微型植物工厂营养液循环控制系统设计
营养液的供应与计算机控制系统
营养液的供应与计算机控制系统 [转贴 2009-05-22 22:18:05]字号：大中小营养液是植物生长发育的矿质营养基础与水份基础，它除了配方合理营养元素间的比例匀衡外，还需有适合的浓度与适宜的酸碱度，也就是电导率EC值与PH值要做到科学调配，如果是水培方式还需对营养液的溶氧及液温进行控制，但在雾培情况下，溶氧可以不必考虑，液温的要求也没有水培这么严格，这样可使营养液的调控实现简易化。
在生产中只需对养液的浓度及PH值进行控制即可，这些调控都可集中在一个回流的营养液池中完成。
把相关参数调控适宜后再经营养液供给管道以弥雾的方式供应到栽培系统的根域空间内，实现根系的气雾培养。
营养供给系统由动力系统、管道、喷头组成，其中管道又分供液管与养液收集回流管组成，供液管又由主管及各级的支管或毛管联接而成，动力系统是实现营养液雾化的动力源，它可以是水泵也可以是压力罐，配置功率或压力的大小由面积及喷头所需的压力来决定，面积大动力功率与压力就要大，可通过计算后确定配置。
在规模化生产或植物工厂中，营养液的调控、系统运行及各种执行动作都是通过计算机自动控制来实现，用于气雾栽培的计算机控制系统具有以下三方面功能，其一是对养液的科学调控，其二是对外环境的自动调控，其三是对根域环境的自动控制。
这三者的控制构成了气雾培的自动控制系统。
计算机控制系统由三大部份组成，传感器、运算中心、执行动作部件，三者之间的控制逻辑如下，传感器采集外环境、养液及根域环境的各种参数，比如营养液的EC值、PH值、液温、还有根域环境的温度与湿度，然后计算机按专家系统或植物生长模式进行运算判断发出执行指令，再自动开启相关的执行部件进行调控，如养液的EC值过低，就自动添加母液，过高就注入清水，通过开启相关电磁阀来实现启闭。
用于雾培的计算机控制系统与水培及温室智能控制上有许多是类同的这里就不作介绍，本文就有异于其它栽培模式所不具有的控制部份进行说明。
特别是养液的间歇弥雾控制与根域环境的二氧化碳与氧气供给控制，这两种控制是当前气雾培植物工厂有异于其它模式的关键所在，当然在常规气雾培中可以不需考虑二氧化碳气与氧气的根域控制，但这二种气体的科学供给能为植物的生长能发挥出更大的生产潜力，所以也被目前广大的气雾培生产科研单位所应用。
植物工厂设计方案
植物工厂设计方案1. 引言植物工厂是一种通过控制环境条件来种植植物的现代农业生产模式。
它利用先进的技术手段，如LED光源、温度湿度控制系统等，为植物提供最佳的生长环境。
本文将介绍一个基于垂直种植的植物工厂设计方案，旨在提高植物生长效率和提供高质量的农产品。
2. 设计目标本设计方案的目标是在有限的空间内实现高效的植物生产，并确保农产品的质量和安全性。
具体目标如下：•提供适宜的光照、温度和湿度，以满足植物生长的需求。
•最大化空间利用，通过垂直种植方式提高产能。
•实现自动化控制，减少人工操作和能源消耗。
•保证农产品的无农药残留和纯净度，提供安全的食品。
3. 设计要素3.1 空间布局植物工厂的空间布局应充分考虑到植物的生长需求和操作的便利性。
本方案建议采用多层垂直种植架的布局方式，以最大化空间利用。
种植架的高度和间距应根据植物的生长特性和灯光的照射需求进行调整。
3.2 光照系统植物工厂的光照系统是核心设备之一。
本方案建议使用LED光源，通过控制不同波长的光线和光照强度，以提供最适合植物生长的光照条件。
光照系统还应考虑到节能和照明效果，以确保稳定而高效的生产环境。
3.3 温湿度控制温度和湿度是植物生长的重要影响因素。
本方案建议采用先进的温湿度控制系统，以确保生产环境中的温度和湿度处于最适宜的范围。
系统应配备温湿度传感器，并能自动调整加热、冷却和除湿设备，以维持稳定的生产条件。
3.4 自动化控制为了减少人工操作和提高生产效率，本方案建议实现植物工厂的自动化控制。
通过集成传感器和执行器，可以实现对光照、温湿度、水分和营养等因素的自动调节和监控。
自动控制系统还可以与农业物联网平台连接，实现远程监控和数据分析。
3.5 无土栽培系统为了减少土壤传染病的风险并提高水肥利用效率，本方案建议采用无土栽培系统。
通过在种植架上设置水培槽和营养液供给系统，可以实现植物的根系生长和养分吸收。
