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一种植物工厂自动调配营养液循环系统的制作方法

花匠小妙招
2025-01-21 20:33

本实用新型涉及一种植物工厂自动调配营养液循环系统，可应用于各种规模的植物工厂营养液自动供给和循环系统。

背景技术：

目前，植物工厂大多采用水培的栽培方式，植物工厂营养液供给和循环系统是植物工厂设备的关键环节之一。随着植物工厂规模的扩大，植物工厂营养液消耗量大幅增加，营养液需求量随之增加。然而，当前植物工厂多采用人工配液的方式，效率和精准度较低，已不能适应植物工厂的发展。为了使植物工厂高效生产的优势得以充分发挥，植物工厂营养液自动配制必须逐步实现自动化。

保证植物工厂水肥系统的稳定性，一是要及时自动配制新鲜营养液，保证水肥循环系统中有足量营养液，二是要实现营养液替换的自动化，防止植物自毒物质在营养液中积累。

技术实现要素：

为克服上述技术难题，本实用新型提出了一种植物工厂自动调配营养液循环系统，它包括智能控制系统、营养液自动调配系统、供液系统、种植系统和回水系统。智能控制系统包括触摸屏、PLC编程模块和感应器系统组成，营养液自动调配系统包括母液桶、营养液桶和配液装置，供液系统包括供液管和供液泵；种植系统包括各种栽培架；回水系统包括出水管、回水管、过滤器和回水泵。

营养液自动调配系统、供液系统、种植系统和回水系统依次连通，并由回水系统再连通至营养液自动调配系统，形成一个可闭合循环的营养液循环系统。

智能控制系统的PLC编程模块和感应器系统连接，可实时接收感应器系统测得的数据。感应器系统由水位感应器、EC感应器和回水液位感应器组成。水位感应器、EC感应器设置于母液桶内，回水液位感应器设置于回水管内，回水液位感应器设置于回水管内。母液桶和营养液桶通过配液装置连接。配液装置由净水过滤器、供水管、配液泵、搅拌泵、增氧泵和紫外灭菌灯构成。供水管、搅拌泵、增氧泵和紫外灭菌灯设置于营养液桶内。净水过滤器连通水源，并通过供水管连接营养液桶，且供水管上设置电磁阀。配液泵入水口连接母液桶，出水口连接营养液桶。供水管电磁阀、搅拌泵、增氧泵和紫外灭菌灯与PLC编程模块连接，按照PLC编程模块发送的命令运行。供液系统设置有排液装置，由排废液管和电磁阀组成。营养液桶连通供液泵，供液泵分别连通供液管和排废液管。供液管设置有电磁阀，并连通种植系统。排废液管电磁阀可通过水管连接至预设地点。供液管电磁阀、排废液管电磁阀和供液泵都连接PLC编程模块，按照PLC编程模块发送的命令运行。种植系统有出水口，出水口连通出水管，出水管连通回水管，回水管连通营养液过滤器，营养液过滤器连通回水泵。回水泵连接PLC编程模块，按照PLC编程模块发送的命令运行。回水泵连通营养液桶。

进一步地，所述净水过滤器可有效滤除水中重金属、泥沙和细菌等有害物质。

进一步地，所述配液泵为计量泵，可控制母液流量。

进一步地，所述搅拌泵由摆线针轮减速机、三叶式搅拌轴和三叶式桨片构成。

进一步地，所述供液泵为智能变频恒压泵。

进一步地，所述回水管可根据回水流量选择合适直径。

进一步地，所述回水液位感应器为音叉式液位限位开关，可用于限定回水管内液位高度。

进一步地，所述营养液过滤器为Y型网式过滤器，可有效过滤作物根系等杂质，避免杂质阻塞回水泵。

进一步地，所述回水泵为潮汐泵。

附图说明

图1为本实用新型一种植物工厂自动调配营养液循环系统的结构示意图。

图2为本实用新型一种植物工厂自动调配营养液循环系统的流程框图。

具体实施方式

下面就本实用新型结合附图对具体实施方式做进一步说明。

如图1、图2所示，一种植物工厂自动调配营养液循环系统，它包括智能控制系统1、营养液自动调配系统2、供液系统3、种植系统4和回水系统5。智能控制系统1包括触摸屏11、PLC编程模块12和感应器系统13组成，营养液自动调配系统2包括母液桶21、营养液桶22和配液装置23，供液系统3包括供液管31和供液泵32；种植系统4包括各种栽培架；回水系统5包括出水管51、回水管52、过滤器53和回水泵54。

