阅读说明：本技术 育苗用自动喷水系统 (Automatic water spraying system for seedling culture ) 是由 庞利民 张平 崔丽利 于 2019-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于农业灌溉技术领域,针对现有技术中幼苗的喷水时间及喷水量是否符合幼苗的实际需求难以确认的问题,提供了一种育苗用自动喷水系统,包括：采集端,用于采集育苗室内环境数据；服务器,用于根据采集的环境数据生成喷水信号；执行端,用于根据喷水信号对幼苗进行喷水。本申请每次对幼苗进行喷水前,都结合幼苗室内的具体环境并为其生成了对应的喷水方案,进而保证实际的喷水方式更加符合幼苗的实际需求。和现有技术相比,可以规避喷水的时间或者水量不符合幼苗的实际需求,导致幼苗生长不理想的情况。(The invention belongs to the technical field of agricultural irrigation, and provides an automatic water spraying system for seedling culture, aiming at the problem that whether the water spraying time and the water spraying amount of seedlings meet the actual requirements of the seedlings in the prior art is difficult to confirm, which comprises the following components: the collection end is used for collecting environmental data in the seedling raising room; the server is used for generating a water spraying signal according to the acquired environmental data; and the execution end is used for spraying water to the seedling according to the water spraying signal. This application combines the indoor specific environment of seedling and has generated the water spray scheme that corresponds for it before spraying water to the seedling at every turn, and then guarantees that actual water spray mode accords with the actual demand of seedling more. Compared with the prior art, the condition that the seedling is not ideal in growth caused by the fact that the water spraying time or water quantity does not meet the actual requirement of the seedling can be avoided.)

育苗用自动喷水系统

技术领域

本发明属于农业灌溉技术领域，尤其涉及一种育苗用自动喷水系统。

背景技术

育苗，就是培育幼苗的意思，指在苗圃、温床或温室里培育幼苗，以备移植至土地里去栽种。俗话说“苗壮半收成”，蔬菜在育苗阶段的生长情况，对其最终的收成情况有着很大的影响。因此，育苗也是一项劳动强度大、费时、技术性强的工作。

育苗的主流方式为集中育苗移栽，选择适当的穴盘后，选择好的基质进行填充并打孔，再将种子均匀播入穴孔的中央。之后，进行适当喷水即可。

目前，对幼苗的喷水大都采用人工控制喷头喷水，但这样的方式进行喷水时，幼苗只是被动的接收水分，喷水的时间或者水量是否符合幼苗的实际需求，都难以考量。因此，育苗时容易出现幼苗生长不理想的情况。

发明内容

本发明针对现有技术中，喷水的时间或者水量是否符合幼苗的实际需求难以考量，育苗时容易出现幼苗生长不理想的情况的问题，提供了一种育苗用自动喷水系统。

本发明提供的基础方案为：

育苗用自动喷水系统，包括：

采集端，用于采集育苗室内环境数据；

服务器，用于根据采集的环境数据生成喷水信号；

执行端，用于根据喷水信号，对幼苗进行喷水。

基础方案工作原理及有益效果：

采集端采集育苗室内的环境数据后，服务器对环境数据进行分析，生成喷水信号，之后，执行端根据喷水信号对幼苗进行喷水。

每次对幼苗进行喷水前，都结合幼苗室内的具体环境并为其生成了对应的喷水方案，进而保证实际的喷水方式更加符合幼苗的实际需求。和现有技术相比，可以规避喷水的时间或者水量不符合幼苗的实际需求，导致幼苗生长不理想的情况。

进一步，采集端还用于采集幼苗的生长图像；

服务器包括计算模块、存储模块、特征提取模块、匹配模块和合成模块；

计算模块用于根据环境数据生成喷水信号；

存储模块内存储有幼苗各成长阶段的特征库，还存储有幼苗各生长阶段的补充喷水信号；

特征提取模块，用于根据幼苗的生长图像，用图像识别的方式进行特征提取；

匹配模块用于将提取的特征与特征库进行匹配，识别出幼苗所属的生长阶段，并根据幼苗所属的生长阶段获取对应的补充喷水信号；

合成模块用于根据喷水信号与补充喷水信号生成综合喷水信号；

执行端根据综合喷水信号进行喷水。

幼苗的生长分为若干个不同的阶段，在不同的阶段，其需要的喷水量也不同，通过这样的方式，喷水前自动对幼苗所属的生长阶段进行识别后，匹配出生长阶段对应的补充喷水信号，再由合成模块用于根据喷水信号与补充喷水信号生成综合喷水信号。

