CN116965318A - 一种自动有机栽培***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动有机栽培***及方法。***包括：发酵液制备子***、PLC控制子***、供液子***和种植子***；发酵液制备子***包括：制肥策略模块，用于根据发酵物料类别，确定发酵工艺；发酵模块，用于制备发酵液；种植子***包括：营养液调配策略模块和栽培模块，用于对植物进行水培或基培；营养液调配策略模块用于根据发酵液的营养成分和植物所需营养成分确定营养液调配策略；供液子***包括营养液调配模块，用于将发酵液调配成营养液；还供应营养液至种植子***；栽培模块将营养液供液给植物。PLC控制子***用于接收任务指令，发送控制信号；本发明具有自动进行有机栽培，制肥、施肥准确性高，节省人力效果好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及有机栽培技术领域，特别涉及一种自动有机栽培***及方法。
背景技术
农业自动化是传统农业与现代科技有效融合的产业，发展农业自动化能够实现农业生产的经济效益、社会效益和生态效益的统一。有机种植是农业领域发展的热门趋势，是一种在植物成长过程中完全使用自然原料的种植方法；随着人民生活水平提升，越来越多的消费者选择有机果蔬作为食品采购的需求，而有机种植的过程，对培育过程有着较高的要求，只有满足一定条件，种植得到的农产品才可被认定为有机农产品，因此市场上有机植物往往价格更高。
传统的有机植物栽培未形成较大规模的自动化栽培，通过人工检查植物生长状态，再根据生长状态进行施肥，施肥过程人力成本大，而施肥时通常会由于人的主观因素，导致施肥量和肥料种类使用出现偏差，进而影响有机植物生长，产量降低。由于农业种植面积往往较大，若要保证有机培育效率，往往大量使用人力资源，提高了种植成本。
发明内容
为了解决上述有机栽培效率低、施肥准确性不高、人力资源消耗大的技术问题，本发明提供了一种自动有机栽培***及方法。
具体的，本发明的技术方案如下：一种自动有机栽培***，包括：发酵液制备子***、PLC控制子***、供液子***和种植子***；
所述发酵液制备子***，具体包括：制肥策略模块和发酵模块；
所述制肥策略模块，用于根据发酵物料类别，确定发酵工艺，发送发酵指令；
所述PLC控制子***，与所述制肥策略模块电连接，用于接收所述发酵指令，发送发酵控制信号；
所述发酵模块，与所述PLC控制子***电连接，用于根据所述发酵控制信号制备发酵液；
所述种植子***，用于对植物进行水培或基培，具体包括：营养液调配策略模块和栽培模块；
所述营养液调配策略模块，用于根据所述发酵液的营养成分和种植植物所需营养成分，确定营养液调配策略，发送调配指令；
所述PLC控制子***，与所述营养液调配策略模块电连接，用于接收所述调配指令，发送调配控制信号；
所述供液子***，与所述发酵液制备子***及所述种植子***管道连接，用于将所述发酵液调配成营养液；所述供液子***还用于供应所述营养液至所述种植子***；
所述供液子***具体包括营养液调配模块；
所述营养液调配模块，与所述PLC控制子***电连接，用于根据所述调配控制信号调配所述发酵液生成所述营养液；
所述栽培模块，用于将所述营养液供液给所述植物。
在一些实施方式中，所述制肥策略模块，还包括：
采集子模块，用于采集所述发酵物料；
物料识别子模块，用于识别所述发酵物料种类；
发酵工艺查找子模块，用于根据所述发酵物料种类，查找发酵所述发酵物料的发酵工艺。
在一些实施方式中，所述发酵模块，还包括：
物料粉碎装置，用于粉碎所述发酵物料；
发酵罐组，由若干发酵罐组成，与所述物料粉碎装置连接；所述发酵罐上设置有自动上料装置、手动取样装置、发酵状态检测装置、手动投料装置；
所述自动上料装置，在所述物料粉碎装置粉碎所述发酵物料后，将所述发酵物料装入所述发酵罐内进行发酵，制备所述发酵液；
所述手动取样装置，用于使用者手动从所述发酵罐中采集所述发酵液样本；
所述发酵状态检测装置，包括：压力传感器、温度传感器、氧气浓度传感器，用于检测所述发酵罐中的发酵状态；
所述手动投料装置，用于根据发酵程度和对中间产物的检测结果，手动投入补充物料，以保证发酵产物平衡；
