种植箱及其培养液控制方法与流程

本发明涉及一种种植箱及其培养液控制方法，属于植物种植技术领域。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，健康、绿色、环保、便捷的生活方式越来越受到人们的追捧，用以种植蔬菜、水果等植物的家庭用种植箱在一定程度上满足了人们的需求。

众所周知，光照、温度、气体、水、养料是绿色植物生长的五大要素，随时植物的生长，需要对种植箱中的五大要素进行相应的控制。

目前种植箱一般都是无土栽培，养料储存在补给容器里，定期添加至种植箱内的循环水中，形成培养液。随着植物的吸收，培养液中的养料会逐渐减小，当培养液中的养料浓度太低时，会造成植物因养分缺乏而停止生长甚至生病。另外种植箱的水质由于营养液中各种化学物质被植物吸收的程度不定，时间一长水的pH值（也称酸碱值）有所变化，若超出适宜范围，则影响植物的生长。

技术实现要素：

为至少解决上述技术问题之一，本发明的目的在于提供一种种植箱及其培养液控制方法，可实时监控培养液的状态，解决随植物吸收而使养料变化造成养料不足或酸碱值不合适的问题。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种无土培育种植箱，包括具有内部空间的箱体、收容于所述内部空间内且用以种植植物的至少一层承载件、用于可控地从水源引入新水及用于向所述承载件中提供培养液的培养液供给系统、用于向所述培养液供给系统中添加养料的补给装置、以及控制系统，所述控制系统包括pH传感器、电导率传感器及控制模块，所述pH传感器用于感测所述培养液的pH值M，所述电导率传感器用于感测所述培养液的电导率N，所述控制模块用于根据所述pH值M与预设pH最大阈值M2和预设pH最小阈值M1的大小关系及所述电导率N与预设电导率最大阈值N2和预设电导率最小阈值N1的大小关系，控制所述培养液供给系统及所述补给装置的状态以使所述培养液维持M1≤M≤M2且N1≤N≤N2。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述培养液供给系统包括用于存储培养液的储液箱、进水组件、排液组件、及循环装置，所述储液箱用于存储所述培养液，所述循环装置连通所述储液箱与所述承载件并使所述培养液于所述储液箱与所述承载件之间循环流动，所述进水组件连通所述储液箱和水源并可控地向所述储液箱加水，所述排液组件用于将所述培养液排出所述种植箱。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述控制系统还包括液位传感器，所述液位传感器用于感测所述储液箱中的液位H，所述控制模块还用于根据所述液位H与预设液位最大值H2和预设液位最小值H1的大小关系控制所述进水组件、排液组件的开闭。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当M1≤M≤M2时，所述电导率传感器开启工作并用于感测所述培养液的电导率N。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当M＞M2、或M＜M1、或M1≤M≤M2且N＞N2时，所述排液组件开启，至H≤H1时所述排液组件和所述进水组件共同开启一时间段，后所述排液组件关闭且所述进水组件开启直至H≥H2关闭，所述补给装置开启直至所述储液箱中的所述培养液满足N1≤N≤N2。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当M1≤M≤M2且N＜N1时，所述补给装置开启以向所述储液箱内添加养料直至所述储液箱中的所述培养液满足N1≤N≤N2。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式还提供了一种如上所述的无土培育种植箱的培养液控制方法，所述方法包括步骤：

S1、检测种植箱的培养液的pH值M；

S2、判断所述pH值M与预设pH最大阈值M2、预设pH最小阈值M1的大小关系；若M＞M2或M＜M1，控制所述种植箱开启换水模式以使水源的水替换所述种植箱内的所述培养液；

S3、检测培养液的电导率N；

S4、判断所述电导率N与预设电导率最大阈值N2、预设电导率最小阈值N1的大小关系；若N＞N2，控制所述种植箱开启换水模式以使水源的水替换所述种植箱内的所述培养液，后返回步骤S3；若N＜N1，控制所述种植箱开启补料模式以向培养液中添加养料直至N1≤N≤N2。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述换水模式包括步骤：

开启所述培养液补给系统的排液组件以将所述种植箱中的培养液排出所述种植箱直至所述培养液补给系统的储液箱中的液位H不大于预设液位最小值H1；

开启所述培养液补给系统的进水组件和所述培养液补给系统的排液组件一时间段后，关闭所述排液组件并开启所述进水组件直至所述液位H不小于预设液位最大值H2。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述补料模式包括步骤：

开启所述补给装置以向所述培养液补给系统的储液箱中添加养料并监测培养液的电导率N；

判断所述电导率N与预设电导率最大阈值N2、预设电导率最小阈值N1的大小关系；

若N1≤N≤N2，关闭所述补给装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：通过检测电导率和pH值，判断当前培养液的状态是否满足植物生长需求，并根据检测结果合理控制种植箱的工作模式，实现种植箱的培养液的智能化控制，保证植物的正常生存。

