作物高架栽培控制系统的制作方法

1.本实用新型属于设施农业领域，特别涉及一种作物高架栽培控制系统，该系统尤其适用于草莓的栽培。


背景技术：

2.草莓口感可口，营养丰富，被视为果中珍品。并且由于草莓在新鲜水果相对较少的冬春季节上市，易于销售且价值较高，是一种经济效益比较高的作物。然而，常规的地栽模式由于草莓种植在较低的垄上，对草莓进行的劳动操作都需要弯腰进行，十分费力伤身体；并且随着现代体验观光农业的发展，草莓作为典型的冬春季节采摘体验水果，具有很高的价值，地栽的栽培模式也十分不利于旅游观光者采摘，且采摘时容易踩坏草莓植株或者草莓果，造成经济损失。
3.另外，传统的草莓栽培方式，各种操作都需要人工进行，对于大棚内的环境信息采集，也需要人工进行，采集完毕之后需要人工分析数据并进行相应的处理，因此对操作人员的专业素质要求很高，这些都无形中增加了成本。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种作物高架栽培控制系统，所述作物高架栽培控制系统包括：运算中心模块、控制模块、数据收发模块、数据库、环境感知单元；
5.所述运算中心模块用来对各种数据进行运算处理，生成运算结果；
6.所述控制模块用来实现对整个系统的控制；
7.所述数据收发模块用来收集高架栽培系统中的相关数据，并将数据发送给所述运算中心模块；
8.所述数据库中储存有本地的环境信息数据、设施大棚的环境信息数据、作物模型数据信息、病虫害模型数据、控制策略模型数据；
9.所述环境感知单元用来监测设施大棚内的环境信息。
10.采用本实用新型提供的作物高架栽培控制系统，可以实现对设施大棚内的环境信息的自动采集、自动处理，并且还可以远程实时掌控作物的生长情况和环境信息，远程操控相应设备对设施大棚内的环境进行调控，从而大大提升了劳动生产率。
附图说明
11.图1为本实用新型的优选实施例提供的作物高架栽培系统的栽培架的结构示意图。
12.图2为本实用新型的优选实施例提供的作物高架栽培系统的栽培槽的结构示意图。
13.图3为本实用新型的优选实施例提供的作物高架栽培控制系统的结构示意图。
14.图中的附图标记说明如下：
15.10-支撑架，11-支撑杆，12-连接杆，20-横杆，31-基质兜布，32-底膜，33-托网布，40-运算中心模块，41-控制模块，42-识别模块，43-数据收发模块，44-数据库，45-环境感知单元。
具体实施方式
16.为使本实用新型的技术方案、目的和优点更加清楚，下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
17.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.在本实用新型的描述中，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，或一体地连接；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。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。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实用新型中的具体含义。
19.如图1-2所示，本实用新型的实施例提供了一种作物高架栽培系统，该系统尤其适用于草莓的栽培，特别适用于设施大棚的草莓栽培。所述作物高架栽培系统包括栽培架和栽培槽。
20.如图1所示，栽培架包括支撑架10和横杆20。
21.支撑架10有多个。如图1所示，每个支撑架10均可以包括两个支撑杆11。支撑杆11与地面垂直设置。两个支撑杆之间通过连接杆12相连。连接杆12可以设置两个，均横向水平设置；其中一个连接杆12设置在支撑杆11的底部，将两个支撑杆11的底部连接起来，从而稳定支撑架10的结构，减少对地面的压强(支撑杆对地面压强过大可能导致支撑杆陷入地面以下，导致栽培架不稳)。另一个连接杆12设置在支撑杆11的中部位置，连接两个支撑杆11，从而形成稳定的支撑架10的结构。
22.相邻两个支撑架10之间的间距可以为120-180cm，优选为150cm。支撑架10的高度可以为90-110cm，优选为100cm。支撑架10的宽度可以为25-35cm，优选为30cm。
