温室育苗精量微喷灌系统的制作方法

1.本实用新型涉及农业喷灌领域，特别是一种温室育苗精量微喷灌系统。


背景技术：

2.近几年，随着种植业结构的调整，园艺植物的种植面积逐年扩大，我国各地的工厂化育苗和电热温床育苗技术在蔬菜、花卉等育苗上迅速发展起来。工厂化育苗的重要性已日渐凸显，并逐渐提到日程上来。植物育苗期是植物比较脆弱的一个阶段，若依靠人工经验进行喷灌，易造成育苗失败，因此喷灌是极其重要的一个过程，它关系到幼苗以后的生长状况，因此一个好的育苗装置显得尤为重要，它不但能够及其有效的节约资源，提高效率，而且决定了所育秧苗的素质，可以说育苗系统是整个工厂化育苗环节中的重中之重。
3.我国目前的现状是，喷灌过程中水浪费严重，灌溉水利用系数较低，人力投入大且效果差，况且很多地方还存在水资源短缺的现象，因此节水、环保及节约成本是必然发展趋势。然而，中国智能灌溉研究处于起步阶段，自动化程度较低，目前开发出的智能灌溉控制系统仍处于研制、开发阶段，研究低成本的节水、节能、节约成本的智能灌溉控制系统具有很大的价值和意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种温室育苗精量微喷灌系统，其可以准确测量幼苗生产环境的相对湿度值，精确的控制微喷灌过程中的需水量，实现了温室育苗的智能化灌溉，既提高了育苗生产的效率，又实现了节能减排。
5.本实用新型的技术方案是：一种温室育苗精量微喷灌系统，其中，包括多级传感器、u 型弹性反射式微喷灌喷头和控制机构，控制机构分别与多级传感器、u型弹性反射式微喷灌喷头连接；
6.所述多级传感器包括柱状的绝缘体和数个位于绝缘体内的多个沿轴向设置的电极，电极在绝缘体内间隔设置，且各电极之间的间距不等，电极之间的间距为2
‑
12mm，电极的一端暴露于绝缘体的外端，电极的另一端位于绝缘体内，且任意两个电极之间连接有模拟电阻，任意电极两两组合组成数组电极传感器；
7.所述u型弹性反射式微喷灌喷头包括钢柱、喷嘴、连接水管和u型弹簧，喷嘴呈竖直方向设置，喷嘴内设有喷水孔，喷嘴的长度为2
‑
4cm，喷水孔的直径为0.8
‑
1.2mm，喷嘴通过其底部的连接水管与供水管道连接，喷嘴的上方设有钢柱，喷嘴通过u型弹簧与其上方的钢柱连接。
8.本实用新型中，所述控制机构可以为集成电路，也可以为单片机和上位机。
9.当控制机构为集成电路时，多级传感器的电极所探测到的相对湿度通过模拟电阻转化为电阻变化信号，并输入集成电路，集成电路将电阻变化信号放大并与设定的参数进行比较，当电阻变化信号达到所设置的临界值，集成电路触发，控制u型弹性反射式微喷灌喷头进行微喷,当控制机构为单片机和上位机时，单片机可以采用型号为stc15系列的单片
机，也可以采用其他型号的单片机。单片机通过无线装置与上位机连接，单片机与多级传感器连接，单片机通过电磁阀与u型弹性反射式微喷灌喷头连接。
10.本实用新型的有益效果是：
11.(1)本实用新型中的多级传感器放置在土壤外侧空间，与幼苗同步感触喷雾量，能够准确的检测幼苗生产环境的湿度值，直观的反应育苗过程的实际需水量，并可以对育苗过程中的微喷灌量需水量进行精确控制，保证对幼苗提供合适充足的水分；
12.(2)通过u型弹性反射式微喷灌喷头喷洒比雾气稍大的水滴，微喷灌过程中不会对幼苗产生冲击损伤，并且该喷头结构简单，易于实现，成本低；