过滤灭菌装置，与所述发酵罐组通过管道连接，用于对所述发酵液进行过滤、杀菌；完成过滤杀菌后的发酵液通过所述管道输送至所述供液子***。
在一些实施方式中，所述营养液调配策略模块，还包括：
采样子模块，用于对所述发酵液进行采样；
发酵液分析子模块，用于根据所述采样子模块采样的所述发酵液，分析所述发酵液的营养成分；
图像采集子模块，用于对所述植物进行图像采集；
图像识别子模块，用于根据所述植物的图像，识别所述植物的基本信息；所述基本信息包括植物品类、生长情况或种植日期；
生长阶段确定子模块，用于根据所述植物的基本信息，确定所述有机植物当前所处的生长阶段；
营养液查找子模块，用于基于所述基本信息，从预存的植物不同阶段营养液配比表中查找所述植物当前所需的营养液的成分配比；
策略子模块，用于根据所述营养液的成分配比及所述发酵液的营养成分，分析出所述发酵液当前所需添加的成分及用量，确定所述营养液调配策略，发送所述营养液调配指令。
在一些实施方式中，所述营养液调配模块，具体包括：
发酵液储液装置，与所述过滤灭菌装置连接，用于储存来自所述发酵液制备子***完成制备的所述发酵液；
营养调配装置，通过管道与所述发酵液储液装置连接，用于向所述发酵液添加营养物质；
pH值调节装置，通过管道与所述发酵液储液装置连接，用于对所述发酵液进行酸碱度的调节；
营养液灭菌装置，用于对完成调配的所述营养液进行灭菌。
在一些实施方式中，所述种植子***，还包括：
储液装置，与所述营养液灭菌装置管道连接，用于储存所述营养液；
灭菌装置，与所述储液装置管道连接，用于对所述营养液进行灭菌；
供液装置，与所述灭菌装置管道连接，用于向所述植物供应完成灭菌的所述营养液；
稀释装置，与所述供液装置管道连接，用于调节即将供出的所述营养液的浓度；
过滤装置，与所述栽培模块管道连接，用于所述供液装置向所述植物的培养环境供应所述营养液之后，过滤所述培养环境中的营养液；
回收装置，与所述过滤装置管道连接，用于回收所述培养环境中的营养液，经过所述营养液灭菌装置灭菌后送入所述储液装置。
在一些实施方式中，所述供液装置，还包括：
环境采样单元，用于采样所述植物的培养环境中营养液浓度；
所述种植子***，还包括：浓度分析模块，用于分析所述植物的培养环境中的营养液浓度；
供液决策模块，与所述PLC控制子***电连接，用于根据所述浓度分析模块的分析结果，判断所述植物的培养环境中的营养液浓度是否达到目标营养液浓度；
若是，则通过所述PLC控制子***控制所述供液装置向所述有机种植***供应所述营养液；若否，所述供液装置不向所述有机种植***供应所述目标营养液。
在一些实施方式中，自动有机栽培***还包括：
巡检子***，用于对自动有机栽培***进行巡检，具体包括：
图像采集模块，用于采集巡检对象的图像；所述巡检对象包括：有机植物病虫害、有机植物长势、发酵液发酵状态、目标营养液供液状态；
无线通讯模块，用于传输所述巡检对象的图像。
在一些实施方式中，所述种植子***，还包括：
植物模型数据库，存储有机植物基本数据模型，为从所述有机植物的图像识别出所述基本信息提供数据信息；
植物健康模型数据库，存储有机植物病虫害数据模型，为识别所述有机植物病虫害提供对照参数信息；
所述发酵液制备子***，还包括：肥料模型数据库，存储有机肥料配比模型，为所述目标营养液配比提供参数信息；
所述种植子***根据所述巡检对象的图像，对比所述植物模型数据库、所述植物健康模型数据库中的信息，识别出所述巡检对象是否异常，出现异常时，所述分析决策***进行报警。
基于相同的技术构思，本发明还提供了一种自动有机栽培方法，包括：
分析发酵物料类别；
获取所述发酵物料对应的发酵工艺，对所述发酵物料进行发酵生成发酵液；
分析所述发酵液中的营养成分；
获取待施肥的植物的基本信息，所述基本信息包括：植物品类、生长情况或种植日期；
根据所述植物的基本信息，确定所述植物所需的营养液的成分配比；并基于所述发酵液当前的营养成分及含量，对所述发酵液进行调配，获得目标营养液；
根据所述植物的营养需求、植物培养环境的环境营养液浓度，供应所述目标营养液。
与现有技术相比，本发明至少具有以下一项有益效果：
1.通过对发酵物料的种类，选择对应的发酵工艺进行发酵，为后续营养液的制备提供调配基础，在回收利用农业垃圾的同时，为营养液的调配提供便利。
