一种智能离地化培育养护系统及其方法与流程

本发明涉及离地化培育，特别是一种智能离地化培育养护系统及其方法。

背景技术：

1、随着社会的不断进步和发展，对于离地化培育的需求日益旺盛，离地化培育可实现对草坪、水培育苗或者其他水培蔬菜的种植养护。在草坪、水培育苗或者其他水培蔬菜的种植养护的过程中，需要进行种子的喷洒播种、灌溉、施肥、补光、以及采收等操作，但是现有的离地化培育养护多为人工进行对种子的喷洒播种、灌溉、施肥、补光、以及采收等操作，进而现有的在育苗养护成长的过程中需要付出很多的时间进行看守和劳动，无形中增加了育苗养护的成本和降低了作业效率，为此我们提出一种智能离地化培育养护系统及其方法解决这一问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有的离地化培育养护中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供一种智能离地化培育养护系统及其方法，其利用智能化电气设备，并根据培育苗生长的需求，设计出了一种从育苗种子到长生收割的一体化智能离地化培育养护系统，大大提高了草坪、水培育苗或者其他水培蔬菜的种植养护的作业效率，降低了人工成本，且具有很好的智能化监测效果，在离地化培育中能够大面积推广使用。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智能离地化培育养护系统，所述离地化培育养护系统包括台面、安装在所述台面上的电动滑轨、安装在所述电动滑轨滑动部的机械手臂、安装在所述机械手臂末端的末端执行器、安装在所述台面上用于基质与种子进入设备疏通管道的料桶，以及安装台面上的雾化喷头，所述雾化喷头用于对准培育植盘进行浇灌和施肥；

4、所述台面的下方设有水路接入口、卷线器、卷管器、料箱和输送风机，所述水路接入口通过管路连接雾化喷头，且所述水路接入口设有电磁阀，用于执行灌溉或施肥的管路通断控制，且所述水路接入口接通灌溉管路，所述卷线器连接土壤探测传感器，用于自动回收电缆信号线，所述卷管器的入口连接风机输送管道，且所述卷管器出口连接输送管出口，用于自动回收基质与种子的输送软管，所述料箱用于接收料桶输入的基质与种子，且料箱与输送风机连接；所述输送风机用于执行播种作业时，将待投的基质或种子输送至播种管道中，通过启动输送风机，以及通过机械手臂末端的末端执行器抓取所述输送管出口，对准种植盘，进行基质的播撒或种子的喷洒播种；所述离地化培育养护系统连接循环式立体培育架控制系统、水肥系统和补光系统，且所述离地化培育养护系统用于水肥灌溉作业、补光作业、日常巡检作业以及育苗收割作业；

5、还包括育苗养护监测系统，包括土壤探测传感器和流量计，所述土壤探测传感器位于台面上方并设于输送管出口部位，所述机械手臂上的末端执行器抓取所述土壤探测传感器插入种植盘，用于监测土壤参数，所述流量计安装在灌溉管路上，用于统计灌溉管路所消耗的用水量及用肥料量，所述机械手臂的末端位置安装有用于图像信息采集的视觉模块。

6、作为本发明的一种优选方案，其中：所述末端执行器设为夹爪，用于所述土壤探测传感器和输送管出口的抓取；当所述离地化培育养护系统执行育苗收割作业时，所述末端执行器（2）的夹爪上夹持有与育苗匹配的育苗收割刀具。

7、作为本发明的一种优选方案，其中：所述离地化培育养护系统连接循环式立体培育架控制系统，基于物联网通信实现对循环式立体培育架的控制，根据所述离地化培育养护系统作业的需要，控制循环式立体培育架的转动角度以及停顿时间。

8、作为本发明的一种优选方案，其中：所述离地化培育养护系统连接水肥系统，所述水路接入口连接到固定的水肥供应管道，水肥喷淋装置安装于所述离地化培育养护系统的背部，喷头正对所述循环式立体培育架上的装卸操作台，通过配属水肥管路和所述水路接入口的电磁阀开展水肥作业；

9、所述水肥灌溉作业包括智能模式、定时模式和手动模式，所述智能模式为根据预设的阈值，比对机械手臂上所述土壤探测传感器实时获得的基质温湿度数值，确定是否开启水肥作业，所述定时模式是在所述离地化培育养护系统、管理后台或手机端应用软件其中任意一个上进行设定培育架的托盘轮转时间以及水肥开启的时长，所述手动模式是由工作人员在所述离地化培育养护系统、管理后台或手机端应用软件其中任意一个上开启/关闭水肥作业。

10、作为本发明的一种优选方案，其中：所述离地化培育养护系统连接补光系统，基于物联网通信控制补光系统开展补光作业，所述补光系统由led补光灯和高压钠灯两种类型的补光灯组成，两种类型的补光灯可以实现单独控制，所述补光作业分为三种运行模式，如下：

