一种物联网环境下植物种植灌溉系统

本发明属于农业大棚技术领域,涉及一种物联网环境下植物种植灌溉系统。

背景技术：

随着社会的进步，国家经济的发展，人们生活水平的提高，老百姓对日常生活中所食用的蔬菜量和安全性提出了更高的要求。人们不仅要求多吃蔬菜，同时，对蔬菜的安全绿色无公害也越来越重视。

当前，安全绿色蔬菜供应和蔬菜产量方面存在的矛盾越来越突出，因此大棚蔬菜的种植技术就起到了很重要的作用，其可以有效提高蔬菜的产量，提升蔬菜的质量，在缓解供给矛盾方面起着重要的作用。然而，在大棚蔬菜的种植过程中存在很多问题，由于施肥不当，尿素肥在空气中大量挥发，从而造成大棚里产生大量有毒有害气体：二氧化碳、氮气、亚硝酸气体和氮气等，氮气会腐蚀蔬菜的菜叶和根，产生于氨态氮肥中的亚硝酸气体将会导致土壤变酸，引起蔬菜变白枯死，二氧化碳会造成蔬菜生长缓慢，产量下降。目前，在蔬菜生产中，化学农药的使用也非常普遍，使用化学农药防治蔬菜的病虫害，对提高蔬菜产量，增加市场的供应量有显著的效果，但是，随着化学农药在蔬菜生产中的大量使用，农药在蔬菜中的残留也逐渐增加，其对生态环境的破坏越来越严重，已经极大地危害了人们的身心健康。

技术实现要素：

本发明集传感器技术、物联网技术和plc技术于一体，具有节约水源、减少农药用量、灌溉水含氧量高等特点。针对目前大棚蔬菜种植技术，拟解决提高蔬菜生产量，减少农药使用量的问题，本发明通过对蔬菜种植土壤进行增氧滴灌、施肥、臭氧杀菌，以及臭氧溶水雾化喷淋达到以上目的。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种物联网环境下蔬菜种植灌溉系统，包括营养液一、电动球阀一、营养液二、电动球阀二、浮球阀、手动阀一、水箱、排污阀、电动球阀二、电动球阀三、电动蝶阀一、电动蝶阀二、手动阀二、三、四、三通文丘里管一、三通文丘里管二、电动蝶阀三、电动蝶阀、喷淋浇灌系统、土壤供水系统、溶解氧传感器、制氧机、臭氧发生器、纳米喷雾嘴、排气阀、过滤器、酸碱度传感器、臭氧传感器、滴灌嘴和臭氧传感器。

所述的营养液一和营养液二分别通过电动球阀一和电动球阀二与水箱相连，手动阀一和排污阀分别设置在水箱上端和下端。

水箱的下端通过手动阀二、三、四分成两路，一路通过管道泵a、电动蝶阀一与过滤器相连；另一路通过管道泵b、电动蝶阀二与过滤器相连。

所述过滤器的另一端通过三通文丘里管一、三通文丘里管二连接到电动蝶阀三和电动蝶阀。三通文丘里管一的另一端通过压力表、电动球阀二与制氧机相连。三通文丘里管二的另一端通过压力表、电动球阀三与臭氧发生器相连。电动蝶阀三的另一端通过喷淋浇灌系统与纳米喷雾嘴相连。电动蝶阀通过土壤供水系统与滴灌嘴相连。

所述喷淋浇灌系统的另一端与检测模块、二氧化碳气体传感器、湿度传感器相连；土壤供水系统的另一端与检测模块、酸碱度传感器、溶解氧传感器、温湿度、水分、盐度传感器相连。

一种物联网环境下植物种植灌溉系统的灌溉方法，步骤如下：

第一步：向土壤滴水浇灌及供氧实施过程：

手动阀二、三、四常开，电动蝶阀一开启，电动蝶阀二关闭，电动蝶阀三关闭，电动蝶阀四开启，土壤供水系统所有手动阀打开，管道泵a开，管道泵b关，含有营养液一、营养液二或两者混合液的水从水箱中输入管道中，并过滤器过滤，过滤器主要是将溶液中的大颗粒过滤掉，电动球阀三关闭，电动球阀二开启，制氧机开机，臭氧发生器关机，氧气经三通文丘里管一溶入水中，含有氧气的水经电动蝶阀四及土壤供水系统向土壤各个点供水，通过检测模块中的溶解氧传感器得出土壤中的含氧量数据，该数据反馈到中央处理器，中央处理器确定制氧机开机的时间，以保证土壤中的含氧量。