营养液自动调配系统2、供液系统3、种植系统4和回水系统5依次连通，并由回水系统5再连通至营养液自动调配系统2，形成一个可闭合循环的营养液循环系统。

智能控制系统1的PLC编程模块12和感应器系统13连接，可实时接收感应器系统13测得的数据。智能控制系统1的触摸屏11可以用于显示感应器系统13接收的数据，以及对智能控制系统1进行各种参数目标值设置。感应器系统13由水位感应器131、EC感应器132和回水液位感应器133组成。水位感应器131、EC感应器132设置于营养液桶22内，回水液位感应器133设置于回水管52内。母液桶21和营养液桶22通过配液装置23连接。配液装置23由净水过滤器231、供水管232、配液泵233、搅拌泵234、增氧泵235和紫外灭菌灯236构成。供水管232、搅拌泵234、增氧泵235和紫外灭菌灯236设置于营养液桶22内。净水过滤器231连通水源6，并通过供水管232连接营养液桶22，且供水管232上设置电磁阀237。配液泵入水口238连接母液桶21，配液泵出水口239连接营养液桶22。供水管电磁阀237、搅拌泵234、增氧泵235和紫外灭菌灯236与PLC编程模块12连接，按照PLC编程模块12发送的命令运行。供液系统3设置有排液装置7，由排废液管71和电磁阀72组成。营养液桶22连通供液泵32，供液泵32分别连通供液管31和排废液管71。供液管31设置有电磁阀10，并连通种植系统4。排废液管电磁阀72可通过水管连接至预设地点8。供液管电磁阀10、排废液管电磁阀72和供液泵32都连接PLC编程模块12，按照PLC编程模块12发送的命令运行。种植系统4有出水口9，出水口9连通出水管51，出水管51连通回水管52，回水管52连通营养液过滤器53，营养液过滤器53连通回水泵54。回水泵54连接PLC编程模块12，按照PLC编程模块12发送的命令运行。回水泵54连通营养液桶22。

运作时，将供水管232、净水过滤器231与水源6连通，通过触摸屏11将营养液目标EC值和目标液位值输入PLC编程模块12中，并设置配液泵233、搅拌泵234、供液泵32、回水泵54的工作命令。启动系统，营养液桶22中的水位感应器131监测到桶中营养液液位低于目标值时，即向PLC编程模块12传输信号，PLC编程模块12接收到信号后向供水管电磁阀237发出启动指令，供水管电磁阀237启动，供水管232向营养液桶22注入清水。当桶内营养液液位达到目标液位时，PLC编程模块12向供水管电磁阀237发出停止指令，电磁阀237关闭，供水停止。此时，EC感应器132检测到营养液桶22中营养液EC值低于目标EC值，即向PLC编程模块12传输信号，PLC编程模块12接收到信号后向配液泵233和搅拌泵234发出启动指令。配液泵233收到指令后按照设定流速将母液桶21中的母液缓缓注入营养液桶22，同时搅拌泵234启动将新加入的母液与桶中营养液不断搅拌均匀。此时EC值感应器132一直监测营养液桶22中营养液的EC值变化，当EC值达到目标值时，EC值感应器132向PLC编程模块12传输信号，PLC编程模块12接收到信号后向配液泵233和搅拌泵234发出停止指令，配液泵233和搅拌泵234即停止工作，自动配液完成。

自动配液完成后，营养液开始循环：PLC编程模块12向增氧泵235、供液泵32和供液管电磁阀10发出启动指令，增氧泵235向营养液桶22内的营养液供氧，同时，供液管电磁阀10打开，供液泵32按照PLC编程模块12设定的时长向种植系统4输入营养液。到达设定时长时，供液泵32停止营养液输送，营养液通过种植系统4出水口9流入出水管51，并汇入回水管52中。当回水管52中回水液位感应器133监测到的回流营养液液位达到设定高度后，即向PLC编程模块12传输信号，PLC编程模块12接收到信号后向回水泵54发出启动指令。回水泵54收到指令后启动，回流营养液经营养液过滤器53后，由回水泵54输送至营养液桶22。可定期对营养液过滤器53进行检查，清理其中滞留的杂质，保证回水管畅通。当回水管52中的营养液液位低于回水液位感应器133设定液位高度时，回水泵54按照PLC编程模块12设定进行延时停止，完成营养液首次循环。紫外灭菌灯236可根据具体情况设置固定时段对营养液进行灭菌。供液系统3和回水系统5可按照PLC编程模块12设定的参数，不断对营养液进行循环。

需要更新营养液时，可通过触摸屏11，对PLC编程模块12进行营养液排出设定。此时，仅有回水液位感应器133、回水泵54、供液泵32及其排液装置7启动：回水泵54将回水管52中高于回水液位感应器133设定液位的营养液输送至营养液桶22，同时，供液泵32和排废液管电磁阀72开始工作，排废液管电磁阀72打开，将营养液桶22中的营养液全部排出桶外。

应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不限制于本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型阐释的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。