无土栽培控制装置、方法、电子设备、存储介质及产品

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及无土栽培控制装置、方法、电子设备、存储介质及产品。

背景技术

在现代农业的高速发展中，A型无土栽培因在种植空间利用率和光照利用度高上的优势，越来越成为现代农业的标杆，但在日常维护中，因A型装置的每一种植层中植物的相对独立性，一般将需要营养液浓度较高的种植物安放在顶层，依次向下在A型装置两侧各斜面上的安装需要营养浓度较低种植层，营养液会从顶层依次流向下层种植层。

为达到每一种植层中的植物所需营养液浓度，工作人员需在A型装置培养器皿中营养液成分的测量和控制。

以上方法需要耗费大量的人力物力。

发明内容

本发明提供的无土栽培控制装置、方法、电子设备、存储介质及产品，用以解决现有技术中需要耗费大量的人力物力的缺陷，实现极大地降低了测量的精力和成本，减少监控和测试设备，提高测量的效率的同时减少营养液的消耗。

本发明提供一种无土栽培控制装置，包括：

采集设备，用于采集培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息，并将所述离子浓度信息发送至所述处理设备；

处理设备，用于根据所述离子浓度信息，确定控制指令，并将所述控制指令发送至所述控制设备；

控制设备，根据所述控制指令，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

根据本发明提供的一种无土栽培控制装置，所述采集设备包括采集模块、离子检测传感器、驱动模块和导轨；

所述驱动模块，用于驱动所述采集模块和所述离子检测传感器沿所述导轨运动至每个采集点；

所述采集模块，用于采集培养器皿中所述每个采集点的营养液；

所述离子检测传感器，用于对所述采集模块采集的每份营养液进行离子浓度检测，确定离子浓度信息，并将所述离子浓度信息发送至所述处理设备。

根据本发明提供的一种无土栽培控制装置，所述处理设备，包括：数据调度模块和处理器；

所述数据调度模块，用于接收所述离子浓度信息，并将离子浓度信息中的各离子浓度数据分别与标准营养液的标准离子浓度数据进行对比，生成对比结果，并将所述对比结果发送至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述对比结果，生成所述控制指令。

根据本发明提供的一种无土栽培控制装置，所述控制设备，包括：闸门控制模块；

所述闸门控制模块，用于接收所述处理设备发送的控制指令，并根据所述控制指令，控制对任一种植层向下一种植层流入营养液的闸门的开启和关闭；

所述任一种植层中营养液的离子浓度高于所述下一种植层。

根据本发明提供的一种无土栽培控制装置，所述装置，还包括：显示模块；

所述显示模块与所述处理设备通信连接，用于接收所述处理设备发送的所述离子浓度信息和所述对比结果并显示。

根据本发明提供的一种无土栽培控制装置，所述装置，还包括：电源模块和备用电源模块；

所述处理设备分别与所述电源模块和所述备用电源模块电连接；

所述电源模块和所述备用电源模块，分别用于对所述处理设备进行供电。

本发明还提供一种无土栽培控制方法，包括：

接收培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息；

根据所述离子浓度信息，确定控制指令；

将所述控制指令发送至控制设备，所述控制指令，用于指示所述控制设备，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述无土栽培控制方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述无土栽培控制方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述无土栽培控制方法。

本发明提供的无土栽培控制装置、方法、电子设备、存储介质及产品，通过控制培养器皿中上层高浓度营养液向下层低浓度营养液的流动，实现对每一种植层的营养液的离子浓度的控制，极大地降低了测量的精力和成本，减少监控和测试设备，提高测量的效率、减少营养液的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的无土栽培控制装置的结构示意图之一；

图2是本发明提供的无土栽培控制装置的结构示意图之二；

图3是本发明提供的无土栽培控制方法的流程示意图；

图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。

附图标记：

100：无土栽培控制装置；110：采集设备；120：处理设备；130：控制设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图4描述本发明的实施例所提供的无土栽培控制装置、方法、电子设备、存储介质及产品。

图1是本发明提供的无土栽培控制装置的结构示意图之一，如图1所示，无土栽培控制装置100包括：

采集设备110、处理设备120和控制设备130；

采集设备，用于采集培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息，并将所述离子浓度信息发送至所述处理设备；

处理设备，用于根据所述离子浓度信息，确定控制指令，并将所述控制指令发送至所述控制设备；

控制设备，根据所述控制指令，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

培养器皿可以采用A型培养器皿或塔式培养器皿，这种培养器皿分为多层，每一种植层中营养液的离子浓度从顶层到底层逐层降低，作物的根系浸泡在营养液中，对应地，将对营养要求较高的作物种植在上层，将对营养要求较低的作物种植在下层。

离子浓度信息包括培养器皿的每一种植层中营养液的离子浓度。

处理设备可以包括ARM11核心处理器，为本发明提供的无土栽培控制装置的主控中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，能够实现与外围电路的通信与控制，具有同时多线程的调度功能。