23.如图1所示，横杆20有两根，分别用来连接多个支撑架10两侧的支撑杆11的顶端。如图1所示，通过横杆20即可以将多个(图1中为四个)支撑架10连接起来，从而形成栽培架。相邻两个栽培架之间的间距可以为60-80cm，优选为70cm。
24.栽培槽设置在栽培架上，用来盛放基质，进而用于栽培作物(例如草莓)。如图2所示，栽培槽包括基质兜布31和底膜32。基质兜布31的两条边分别固定在两根横杆20上，中间自然下垂形成“u”形结构；该“u”形结构可以用来盛放基质。基质兜布31为具有网孔的防水布；优选地，基质兜布31为50-150目，优选100目的防水布。底膜32位于基质兜布31的下方。
底膜32可以为不透水的塑料布。底膜32的两条边分别固定在两根横杆20上，中间自然下垂形成“u”形结构，所述“u”形结构构成所述栽培槽的两个侧壁和底部；栽培槽的两个端部可以通过底膜32向两端延伸后上折形成。栽培槽的两个端部中的至少一个的底部设置有出口，出口可以与废液管相连。底膜32形成的“u”形结构与基质兜布31形成的“u”形结构之间存在空隙；具体地，底膜32形成的“u”形结构的底部与基质兜布31形成的“u”形结构的底部之间相距1-5cm，优选为3cm。底膜32优选为黑色，以增强对基质的保温作用。
25.实际使用本实用新型提供的作物高架栽培系统时，可以先将底膜32的两条边分别固定在两根横杆20上，中间自然下垂形成“u”形结构，底膜32的两端向栽培槽的两端延伸后上折堵住栽培槽的两端，从而形成“u”形槽结构。然后，将基质兜布31的两条边分别固定在两根横杆20上，中间自然下垂形成“u”形结构，且该“u”形结构的底部距离基质兜布31形成的“u”形结构的底部1-5cm，至此栽培槽制作完成。然后，向基质兜布31中填充基质，即可在基质中栽种作物(例如草莓)。
26.实际使用本实用新型提供的作物高架栽培系统时，基质中多余的水分会向下移动，透过基质兜布31的网孔之后，滴落到底膜32上，并在底膜32的“u”形底部聚集，最终汇集成液流，液流从位于栽培槽端部的底部设置的出口排出。多个栽培槽的出口均通过废液管连接到废液总管，从而将废液收集起来进行统一处理。
27.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括基质加温装置。通过设置基质加温装置，可以保持基质的温度，为作物提供舒适的生长环境。例如对于草莓种植，一般要求基质温度不能低于12℃，因此为了保证草莓的正常生长，在冬季较为寒冷的夜晚，就需要对基质进行加温。所述基质加温装置包括基质加温管，所述基质加温管埋设在基质中；所示基质加温管内具有传递热量的流体(例如水)，通过所述流体的流动，即可将基质加热到需要的温度。
28.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括托网布33。所述托网布33可以设置在栽培槽的两个侧面。所述托网布33可以为具有网孔的网状结构，目数可以为5-50目。托网布33优选为白色。当栽种草莓时，通过设置托网布33，不仅可以起到遮挡底膜32的作用，提供更加优美的观光采摘环境；更重要的是，还可以为草莓茎和草莓果实提供承托作用，大大减少草莓茎折断的几率，以及草莓果实受损的几率；并且，鲜红色的草莓果实在白色的托网布33的衬托下，更加显眼可见，大大提升了采摘环境的美观程度和采摘的便利度。
29.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括轴流风机。所述轴流风机可以悬挂在设施大棚的横梁上、悬空设置在栽培槽上方。在轴流风机的作用下，可以使得空气在设施大棚内有规律的流动，从而避免局部空气温度和/或湿度的过高，从而易于导致白粉病、灰霉病等病害的发生。
30.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括喷雾装置。所述喷雾装置可以悬挂在设施大棚的横梁上、悬空设置在栽培槽上方。所述喷雾装置可以喷射雾滴，起到调节设施大棚内湿度和温度的作用。
31.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括补光灯。所述补光灯例如可以为植物led补光灯。所述补光灯可以悬挂在设施大棚的横梁上、悬空设置在栽培槽上方。通过补光灯可以在光照条件不好的时候补充光照，从而有利于
