[发明专利]一种自动调控循环利用植物营养液系统

说明书

技术领域

本专利涉及一种自动调控循环利用植物营养液系统，可用于植物工厂和长期植物栽培试验；亦可应用于高原、荒漠、冻土等缺水地带的作物栽培营养液循环利用，本专利结构简单，全自动实时监控，操作方便，净化效果好，能源利用率高。

背景技术

由于人口增长、耕地减少、资源短缺、环境恶化等问题使得传统的粮食作物生产在产量与安全上面临巨大的挑战。为了应对这种情况，植物工厂应运而生，为了满足植物生长的营养需求，需要人为补给养分，以富含多种营养元素的营养液滴灌取代传统的水灌溉成为一种理想的选择；为了节约用水，将植物利用过的营养液导出进行净化处理再利用，就需要设计出一套高效、快捷的营养液循环处理系统，然而现在植物工厂中很多循环处理系统并不能达到理想的效果，比如灭菌不彻底，出水含有小粒径悬浮物，不能实时监控营养液各离子浓度并实现自动调控等。该自动循环利用营养液系统主要涉及到悬浮物过滤、根系分泌物去除、高效灭菌、离子浓度实时自动检测、重新调配等技术，能够高效去除影响植物生长的杂质和细菌，实现自动调控营养液离子成分，保证植物健康生长，而且能够节省大量的劳动力。

发明内容

本发明创造的目的在于提供简便操作、自动循环、高效利用的一种自动调控循环利用植物营养液系统。为达到上述目标，该自动调控循环利用营养液系统采取的是自动正压供液技术，它主要包括营养液自动循环利用系统24和营养液离子成分在线监测调控系统25两部分。

[1]营养液自动循环利用系统24由营养液池1、搅拌器4、营养液净化箱7、消毒罐8、植物栽培床17、防堵塞装置18、待处理营养液缓冲箱21、处理后营养液缓冲箱22、离子监测仪23、母液系统38、供液管道39及回流管40组成；植物栽培床17中营养液经营养液离子成分在线监测调控系统25监测不达标时，实时监测控制系统9自动打开导流阀门27将植物栽培床17中的营养液导出，流经防堵塞装置18，如无堵塞，实时监测控制系统9自动打开阀门V2，将植物使用过的营养液输送入待处理营养液缓冲箱21临时储存，在泵P2的提升下，再将其导入配置有活性炭吸附和膜过滤装置的营养液净化箱7中，去除营养液中漂浮的小颗粒杂质和植物根系所分泌的有机物质，再进入装有防水紫外灯的消毒罐8进行彻底地灭菌，流出至处理后营养液缓冲箱22，导入一小部分营养液到离子监测仪23，检测水质是否达到要求并将结果传送到实时监测控制系统9，如果达标，则自动打开阀门V3和电机M4，此时在泵P3的带动下，将处理之后的营养液通过回流管40输送至营养液池1中；如果离子监测仪离子监测仪23对处理后营养液缓冲箱22中的营养液检测未达标，实时监测控制系统9则自动打开阀门V5，再次将营养液输送回到待处理营养液缓冲箱21，如上述流程循环进行处理，直至水质监测合格；其中防堵塞装置18由透明螺纹状漏斗13、透明不带螺纹的漏斗14、漏网盘15、透明防水外罩19和感光芯片20组成，营养液中有较大的悬浮物会被拦截在漏网盘15上，当悬浮物堆积较多堵塞水流时，漏网盘15下方光照会减弱，受透明防水外罩19保护的感光芯片20会向实时监测控制系统9传送信号，关闭导流阀门27；营养液回收后，第一液位计2显示数据并实时传输至实时监测控制系统9，自动控制打开电磁阀F1放出冷凝水箱F中的冷凝水至所需配制营养液的总量值后，自动关闭电磁阀F1后打开搅拌器4，使营养液池中的各组分均匀分布，方便后续操作；此时实时监测控制系统9自动打开阀门V4和电机M5，通过泵P4将已经搅拌均匀的营养液池中的营养液输送到采样池12中，离子选择电极组11检测各个离子浓度，经过实时监测控制系统9的计算，获得营养液池1中需要补加的各营养液组分的量，反馈自动调控相应的电磁阀和流量计加入一定量的母液硝酸钙A、母液硝酸钾B、母液磷酸二氢铵C、母液硫酸镁D、酸液F或碱液H到营养液池1中，满足植物生长所需的营养要求；其中采样池12中各参数检测调控优先级顺序是：硝酸根离子、磷酸根离子、钾离子、硫酸根离子、pH值、电导率、溶氧量、温度。