附图说明

图1是本发明一实施方式的种植箱的结构示意图；

图2是本发明一实施方式的种植箱的培养液控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参看图1，本发明一实施方式提供了一种用以种植蔬菜、水果等植物的种植箱100。所述种植箱100呈长方体，其包括具有内部空间的箱体10、门体、至少一层承载件20、培养液供给系统、补给装置、以及控制系统。

所述箱体10包括设置于前侧的开口，所述门体活动连接于所述箱体10上并用于开闭所述开口。当所述门体打开时，用户可通过所述开口进出所述内部空间101进行植物的取放或其他操作。

所述承载件20设置在所述内部空间101内且用以种植植物。具体的，所述承载件20设置为长方盒状，包括盒体、及由所述盒体围成的收容空间201，所述收容空间201用以储存植物生长所需要的培养液，所述培养液包括水和养料。

所述培养液供给系统设置为与所述收容空间201相连通并用于向所述收容空间201中提供培养液。另外，所述培养液供给系统还与水源可控地连通，以从水源引入新水。所述水源可以为自来水、地下水、井水或其他供水水源，理论上来说，所述水源的水的pH值适宜植物生长。

所述补给装置内充装有植物生长所需要的养料，当所述培养液供给系统中的养料不足以维持植物生长时，所述补给装置可向所述培养液供给系统中添加养料。

在本发明一实施方式中，所述种植箱100的工作模式包括换水模式和补料模式：当所述种植箱100处于换水模式时，所述培养液供给系统用水源的新水替换所述培养液；当所述种植箱100处于补料模式时，所述补给装置向所述培养液供给系统内添加养料。

所述控制系统包括pH传感器、电导率传感器及控制模块。

所述pH传感器用于感测所述培养液的pH值M，pH值是植物是否可进行正常生命活动的因素之一，通过检测pH值可判断培养液当前状态是否满足植物生存需求。

所述电导率传感器用于感测所述培养液的电导率N，培养液中养料的浓度决定了培养液的电导率，通常情况下，电导率和养料浓度呈正比，通过检测电导率可判断当前培养液中养料是否满足植物生存需求。

所述控制模块用于根据所述pH值M与预设pH最大阈值M2和预设pH最小阈值M1的大小关系及所述电导率N与预设电导率最大阈值N2和预设电导率最小阈值N1的大小关系，控制所述种植箱的工作模式也即所述培养液供给系统及所述补给装置的状态以使所述培养液维持M1≤M≤M2且N1≤N≤N2。

这样，通过检测电导率和pH值，判断当前培养液的状态是否满足植物生长需求，并根据检测结果合理控制种植箱的工作模式，实现培养液的智能化控制，保证植物的正常生存。

在本发明一实施方式中，所述培养液供给系统包括用于存储培养液的储液箱31、进水组件、排液组件、及循环装置。

具体的，所述储液箱31用于存储所述培养液，包括储液箱箱体、位于所述储液箱箱体上方的回液口、位于所述储液箱箱体下方的供液口312、及补水口311。

所述进水组件连通所述储液箱31和水源。所述进水组件包括进水管321和设置于所述进水管321上的进水泵322，所述进水管321通过所述补水口311与所述储液箱31相连通。当所述进水泵322开启时，水源的水可通过所述进水管321进入所述储液箱31中。

所述循环装置连通所述储液箱31与所述承载件21，并使所述培养液于所述储液箱31与所述收容空间201之间循环流动。当所述种植箱100开机时，所述循环装置设置为持续工作。这样，可保证种植箱100内培养液的循环流动，使所述培养液保持浓度均匀。

进一步地，所述循环装置包括连通所述承载件21和所述储液箱31的回液管342和供液管341、以及水泵343。所述回液管342连通至所述回液口处，所述供液管341连通至所述供液口312处。当所述水泵343开启时，所述水泵可为所述培养液的循环流动提供动力，以将所述收容空间201内的培养液通过所述回液管342输送回所述储液箱21，以及将所述储液箱21内的培养液通过所述供液管341输送至所述收容空间201，以形成培养液循环回路。

所述排液组件包括与所述回液管342相连通的三通阀332、及排液管331，所述排液管331连通所述三通阀332与所述种植箱100的外界。当所述三通阀332连通所述排液管331时，所述储液箱31内的所述培养液可通过所述排液管331排出所述种植箱100外。

进一步地，在本发明一实施方式中，所述控制系统还包括液位传感器，所述液位传感器用于感测所述储液箱100中的液位H，所述控制模块还用于根据所述液位H与预设液位最大值H2和预设液位最小值H1的大小关系控制所述进水组件、排液组件的开闭。

进一步地，在本发明一实施方式中，所述种植箱100的换水模式具体为：

所述控制模块控制所述排液组件开启，也即控制控制所述三通阀332连通所述回液管342和所述排液管331，以使所述培养液排出所述种植箱100外；期间所述液位传感器实时监测所述储液箱31内的所述培养液的液位H，且所述判断模块判断所述液位H与预设液位最小值H1的大小关系；