2.通过对有机植物种类、生长状态等基本信息结合发酵液营养成分的分析，将发酵液调配成适合有机栽培的营养液，有助于培育出有机植物，减少了因为人的主观因素导致有机栽培产出植物不能通过有机认证的问题，同时提高了有机施肥的准确度和效率，进而提升有机植物产量。
3.通过建立自动有机栽培***，各个子***之间的相互协作实现制肥、施肥、培育、巡检，使得整个有机植物栽培过程无需人工介入，节省了人力资源。
4.通过对植物生长环境营养液浓度进行分析，能够准确把握栽培植物此时的培养环境中营养液的浓度和含水量，控制种植子***实现对培养环境中营养液浓度的动态调节，使植物的生长过程的施肥精度更高，有助于植物生长。
5.通过对有机植物生长环境周围的多余营养液的回收再利用，实现了资源的循环充分利用，节省了资源与生产成本。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是一种自动有机栽培***的一个实施例的框图；
图2是一种自动有机栽培***的另一个实施例的框图；
图3是一种自动有机栽培方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在一个实施例中，参考说明书附图1，包括：发酵液制备子***100、PLC控制子***200、种植子***300和供液子***400；
发酵液制备子***100，具体包括：制肥策略模块110和发酵模块120；
制肥策略模块110，用于根据发酵物料类别，确定发酵工艺，发送发酵指令；
具体的，通常农作物生产果实后剩余的秸秆、秧杆等农业垃圾回收利用率较低，甚至进行焚烧处理。本发明将此类农业垃圾作为发酵物料，进行发酵后制成肥料；而不同的农作物秸秆具有不同结构特点，选用不同的发酵工艺可以使发酵过程事半功倍，通过制肥策略模块110识别出发酵物料的种类，确定发酵此种发酵物料的发酵工艺，以便更好地进行发酵液的制备工作。
PLC控制子***200，与制肥策略模块110电连接，用于接收发酵指令，发送发酵控制信号；
具体的，PLC控制子***200是制肥策略模块110提供制肥策略之后的具体控制执行的部分，通过PLC控制子***200，在发酵液制备子***100、种植子***300、供液子***400中均有设置。
发酵模块120，与PLC控制子***200电连接，用于根据发酵控制信号制备发酵液；
具体的，发酵模块120是发酵液制备的具体执行部分，在PLC控制子***200的控制下，完成对发酵物料的发酵过程，产生发酵液。
种植子***300，用于对植物进行水培或基培，具体包括：营养液调配策略模块310和栽培模块320；具体的，种植子***300既可以采用水培种植，也可以采用基质培种植方法，根据生产者的需求进行搭配。其中基质培种植不影响植物生长的根际环境，起到固定根系的作用，遇水不变形，不随水流走，可重复清洗重复利用，充分帮助有机植物生长。
营养液调配策略模块310，用于根据发酵液的营养成分和种植植物所需营养成分，确定营养液调配策略，发送调配指令；
具体的，不同的植物种类，不同的生长阶段以及不同的健康状况，通常对肥料有着不同的营养需求，确定植物所需的营养液的成分配比在调配营养液时，对营养液中所包含的微量元素、酸碱度进行有的放矢的调整；经过对植物基本信息精准、有效识别，准确把握此植物是何种类型，现阶段的生长状态如何以及健康情况，可以最大程度上保证向植物供应的营养液在调配阶段调配出最符合其植物种类、生长阶段、健康状况的营养液。利用植物的基本信息，可知在此植物状态下，应当施加含有何种营养物质、营养物质含量以及酸碱度的营养液，将这些参数作为调配发酵液的标准；同时，结合发酵液中的营养成分，进行调配；通过发酵制备过程完成的发酵液并不能完全满足此植物状态下所需要的各种营养物质，需要依据营养物质、物质含量以及酸碱度等标准参数，以发酵液为基础进行调配，例如，发酵液中氮的含量过低，而目标施肥植物需要较多的氮元素，才能保证其正常发育，则应当通过添加富含氮元素的添加剂进行调节；或者发酵液的整体酸碱度偏弱碱性，而该种植物处于抽穗期时适宜在弱酸性环境下生长，则需要通过对发酵液调整酸碱度，使其呈现弱酸性。并且，发酵液的发酵原料为秸秆等农作物有机物料发酵产生，添加的调配物料为EM菌菌液、天然矿石等有机肥料原料，最终调配产生的营养液是符合有机植物认证标准所要求的营养液，通过此种营养液培育出的植物能够通过有机认证标准，生产出有机蔬菜、果实等有机植物产物。营养液调配策略模块310在此种情况下，发送营养液调配指令，完成营养液调配。同时通过对发酵液的调配，可以产生适合有机植物生长的有机营养液，通过此种营养液培育出的植物符合有机植物的认证标准。
