[发明专利]一种水稻水培试验中溶解氧精确定量控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及一种水稻水培试验中溶解氧精确定量控制系统及方法。

背景技术

水培是一种新型的植物无土栽培方式，又名营养液培，其核心是将植物根茎固定于定制篮内并使根系自然垂入植物营养液中，这种营养液能代替自然土壤向植物提供水分、养分、温度等生长因子，使植物能够正常生长并完成其整个生命周期。水稻水培不仅可以精确的进行养分控制，而且与大田种植相比还可以方便的进行水稻根系观察和取样，因此水稻水培试验越来越多的应用于水稻研究中。水稻根系生长需要氧气，根际氧气供应不足导致水稻根系生长不良甚至死亡，为了研究根际氧气与水稻根系和生长的关系，相关研究越来越多。但是，在大田条件下研究根际氧气对水稻根系生长和建成的影响，很难直接准确的测定水稻根际的溶解氧浓度，通常是采用测定土壤氧化还原电位、土壤空隙度或含水量等方法间接测定水稻根际的氧含量。水培试验下，根际溶解氧浓度可以采用溶解氧测定仪进行准确测定，大大方便了研究根际溶解氧浓度与水稻根系生长和建成的关系，但是如何精确控制水稻水培试验中的溶氧量是人们一直在研究的课题。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，即本发明的目的是提供一种水稻水培试验中溶解氧精确定量控制系统及方法，通过将在线溶解氧测定仪，氮气源、充氧泵等系统集成为溶解氧在线监测控制系统，以实现对水稻水培液溶解氧浓度的精确定量的自动控制。

本发明提出了这样一种水稻水培试验中溶解氧精确定量控制系统，包括溶解氧在线测定仪和与所述溶解氧在线测定仪电连接的带控制的数显表，所述带控制的数显表连接有继电器1和继电器2，所述继电器1连接增氧泵，所述继电器2连接电磁阀，所述电磁阀连接带减压阀的氮气罐。

所述的溶解氧在线测定仪是指能实时在线监测水中溶解氧的测定仪；所述的带控制的数显表指一种用于电力及工业自动化测量的智能仪表，可测量直流电流、直流电压、各种类型热电偶、热电阻、电阻传感器，带直流电24V电源输出可给外部两线式变送器直接供电的智能仪器。所述的继电器指是指一种用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。所述的增氧泵指普通的小功率电磁式空气压缩机，可以接10-14个出气沙头；所述的电磁阀是指直流电24V的直动式气体电磁阀，在通电时，阀门打开；断电时，阀门关闭。所述带减压阀的氮气罐，是指装满普通工业用氮气的氮气瓶，并在瓶口接有带显示表的减压阀。

本发明还提供了一种利用水稻水培试验中溶解氧精确定量控制系统定量控制水培液溶解氧浓度的方法，包括以下步骤：

步骤一：在待控制的水培池的底部均匀放置两组气管，一组用于充氮气，一组用于充空气，气管一端连接在出气分流器上用于与气体源连接，另一头连接沙头，并将沙头进行固定，每个固定点分别包括一个出氮气的沙头和一个出空气的沙头；

步骤二：将两组气管的出气分流器分别连上控制系统的增氧泵和电磁阀一端，并用硅胶对接头处进行密封处理；

步骤三：将带减压阀的氮气罐与控制系统的电磁阀另一端连接起来，接头处用硅胶密封处理；

步骤四：接通控制系统电源；

步骤五：待仪器稳定后，按照溶解氧测定仪的操作规范对仪器进行校准，校准后将溶解氧探头放入待控制的水培液中；

步骤六：根据试验需要的水培液溶解氧浓度，在带控制的数显表上设置一个低报警值1和一个高报警值2及分别对应的回差值1和回差值2；

步骤七：当水培液溶解氧浓度低于低报警值1与回差值1的和时，带控制的数显表输出电信号接通继电器1，增氧泵供电开始工作，增氧泵将向水培液中充入空气，水培液溶解氧浓度上升，当水培液溶解氧浓度上升到与报警值1之间的差值为回差值1时，继电器1断开，增氧泵断电停止工作；当水培液溶解氧浓度高于报警值2与回差值2的和时，带控制的数显表输出电信号接通继电器2，继电器2开启电磁阀，氮气瓶中的氮气经减压阀后充入水培溶液，水培液溶解氧浓度下降，当水培液溶解氧浓度下降到与报警值2之间的差距为回差值2时，继电器断开，电磁阀关闭，氮气停止充入水培液中；当水培液中溶解氧浓度处于报警值1与回差值1的及报警值2与回差值2的和之间时2个继电器均不接通，从而实现对水培液溶解氧浓度的精确定量控制。

该方法根据水培池大小选择适当功率的增氧泵，以及出气分流器的规格，所有气管的接头处均需要用硅胶进行密封处理。

本发明的有益效果：