第二步：向蔬菜喷淋实施过程：

电动球阀一和电动球阀二关闭，手动阀二、三、四常开，电动蝶阀一开启，电动蝶阀二关闭，电动蝶阀三开启，电动蝶阀四关闭，电动球阀三开启，电动球阀二关闭，管道泵1开，制氧机关机，臭氧发生器开机，臭氧经三通文丘里管二溶入水中，含有臭氧的水进入喷淋浇灌系统中的纳米喷雾嘴对蔬菜实施喷雾浇灌。通过检测模块中的臭氧传感器得出喷淋水中臭氧含量的数据，该数据反馈到中央处理器，中央处理器确定臭氧发生器开机所需要的时间以及何时开机，以保证喷淋水中的臭氧量。

第三步：向土壤同时增氧和臭氧的实施过程：

手动阀二、三、四常开，电动蝶阀一开启，电动蝶阀二关闭，电动蝶阀三关闭，电动蝶阀四开启，土壤供水系统所有手动阀打开，滴灌嘴开启，管道泵1开，管道泵2关，含有营养液一、营养液二或两者混合液的水从水箱中输入管道中，并经过滤器过滤，该过滤器主要是将溶液中的大颗粒过滤掉，电动球阀三开启，电动球阀二开启，制氧机开机，臭氧发生器开机，氧气经三通文丘里管一溶入水中，臭氧经三通文丘里管二溶入水中，将含有氧气和臭氧的水经电动蝶阀四及土壤供水系统向土壤各个点供水，通过检测模块中的溶解氧传感器和臭氧传感器得出土壤中的臭氧和氧气的数据，该数据反馈到中央处理器，中央处理器确定制氧机开机和臭氧发生器开机顺序与时间。

本发明的有益效果：

(1)在对蔬菜滴灌时，向营养液或水中溶入氧气，以提高其中的溶解氧，它能促进蔬菜生产量和质量，当向营养液或水中溶入臭氧时，它可有效将土壤中有害菌群消灭，土壤中溶解氧抑制了线虫的生长，提升了蔬菜氮元素和水的吸收能力；

(2)在对蔬菜喷淋时，在溶入水中的臭氧可产生氧化能力极强的羟基和单原子氧等活性粒子，将有害物质氧化为二氧化碳、水或矿物盐，自身又极易分解为氧气，不会对环境造成二次污染；臭氧作用于细胞膜，使细胞膜透性増加，细胞内部物质外流，使细胞失去活力，导致新陈代谢减慢，并抑制其生产，直到杀死微生物，这将减少农药的使用；

(3)将优越感技术、plc技术及物联网技术融合，实时掌握蔬菜大棚各项数据，并可根据实际情况进行自我调整。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明简图。

图中：1营养液一；2电动球阀一；3营养液二；4电动球阀二；5浮球阀；6手动阀一；7水箱；8排污阀；9电动球阀二；10电动球阀三；11电动蝶阀一；12电动蝶阀二；13管道泵；14手动阀二、三、四；15压力表；16三通文丘里管一；17三通文丘里管二；18电动蝶阀三；19电动蝶阀四；20喷淋浇灌系统；21土壤供水系统；22溶解氧传感器；23温湿度、水分、盐度传感器；24制氧机；25臭氧发生器；26纳米喷雾嘴；27排气阀；28过滤器；29二氧化碳气体优越感；30湿度优越感；31温度优越感；32酸碱度传感器；33臭氧传感器；34滴灌嘴；35臭氧传感器。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

一种物联网环境下蔬菜种植灌溉系统，包括营养液一1、电动球阀一2、营养液二3、电动球阀二4、浮球阀5、手动阀一6、水箱7、排污阀8、电动球阀二9、电动球阀三10、电动蝶阀一11、电动蝶阀二12、手动阀二、三、四14、三通文丘里管一16、三通文丘里管二17、电动蝶阀三18、电动蝶阀19、喷淋浇灌系统20、土壤供水系统21、溶解氧传感器22、制氧机24、臭氧发生器25、纳米喷雾嘴26、排气阀27、过滤器28、酸碱度传感器32、臭氧传感器33、滴灌嘴34和臭氧传感器35。