这样生成的综合喷水信号，不仅参照了幼苗所处的具体环境，还综合考量了幼苗所处的生长阶段，更加符合幼苗实际喷水需求。

进一步，计算模块根据环境数据，用预设的神经网络模型，生成喷水信号。

神经网络模型具有高速寻找优化解的能力，各种环境数据都可以快速得到适合的喷水信号。同时神经网络模型具有自学习功能，能够在应用的过程中不断的自我优化和完善。

进一步，特征提取模块提取的特征包括颜色特征、形状特征和尺寸特征。

根据这些特征，能够对幼苗所属的生长阶段进行准确的识别。

进一步，采集端还用于检测喷头的实际水压；

存储模块内存储有水泵压力与喷头的理论水压之间的映射关系库；

服务器还包括核查模块，用于根据综合喷水信号中的压力数据以及存储模块的映射关系库，得到喷头的理论水压，还用于将检测模块检测的喷头的实际水压与理论水压进行对比，当两者之间的差值大于预设的阈值时，生成设备的检修信号。

喷水信号中的压力数据即喷水时的水泵压力，根据综合喷水信号中的压力数据以及存储模块的映射关系库可得到喷水时喷头的理论水压，当喷头的实际水压与理论水压之间的差值大于预设的阈值时，生成设备的检修信号。

这样可以对设备进行核查，判断设备是否正常运行，当设备出现问题时，生成检修信号，可避免因设备问题导致幼苗长时间得不到理想的喷水量，进而影响幼苗的生长的情况。

进一步，还包括管理端，管理端包括警报接收模块和提醒模块；

警报接收模块用于接收检修信号；

提醒模块用于当警报接收模块接收到检修信号时，发出提醒。

当识别出仪器存在问题时，管理人员会及时接收到检修信号，并在提醒模块的提醒下及时注意到该信号，便于及时派遣人员对设备进行检修。

进一步，提醒模块的提醒方式为语音和文字。

这样，能够保证管理人员注意到检修信号。

进一步，采集端包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器。

这样，能够采集到育苗室的温度、湿度和光照度，能够对育苗室的环境有较为全面的了解。

进一步，喷水信号包括水泵压力及喷水时长。

这样能够对幼苗进行适合的浇灌。

进一步，育苗室包括供水箱、水培箱、废水箱和营养液箱；采集端及执行端均设置在水培箱内；

供水箱与水培箱通过进水管连通，进水管上设有进水泵；水培箱与废水箱通过出水管连通，出水管上设有出水泵，执行端包括控制器，出水泵与执行端的控制器电连接；

服务器还用于根据预设的时间周期，给执行端的控制器发送换水信号；

PLC控制器接收到换水信号后，打开出水泵N分钟；

废水箱内设有叶轮，叶轮水平设置，叶轮与出水泵的出水口相对；叶轮的轴心上固设有第一转杆，第一转杆的下端与废水箱的底部转动连接，第一转杆的上端固设有第一皮带轮，且第一转杆穿过第一皮带轮的轴心；

供水箱的底部转动连接有第二转杆，第二转杆的底端与供水箱的底部转动连接；第二转杆上固设有第二皮带轮，且第二转杆穿过第二皮带轮的轴心；第二皮带轮与第一皮带轮位于相同高度；第一皮带轮与第二皮带轮上套接有皮带；第二转杆的下半部分杆身上固设有搅拌叶片；

营养液箱的底部开有第一通孔，营养液箱下方固设有支架，支架由横杆和竖杆固接而成，营养液箱位于进水箱上方；营养液底面上转动连接有遮盘，遮盘上开有第二通孔，第二通孔与第一通孔等大；遮盘转动时，第一通孔可与第二通孔重合；

第二转杆与遮盘共轴线，且第二转杆的顶部与遮盘的下表面固定；

废水箱的左侧开有竖直的滑槽，废水箱左侧通过滑槽滑动连接有第一水浮块；废水箱的左侧还固设有转换块，转换块位于滑槽的顶端，进水泵开启开关固定在转换块的下表面，进水泵开启开关位于第一水浮块正上方；

水培箱的内部右侧壁上开有竖直的滑槽，水培箱的右侧壁通过滑槽滑动连接有第二水浮块，进水泵断开开关固定在水培箱的侧壁上，进水泵断开开关位于第二水浮块的正上方。

这样，工作人员只需根据经验，计算出一个周期内植物的生长的大致重量后，随意抽个时间提前换号营养液和供水箱中的水。之后，当水培箱内的水需要更换时，装置会自动进行更换。