PLC控制子***200，与营养液调配策略模块310电连接，用于接收调配指令，发送调配控制信号；
供液子***400，与发酵液制备子***100及种植子***300管道连接，用于将发酵液调配成营养液；供液子***400还用于供应营养液至种植子***300；
供液子***400具体包括营养液调配模块410；
营养液调配模块410，与PLC控制子***200电连接，用于根据调配控制信号调配发酵液生成营养液；
栽培模块320，用于将营养液供液给植物。
在一个实施例中，参考说明书附图2，制肥策略模块110，还包括：
采集子模块111，用于采集发酵物料；
物料识别子模块112，用于识别发酵物料种类；
发酵工艺查找子模块113，用于根据发酵物料种类，查找发酵发酵物料的发酵工艺。
在一个实施例中，参考说明书附图2，发酵模块120，还包括：
物料粉碎装置121，用于粉碎发酵物料；
发酵罐组，由若干发酵罐122组成，与物料粉碎装置121连接；发酵罐122上设置有自动上料装置1221、手动取样装置1223、发酵状态检测装置1224、手动投料装置1222；
自动上料装置1221，在物料粉碎装置121粉碎发酵物料后，将发酵物料装入发酵罐122内进行发酵，制备发酵液；
手动取样装置1223，用于使用者手动从发酵罐122中采集发酵液样本；
发酵状态检测装置1224，包括：压力传感器、温度传感器、氧气浓度传感器，用于检测发酵罐122中的发酵状态；
手动投料装置1222，用于根据发酵程度和对中间产物的检测结果，手动投入补充物料，以保证发酵产物平衡；
过滤灭菌装置123，与发酵罐组通过管道连接，用于对发酵液进行过滤、杀菌；完成过滤杀菌后的发酵液通过管道输送至供液子***400。
具体的，发酵液的制备，首先通过物料粉碎装置121，在PLC控制子***200的控制下将用于制备发酵液的物料进行粉碎，增大发酵接触面积，可以使发酵过程效率更高，节省发酵时间；通过设置在发酵罐122上的自动上料装置1221将各种如植物秸秆、天然矿石、有机质、EM菌菌液、其他微生物菌剂等各种原料按照配比进行分配上料，以便产生所需要的各类营养物质，更好地控制营养物质含量；在发酵的过程中，发酵状态检测装置1224对发酵过程进行检测，对发酵罐122中的压力、温度、氧气浓度等对发酵程度影响较大的要素进行检测，查看发酵程度。同时在发酵罐组的外部设置控制面板，将这些参数可视化显示在控制面板上，便于工作人员查看发酵罐122内的发酵情况。同时，发酵罐122上还设置有手动取样装置1223，工作人员可以通过此装置对发酵罐122中的发酵液进行手动取样，进一步通过更专业、精细的成分分析，确定发酵罐122中发酵液的成分，帮助控制发酵液中营养物质的产出。
发酵过程可能会因为不充分发酵，发酵原料本身的不可控性等问题，导致发酵产物不理想，发酵罐122上设置有手动投料装置1222，可以通过此装置，工作人员手动添加发酵物质的方式进行调整，以达到有机植物所需的营养物质的含量；发酵过程中，氧气的浓度会使得菌类参与发酵过程时产生不同的结果，温度的变化会影响发酵菌的活性，因此，在发酵罐122上还设置有自动通风装置、自动温度调节装置，通过对氧气浓度和温度的控制，可以有效控制发酵产物与发酵程度，保证发酵产物中的各种物质之间平衡。
通过以上步骤产生的发酵液，尚不能进入供液子***400，需要将发酵液通过过滤灭菌装置123，首先进行过滤，将发酵过程中的发酵物料剩余物质过滤掉，再进行杀菌，形成可以进行调配的发酵液。
在一个实施例中，参考说明书附图2，营养液调配策略模块310，还包括：
采样子模块311，用于对发酵液进行采样；
发酵液分析子模块312，用于根据采样子模块311采样的发酵液，分析发酵液的营养成分；
图像采集子模块313，用于对植物进行图像采集；
图像识别子模块314，用于根据植物的图像，识别植物的基本信息；基本信息包括植物品类、生长情况或种植日期；