所述的营养液一1和营养液二3分别通过电动球阀一2和电动球阀二4与水箱7相连，手动阀一6和排污阀8分别设置在水箱7上端和下端。

水箱7的下端通过手动阀二、三、四14分成两路，一路通过管道泵a、电动蝶阀一11与过滤器28相连；另一路通过管道泵b、电动蝶阀二12与过滤器28相连。

所述过滤器28的另一端通过三通文丘里管一16、三通文丘里管二17连接到电动蝶阀三18和电动蝶阀19。三通文丘里管一16的另一端通过压力表15、电动球阀二9与制氧机24相连。三通文丘里管二17的另一端通过压力表15、电动球阀三10与臭氧发生器25相连。电动蝶阀三18的另一端通过喷淋浇灌系统20与纳米喷雾嘴26相连。电动蝶阀19通过土壤供水系统21与滴灌嘴34相连。

所述喷淋浇灌系统20的另一端与检测模块、二氧化碳气体传感器29、湿度传感器30相连；土壤供水系统21的另一端与检测模块、酸碱度传感器32、溶解氧传感器22、温湿度、水分、盐度传感器23相连。

一种物联网环境下植物种植灌溉系统的灌溉方法，步骤如下：

第一步：向土壤滴水浇灌及供氧实施过程一：

手动阀二、三、四14常开，电动蝶阀一11开启，电动蝶阀二12关闭，电动蝶阀三18关闭，电动蝶阀四19开启，土壤供水系统21所有手动阀打开，管道泵a开，管道泵b关，含有营养液一1、营养液二3或两者混合液的水从水箱中输入管道中，并过滤器28过滤，过滤器28主要是将溶液中的大颗粒过滤掉，电动球阀三10关闭，电动球阀二9开启，制氧机24开机，臭氧发生器25关机，氧气经三通文丘里管一16溶入水中，含有氧气的水经电动蝶阀四19及土壤供水系统21向土壤各个点供水，通过检测模块中的溶解氧传感器22得出土壤中的含氧量数据，该数据反馈到中央处理器，中央处理器确定制氧机24开机的时间，以保证土壤中的含氧量。

第二步：向蔬菜喷淋实施过程二：

电动球阀一2和电动球阀二4关闭，手动阀二、三、四14常开，电动蝶阀一11开启，电动蝶阀二12关闭，电动蝶阀三18开启，电动蝶阀四19关闭，电动球阀三10开启，电动球阀二9关闭，管道泵1开，制氧机24关机，臭氧发生器25开机，臭氧经三通文丘里管二17溶入水中，含有臭氧的水进入喷淋浇灌系统20中的纳米喷雾嘴26对蔬菜实施喷雾浇灌。通过检测模块中的臭氧传感器33得出喷淋水中臭氧含量的数据，该数据反馈到中央处理器，中央处理器确定臭氧发生器25开机所需要的时间以及何时开机，以保证喷淋水中的臭氧量。

第三步：向土壤同时增氧和臭氧的实施过程：

手动阀二、三、四14常开，电动蝶阀一11开启，电动蝶阀二12关闭，电动蝶阀三18关闭，电动蝶阀四19开启，土壤供水系统21所有手动阀打开，滴灌嘴33开启，管道泵1开，管道泵2关，含有营养液一1、营养液二3或两者混合液的水从水箱中输入管道中，并经过滤器28过滤，该过滤器28主要是将溶液中的大颗粒过滤掉，电动球阀三10开启，电动球阀二9开启，制氧机24开机，臭氧发生器25开机，氧气经三通文丘里管一16溶入水中，臭氧经三通文丘里管二17溶入水中，将含有氧气和臭氧的水经电动蝶阀四19及土壤供水系统21向土壤各个点供水，通过检测模块中的溶解氧传感器22和臭氧传感器35得出土壤中的臭氧和氧气的数据，该数据反馈到中央处理器，中央处理器确定制氧机24开机和臭氧发生器25开机顺序与时间。