一种甘蔗杂交亲本一体化管理系统

技术领域

本发明属于甘蔗种植管理系统技术领域，具体涉及一种甘蔗杂交亲本一体化管理系统。

背景技术

甘蔗是我国南方重要的经济作物。有性杂交是培育甘蔗新品种的主要途径，亲本是开展甘蔗有性杂交工作的基础，甘蔗亲本的种植管理尤为重要，不仅需要适宜的水分、养分及良好的环境，使甘蔗亲本生长得健康、粗壮，还需防止甘蔗植株倒伏，同时，还应通过光照调节亲本的花期，尽可能的使其在规划的时期内开花，以便进行杂交组合选配。因此，在甘蔗杂交亲本的管理上需要做好光照、水分、肥料养分以及防倒伏等方面的管理措施。

光是甘蔗生长发育中必不可缺少的重要环境因素之一，光照是基础，如果没有光照，再多的肥料、水份以及再合适的温度都是无益的，因为甘蔗根本无法正常生长发育，植物只有在光照条件下才能进行光合作用，也只有光合作用才能合成植物生长所需的各种有机物质；甘蔗生长通过光合作用、光质组成和光周期来调节它的生长发育，在不同的光源下，甘蔗的生长状况会有很大的不同。尤其在甘蔗成熟期，需要通过调节光照时长来推迟或提早甘蔗亲本的花期，以便进行甘蔗组合的选配。采用传统光源对甘蔗杂交亲本栽培存在以下缺点：1、传统光源均具有发热特征，近距离照射时会对蔗株造成灼伤而影响其生长发育；2、传统灯具发出的光源均匀度差，容易导致同一亲本内的蔗株受光的不一致，从而影响到亲本生长发育的一致性；3、市场面的LED植物生长灯点亮模式固定，不能模拟自然光的光照周期及模式，达不到很好的节能效果。

我国南方蔗区，特别是热带和亚热带地区一般在8-10月份时会遇到暴雨或台风天气，容易造成甘蔗倒伏，导致蔗株易折断，或弯曲，影响亲本的孕穗开花及其后期花穗的利用效率。甘蔗亲本在苗期、分蘖期、伸长期、生育期等各阶段都需要适宜的水分，不能仅靠自然雨水，需人工供水以满足其正常生长发育的需要；同时，也需要在不同的生长阶段供应适宜的肥料养分，以保证蔗株的营养生长和生殖生长发育的正常进行。

因此，在培育甘蔗亲本时，为保证甘蔗的正常生长发育以满足杂交工作的需要，需要对甘蔗的种植和管理采取相关的技术措施。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种甘蔗杂交亲本一体化管理系统，该管理系统主要解决甘蔗在生长过程中补光、供水、供肥以及防倒伏等不方便和效率不高的技术问题。

本发明的技术方案为：甘蔗杂交亲本一体化管理系统，所述管理系统包括由立柱、滑杆以及横杆围成的框架，所述框架内设有灯光系统、喷淋系统以及夹紧装置；所述灯光系统包括若干补光灯组、若干光照探测器以及灯光控制箱，若干所述补光灯组和光照探测器分别设在所述横杆上，所述灯光控制箱内包括若干光谱控制器、若干智能补光控制器、定时器以及中央控制器，每一个所述光谱控制器分别与所述定时器电连接，每一个所述光谱控制器对应与一个所述智能补光控制器电连接，所述智能补光控制器通过总线与所述光照探测器连接，并通过灯光驱动接口与所述补光灯组连接，所述中央控制器通过总线与智能补光控制器电连接。

所述喷淋系统包括输送池、地下水管系统以及若干输送装置，所述输送池设置在所述框架的外侧，所述地下水管系统包括若干交互设置的地下管，所述地下管与输送池连接且分布设置在地下，所述输送装置包括传输架、若干根支撑架以及喷淋组件，所述传输架上开设有一条滑槽，所述滑槽从所述传输架的一端开设到所述传输架的另一端，若干根所述支撑架间隔支撑在所述传输架的底部；所述喷淋组件设置在所述传输架上的滑槽内，所述喷淋组件包括移动设备、输送管、伸缩管以及配电箱，所述移动设备设置在所述滑槽内，所述输送管的底端竖直连接在所述移动设备的顶部，所述输送管的顶端与横向设置的所述伸缩管中部连通，所述配电箱设置在所述输送池上，所述配电箱与所述中央控制器电连接。