具体的，通过对有机植物图像进行准确识别，识别出有机植物的品类及生长情况，提供给生长阶段确定子模块315，用于确定有机植物的当前所处的生长阶段。
生长阶段确定子模块315，用于根据植物的基本信息，确定有机植物当前所处的生长阶段；
营养液查找子模块316，用于基于基本信息，从预存的植物不同阶段营养液配比表中查找植物当前所需的营养液的成分配比；
策略子模块317，用于根据营养液的成分配比及发酵液的营养成分，分析出发酵液当前所需添加的成分及用量，确定营养液调配策略，发送营养液调配指令。
具体的，例如策略子模块317根据营养液查找子模块316查找到的营养液的成分配比，分析出发酵液中氮的含量过低，需要添加较多的氮元素，才能保证其正常发育，则通过策略子模块317发送添加富含氮元素的添加剂进行调节的营养液调配指令；PLC控制子***200接收到调配指令后，控制供液子***400进行具体的调配，形成适合此植物状态的营养液。
在一个实施例中，参考说明书附图2，供液子***400还包括营养液储液装置420，用于储存调配后的营养液；营养液调配模块410，具体包括：
发酵液储液装置411，与过滤灭菌装置123连接，用于储存来自发酵液制备子***100完成制备的发酵液；
营养调配装置412，通过管道与发酵液储液装置411连接，用于向发酵液添加营养物质；
具体的，在现阶段的发酵液尚不能直接供液给植物，需要对发酵液中的营养物质进行进一步的调配，产生适合此种植物生长所需的营养液。
pH值调节装置413，通过管道与发酵液储液装置411连接，用于对发酵液进行酸碱度的调节；
营养液灭菌装置414，用于对完成调配的营养液进行灭菌；
供液子***400，还包括：营养液储液装置420，用于存储完成灭菌的营养液。
具体的，为了确保供应给植物的营养液不包含对植物不利的有害病菌，需要通过对营养液进行杀菌；本发明营养液灭菌装置414采用UV紫外线杀菌，通过照射即可进行杀菌，过程简单，使用便利。
在一个实施例中，参考说明书附图2，种植子***300，还包括：
储液装置330，与营养液灭菌装置414管道连接，用于储存营养液；
灭菌装置340，与储液装置330管道连接，用于对营养液进行灭菌；
供液装置350，与灭菌装置340管道连接，用于向植物供应完成灭菌的营养液；
稀释装置360，与供液装置350管道连接，用于调节即将供出的营养液的浓度；
具体的，完成调配的目标营养液往往浓度较高，直接供应至植物会引起植物因浓度过高烧苗而死，因此在供出前，需要稀释装置360供应清水，降低营养液的浓度。
过滤装置370，与栽培模块320管道连接，用于供液装置350向植物的培养环境供应营养液之后，过滤培养环境中的营养液；
回收装置380，与过滤装置370管道连接，用于回收培养环境中的营养液，经过营养液灭菌装置414灭菌后送入营养液储液装置420。
具体的，植物并不能完全吸收所供应的营养液，这些剩余的营养液会从培养基中流出，如果直接将其排出，一方面会造成环境污染，比如排入河中会导致河水出现富营养化；虽然所制备的营养液是经过发酵而形成的有机无害肥料，但其营养成分同时也是一些水生动植物所需求的营养物质；另一方面会造成资源浪费，所制备的营养液是通过发酵、调配、消毒而产生的，经过植物的吸收利用，仅仅是其中的营养物质含量降低，并不意味着完全不能利用，通过回收循环利用营养液，可以达到降本增效、保护环境的作用。经过植物吸收利用后的营养液，往往会带有培养基中的一些杂质，回收利用的第一步则是将这些杂质以及培养基的成分过滤掉，防止堵塞管道，同时防止培养基流失；而过滤后，流经培养基的营养液通常还带有一些存在于培养基中的细菌、病毒等不利于植物生长的物质，经过消毒后，可以将这些物质最大程度上消灭，以便更好地回收利用营养液。
在一个实施例中，参考说明书附图2，供液装置350还包括：
环境采样子模块，用于采样植物的培养环境中营养液浓度；
种植子***300，还包括：浓度分析模块，用于分析植物的培养环境中的营养液浓度；
供液决策模块，与PLC控制子***200电连接，用于根据浓度分析模块的分析结果，判断植物的培养环境中的营养液浓度是否达到目标营养液浓度；
若是，则通过PLC控制子***200控制供液装置向种植子***300供应营养液；若否，供液装置350不向种植子***300供应营养液。
