一种自动有机栽培系统及方法与流程

本发明涉及有机栽培，特别涉及一种自动有机栽培系统及方法。

背景技术：

1、农业自动化是传统农业与现代科技有效融合的产业，发展农业自动化能够实现农业生产的经济效益、社会效益和生态效益的统一。有机种植是农业领域发展的热门趋势，是一种在植物成长过程中完全使用自然原料的种植方法；随着人民生活水平提升，越来越多的消费者选择有机果蔬作为食品采购的需求，而有机种植的过程，对培育过程有着较高的要求，只有满足一定条件，种植得到的农产品才可被认定为有机农产品，因此市场上有机植物往往价格更高。

2、传统的有机植物栽培未形成较大规模的自动化栽培，通过人工检查植物生长状态，再根据生长状态进行施肥，施肥过程人力成本大，而施肥时通常会由于人的主观因素，导致施肥量和肥料种类使用出现偏差，进而影响有机植物生长，产量降低。由于农业种植面积往往较大，若要保证有机培育效率，往往大量使用人力资源，提高了种植成本。

技术实现思路

1、为了解决上述有机栽培效率低、施肥准确性不高、人力资源消耗大的技术问题，本发明提供了一种自动有机栽培系统及方法。

2、具体的，本发明的技术方案如下：一种自动有机栽培系统，包括：发酵液制备子系统、plc控制子系统、供液子系统和种植子系统；

3、所述发酵液制备子系统，具体包括：制肥策略模块和发酵模块；

4、所述制肥策略模块，用于根据发酵物料类别，确定发酵工艺，发送发酵指令；

5、所述plc控制子系统，与所述制肥策略模块电连接，用于接收所述发酵指令，发送发酵控制信号；

6、所述发酵模块，与所述plc控制子系统电连接，用于根据所述发酵控制信号制备发酵液；

7、所述种植子系统，用于对植物进行水培或基培，具体包括：营养液调配策略模块和栽培模块；

8、所述营养液调配策略模块，用于根据所述发酵液的营养成分和种植植物所需营养成分，确定营养液调配策略，发送调配指令；

9、所述plc控制子系统，与所述营养液调配策略模块电连接，用于接收所述调配指令，发送调配控制信号；

10、所述供液子系统，与所述发酵液制备子系统及所述种植子系统管道连接，用于将所述发酵液调配成营养液；所述供液子系统还用于供应所述营养液至所述种植子系统；

11、所述供液子系统具体包括营养液调配模块；

12、所述营养液调配模块，与所述plc控制子系统电连接，用于根据所述调配控制信号调配所述发酵液生成所述营养液；

13、所述栽培模块，用于将所述营养液供液给所述植物。

14、在一些实施方式中，所述制肥策略模块，还包括：

15、采集子模块，用于采集所述发酵物料；

16、物料识别子模块，用于识别所述发酵物料种类；

17、发酵工艺查找子模块，用于根据所述发酵物料种类，查找发酵所述发酵物料的发酵工艺。

18、在一些实施方式中，所述发酵模块，还包括：

19、物料粉碎装置，用于粉碎所述发酵物料；

20、发酵罐组，由若干发酵罐组成，与所述物料粉碎装置连接；所述发酵罐上设置有自动上料装置、手动取样装置、发酵状态检测装置、手动投料装置；

21、所述自动上料装置，在所述物料粉碎装置粉碎所述发酵物料后，将所述发酵物料装入所述发酵罐内进行发酵，制备所述发酵液；

22、所述手动取样装置，用于使用者手动从所述发酵罐中采集所述发酵液样本；

23、所述发酵状态检测装置，包括：压力传感器、温度传感器、氧气浓度传感器，用于检测所述发酵罐中的发酵状态；

24、所述手动投料装置，用于根据发酵程度和对中间产物的检测结果，手动投入补充物料，以保证发酵产物平衡；

25、过滤灭菌装置，与所述发酵罐组通过管道连接，用于对所述发酵液进行过滤、杀菌；完成过滤杀菌后的发酵液通过所述管道输送至所述供液子系统。

26、在一些实施方式中，所述营养液调配策略模块，还包括：

27、采样子模块，用于对所述发酵液进行采样；

28、发酵液分析子模块，用于根据所述采样子模块采样的所述发酵液，分析所述发酵液的营养成分；

29、图像采集子模块，用于对所述植物进行图像采集；

30、图像识别子模块，用于根据所述植物的图像，识别所述植物的基本信息；所述基本信息包括植物品类、生长情况或种植日期；

31、生长阶段确定子模块，用于根据所述植物的基本信息，确定所述有机植物当前所处的生长阶段；

32、营养液查找子模块，用于基于所述基本信息，从预存的植物不同阶段营养液配比表中查找所述植物当前所需的营养液的成分配比；

33、策略子模块，用于根据所述营养液的成分配比及所述发酵液的营养成分，分析出所述发酵液当前所需添加的成分及用量，确定所述营养液调配策略，发送所述营养液调配指令。