附图说明

图1为本发明育苗用自动喷水系统实施例一的逻辑框图；

图2为本发明育苗用自动喷水系统实施例二的俯视图；

图3为本发明育苗用自动喷水系统实施例二中第一转杆的局部结构示意图；

图4为本发明育苗用自动喷水系统实施例二中营养液箱底面的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：水培箱1、废水箱2、供水箱3、营养液箱4、遮盘41、第一通孔42、出水泵5、进水泵6、第一转杆7、叶轮71、第一皮带轮72、皮带8。

如图1所示，育苗用自动喷水系统，包括采集端、服务器、执行端和管理端。采集端与执行端均通过现有的通信方式，如有线宽带，与控制端进行通信。

采集端

采集端包括湿度传感器、温度传感器、光照传感器、摄像机和水压表。

湿度传感器用于采集育苗室的湿度值；温度传感器用于采集育苗室的温度值；光照传感器用于采集育苗室的光照度值；摄像头用于采集幼苗的生长图像；水压表用于检测喷头的水压。

通过采集端，能够对育苗室的环境数据进行较为全面的采集。

服务器

本实施例中，服务器为PC服务器，在其他实施例中，也可以采用华为云服务器或者分布式服务器。

服务器包括计算模块、存储模块、特征提取模块、匹配模块、合成模块、核查模块。

计算模块根据环境数据，用预设的神经网络模型，生成喷水信号。具体的，环境数据包括湿度值、温度值和光照度值。本实施例中，预设的神经网络模型为BP神经网络模型。与其他神经网络模型相比，BP神经网络模型具有良好的容错率，适应能力出色，不易出现问题。

存储模块内存储有幼苗各成长阶段的特征库，还存储有幼苗各生长阶段的补充喷水信号；

特征提取模块用于根据接收到的生长图像，用图像识别的方式进行特征提取，具体的，提取的特征包括颜色特征、形状特征和尺寸特征。

匹配模块用于将提取的特征与特征库进行匹配，识别出幼苗所属的生长阶段；并根据幼苗所属的生长阶段获取对应的补充喷水信号。

合成模块用于根据喷水信号与补充喷水信号生成综合喷水信号，还用于将综合喷水信号发送给执行端。综合喷水信号包括水泵压力及喷水时长。

幼苗的生长分为若干个不同的阶段，在不同的阶段，其需要的喷水量也不同，通过这样的方式，喷水前自动对幼苗所属的生长阶段进行识别后，匹配出生长阶段对应的补充喷水信号，再由合成模块用于根据喷水信号与补充喷水信号生成综合喷水信号。

这样生成的综合喷水信号，不仅参照了幼苗所处的具体环境，还综合考量了幼苗所处的生长阶段，更加符合幼苗实际喷水需求。

核查模块根据综合喷水信号中的压力数据以及存储模块的映射关系库，得到喷头的理论水压；核查模块还用于将检测模块检测的喷头的实际水压与理论水压进行对比，当两者之间的差值大于预设的阈值时，生成设备检修信号。

喷水信号中的压力数据即喷水时的水泵压力，根据综合喷水信号中的压力数据以及存储模块的映射关系库可得到喷水时喷头的理论水压，当喷头的实际水压与理论水压之间的差值大于预设的阈值时，生成设备的检修信号。

这样可以对设备进行核查，判断设备是否正常运行，当设备出现问题时，生成检修信号，可避免因设备问题导致幼苗长时间得不到理想的喷水量，进而影响幼苗的生长的情况。

通过核查模块，能够判断设备是否正常运行，当设备出现问题时，生成检修信号，可避免因设备问题导致幼苗长时间得不到理想的喷水量，进而影响幼苗的生长的情况。

执行端

本实施例中，执行端包括PLC控制器、水泵和电磁阀。

PLC控制器根据接收到的综合喷水信号，对电磁阀及水泵进行控制。PLC控制器为现有的农用PLC控制器即可，PLC控制器通过控制水泵的压力来控制喷头的水压，同时通过控制电磁阀来控制喷头的开闭，进而控制喷水的时长。

管理端

本实施例中，管理端为APP。管理端通过4G模块与服务器进行通信。

管理端包括警报接收模块和提醒模块。

警报接收模块用于接收检修信号。

提醒模块用于当警报接收模块接收到检修信号时，发出提醒。本实施例中，提醒模块的提醒方式为语音和文字。

识别出仪器存在问题时，管理人员会及时接收到检修信号，并在提醒模块的提醒下及时注意到该信号，便于及时派遣人员对设备进行检修。语音和文字的提醒方式，能够保证管理人员注意到检修信号。