具体的，在有机植物培养环境中，会存在之前供应给植物的营养液残余，通过环境采样子模块对植物培养环境中的环境营养液进行采样，经过浓度分析模块对环境营养液浓度进行检测，该检测结果是供应营养液以及如何供应营养液的决策基础；供液决策模块根据不同的植物，在不同的生长阶段、不同的健康状态，对营养液的浓度不同的需求，按照植物对营养液浓度需求的一区间范围进行供液决策，低于此范围，植物处于缺乏营养需要供应营养液的状态，则向其提供营养液；高于此范围，植物需要进一步稀释环境营养液浓度，处在此范围之内时，无需向其供应营养液。
在一个实施例中，自动有机栽培***还包括：
巡检子***，用于对自动有机栽培***进行巡检，具体包括：
图像采集模块，用于采集巡检对象的图像；巡检对象包括：有机植物病虫害、有机植物长势、发酵液发酵状态、目标营养液供液状态；
无线通讯模块，用于传输巡检对象的图像。
在一个实施例中，种植子***300，还包括：
植物模型数据库，存储有机植物基本数据模型，为从有机植物的图像识别出基本信息提供数据信息；
植物健康模型数据库，存储有机植物病虫害数据模型，为识别有机植物病虫害提供对照参数信息；
发酵液制备子***100，还包括：肥料模型数据库，存储有机肥料配比模型，为目标营养液配比提供参数信息；
种植子***300根据巡检对象的图像，对比植物模型数据库、植物健康模型数据库中的信息，识别出巡检对象是否异常，出现异常时，种植子***300进行报警。
具体的，巡检***的设置，为保障整套***能够平稳运行提供信息，巡检***采用无人机对有机植物自动栽培***进行巡检，通过采集有机植物的图像，传回巡检***，在种植子***300中，对有机植物的图像进行图像识别，从已有的有机植物基本数据模型中识别出有机植物的种类、生长阶段等基本信息，同时对比植物健康模型数据库，对于植物出现叶黄、黑芽等图像信息识别出有机植物是否存在病虫害、营养不良等健康异常状况。同时在***园区内，对各个***之间连接的管廊、容器等进行巡检，识别是否出现泄漏、损坏等设备异常情况，确保***平稳运行。当种植子***300识别出异常情况时，进行报警，第一时间通知工作人员出现异常以及出现异常的位置，及时发现问题，解决问题，确保生产有序进行。
基于相同的技术构思，本发明还提供了.一种有机植物自动栽培方法，参考说明书附图3，包括：
S100，分析发酵物料类别；
S200，获取发酵物料对应的发酵工艺，对发酵物料进行发酵生成发酵液；
具体的，通过对发酵物料的类别进行分析，选择对应的发酵工艺，可以使发酵过程效率更高，发酵更充分。
S300，分析发酵液中的营养成分；
S400，获取待施肥的植物的基本信息，基本信息包括：植物品类、生长情况或种植日期；
具体的，在对植物进行施肥之前，分析发酵液中所包含的各种物质营养成分，通常发酵液中具有氮、磷、钾等主要影响植物生长发育和健康状态的微量元素，以及发酵过程中发酵液所呈现的不同的酸碱度，通过对这些物质含量以及酸碱度的分析，为后续调配营养液提供调配基础；获取待施肥的植物的基本信息，可以为营养液的调配提供调配目标，生成适合待施肥的植物生长的营养液。
S500，根据植物的基本信息，确定植物所需的营养液的成分配比；
S600，基于发酵液当前的营养成分及含量，对发酵液进行调配，获得目标营养液；
具体的，不同的植物种类，不同的生长阶段以及不同的健康状况，通常对肥料有着不同的营养需求，确定植物所需的目标营养液的成分在后续调配营养液时，对营养液中所包含的微量元素、酸碱度进行有的放矢的调整；经过对植物基本信息精准、有效识别，准确把握此植物是何种类型，现阶段的生长状态如何以及健康情况，可以最大程度上保证向植物供应的营养液在调配阶段调配出最符合其植物种类、生长阶段、健康状况的营养液。利用植物的基本信息，可知在此植物状态下，应当施加含有何种营养物质、营养物质含量以及酸碱度的营养液，将这些参数作为调配发酵液的标准；同时，结合发酵液中的营养成分，通过发酵制备过程完成的发酵液并不能完全满足此植物状态所需要的各种营养物质，需要依据营养物质、物质含量以及酸碱度等标准参数，以发酵液为基础进行调配，例如，发酵液中氮的含量过低，而目标施肥植物需要较多的氮元素，才能保证其正常发育，则应当通过添加富含氮元素的添加剂进行调节；或者发酵液的整体酸碱度偏弱碱性，而该种植物处于抽穗期时适宜在弱酸性环境下生长，则需要通过对发酵液调整酸碱度，使其呈现弱酸性。通过此种方式培育出的植物符合有机植物认证的标准，产出有机植物。
