[发明专利]一种自动监测土壤水分的植物培养装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种自动监测土壤水分的植物培养装置及其控制方法。本发明通过植物培养装置中的湿度传感器、光线传感器、重力传感器分别实时检测土壤基质含水量、植物的光照强度、土壤基质的重量，传感器将测得的实时数据发送给控制模块，控制模块将测得实时数据显示在显示器上，当水分含量不符合要求时，通过进水孔补水或者通过排水管来排水，从而实现调控土壤水分含量。同时通过控制模块将测得实时数据发送到物联网云端，自动保存环境参数数据，不用每时每刻手动记录数据，数据自动保存在网络上，需要的时候随时在网关上下载即可，为研究“水分胁迫对植物生长变化和环境适应能力，建立植物水分胁迫模型”提供便捷途径。

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，特别是涉及一种自动监测土壤水分的植物培养装置及其控制方法。

背景技术

土壤水分作为植物生长发育所必需的环境因子之一，水资源缺乏问题长期困扰着世界农业生产。水分胁迫会引起植物的生长发育受到抑制，作物的生理、形态等特征会发生一系列的变化，是当前限制作物生长和产量的重要影响因素之一。关于水分胁迫对植物的影响，国内外研究在植物抗旱、抗涝的机理上、植物的形态结构特征、水分传感器、物联网监控、环境参数监控等都取得了一定的成就。

随着水分胁迫对植物生长影响研究的逐渐深入，传统的水分处理的方式通常有水分传感器检测、土样重量法和水量定量法等，但上述方法在生产上都具备一定的局限性。传统水分实验方法存在着以下弊端：比如需要手动记录数据；缺乏一些环境参数数据辅助支持；人工量大，费时费力；不能满足长期在同一水分梯度范围内生长；不能再一个设备中显示多个环境参数等问题。国内也出现技术人员针对上述问题加以改进，但发现现代物联网技术与水分灌溉结合的过程中也存在一些弊端：比如物联网网络和设备在长期监控中，可能会出现一些问题；一个水分传感器湿度，有可能控制好几个试验样品；每个实验样本的吸水量多少存在差异性等；每种基质的湿度和传感器湿度湿度不一样，需要建立一个模型；水分传感器湿度测量的是相对湿度，并不是基质的绝对湿度等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动监测土壤水分的植物培养装置及其控制方法，能实时自动检测土壤水分，从而提高控制土壤水分的效率和精度。

本发明采用如下技术方案：一种自动监测土壤水分的植物培养装置，其包括外层箱体和固定在外层箱体内的培养桶，外层箱体和培养桶均为透明材质，所述外层箱体底部设有电子秤，电子秤包括固定在外层箱体底部的支撑板和固定在支撑板内的重力传感器，外层箱体和培养桶之间具有空腔，外层箱体和培养桶的上部之间设有上板，上板的上表面设有光线传感器，外层箱体上还设有向培养桶内植物补光的补光灯组件，上板的上表面开设有进水孔，进水孔内设有与培养桶桶壁连通的进水管，培养桶的底部开设有透水孔，透水孔上连接有从外层箱体穿出的排水管，排水管上设有阀门，所述外层箱体上通过连接杆连接有湿度传感器，连接杆包括连接在一起的柔性段和刚性段，柔性段的端部固定连接在外层箱体壁面上，湿度传感器固定在刚性段的端部，刚性段用于插入培养桶培养基内，刚性段的长度大于培养桶的高度，外层箱体和培养桶之间的空腔中设有控制模块，重力传感器、光线传感器及湿度传感器测得的数据发送给控制模块，所述外层箱体外壁面上设有与控制模块连接的显示器，显示器用于显示重力传感器、光线传感器及湿度传感器测得的实时数据，控制模块用于将实时数据发送给云端数据库，所述外层箱体内设有向重力传感器、光线传感器、湿度传感器、控制模块及显示器供电的电源模块。

所述外层箱体的外壁面上设有用于固定连接杆的收纳卡扣。

所述补光灯组件包括伸缩杆和安装在伸缩杆的顶端设有补光灯，伸缩杆通过转轴折叠安装在外层箱体外壁面上。

所述外层箱体上标有高度刻度尺，所述进水孔至少有两个，各进水孔均匀分布在培养桶周围。

所述外层箱体是由长方形透明板制成的长方体结构，所述培养桶为透明圆柱体结构。

所述支撑板底部安装有移动脚轮。