实施例二

如图2、图3所示，与实施例一不同的是，本实施例中，育苗室包括供水箱3、水培箱1、废水箱2和营养液箱4；采集端及执行端均设置在水培箱1内；供水箱3与水培箱1通过进水管连通，进水管上设有进水泵6；水培箱1与废水箱2通过出水管连通，出水管上设有出水泵5，出水泵5与执行端的PLC控制器电连接。

服务器内还包括换水模块，换水模块用于根据预设的时间周期，给执行端的PLC控制器发送换水信号。

PLC控制器接收到换水信号后，打开出水泵5N分钟，N的具体数值，本领域技术人员可依据水培箱1的容量及出水泵5的功率设置，使出水泵5工作N分钟后，刚好将水培箱1内的废水抽干。

废水箱2内设有叶轮71，叶轮71水平设置，叶轮71与出水泵5的出水口相对；叶轮71的轴心上焊接有第一转杆7，第一转杆7的下端与废水箱2的底部通过轴承转动连接，第一转杆7的上端固定有第一皮带轮72，且第一转杆7穿过第一皮带轮72的轴心；

供水箱3的底部转动连接有第二转杆，具体的，第二转杆的底端与供水箱3的底部通过轴承转动连接；第二转杆上固定有第二皮带轮，且第二转杆穿过第二皮带轮的轴心；第二皮带轮与第一皮带轮72位于相同高度；第一皮带轮72与第二皮带轮上套接有皮带8；第二转杆的下半部分杆身上焊接有搅拌叶片；

如图4所示，营养液箱4的底部开有第一通孔42，营养液箱4焊接在支架上，支架由横杆和竖杆焊接而成，营养液箱4位于进水箱上方；营养液箱4底面上铰接有遮盘41，遮盘41上开有第二通孔，第二通孔与第一通孔42等大；遮盘41转动时，第一通孔42可与第二通孔重合；

第二转杆与遮盘41共轴线，且第二转杆的顶部与遮盘41的下表面焊接；

废水箱2的左侧开有竖直的滑槽，废水箱2左侧通过滑槽滑动连接有第一水浮块；废水箱2的左侧还用螺栓固定有转换块，转换块位于滑槽的顶端，进水泵开启开关用螺栓固定在转换块的下表面，进水泵开启开关位于第一水浮块正上方；

水培箱1的内部右侧壁上开有竖直的滑槽，水培箱1的右侧壁通过滑槽滑动连接有第二水浮块，进水泵断开开关用螺栓固定在水培箱的侧壁上，进水泵断开开关位于第二水浮块的正上方。

工作过程：

当水培箱1内的水使用时间达到预设的换水时间后，服务器的换水模块会给执行端的PLC控制器发送换水信号，PLC控制器接收到换水信号后，控制出水泵5打开N分钟，将水培箱1内的水排出到废水箱2内。

出水泵5开启后，出水泵5开始工作，将水培箱1内的水分抽入到废水箱2中。出水泵5的出水端在送出废水时，废水会冲击到废水箱2内的叶轮71，叶轮71会转动，从而带动

第一转杆7转动，第一转杆7通过第一皮带轮72、第二皮带轮及皮带8的传递，带动第二转动杆转动。

第二转动杆转动时，与第二转动杆顶端固定的遮盘41也开始转动，当遮盘41上的第二通孔与营养液底面上的第一通孔42重合时，营养液会向下落入到供水箱3中。营养液的容量，工作人员可根据植物的生长周期，***到，并将对应容量的营养液加入到营养液箱4中。当开始换水中，装置会自动向供水箱3中添加营养液。除此，第二转动杆转动时，第二转动杆上的搅拌叶片也开始转动。通过搅拌叶片的搅动，落入供水箱3中的营养液可以快速均匀的溶解在供水箱3的水中。

随着抽水泵抽出的废水增加，废水的液位逐渐升高，第一水浮块会逐渐向上滑动，从而打开出水泵5。由于水培箱1内的水分总量是相对固定的，因此，可通过设置转换块的高度，使抽水泵将水培箱1中的废水抽完时，第一水浮块按压转换块下表面的进水泵开启开关。

之后，进水泵6工作，将供水箱3中配好营养液的水抽入到水培箱1中。随着抽入到水培箱1中的水分的增多，第二水浮块会向上滑动。当第二水浮块向上按压进水泵断开开关，进水泵6断开工作，不再继续抽水，从而完成装置的换水。

使用本系统，工作人员只需根据经验，计算出一个周期内植物的生长的大致重量后，随意抽个时间提前换号营养液和供水箱3中的水。之后，当水培箱1内的水需要更换时，装置会自动进行更换。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。