S700，根据植物的营养需求、植物培养环境的环境营养液浓度，供应目标营养液。
具体的，在对植物进行培育的过程中，往往会有上一次施肥所残余的营养液，而植物的生长往往对营养液浓度具有一定的容忍度和需求量，营养液的浓度过低，会导致植物因缺乏营养而减产，造成亏损；营养液的浓度过高，会导致烧苗，破坏植物本身，使植物停止生长甚至死亡；因此，需要在施肥前，对植物的营养需求以及植物培养环境的环境营养液浓度进行分析，如果此时植物培养环境中，营养液的浓度过高，向其通过加水等措施，稀释培养环境中营养液的浓度；如果营养液的浓度过低，直接向其输送营养液。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自动有机栽培***，其特征在于，包括：发酵液制备子***、PLC控制子***、供液子***和种植子***；
所述发酵液制备子***，具体包括：制肥策略模块和发酵模块；
所述制肥策略模块，用于根据发酵物料类别，确定发酵工艺，发送发酵指令；
所述PLC控制子***，与所述制肥策略模块电连接，用于接收所述发酵指令，发送发酵控制信号；
所述发酵模块，与所述PLC控制子***电连接，用于根据所述发酵控制信号制备发酵液；
所述种植子***，用于对植物进行水培或基培，具体包括：营养液调配策略模块和栽培模块；
所述营养液调配策略模块，用于根据所述发酵液的营养成分和种植植物所需营养成分，确定营养液调配策略，发送调配指令；
所述PLC控制子***，与所述营养液调配策略模块电连接，用于接收所述调配指令，发送调配控制信号；
所述供液子***，与所述发酵液制备子***及所述种植子***管道连接，用于供应所述营养液至所述种植子***；
所述供液子***具体包括：营养液调配模块，与所述PLC控制子***电连接，用于根据所述调配控制信号调配所述发酵液生成所述营养液；
所述栽培模块，用于将所述营养液供液给所述植物。
2.根据权利要求1所述的自动有机栽培***，其特征在于，所述制肥策略模块，还包括：
采集子模块，用于采集所述发酵物料；
物料识别子模块，用于识别所述发酵物料种类；
发酵工艺查找子模块，用于根据所述发酵物料种类，查找发酵所述发酵物料的发酵工艺。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种自动有机栽培***，其特征在于，所述发酵模块，还包括：
物料粉碎装置，用于粉碎所述发酵物料；
发酵罐组，由若干发酵罐组成，与所述物料粉碎装置连接；所述发酵罐上设置有自动上料装置、手动取样装置、发酵状态检测装置、手动投料装置；
所述自动上料装置，在所述物料粉碎装置粉碎所述发酵物料后，将所述发酵物料装入所述发酵罐内进行发酵，制备所述发酵液；
所述手动取样装置，用于使用者手动从所述发酵罐中采集所述发酵液样本；
所述发酵状态检测装置，包括：压力传感器、温度传感器、氧气浓度传感器，用于检测所述发酵罐中的发酵状态；
所述手动投料装置，用于根据发酵程度和对中间产物的检测结果，手动投入补充物料，以保证发酵产物平衡；
过滤灭菌装置，与所述发酵罐组通过管道连接，用于对所述发酵液进行过滤、杀菌；完成过滤杀菌后的发酵液通过所述管道输送至所述供液子***。
4.根据权利要求1所述的一种自动有机栽培***，其特征在于，所述营养液调配策略模块，还包括：
采样子模块，用于对所述发酵液进行采样；
发酵液分析子模块，用于根据所述采样子模块采样的所述发酵液，分析所述发酵液的营养成分；
图像采集子模块，用于对所述植物进行图像采集；
图像识别子模块，用于根据所述植物的图像，识别所述植物的基本信息；所述基本信息包括植物品类、生长情况或种植日期；
生长阶段确定子模块，用于根据所述植物的基本信息，确定所述有机植物当前所处的生长阶段；
营养液查找子模块，用于基于所述基本信息，从预存的植物不同阶段营养液配比表中查找所述植物当前所需的营养液的成分配比；
策略子模块，用于根据所述营养液的成分配比及所述发酵液的营养成分，分析出所述发酵液当前所需添加的成分及用量，确定所述营养液调配策略，发送所述营养液调配指令。