所述夹紧装置包括排列设置在所述滑杆上的若干个限位环和钢绳，所述钢绳的端头上分别设有挂钩，所述钢绳上的一个所述挂钩勾在一侧所述滑杆上的所述限位环上，另一个所述挂钩勾在相对侧所述滑杆上的所述限位环上。

作为本发明进一步的技术方案，所述移动设备包括滑轮、驱动电机以及舵机，所述滑轮滑设在所述滑槽内，所述舵机和驱动电机分别与所述滑轮连接，所述舵机与所述驱动电机电连接，所述驱动电机与所述配电箱电连接，所述舵机控制所述驱动电机的转速和转向，所述滑轮的外侧设有第一齿轮，所述驱动电机的转动轴上设有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合，所述驱动电机驱动滑轮转动。

作为本发明进一步的技术方案，所述立柱的上部固定连接所述横杆，所述立柱的下部滑动连接所述滑杆，所述限位环设置所述滑杆上。

作为本发明进一步的技术方案，所述管理系统还包括遮挡装置，所述遮挡装置包括收卷电机、卷板以及滑轮，所述收卷电机设置在所述横杆上，所述收卷电机与所述配电箱电连接，所述卷板的一侧与收卷电机的转动轴连接，另一侧连接所述有滑轮，所述滑轮设置在所述横杆上，所述滑轮通过所述收卷电机驱动后在所述横杆上移动进而带动所述卷板铺设和收卷。

作为本发明进一步的技术方案，所述光谱控制器是型号为AT89S52的微处理芯片，所述总线为RS485总线。

作为本发明进一步的技术方案，所述补光灯组包括红光LED、橙光LED和蓝光LED三种不同的光谱灯。

作为本发明进一步的技术方案，所述框架外侧设有排水沟。

作为本发明进一步的技术方案，所述灯光控制箱上设有太阳能光伏板，所述太阳能光伏板与所述配电箱连接。

作为本发明进一步的技术方案，所述伸缩管两端头均设有喷嘴，补水和提供液肥时，通过软管从所述地下管的接口连接到所述输送管的接口。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明在一体化管理系统中，灯光系统能够实现对各个阶段生长的甘蔗进行合理补光，喷淋系统能够实现对甘蔗进行供水和供肥，夹紧装置能够在暴雨/台风天气对甘蔗起到防倒伏的作用，而且设置排水沟能够及时排出甘蔗亲本种植地内的积水，整个一体化管理系统中各个环节之间相互辅助，缺少某一环节都将会影响甘蔗的整个生长发育过程以及亲本的孕穗开花的数量和质量。

2、在本发明的灯光系统中，光谱控制器与定时器相连，通过定时器预设时间，从而可以依据不同甘蔗亲本在不同的生长周期而智能地调节LED灯的光谱变化，定时器起到光谱变化的时间周期切换作用，促使光谱控制器可以依据不同时间段(白天/黑夜)周期变化，自动地进行光谱调节，非常智能。而且在补光灯组中包括红光LED、橙光LED和蓝光LED，不同的LED具有不同的波长，能够满足甘蔗各个生长发育阶段的光照需求，并且实现光谱可调节，与白炽灯相比甘蔗更易于吸收红光、橙光和蓝光产生的光能，更加有利于甘蔗的生长和孕穗开花。

3、在本发明中，还包括遮挡装置，如果天气过热或者暴雨天气，就可以通过遮挡装置将整个框架罩住，特别是在蔗苗生长期，在高温天气遮挡装置能够防止蔗苗灼烧，在暴雨天气能够挡住雨水，防止蔗苗淹死，也能避免甘蔗地积水的现象。另外，为促进甘蔗亲本开花，可能需要在晚上进行补光，此时通过遮挡装置将框架盖住，使得光照更多的集中在框架内照射，补光效果明显提升。