13.(3)通过控制机构，实现多级传感器和u型弹性反射式微喷灌喷头之间的密切联系，连接，多级传感器检测到的信号经过控制机构处理后，可以自动启动或者停止u型弹性反射式微喷灌喷头工作，实现了该系统的自动工作，实现了温室育苗的智能化灌溉；
14.(4)该系统可以实现对幼苗需水量的准确控制，既提高了育苗生产的效率，又大大降低了育苗微喷灌过程的用水量，实现了节能降耗。
附图说明
15.图1是多级传感器的结构示意图；
16.图2是u型弹性反射式微喷灌喷头的结构示意图；
17.图3是实施例1中集成电路的电路原理图；
18.图4是实施例2中的系统结构图；
19.图5是实施例2中单片机的主要控制电路原理图。
20.图中：1绝缘体；2电极；3钢柱；4喷嘴；5连接水管；6u型弹簧。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
22.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
23.本实用新型所述的温室育苗精量微喷灌系统包括多级传感器、u型弹性反射式微喷灌喷头和控制机构，控制机构分别与多级传感器、u型弹性反射式微喷灌喷头连接。
24.如图1所示，多级传感器包括柱状的绝缘体1和位于绝缘体1内的多个沿轴向设置的电极2，电极2在绝缘体1内间隔设置，且各电极2之间的间距不等，电极之间的间距为2
‑
12mm。电极2的一端暴露于绝缘体的外端，电极2的另一端位于绝缘体1内，且每两个电极2之间连接有模拟电阻，上述多个电极2中任意两个电极组合，可以组成一组电极传感器。
25.多级传感器中参与工作的两电极2之间的间距相对较小，一般为2
‑
8mm时，此时包括上述两工作电极的电极传感器用于非微喷灌状态时幼苗周围的相对湿度的测量。多级传感器中参与工作的两电极之间的间距相对较大，一般为6
‑
12mm时，此时包括上述两工作电极的电极传感器用于微喷灌状态时需水量的测量。工作过程中，通过控制系统，实现了多级传感器中两工作电极的自动切换，从而实现了多级传感器在非微喷灌状态时相对湿度的测
量和微喷灌状态需水量的测量的两种工作状态的自动切换。
26.现在的喷灌控制系统大多数都是采用测量土壤湿度的传感器，育苗期时勤微喷且每次量要小，由于温室中都是育床，因此现有的传感器不仅不方便测量，而且其测得的土壤湿度难以反应出幼苗的准确需水量，会对幼苗的生长产生影响。本实用新型所述的多级传感器放置在土壤外侧空间，与幼苗同步感触雾喷量，从而准确检测幼苗周围的相对湿度，并精确控制幼苗的需水量，有利于提高温室育苗的生产质量。
27.本实施例中，如图1所示，绝缘体1内设有六个电极2，六个电极中的任意电极两两组合，可以组成十五组电极传感器，每一组电极传感器可以完成非喷灌状态相对湿度的测量或者喷灌状态需水量的测量。
28.如图2所示，u型弹性反射式微喷灌喷头包括钢柱3、喷嘴4、连接水管5和u型弹簧6，喷嘴4呈竖直方向设置，喷嘴4内设有喷水孔，喷嘴4的长度为2
‑
4cm，喷水孔的直径为 0.8
‑
1.2mm。喷嘴4通过其底部的连接水管5与供水管道连接，喷嘴4的上方设有钢柱3，喷嘴4的顶部通过u型弹簧6与其上方的钢柱3连接。供水管道内具有一定压力的流水，流经喷嘴4内的喷水孔后，非常细的水流从喷水孔的顶部喷出后，直接喷射至喷嘴上方的钢柱3 上，水流与钢柱3碰撞后向外弹射出去。由于向上喷射的水流流速非常快，水流在与钢柱3 撞击的过程中，u型弹簧6带动钢柱3产生震动，将水流打碎并反射喷洒，形成雾状水滴，不会对幼苗产生伤害。同时u型弹簧6的震动更有利于水珠四处散发，提高了水滴的散射效果，提高了u型弹性反射式微喷灌喷头的喷洒均匀性和喷洒范围。