作物的生长。
32.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括静电除雾装置。所述静电除雾装置可以悬挂在设施大棚的横梁上、悬空设置在栽培槽上方。当设施大棚内空气湿度过大，在设施大棚上部形成水雾时，棚膜和设施大棚上部的设施上容易形成水滴，水滴滴落到草莓叶片或者草莓果实上容易对草莓造成损害，因此需要对设施大棚上部的水雾进行去除。所述静电除雾装置可以包括静电发生器和导电丝。静电发生器可以有多个，均与导电丝相连。
33.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括二氧化碳施肥装置。所述二氧化碳施肥装置可以包括二氧化碳气瓶和风机。二氧化碳气瓶用来储存和释放二氧化碳气体，通过风机将二氧化碳均匀施放到设施大棚内。
34.在另一个优选的具体实施方式中，本实用新型提供的作物高架栽培系统还可以包括水肥子系统。所述水肥子系统包括净水装置、储水容器、肥料罐、混合器、滴灌装置。
35.所述净水装置可以将用来灌溉或者配肥的水分进行净化，可以去除水中的杂质和盐分等成分。所述储水容器与净水装置相连，可以将经过净化的水进行储存，保证水肥的供应。所述肥料罐可以有多个，分别用来配制不同的肥料原液。所述混合器与储水容器、以及肥料罐均相连，可以根据需要将不同的肥料原液按照要求混合起来，并与水混配形成需要的肥液，用来给作物施肥。所述混合器中还设置有ec计，用来监测水肥中的ec值。
36.所述滴灌装置包括加压泵、输送管、滴灌带。所述加压泵与所述混合器相连，用于对水肥进行加压，以便于施用。所述输送管与加压泵相连，用来将水肥输送到栽培槽。所述滴灌带有多个，均设置在每个栽培槽中基质的表面。所述滴灌带均与输送管相连。当每个栽培槽中种植两行草莓时，可以设置两条滴灌带。
37.本实用新型还提供了一种作物高架栽培控制系统，所述作物高架栽培控制系统可以用来控制上述的作物高架栽培系统。
38.如图3所示，所述作物高架栽培控制系统包括运算中心模块40、控制模块41、识别模块42、数据收发模块43、数据库44、环境感知单元45。
39.运算中心模块40用来对各种数据进行运算处理，生成运算结果。运算中心模块40与控制模块41相连，可以将运算结果发送给控制模块41，进而实现对整个系统的控制；同时也可以记录控制模块41的操作信息，供后续运算使用。运算中心模块40与识别模块42相连，用来对识别模块42识别的人脸、语音或指纹数据进行运算对比，并输出对比结果。运算中心模块40与数据收发模块43相连，从而获得数据收发模块43接收的各种数据信息，以用于计算。运算中心模块40与数据库44相连，从而便于提取数据库44中的数据，用于进行计算。
40.控制模块41用来实现对整个系统的控制。控制模块41可以包括本地控制子模块、智能控制子模块和远程控制子模块。
41.本地控制子模块用来实现对整个系统的本地控制。本地控制子模块例如可以为设置在设施大棚的计算机，通过人工操作安装有相应控制软/硬件的计算机实现对整个系统的控制。
42.智能控制子模块可以实现对整个系统的自动控制。智能控制子模块可以根据采集的设施大棚内的数据、设施大棚外的气象数据以及输入的作物栽培相关数据等，自动调整设施大棚内的作物栽培系统的工作，例如控制补光灯、喷雾装置、轴流风机、滴灌系统等的
工作，以实现作物栽培所需的最佳环境。
43.远程控制子模块可以通过移动网络系统，实现对整个系统的远程控制。所述远程控制子模块例如可以包括智能手机。通过在智能手机中安装相应的软件，接收设施大棚内的作物种植的相关数据，操作人员据此可以随时掌握设施大棚内作物的情况，进而作出相应的控制操作，并通过移动数据网络将控制指令发送到相应的装置，以实现对整个作物高架栽培控制系统的操作。
44.识别模块42用来控制对整个作物高架栽培控制系统的操作权限，保证整个系统的操作安全。识别模块42可以包括人脸识别子模块、语音唤醒子模块和指纹识别子模块中的至少一个。所述人脸识别子模块可以识别预先录入系统的人脸数据，以开启控制权限，实现对整个系统的操作。所述语音唤醒子模块可以识别预先录入系统的声音数据，以开启控制权限，实现对整个系统的操作。所述指纹识别子模块可以识别预先录入系统的指纹数据，以开启控制权限，实现对整个系统的操作。