4、在需要给甘蔗亲本施肥时，把肥料放在输送池内，按一定的浓度要求加水搅拌溶解形成液肥，再通过地下管和喷淋系统将液肥喷洒，不用人工到蔗地里施肥，不仅提高了工作效率，还确保了肥料施用的质量和利用率。

5、本发明可针对甘蔗亲本种植基地内不同亲本的水肥需求、花期等特性，以及杂交工作规划要求的开花时期，对不同亲本进行水、肥、光照的精准处理：利用不同亲本间设置能够收缩的隔离板，结合光照探测器、光谱控制器和智能补光控制器相辅相成的运作，最后通过中央控制器控制对不同亲本进行相应的补光管理；在补水施肥上，在输送池和地下管道的作用下，通过配制不同浓度的液肥以及不同区域的控制开关来对不同亲本的水、肥喷施进行精准控制和管理，体现出了一体化管理的诸多优点。

附图说明

图1为本发明实施例中甘蔗管理一体化系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中甘蔗地内喷淋系统的分布结构示意图；

图3为图2中A处放大的结构示意图；

图4为本发明实施例中遮挡装置的结构示意图；

图5为图4中B处放大的结构示意图；

图6为本发明实施例中各个电子器件及电气设备的电路连接示意图；

图7为本发明实施例中灯光系统补光的工作流程图；

图1至图7中的附图标号为：1、立柱；2、横杆；3、限位环；4、补光灯组；5、排水沟；6、钢绳；7、灯光控制箱；8、太阳能光伏板；9、输送池；10、遮挡装置；101、滑轮；11、地下管；12、传输架；121、滑槽；13、支撑架；14、移动设备；15、输送管；16、伸缩管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1所示，本实施例所述的一种甘蔗杂交亲本一体化管理系统，管理系统包括由立柱1、滑杆(图中未标出)以及横杆2围成的框架，立柱1的上部固定连接横杆2，立柱1的下部滑动连接滑杆；框架内设有灯光系统、喷淋系统以及夹紧装置，其中灯光系统包括若干补光灯组4、若干光照探测器以及灯光控制箱7，若干补光灯组4和光照探测器分别设在横杆2上，补光灯组4包括红光LED、橙光LED和蓝光LED三种不同的光谱灯。灯光控制箱7内包括若干光谱控制器、若干智能补光控制器、定时器以及中央控制器，光谱控制器是型号为AT89S52的微处理芯片，每一个光谱控制器分别与定时器电连接，每一个光谱控制器对应与一个智能补光控制器电连接，智能补光控制器通过总线与光照探测器连接，并通过灯光驱动接口与补光灯组4连接，中央控制器通过总线与智能补光控制器电连接，其中总线为RS485总线，以及每个智能补光控制器控制四组(L1～L4)补光灯组4。灯光系统能够实现对各个阶段生长的甘蔗进行合理补光，光谱控制器与定时器相连，从而可以依据甘蔗不同的生长周期而智能地调节LED灯的光谱，定时器起到光谱变化的时间周期切换作用，促使光谱控制器可以依据不同时间段(白天/黑夜)周期变化，自动地进行光谱调节。而且在光灯组中包括红光LED、橙光LED和蓝光LED，不同的LED具有不同的波长，能够满足甘蔗各个生长阶段的光照需求，并且实现光谱可调节，与白炽灯相比甘蔗更易于吸收红光、橙光和蓝光产生的光能，更加有利于甘蔗的孕穗开花。一般在蔗地内会种植许多亲本材料，种植的每个亲本会形成一个区域，每个区域之间设置有能够收缩的隔离板，使用隔离板时，目的是防止相邻亲本之间在补光时相互影响到对方，因为每个甘蔗亲本的孕穗开花条件和开花时间，以及在不同的阶段所需要的光照条件可能存在差异。因此，光照探测器和智能补光控制器在横杆2上的设置，根据实际蔗地内不同甘蔗亲本的区域来设置，可以在横杆2之间设置连接杆用于支撑光照探测器和智能补光控制器工作，再通过光谱控制器选择适合该品种需要光照的光谱，最后通过中央控制器来控制整个蔗地内的实时补光。