无土栽培系统还可以与自动化控制系统集成，实现自动供水和营养液循环。
小型智能植物工厂控制系统设计
小型智能植物工厂控制系统设计发布时间：2023-02-24T05:33:07.517Z 来源：《中国科技信息》2022年10月19期作者：杨健，逄崇雁（通讯作者），孙艳茹[导读] 本文介绍了小型智能植物工厂控制系统设计杨健，逄崇雁（通讯作者），孙艳茹哈尔滨华德学院智能制造工程学院，黑龙江省哈尔滨市 150025摘要：本文介绍了小型智能植物工厂控制系统设计，在一些保护设施内，人为设置适合植被生长的环境，在不同季节内，尤其不利于植被生长的季节来进行植被栽培的一种方法，即设施栽培。
根据设施内种植条件是可以自动控制的，所以可以实现在一年内长期种植，玻璃和塑料薄膜温室出现后，植被生产有很大变化，目前完全可以根据需求，随时栽培出不同植被。
温室环境的调节主要包括日光、温度、湿度三个方面，本文在成本和安全性能方面具有较好的优势和应用价值。
关键词：智能植物工厂；自动控制；设施栽培1引言随着社会对小型植物越来越多的需求，传统的土地耕作模式已无法满足人们对植物蔬菜的需求，植物工厂由此诞生。
传统的温湿度检测方法费时又费力，且效率低、检测精度不高，因此，设计一套自动检测温湿度的方案就显得尤为重要。
将单片机应用到温湿度检测系统中，在该项目里，采用DHT11温湿度复合传感器，能够输出已校准的数字信号，具有极佳的长期稳定性以及可靠性。
传感器内部有NTC测温元件和电阻式感湿元件。
此外，DHT11还具有低功耗、体积小、信号传输距离大以及性价比高等特点。
同时，该项目功能设计诸如键盘、显示、报警等采用简单人机对话电路，系统具有一定的可靠性与抗干扰性，能够实现单片机与PC机的通信，具有实时报警系统，可快速识别危险并发送信号，以确保植物的稳定生长。
2整体方案设计本设计采用单片机为主控制芯片，以AD590为温度传感器，通过ADC0809采集了各个温度点的温度，利用LCD1602液晶显示器形象直观的显示出测量的温度值，与设定温度值对比，超出最佳温度范围则报警，并通过单片机对电机及加热丝控制，以实现多路温度显示、报警、控制等功能。
植物工厂,设计方案(精华)
植物工厂设计方案目录第一章公司介绍 (3)第二章设计方案 (3)一、设计依据与标准 (3)二、概况 (5)第三章植物工厂系统组成图 (9)第四章项目实施方案 (10)一、布局与工艺 (10)二、维护结构 (10)(一) 保温板 (10)(二) 植物工厂门 (13)(三) PVC地面 (14)三、空气调节系统 (19)(一) 温度的调控 (19)(二) 湿度的调控 (34)(三) 二氧化碳调节系统 (38)四、补光系统 (39)(一) 设计原则 (39)(二) 培养架介绍 (40)(三) 光源设计 (41)(四) 运用案列 (42)五、营养液施肥系统 (44)六、营养液增氧消毒系统 (44)七、植物工厂控制系统 (47)(一) PID控制技术 (47)(二) PLC控制系统 (49)(三) 控制系统功能及介绍 (51)(四) 现场控制箱及电料 (56)(五) 奥地利E+E温湿度传感器 (57)八、植物工厂配套设施 (59)九、植物栽培过程 (60)第一章公司介绍第二章设计方案一、设计依据与标准国家及行业的有关法规、规范、标准、条例、规定1、《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）；2、《环控舱施工及验收规范》（JGJ-71-1990）；3、《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；4、《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50246-2002）；5、《单元式空气调节机技术条件》（GB/T17758-1999）；6、《组合式空调机组》（JB/14294-1993）；7、《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组，工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