5.根据权利要求1所述的一种自动有机栽培***，其特征在于，所述供液子***还包括：营养液储液装置，用于储存调配后的所述营养液；
所述营养液调配模块，具体包括：
发酵液储液装置，与所述过滤灭菌装置连接，用于储存来自所述发酵液制备子***完成制备的所述发酵液；
营养调配装置，通过管道与所述发酵液储液装置连接，用于向所述发酵液添加营养物质；
pH值调节装置，通过管道与所述发酵液储液装置连接，用于对所述发酵液进行酸碱度的调节；
营养液灭菌装置，用于对完成调配的所述营养液进行灭菌。
6.根据权利要求1所述的一种自动有机栽培***，其特征在于，所述种植子***，还包括：
储液装置，与所述营养液灭菌装置管道连接，用于储存所述营养液；
灭菌装置，与所述储液装置管道连接，用于对所述营养液进行灭菌；
供液装置，与所述灭菌装置管道连接，用于向所述植物供应完成灭菌的所述营养液；
稀释装置，与所述供液装置管道连接，用于调节即将供出的所述营养液的浓度；
过滤装置，与所述栽培模块管道连接，用于所述供液装置向所述植物的培养环境供应所述营养液之后，过滤所述培养环境中的营养液；
回收装置，与所述过滤装置管道连接，用于回收所述培养环境中的营养液，经过所述营养液灭菌装置灭菌后送入所述营养液储液装置。
7.根据权利要求6所述的一种自动有机栽培***，其特征在于，所述供液装置，还包括：
环境采样单元，用于采样所述植物的培养环境中营养液浓度；
所述种植子***，还包括：浓度分析模块，用于分析所述植物的培养环境中的营养液浓度；
供液决策模块，与所述PLC控制子***电连接，用于根据所述浓度分析模块的分析结果，判断所述植物的培养环境中的营养液浓度是否达到目标营养液浓度；
若是，则通过所述PLC控制子***控制所述供液装置向所述有机种植***供应所述营养液；若否，所述供液装置不向所述有机种植***供应所述目标营养液。
8.根据权利要求1所述的一种自动有机栽培***，其特征在于，还包括：
巡检子***，用于对自动有机栽培***进行巡检，具体包括：
图像采集模块，用于采集巡检对象的图像；所述巡检对象包括：有机植物病虫害、有机植物长势、发酵液发酵状态、目标营养液供液状态；
无线通讯模块，用于传输所述巡检对象的图像。
9.根据权利要求1-8任一项所述的自动有机栽培***，其特征在于，所述种植子***，还包括：
植物模型数据库，存储有机植物基本数据模型，为从所述有机植物的图像识别出所述基本信息提供数据信息；
植物健康模型数据库，存储有机植物病虫害数据模型，为识别所述有机植物病虫害提供对照参数信息；
所述发酵液制备子***，还包括：肥料模型数据库，存储有机肥料配比模型，为所述目标营养液配比提供参数信息；
所述种植子***根据所述巡检对象的图像，对比所述植物模型数据库、所述植物健康模型数据库中的信息，识别出所述巡检对象是否异常，出现异常时，所述分析决策***进行报警。
10.一种自动有机栽培方法，其特征在于，包括：
分析发酵物料类别；
获取所述发酵物料对应的发酵工艺，对所述发酵物料进行发酵生成发酵液；
分析所述发酵液中的营养成分；
获取待施肥的植物的基本信息，所述基本信息包括：植物品类、生长情况或种植日期；
根据所述植物的基本信息，确定所述植物所需的营养液的成分配比；并基于所述发酵液当前的营养成分及含量，对所述发酵液进行调配，获得目标营养液；
根据所述植物的营养需求、植物培养环境的环境营养液浓度，供应所述目标营养液。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117253555A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 山东阜丰发酵有限公司 | 一种改进黄原胶发酵工艺的方法及其运行*** |
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2023
- 2023-08-02 CN CN202310963423.2A patent/CN116965318A/zh active Pending
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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