当H≤H1时，所述控制模块控制所述排液组件和所述进水组件共同开启，也即保持所述三通阀332连通所述回液管342和所述排液管331的同时，开启所述进水泵322，这样可维持排出培养液的同时补入新水，保证植物不会完全脱离水环境；维持该过程一时间段，所述时间段为理论上可将所述培养液排净的时间，可根据所述储液箱31的体积、所述排液管331内的培养液流速、所述进水管321内的水流速来计算所得；

所述控制模块控制所述三通阀332切换位置以使所述排液组件关闭，并控制所述进水组件保持开启，以使水源的水持续进入所述培养液供给系统内；期间所述液位传感器实时监测所述储液箱31内的所述培养液的液位H，且所述判断模块判断所述液位H与预设液位最大值H2的大小关系；

当H≥H2时，所述控制模块控制所述进水组件关闭，也即关闭所述进水泵322，完成换水过程。这样，由于水源的水为适宜植物的生存，则完成换水过程之后，所述pH传感器感测到的pH值M应满足M1≤M≤M2。

在本发明一实施方式中，所述补给装置与所述储液箱31相连通，以可控地向所述储液箱31内添加养料。养料在所述储液箱31内被溶解稀释之后，再输送给植物吸收。

进一步地，所述种植箱100的补料模式具体为：

所述控制模块控制所述补给装置开启以向所述储液箱31内添加养料，随着养料的加入，所述储液箱31内的培养液的电导率N逐渐变化，期间所述电导率传感器实时监测所述储液箱31内的培养液的电导率N；

当N1≤N≤N2时，所述控制模块控制所述补给装置关闭，完成补料过程。

进一步地，在本发明一实施方式中，判断所述pH值M是否满足条件的优先级大于判断所述电导率N是否满足条件的优先级。也即当M1≤M≤M2时，所述电导率传感器开启工作并用于感测所述培养液的电导率N。

进一步地，在本发明一实施方式中，当M＞M2也即培养液过碱、或M＜M1也即培养液过酸、或M1≤M≤M2且N＞N2也即培养液酸碱值适宜但养料过剩时，所述控制模块控制所述种植箱执行所述换水模式，后控制所述种植箱执行所述补料模式。

具体的，当M＞M2、或M＜M1、或M1≤M≤M2且N＞N2时，所述排液组件开启，至H≤H1时所述排液组件和所述进水组件共同开启一时间段，后所述排液组件关闭且所述进水组件开启直至H≥H2关闭，所述补给装置开启直至所述储液箱31中的所述培养液满足N1≤N≤N2。这样，可实现所述储液箱31内的所述培养液的pH值M满足M1≤M≤M2且其电导率N满足N1≤N≤N2，进而使植物处于良好的培养液环境中。

相应的，当M1≤M≤M2且N＜N1也即培养液酸碱值适宜但养料过少时，所述控制模块控制所述种植箱100执行补料模式，也即控制所述补给装置开启以向所述储液箱31内添加养料直至所述培养液的电导率N满足N1≤N≤N2。

参看图2，本发明另一实施方式还提供了一种如上所述的无土培育种植箱100的培养液控制方法，所述方法包括步骤：

S1、检测种植箱的培养液的pH值M；

S2、判断所述pH值M与预设pH最大阈值M2、预设pH最小阈值M1的大小关系；若M＞M2或M＜M1，控制所述种植箱开启换水模式以使水源的水替换所述种植箱内的所述培养液；

S3、检测培养液的电导率N；

S4、判断所述电导率N与预设电导率最大阈值N2、预设电导率最小阈值N1的大小关系；若N＞N2，控制所述种植箱开启换水模式以使水源的水替换所述种植箱内的所述培养液，后返回步骤S3；若N＜N1，控制所述种植箱开启补料模式以向培养液中添加养料直至N1≤N≤N2。

进一步地，所述换水模式包括步骤：

开启所述培养液补给系统的排液组件以将所述种植箱中的培养液排出所述种植箱直至所述培养液补给系统的储液箱中的液位H不大于预设液位最小值H1；

开启所述培养液补给系统的进水组件和所述培养液补给系统的排液组件一时间段后，关闭所述排液组件并开启所述进水组件直至所述液位H不小于预设液位最大值H2。

进一步地，所述补料模式包括步骤：

开启所述补给装置以向所述培养液补给系统的储液箱中添加养料并监测培养液的电导率N；

判断所述电导率N与预设电导率最大阈值N2、预设电导率最小阈值N1的大小关系；

若N1≤N≤N2，关闭所述补给装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：通过检测电导率和pH值，判断当前培养液的状态是否满足植物生长需求，并根据检测结果合理控制种植箱的工作模式，实现培养液的智能化控制，保证植物的正常生存。

上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。