11、智能模式，根据离地化培育养护系统预设的阈值，并结合光照强度的实时检测数值进行开启，开启条件的阈值由人工设置；

12、定时模式，在离地化培育养护系统、管理后台、手机端应用软件其中任意一个上设定补光作业的类型、时长；

13、手动模式，由工作人员在智慧离地化培育养护系统、管理后台、手机端应用软件其中任意一个上开启/关闭补光作业。

14、作为本发明的一种优选方案，其中：日常巡检作业具体地为针对所述循环式立体培育架控制系统中培育架内的基质温湿度参数、基质营养成分参数、病虫害参数、长势参数的日常监测；其中，长势参数监测通过视觉模块获得育苗的监测图像，并根据过预设阈值或产生异常情况时，及时告警或自动开启/关闭指定设备，实现日常巡检数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询任务；

15、所述育苗养护监测系统还包括环境监测传感器，用于育苗养护周围环境的空气温度、空气湿度、光照强度、二氧化碳、大气压力和蒸发量数据的监测与预警。

16、作为本发明的一种优选方案，其中：所述电动滑轨采用伺服电机驱动，用于所述机械手臂沿台面的轴线方向移动控制；所述机械手臂采用六轴机械手，执行养护作业。

17、作为本发明的一种优选方案，其中：所述台面上设有触摸屏和电气箱，所述触摸屏提供至少一个人机交互操作界面，用于所述离地化培育养护系统的控制；所述电气箱中安装有控制所述离地化培育养护系统的plc控制器、电表和交流接触器。

18、一种智能离地化培育养护方法，所述养护方法包括自动作业养护，所述自动作业养护是在所述离地化培育养护系统的自动模式下，按照基质喷播阶段、种子喷播阶段、育苗生长阶段和育苗收割阶段，依次完成育苗培育的各阶段养护作业；

19、所述基质喷播阶段包括通过判断基质搅拌桶是否为空，是则等待人工添加基质，否则通过作业机械手臂利用末端的末端执行器夹取基质输送管，机械手臂将输送管出口对准循环式立体培育架控制系统的培育盘托架，进行喷播工作；判断是否完成，未完成则继续上一步骤的基质喷播作业，完成则驱动循环式立体培育架控制系统中的培育架转动，进行下一培育盘托架的基质喷播工作；

20、所述种子喷播阶段包括判断种子进料桶是否为空，是则等待人工添加种子，否则通过作业机械手臂利用末端的末端执行器夹取输送管，机械手臂将输送管出口对准循环式立体培育架控制系统的培育盘托架，进行喷播工作；判断是否完成，未完成则继续上一步骤的种子喷播作业，完成则驱动循环式立体培育架控制系统中的培育架转动，进行下一培育盘托架的种子喷播工作；

21、所述育苗生长阶段包括水肥灌溉作业、补光作业和日常巡检作业，其中所述水肥灌溉作业首先判断水肥系统中水肥机的状态和容量，不正常则进行相应故障提示，正常则进行水肥一体工作，即通过配属水肥管路和水路接入口的电磁阀开展水肥作业，并同步驱动循环式立体培育架控制系统中的培育架转动，直至培育架水肥作业结束；所述补光作业首先判断补光系统中补光灯的状态，不正常则进行相应故障提示，正常则打开补光灯开始补光作业，直至培育架补光作业结束；所述日常巡检作业通过机械手臂末端的视觉模块和抓取土壤探测传感器，执行基质营养监测和生长状态监测，完成则驱动循环式立体培育架控制系统中的培育架转动，进行下一培育盘托架日常巡检工作；

22、所述育苗收割阶段包括通过判断育苗是否长成，否则提示未长成，是则通过机械手臂的末端执行器抓取育苗收割刀具，进行育苗的切割后，末端执行器的切割刀具插入基质层，通过机械手臂的360°旋转，将育苗打卷并移动堆放在指定位置，驱动循环式立体培育架控制系统中的培育架转动，进行下一培育架育苗的收割作业。

23、作为本发明的一种优选方案，其中：所述育苗养护方法还包括半自动和手动的作业养护，所述半自动作业养护是用户介入部分养护作业；所述手动作业养护是需要用户下发指令至所述离地化培育养护系统完成工作。

24、本发明的有益效果：本发明的智能离地化培育养护系统利用智能化电气设备，并根据培育苗生长的需求，设计出了一种从育苗种子、草种或其他蔬菜种子到长生收割的一体化智能离地化培育养护系统，大大提高了草坪、水培育苗或者其他水培蔬菜的种植养护的作业效率，降低了人工成本，且具有很好的智能化监测效果，在离地化培育中能够大面积推广使用。