采集设备可以在每一种植层中至少1处采集点采集营养液，并检测每次采集的营养液的离子浓度，以供处理设备判断任一种植层的营养液中的元素是否满足该种植层中作物的生长条件，根据离子浓度与作物的正常需求的数据比较，处理设备生成控制指令并发送至控制设备，控制设备根据控制指令，在离子浓度低于作物的正常需求的情况下，打开上一种植层中营养液的闸门，并实时检测该层营养液的离子浓度，直至处理设备确定离子浓度能够满足作物的正常需求，处理设备向控制设备发送关闭指令，以关闭上一种植层中营养液的闸门。

本发明提供的无土栽培控制装置，通过控制培养器皿中上层高浓度营养液向下层低浓度营养液的流动，实现对每一种植层的营养液的离子浓度的控制，极大地降低了测量的精力和成本，减少监控和测试设备，提高测量的效率的同时减少营养液的消耗。

可选地，所述采集设备包括采集模块、离子检测传感器、驱动模块和导轨；

所述驱动模块，用于驱动所述采集模块和所述离子检测传感器沿所述导轨运动至每个采集点；

所述采集模块，用于采集培养器皿中所述每个采集点的营养液；

所述离子检测传感器，用于对所述采集模块采集的每份营养液进行离子浓度检测，确定离子浓度信息，并将所述离子浓度信息发送至所述处理设备。

培养器皿的每一种植层均设置有至少一个采集点，在同一种植层中设置有多个采集点的情况下，处理设备将离子检测传感器所检测出的该层每个采集点的离子浓度取平均数，作为该种植层的营养液的离子浓度数据。

在采集模块运行的过程中，驱动模块带动采集模块和离子检测传感器沿着导轨运动，每到一个采集点并停靠，采集模块进行营养液的采集，离子检测传感器检测出所采集的营养液的离子浓度，采集模块将采集的营养液倒回采集点，避免营养液的浪费，驱动模块再带动采集模块和离子检测传感器沿着导轨移动到下一采集点，进行营养液的采集和离子浓度检测。

根据本发明提供的无土栽培控制装置，通过将营养液成分的自动测量和测控导轨相结合，将工作人员从大量的重复性劳动中解脱出来。

可选地，所述处理设备，包括：数据调度模块和处理器；

所述数据调度模块，用于接收所述离子浓度信息，并将离子浓度信息中的各离子浓度数据分别与标准营养液的标准离子浓度数据进行对比，生成对比结果，并将所述对比结果发送至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述对比结果，生成所述控制指令。

数据调度模块，能够实现扫描数据调度和管理功能，通过队列方式有效管理交换数据。

处理器可以是ARM11核心处理器，能够实现与外围电路的通信与控制，以及多线程的数据调度和运算功能。

一个离子浓度数据对应一个种植层，数据调度模块可以计算出每个离子浓度数据与标准离子浓度数据之间的差异度，将所有的差异度作为对比结果，并将比较结果发送至处理器。其中，差异度可以是差值或比值。

处理器将每个差异度与该差异度对应的种植层中作物的差异度区间进行比较判断，若差异度处于差异度区间内，则控制该种植层的上一种植层的阀门关闭；若差异度处于差异度区间外，则根据该种植层的上一种植层的营养液的离子浓度、该种植层的营养液浓度和体积，以及阀门的流速，计算该种植层的上一种植层的阀门打开的时间，最终生成控制信号，对所有的阀门进行对应的控制。在最上层的营养液的离子浓度不足的情况下，控制阀门向最上层的种植层补充标准营养液，标准营养液的离子浓度高于任一种植层中营养液的离子浓度。

差异度区间为满足该作物正常生长的离子浓度的区间与标准离子浓度数据之间的差异度所处的数值区间。

根据本发明提供的无土栽培控制装置，利用数据调度模块对数据进行调度和管理，并由处理器生成控制信号，进而实现对阀门的控制。

可选地，所述控制设备，包括：闸门控制模块；

所述闸门控制模块，用于接收所述处理设备发送的控制指令，并根据所述控制指令，控制对任一种植层向下一种植层流入营养液的闸门的开启和关闭；

所述任一种植层中营养液的离子浓度高于所述下一种植层。

阀门控制模块可以控制阀门的打开与关闭，还能控制阀门处营养液的流速。

闸门控制模块根据控制指令，控制每一个阀门打开或关闭，以及打开的时长。

根据本发明提供的无土栽培控制装置，通过在每一种植层设置闸门，利用上层营养液对下层营养液的离子浓度进行精准调节控制，能够实现营养液的重复利用，减少浪费。

可选地，所述装置，还包括：显示模块；

所述显示模块与所述处理设备通信连接，用于接收所述处理设备发送的所述离子浓度信息和所述对比结果并显示。

其中，显示模块可以是触摸屏、发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)显示屏、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等能够显示数据的功能性器件，在本发明后续实施例中均以触摸屏为例进行说明，其不视为对本发明保护范围的限定。

触摸屏除了显示数据，还可以进行营养液浓度告警以及数据传输。

例如，用户在通过触摸屏观察到最底层的种植层中营养液的离子浓度过低，可以通过触摸屏进行输入，以控制最底层的种植层中营养液排出，避免影响上一种植层中营养液对最底层种植层中营养液的离子浓度调节效果。