参照图1至图3，喷淋系统包括输送池9、地下水管系统以及若干输送装置，输送池9设置在框架的外侧，地下水管系统包括若干交互设置的地下管11，地下管11与输送池9连接且分布设置在地下，每条地下管11上设有多处控制开关，具体的，所述输送池9与所述地下管11连接，输送池11主要用于存贮需要补充供应的水和施用的液体肥料，在需要给甘蔗亲本施肥时，把肥料放在输送池内，按一定的浓度要求加水搅拌溶解形成液肥，再通过地下管11和喷淋系统将液肥喷淋，在喷淋压不够的情况下，可以通过添加水泵加压促进喷淋的方式进行。具体的输送装置包括传输架12、若干根支撑架13以及喷淋组件，传输架12上开设有一条滑槽121，滑槽121从传输架12的一端开设到传输架12的另一端，若干根支撑架13间隔支撑在传输架12的底部，传送架可以是直线型也可以是弯曲型，实际根据蔗地内种植行路线才进行设计，通过在甘蔗地内架设传输架12，输送装置能够对甘蔗进行补水喷淋，这样也不会影响到甘蔗的生长以及机械收获。

喷淋组件设置在传输架12上的滑槽121内，具体的喷淋组件包括移动设备14、输送管15、伸缩管16以及配电箱，伸缩管16两端头均设有喷嘴，在补水和提供液肥时，通过软管从地下管11的接口连接到输送管15的接口，喷嘴能够将水、液肥喷淋在洒在2～5m的范围内，移动设备14设置在滑槽121内，输送管15的底端竖直连接在移动设备14的顶部，输送管15的顶端与横向设置的伸缩管16中部连通，配电箱设置在输送池9上，配电箱与中央控制器电连接。另外，灯光控制箱7上设有太阳能光伏板8，太阳能光伏板8与配电箱连接，太阳能光伏板8为整个一体化管理系统提供电压，不用在甘蔗地拉电线，可大大减少了投资成本。

具体的，移动设备14包括滑轮101、驱动电机以及舵机，滑轮101滑设在滑槽121内，舵机和驱动电机分别与滑轮101连接，舵机与驱动电机电连接，驱动电机与配电箱电连接，舵机控制驱动电机的转速和转向，滑轮101的外侧设有第一齿轮，驱动电机的转动轴上设有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮合，驱动电机驱动滑轮101转动。通过控制配电箱，给予驱动电机和舵机电压后，驱动电机驱动滑轮101转动，舵机能控制驱动电机转向和转速，最后使得滑轮101在滑槽121内移动。

参阅图1所示，夹紧装置包括排列设置在滑杆上的若干个限位环3和钢绳6，限位环3设置滑杆上。钢绳6的端头上分别设有挂钩，钢绳6上的一个挂钩勾在一侧滑杆上的限位环3上，另一个挂钩勾在相对侧滑杆上的限位环3上。即通过调节滑杆能够在立柱1上移动，次技术为现有技术，在此不再单独阐述。根据甘蔗生长阶段进行合理调节滑杆的高度，进而调节了钢绳6的高度，这样在甘蔗防倒伏上就更加具有针对性。在甘蔗防倒伏上，由于滑杆上均设有限位环3，则钢绳6在布局上有很多缠绕方式，比如方格式、交互式、麻绳式以及多重缠绕式等，随着甘蔗不同阶段以及实际天气情况，选择有利于操作且能够很好起到防倒伏作用的方式来进行。