34、在一些实施方式中，所述营养液调配模块，具体包括：

35、发酵液储液装置，与所述过滤灭菌装置连接，用于储存来自所述发酵液制备子系统完成制备的所述发酵液；

36、营养调配装置，通过管道与所述发酵液储液装置连接，用于向所述发酵液添加营养物质；

37、ph值调节装置，通过管道与所述发酵液储液装置连接，用于对所述发酵液进行酸碱度的调节；

38、营养液灭菌装置，用于对完成调配的所述营养液进行灭菌。

39、在一些实施方式中，所述种植子系统，还包括：

40、储液装置，与所述营养液灭菌装置管道连接，用于储存所述营养液；

41、灭菌装置，与所述储液装置管道连接，用于对所述营养液进行灭菌；

42、供液装置，与所述灭菌装置管道连接，用于向所述植物供应完成灭菌的所述营养液；

43、稀释装置，与所述供液装置管道连接，用于调节即将供出的所述营养液的浓度；

44、过滤装置，与所述栽培模块管道连接，用于所述供液装置向所述植物的培养环境供应所述营养液之后，过滤所述培养环境中的营养液；

45、回收装置，与所述过滤装置管道连接，用于回收所述培养环境中的营养液，经过所述营养液灭菌装置灭菌后送入所述储液装置。

46、在一些实施方式中，所述供液装置，还包括：

47、环境采样单元，用于采样所述植物的培养环境中营养液浓度；

48、所述种植子系统，还包括：浓度分析模块，用于分析所述植物的培养环境中的营养液浓度；

49、供液决策模块，与所述plc控制子系统电连接，用于根据所述浓度分析模块的分析结果，判断所述植物的培养环境中的营养液浓度是否达到目标营养液浓度；

50、若是，则通过所述plc控制子系统控制所述供液装置向所述有机种植系统供应所述营养液；若否，所述供液装置不向所述有机种植系统供应所述目标营养液。

51、在一些实施方式中，自动有机栽培系统还包括：

52、巡检子系统，用于对自动有机栽培系统进行巡检，具体包括：

53、图像采集模块，用于采集巡检对象的图像；所述巡检对象包括：有机植物病虫害、有机植物长势、发酵液发酵状态、目标营养液供液状态；

54、无线通讯模块，用于传输所述巡检对象的图像。

55、在一些实施方式中，所述种植子系统，还包括：

56、植物模型数据库，存储有机植物基本数据模型，为从所述有机植物的图像识别出所述基本信息提供数据信息；

57、植物健康模型数据库，存储有机植物病虫害数据模型，为识别所述有机植物病虫害提供对照参数信息；

58、所述发酵液制备子系统，还包括：肥料模型数据库，存储有机肥料配比模型，为所述目标营养液配比提供参数信息；

59、所述种植子系统根据所述巡检对象的图像，对比所述植物模型数据库、所述植物健康模型数据库中的信息，识别出所述巡检对象是否异常，出现异常时，所述分析决策系统进行报警。

60、基于相同的技术构思，本发明还提供了一种自动有机栽培方法，包括：

61、分析发酵物料类别；

62、获取所述发酵物料对应的发酵工艺，对所述发酵物料进行发酵生成发酵液；

63、分析所述发酵液中的营养成分；

64、获取待施肥的植物的基本信息，所述基本信息包括：植物品类、生长情况或种植日期；

65、根据所述植物的基本信息，确定所述植物所需的营养液的成分配比；并基于所述发酵液当前的营养成分及含量，对所述发酵液进行调配，获得目标营养液；

66、根据所述植物的营养需求、植物培养环境的环境营养液浓度，供应所述目标营养液。

67、与现有技术相比，本发明至少具有以下一项有益效果：

68、1.通过对发酵物料的种类，选择对应的发酵工艺进行发酵，为后续营养液的制备提供调配基础，在回收利用农业垃圾的同时，为营养液的调配提供便利。

69、2.通过对有机植物种类、生长状态等基本信息结合发酵液营养成分的分析，将发酵液调配成适合有机栽培的营养液，有助于培育出有机植物，减少了因为人的主观因素导致有机栽培产出植物不能通过有机认证的问题，同时提高了有机施肥的准确度和效率，进而提升有机植物产量。

70、3.通过建立自动有机栽培系统，各个子系统之间的相互协作实现制肥、施肥、培育、巡检，使得整个有机植物栽培过程无需人工介入，节省了人力资源。

71、4.通过对植物生长环境营养液浓度进行分析，能够准确把握栽培植物此时的培养环境中营养液的浓度和含水量，控制种植子系统实现对培养环境中营养液浓度的动态调节，使植物的生长过程的施肥精度更高，有助于植物生长。

72、5.通过对有机植物生长环境周围的多余营养液的回收再利用，实现了资源的循环充分利用，节省了资源与生产成本。