45.数据收发模块43用来收集整个高架栽培系统中的相关数据，并将数据发送给运算中心模块40。高架栽培系统中设置的各种传感器和摄像头采集的数据均与数据收发模块43相连，从而将采集到的环境数据发送给数据收发模块43。数据收发模块43可以为无线收发装置。无线收发装置可以通过无线信号(例如wifi或者5g移动数据网络等)与高架栽培系统中设置的各种传感器和摄像头相连，从而通过无线的方式接收采集的环境数据信息和发送控制信息。
46.数据库44中可以储存有本地的环境信息数据、设施大棚的环境信息数据、作物模型数据信息、病虫害模型数据、控制策略模型数据等，从而便于提供给运算中心模块40进行相应的计算。通过设置数据库44，可以实现对整个作物高架栽培系统的精准控制和自动控制，大大提高了效率。
47.环境感知单元45用来监测设施大棚内的环境信息，包括但不限于空气温湿度、基质温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等信息。
48.环境感知单元45例如可以包括但不限于：智能摄像头、空气温湿度传感器、基质温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照强度传感器、室外气象站。
49.所述智能摄像头可以对设施大棚内的场景进行拍摄。所述智能摄像头还可以具有无线收发模块，用来接收指令以及将拍摄的照片/视频发送出去，供数据收发模块43接收。
50.所述空气温湿度传感器用来实时监测设施大棚内的温度和湿度。所述空气温湿度传感器还可以具有无线发送模块，用来将监测的空气温湿度数据发送出去，供数据收发模块43接收。
51.所述基质温湿度传感器用来实时监测基质的温度和湿度。所述基质温湿度传感器还可以具有无线发送模块，用来将监测的基质中的温湿度数据发送出去，供数据收发模块43接收。
52.所述二氧化碳传感器可以监测设施大棚内的二氧化碳浓度。所述二氧化碳传感器还可以具有无线发送模块，用来将监测的设施大棚内的二氧化碳浓度数据发送出去，供数据收发模块43接收。
53.所述光照强度传感器可以监测设施大棚内的光照强度。所述光照强度传感器还可以具有无线发送模块，用来将监测的设施大棚内的二氧化碳浓度数据发送出去，供数据收
发模块43接收。
54.所述室外气象站可以设置在设施大棚的顶部，用来检测设施大棚所处外部环境的温度、湿度、风速、光照等气象因素，为设施大棚内部的环境调控起到重要的参考作用。所述室外气象站还可以具有无线发送模块，用来将监测的设施大棚内的二氧化碳浓度数据发送出去，供数据收发模块43接收。
55.本实用新型提供的作物高架栽培系统，结构简单合理，尤其适用于草莓的设施大棚(也可称为设施温室)栽培。采用本实用新型提供的作物高架栽培系统，可以大大提高工人的劳动效率，降低劳动强度，提高劳动生产率，提高环境质量，更加适用于现代观光采摘农业生产。采用本实用新型提供的作物高架栽培系统，可以大大节约水肥的利用，对废液的处理也非常方便，环保效益很高。
56.采用本实用新型提供的作物高架栽培控制系统，可以实现对设施大棚内的环境信息的自动采集，自动处理，并且还可以远程实时掌控作物的生长情况和环境信息，远程操控相应设备对设施大棚内的环境进行调控，从而大大提升了劳动生产率。
57.当采用本实用新型提供的作物高架栽培控制系统并结合使用本实用新型提供的作物高架栽培系统种植草莓时，在草莓的生长过程中，通过对设施大棚内高精度的环境控制，可以为草莓植株提供最适宜的生长环境，降低病虫害发生；可以实现对草莓生长的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、营养液等环境条件进行自动化精准分析并实时监控；在草莓不同生育阶段，能够科学有效地提供适宜的营养元素，助于草莓健康生长；对于提高产量有很大作用，经测算，采用本实用新型提供的作物高架栽培控制系统结合使用本实用新型提供的作物高架栽培系统，可以将草莓的产量由原来4000斤/亩提升到到7000斤/亩，大大提升了经济效益。由于栽培槽是架空设置，结合采用地布将棚室内裸露的土地全部覆盖，因此基本杜绝了地下害虫和土传病害，从而保证所产出草莓安全、健康。
58.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。