另外，在本实施例中，在一体化管理系统中还包括遮挡装置10，具体参阅图1、图4以及图5所示，遮挡装置10包括收卷电机、卷板以及滑轮101，收卷电机设置在横杆2上，收卷电机与配电箱电连接，卷板的一侧与收卷电机的转动轴连接，另一侧连接有滑轮101，滑轮101设置在横杆2上，具体是横杆2上设有专门给予滑轮101滑动的轨道，滑轮101通过收卷电机驱动后在横杆2上移动进而带动卷板铺设和收卷。遇到天气过热或者暴雨天气，就可以通过遮挡装置10将整个框架遮住，特别是蔗苗生长期，在高温天气遮挡装置10能够防止蔗苗灼烧，在暴雨天气能够挡住雨水，防止蔗苗淹死，也能避免甘蔗地积水的现象。另外，为促进甘蔗亲本开花，可能需要在晚上进行补光，此时通过遮挡装置10将框架盖住，使得光照更多的集中在框架内照射，补光效果明显提升。框架外侧还设有排水沟5，在雨季中排水沟5能够及时将甘蔗地内的积水排出。

需要说明的是，在本实施例中所涉及到的电子器件以及电气设备均属于日常市场上的常规设备。

在本发明中，灯光系统的工作过程如下：

(1)光照强度采集：光照探测器按预定时间间隔采集每个甘蔗亲本区域的光照强度；

(2)判断是否需要补光：智能补光控制器将根据光照探测器采集的光照强度与智能补光控制器内预置的甘蔗当前所需最佳光照强度进行比较判断，如需补光，则按以下一种或几种相结合的补光模式，对该智能补光控制器控制范围内的甘蔗亲本区域进行补光：

A、自动补光模式：当甘蔗需要补光时，智能补光控制器驱动相对应的补光灯组4L1，当光照探测器检测到光照仍不足时，则驱动第补光灯组4L2，以此类推，直到补光后的光照强度达到预置的最佳光照强度，该模式适合于晴朗的天气环境。

B、时段补光模式：模拟太阳光照的变化对甘蔗补光，其具体方法是将一天内太阳光照强度分为两个时段组，即递增时段组和递减时段组，递增时段组主要应用于一天的上午，递减时段组应用于下午，每个时段组包括至少四个时段：如T1、T2、T3和T4，各个时间段光照强度T1

C、手动补光模式：可单独使用，也可与其它补光模式结合使用，具体方法是根据智能补光控制器液晶屏上显示的当前光照强度，人为判断手动开启或关闭补光灯组4。

D、被控补光模式：当采用小功率灯管补光灯进行精细控制且需要的补光灯的数目大于单个智能补光控制器能驱动的补光灯的数量时，中央控制器协调一个或多个智能补光控制器进行组合补光，具体方法是智能补光控制器Q1按预定时间间隔采集当前光照强度，当检测到光照强度比最佳的光照强度弱时，智能补光控制器根据需求开启指定的一组补光灯组4，再进行光照采集和检测，以此循环直到满足甘蔗的补光需求或当前智能补光控制器控制的补光灯组4均开启，当智能补光控制器Q1控制的补光灯组4均开启后，如若还不能满足甘蔗生长的光照强度需求，中央控制器将发送指令给智能补光控制器Q2，使其根据环境光照，依次开启其管辖的补光灯组4，以此类推，直到满足甘蔗亲本区域的补光需求。

(3)重复步骤(1)和步骤(2)。

需要特别注意的是，在给予甘蔗补光过程中，通过光照探测器反馈回来的光照强度，通过光谱控制器来选择LED光谱，再根据甘蔗生长阶段和实际天气情况选择红光LED、橙光LED和蓝光LED中的一种以及它们的光照强度，能够满足甘蔗各个生长阶段的光照需求，并且实现光谱可调节。

总体上，在本发明的一体化管理系统中，灯光系统能够实现对各个阶段生长的甘蔗以及不同亲本品种的区域进行合理补光，而且在灯光系统中实现智能操作，减少工作量；喷淋系统能够实现对甘蔗进行补水和供肥，夹紧装置能够在暴雨/台风天气对甘蔗起到防倒伏的作用，而且排水沟5也能及时排出甘蔗地内的积水，整个一体化管理系统中各个环节之间相互辅助，缺少某一环节都将会影响甘蔗亲本的生长以及孕穗和开花的质量。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。