29.与现有的人工喷雾、滴灌和舞灌相比，微喷灌能喷洒比雾气稍大的水滴，既不会对育苗产生影响，实现条件简单易行，成本低，也达到了节能减排的效果。因此本实用新型采用微喷灌喷头。
30.实施例1
31.本技术中，控制机构可以采用集成电路、或者基于单片机的上位机。当控制机构采用集成电路时，集成电路、多级传感器和u型弹性反射式微喷灌喷头组成小型精量微喷灌系统，集成电路的电路原理图如图3所示。工作时，多级传感器的电极所探测到的相对湿度通过模拟电阻转化为电阻变化信号，并输入集成电路，集成电路将电阻变化信号放大并与设定的参数进行比较，如果达到所设置的临界值，集成电路便会触发，通过控制电磁阀，进而水通过 u型弹性反射式微喷灌喷头进行雾似的喷洒。
32.多级传感器j2输入采用交流脉动信号，u型弹性反射式微喷灌喷头的喷洒时间达到设定时间后，自动关闭与u型弹性反射式微喷灌喷头连接的自吸水泵，微喷灌也会定时结束。当多级传感器上的水分蒸发以后，通过集成电路又会触发水泵开关，继续微喷灌，周而复始，继续上述步骤。通过集成电路，实现了多级传感器和u型弹性反射式微喷灌喷头之间的密切联系，从而实现了该系统的自动工作，并且根据温室育苗环境对微喷灌进行自动精量控制。
33.实施例2
34.与实施例1不同的是，本实施中的控制机构采用基于单片机的上位机，此时单片机、上位机、多级传感器和u型弹性反射式微喷灌喷头组成大中型精量微喷灌系统。单片机不仅可用来接收多级传感器的信号，并对其进行处理操作、控制显示与输出，而且可以与上位机进行通信，实现微喷灌控制。通过上位机，不仅可以进行参数设置，对运行状态进行管
理，而且可同时连接多台下位机，进行控制，实现远距离，大规模，工厂化的人性化集中管理。这种设计，适合大规模、工厂化的温室育苗企业。
35.该系统的结构图如图4所示。单片机通过无线装置与上位机连接，单片机与多级传感器连接，单片机通过电磁阀与u型弹性反射式微喷灌喷头连接。
36.实际使用过程中，通过上位机进行检测和控制，当育苗湿度在合适范围内时，单片机没有被触发，电磁阀处于关闭状态，u型弹性反射式微喷灌喷头没有进行喷水。随着育苗环境湿度的降低，当降低到设定值时，单片机被触发，电磁阀打开，u型弹性反射式微喷灌喷头进行微喷灌。由于不同的育苗所需要的湿度不同，所以所设定的相关触发值也就不同，此时可以通过上位机进行相关参数的设定。
37.本技术中，单片机采用型号为stc15系列的单片机，单片机主要控制电路如图4所示， ap10为多级传感器信号输入到stc15系列的单片机的p1.0脚，j6、j7是多级传感器输入接线端子，由电阻r9
‑
r11、单片机u1、模拟开关u3等器件组成可控的分压电阻矩阵，主控1
‑
2 是由单片机p3.2
‑
p3.3控制输出经光耦隔离控制继电器吸合与释放从而控制管路的电磁阀，v1、b1、v3、b2等器件组成电源，j1是数码管显示接口。
38.综上所述，该系统既可以方便小型家庭式温室育苗，降低成本，也可以进行集中喷灌管理，提高效率与精确度。
39.以上对本实用新型所提供的温室育苗精量微喷灌系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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。