制回液电磁阀24关闭。

在一个实施例中，潮汐育苗苗床12的四周进行加高处理，以适用于林木培育，且四周安装有可拆卸式栏杆125，以防止因潮汐育苗苗床内部营养液过多，水压过大导致破裂的情况发生。

在一个实施例中，升降组件3至少设置有2N组，N≥1，本实施例中设置有两个，且相对潮汐育苗苗床12对称设置；对称设置的升降组件3可保持镂空式苗床13上升或下降过程中的稳定性。每个升降组件3包括底座301、支柱302、导轨303、滑块304、行程限位开关305、伸臂组件306和电机307；

底座301安装在地面上，且靠近潮汐育苗苗床12设置；支柱302垂直安装在底座301上；导轨303沿支柱302的高度方向嵌入支柱302内部；滑块304和行程限位开关305分别安装在导轨303上；电机307的控制端与控制装置5电性连接，驱动端与滑块304固定连接，其用于驱动滑块304沿导轨303上下移动；行程限位开关305设置有两个，且分别安装在导轨供滑块滑动的上限位置和下限位置处，并与控制装置5电性连接，当滑块304滑至行程限位开关305位置时，会自动停止，以防止电机307空转烧机；伸臂组件306一端与滑块304固定连接，另一端与镂空式苗床13固定连接。

更有利的，升降组件3还包括声光报警单元308；声光报警单元308与电机307的控制端电性连接，其用于显示电机307的工作状态。声光报警单元308包括发光二极管和蜂鸣器，通过与电机307连接，获取电机工作状态。声光报警单元308在电机启动时工作。当电机启动工作时，发光二极管闪烁，蜂鸣器鸣叫，镂空式苗床开始上升或者下降，以提示农事操作人员远离苗床，避免误伤。

在其他实施例中，升降组件3还包括供电单元309和稳压单元310，其中供电单元309通过稳压单元310与电机307连接。

在其他实施例中，控制装置5包括PLC控制器51和电磁继电器；电磁继电器分别与PLC控制器51、升降组件3和泵阀管组件2电性连接。

可以预先通过PLC控制器51设定灌溉模式；灌溉模式包括手动模式、定时模式和自动模式；手动模式用于手动控制灌溉作业的启停；定时模式用于根据预设的灌溉起止时间和营养液停留时间，确定灌溉作业的启停；自动模式用于根据配置灌溉的启停条件，并根据启停条件和生长监测单元3的监测数据，确定是否启动灌溉作业；

PLC控制器51按照预设的灌溉模式控制泵阀管组件2和升降组件3的运行状态。

在其他实施例中，控制装置5还包括客户端52和云服务器53；客户端52和PLC控制器51分别与云服务器53无线连接。客户端52通过网络通信协议与云服务器53进行数据通信；云服务器53再通过网络通信协议与PLC控制器51进行通信。客户端52的显示控制界面，包括按键单元，其中包括控制升降组件的上升键，下降键，停止按键；通过上升键，下降键，停止按键分别向灌溉控制模块发送停止、上升、下行的升降机构运行控制信号。与此同时，云服务器53会对客户端发出的控制信号、PLC控制器51所接收的各单元的运行信号进行实时储存。

在其他实施例中，泵阀管组件2连接有营养液供应子***，营养液供应子***包括供水设备、原液池、水肥一体机、营养液池和回收池；

供水设备和原液池分别通过管道与水肥一体机连通，供水设备用于提供灌溉水，原液池用于提供营养液原液，水肥一体机用于将幼苗所需的营养液配置为所需浓度后输送至营养液池；水肥一体机、营养液池和回收池通过管道依次连通；营养液池和回收池分别通过供液管道和回液管道与苗床连通；每段管道上均安装有电磁阀。

水肥一体机、电磁阀和供水设备分别与控制装置电性连接。

更有利的，营养液供应子***还包括消毒设备；消毒设备与PLC控制器电性连接，其用于对供液前和回液后的营养液进行杀菌消毒。消毒设备可以采用过滤、臭氧和紫外线的消毒方式，通过对供液前和回液后的营养液进行消毒，有效避免营养液污染。

在另一个实施例中，生长监测单元4包括水分传感器节点、LoRa网关和LTE网关。

水分传感器节点布设在各个镂空式苗床内基质的不同位置，将采集的基质水分数据汇聚至LoRa网关。

LoRa网关通过MQTT协议与云服务器通讯，将基质水分数据发送至云服务器进行保存。

云服务器将基质水分数据和营养液浓度数据发送至LTE网关进行数据格式转换，将数据转换成Modbus-RTU数据格式。

LTE网关通过WiFi将Modbus-RTU格式的数据传输至控制装置。

LoRa通信技术功耗低、耗电量小、连接距离远。主要在全球免费频段运行(即非授权频段)，包括433、868、915MHz等，无需申请。

云服务器可以对育苗过程中的相关参数进行自动存储，并提供数据下载端口；参数包括环境参数、灌溉参数、设定参数和控制参数。有利于管理者更进一步分析作物需水规律和出苗率影响因素，为发掘更优质高效的控制策略提供有效数据。