根据本发明提供的无土栽培控制装置，通过设置显示器模块，将采集的数据和处理结果进行可视化，便于用户观察和监控。

可选地，所述装置，还包括：电源模块和备用电源模块；

所述处理设备分别与所述电源模块和所述备用电源模块电连接；

所述电源模块和所述备用电源模块，分别用于对所述处理设备进行供电。

其中，备用电源模块可以包括柴油发电机，或是锂电池组。

电源模块和备用电源模块分别与处理设备连接，为处理设备提供电源，此外，电源模块和备用电源模块还可以与无土栽培控制装置的其他部件连接，为整个无土栽培控制装置提供电源和动力支撑。

备用电源模块能够在电源模块无法供电的情况下，对无土栽培控制装置供电。

根据本发明提供的无土栽培控制装置，通过设置备用电源，保证了供电可靠性，使装置能够正常运行。

图2是本发明提供的无土栽培控制装置的结构示意图之二，如图2所示，包括：

ARM11核心处理器、网络传输模块、数据调度模块、主用电源模块、显示模块、动力驱动模块、培养液采集模块、闸门控制模块和离子检测模块；

培养液采集模块，用于采集各个采集点的营养液；

离子检测模块，用于检测培养液采集模块每次采集的营养液的离子浓度，生成离子浓度信息。

动力驱动模块，用于驱动培养液采集模块和离子检测模块沿导轨移动至各个采集点；

ARM11核心处理器，用于：

接收离子检测模块发送的离子浓度信息；

将离子浓度信息发送至数据调度模块，并接收数据调度模块返回的对比结果；

根据对比结果生成控制指令，并将控制指令发送至闸门控制模块；

并将离子浓度信息和对比结果分别发送至显示模块和后台服务器；

数据调度模块，用于接收ARM11核心处理器发送的离子浓度信息，将离子浓度信息中的各离子浓度数据分别与所述营养液的标准离子浓度数据进行对比，生成对比结果，并将对比结构发送至ARM11核心处理器；

闸门控制模块，用于根据控制指令，控制每一种植层的营养液流入下一种植层的营养液的阀门的开启和关闭；

显示模块，用于接收ARM11核心处理器发送的离子浓度信息和对比结果并显示；

网络传输模块，用于建立ARM11核心处理器和后台服务器之间的通信连接；

主用电源模块，用于对整个无土栽培控制装置提供电源支撑。

下面对本发明提供的无土栽培控制方法进行描述，下文描述的无土栽培控制方法与上文描述的无土栽培控制装置可相互对应参照。

本发明实施例提供的无土栽培控制方法，执行主体可以为电子设备或者电子设备中能够实现该无土栽培控制方法的软件或功能模块或功能实体，本发明实施例中电子设备包括但不限于处理设备。需要说明的是，上述执行主体并不构成对本发明的限制。

图3是本发明提供的无土栽培控制方法的流程示意图，如图3所示，包括但不限于以下步骤：

首先，在步骤S1中，接收培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息。

离子浓度信息包括培养器皿的每一种植层中营养液的离子浓度数据。

采集设备可以在每一种植层中至少1处采集点采集营养液，并检测每次采集的营养液的离子浓度，并将所有的离子浓度数据的组合作为离子浓度信息。

处理设备接收采集设备发送的离子浓度信息。

进一步地，在步骤S2中，根据所述离子浓度信息，确定控制指令。

采集设备可以在每一种植层中至少1处采集点采集营养液，并检测每次采集的营养液的离子浓度，以供处理设备判断任一种植层的营养液中的元素是否满足该种植层中作物的生长条件，根据离子浓度与作物的正常需求的数据比较，生成控制指令。

进一步地，在步骤S3中，将所述控制指令发送至控制设备，所述控制指令，用于指示所述控制设备，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

处理设备将控制指令发送至控制设备，控制设备根据控制指令，在离子浓度低于作物的正常需求的情况下，打开上一种植层中营养液的闸门，并实时检测该层营养液的离子浓度，直至处理设备确定离子浓度能够满足作物的正常需求，处理设备向控制设备发送关闭指令，以关闭上一种植层中营养液的闸门。

本发明提供的无土栽培控制方法，通过控制培养器皿中上层高浓度营养液向下层低浓度营养液的流动，实现对每一种植层的营养液的离子浓度的控制，极大地降低了测量的精力和成本，减少监控和测试设备，提高测量的效率的同时减少营养液的消耗。

图4是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行无土栽培控制方法，该方法包括：接收培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息；根据所述离子浓度信息，确定控制指令；将所述控制指令发送至控制设备，所述控制指令，用于指示所述控制设备，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的无土栽培控制方法，该方法包括：接收培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息；根据所述离子浓度信息，确定控制指令；将所述控制指令发送至控制设备，所述控制指令，用于指示所述控制设备，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的无土栽培控制方法，该方法包括：接收培养器皿的各种植层中营养液的离子浓度信息；根据所述离子浓度信息，确定控制指令；将所述控制指令发送至控制设备，所述控制指令，用于指示所述控制设备，控制所述培养器皿的任一种植层中的营养液流入与所述任一种植层相邻的下一种植层。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。