本发明升降机构的控制过程为：PLC控制器根据放置在基质内的水分传感器节点读取当前基质水分参数，再根据设定的阈值，判断是否需要启动灌溉以及升降组件升降；若需要灌溉，则启动供液电磁阀，给潮汐育苗苗床供液；同时，启动升降组件，控制镂空式苗床上升；待供液量达到预设的供液量时，关闭供液电磁阀，让营养液保持在潮汐育苗苗床内；同时控制升降组件，控制镂空式苗床下降，使育苗基质快速吸收水分；待供液时间到达预设的供液时间或者基质水分值达到预设的目标值，则发出信号，启动回液电磁阀，同时，启动升降机构上升，控制镂空式苗床上升，快速滤出多余营养液，避免基质过于潮湿，PLC控制器通过读取苗床内的液位检测计数据，检测到苗床内液位到预设值以下，达到预设液位值以下时，控制升降组件驱动镂空式苗床下降，回至初始位置，完成灌溉。

在本发明实施例中，首先对一个温室的育苗床或一个生产园区的温室进行苗床布置和生长监测单元布置。然后，基于育苗生长发育需水需肥的规律，对营养液的配比及供应条件设置预设条件，其中，预设条件也可以由人工手动输入。通过客户端也可以实现对PLC控制器的无线操作，实现远程控制升降组件。

如图3所示，本发明实施例处于自动模式时，灌溉作业流程如下：

步骤1，获取水分传感器节点采集的基质水分数据；

步骤2，根据基质水分数据与设定目标阈值，判断作物是否收到水分胁迫，是否需要供液，若是，则执行步骤3，否则，则返回步骤1；

步骤3，控制装置启动水泵和供液电磁阀，以供营养液进入到潮汐育苗苗床；

步骤4，实时监测灌溉流量；

步骤5，判断是否达到供液量，若达到，则执行步骤6，若未达到，则返回步骤4；

步骤6，关闭供液电磁阀；

步骤7，控制升降组件下降至指定高度，同时启动声光报警单元；

步骤8，对营养液在潮汐育苗苗床中的停留时间进行计时或实时监测基质水分；

步骤9，判断营养液在潮汐育苗苗床中的实际停留时间是否达到供液停留时间或基质水分是否达到预设值，若是，则执行步骤10，否则，执行步骤8；

步骤10，启动升降组件，带动镂空式苗床上升；

步骤11，打开回液电磁阀；

步骤12，读取液位检测计数据是否达到预设值以下，若是，则执行步骤13，否则，返回步骤11；

步骤13，控制升降组件带动镂空式苗床回归初始位置；

步骤14，结束一次灌溉。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，包括：苗床、升降组件和控制装置；所述控制装置与所述升降组件电性连接；

其中，所述苗床包括移动式支架、潮汐育苗苗床和镂空式苗床；所述潮汐育苗苗床用于盛装营养液，其安装在所述移动式支架上；所述镂空式苗床用于盛放育苗容器，其与所述升降组件的驱动端固定连接，并相对于所述潮汐育苗苗床的底座上下移动；

所述控制装置控制所述升降组件驱动所述镂空式苗床向下或向上移动，使育苗容器中的基质离开营养液。

2.根据权利要求1所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，还包括泵阀管组件；所述潮汐育苗苗床的底座上开设有供液过滤口和回液过滤口；所述泵阀管组件包括供液管道、回液管道、供液电磁阀、回液电磁阀和水泵；

其中，所述供液过滤口与所述供液管道连通；所述回液过滤口与所述回液管道连通；所述供液电磁阀和所述水泵安装在所述供液管道上；所述回液电磁阀安装在所述回液管道上；所述供液电磁阀、所述水泵和所述回液电磁阀分别与所述控制装置电性连接；

所述控制装置按照预设条件控制所述泵阀管组件导通或截止，实现营养液输送或回流。

3.根据权利要求2所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述潮汐育苗苗床上还安装有限位管；所述限位管的管径大于所述供液管道或所述回液管道的管径；所述限位管一端位于所述潮汐育苗苗床内部，另一端与所述回液管道连通。

4.根据权利要求2所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述供液管道和所述回液管道上均安装有流量计。

5.根据权利要求1所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述潮汐育苗苗床内还设置有液位检测计；所述液位检测计与所述控制装置电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述潮汐育苗苗床底座的四周安装有栏杆，所述栏杆与所述潮汐育苗苗床的底座可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述升降组件至少设置有2N组，N≥1，且相对所述潮汐育苗苗床对称设置；每个所述升降组件包括底座、支柱、导轨、滑块、行程限位开关、伸臂组件和电机；

所述底座安装在地面上，且靠近所述潮汐育苗苗床设置；所述支柱垂直安装在所述底座上；所述导轨沿所述支柱的高度方向嵌入所述支柱内部；所述滑块和所述行程限位开关分别安装在所述导轨上；所述电机的控制端与所述控制装置电性连接，驱动端与所述滑块固定连接，其用于驱动所述滑块沿所述导轨上下移动；所述行程限位开关设置有两个，且分别安装在所述导轨供所述滑块滑动的上限位置和下限位置处，并与所述控制装置电性连接；所述伸臂组件一端与所述滑块固定连接，另一端与所述镂空式苗床固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述升降组件还包括声光报警单元；所述声光报警单元与所述电机的控制端电性连接，其用于显示所述电机的工作状态。

9.根据权利要求1所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述控制装置包括PLC控制器和电磁继电器；所述电磁继电器分别与所述PLC控制器、所述升降组件和所述泵阀管组件电性连接。

10.根据权利要求9所述的一种柑橘潮汐育苗苗床升降机构，其特征在于，所述控制装置还包括客户端和云服务器；所述客户端和所述PLC控制器分别与所述云服务器无线连接。

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