组》（GB/T18430.1-2001）8、《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）9、《通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）10、《生物气候箱技术规范》（JBJ71-90）11、《冷库设计规范》（GB50072-2001）12、《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》（GB50274-98）13、《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）14、《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006）15、《建筑地面工程施工及验收规范》（GB50209-2002）16、《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》（GB50210-2001）17、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）18、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）19、《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）20、实验室生物安全通用要求（GB19489-2004）21、生物安全试验室建筑技术规范（GB50346-2004）二、概况植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。
《设计与建造“植物工厂”作业设计方案
《设计与建造“植物工厂”》作业设计方案一、项目背景随着城市化经过的加快和人口增长，农业生产面临着空间受限、土地资源匮乏、环境污染等问题。
因此，植物工厂作为一种新型的农业生产模式，受到了越来越多人的关注和青睐。
本设计方案旨在探讨如何设计和建造一座摩登化、智能化的植物工厂，实现高效生产、勤俭资源、珍爱环境的目标。
二、设计理念1. 环保节能：利用先进的设备和技术，最大限度地减少能源消耗和废弃物排放，实现绿色生产。
2. 智能化管理：借助物联网技术和人工智能算法，实现对植物发展环境的精准监控和调控。
3. 多功能性：结合垂直种植、水培技术等多各种植方式，实现多样化农产品生产。
三、设计方案1. 建筑设计：采用摩登化玻璃幕墙设计，最大限度地利用自然光线，减少人工照明。
建筑结构采用轻钢结构，方便快速搭建和改造。
2. 种植系统：引入智能水培系统和气候控制系统，实现植物发展环境的精准控制。
同时，采用垂直种植技术，最大水平地勤俭空间。
3. 营养液循环系统：设计循环利用营养液的系统，减少浪费，提高资源利用率。
4. 自动化管理：引入自动化种植管理系统，实现植物发展过程的自动监控和调节，提高生产效率。
5. 节能环保：采用太阳能光伏板和风力发电设备，实现自给自足的能源供应，减少对传统能源的依靠。
四、实施计划1. 筹办阶段（1-3个月）：确定项目需求，进行市场调研，制定详细的设计方案和预算计划。
2. 设计阶段（3-6个月）：与设计团队合作，完成建筑、种植系统、水培系统等方面的设计工作。
3. 施工阶段（6-12个月）：选择合适的施工团队，按照设计方案进行施工，保证工程质量和进度。
4. 调试阶段（1-3个月）：对植物工厂的各项系统进行调试和优化，确保设备正常运行。
5. 运营阶段：建成后进行试运营，根据实际情况不息优化管理和生产流程，实现高效生产。
五、预期效果1. 提高农产品产量和质量，满足城市居民对绿色有机农产品的需求。
2. 减少土地占用和化肥农药应用，降低农业对环境的影响。
小型植物工厂控制系统设计
机械装备23Mechanized Equipment2017年6月下小型植物工厂控制系统设计林志鸿,林银盛,许志腾（福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350001）摘 要：采用单片机对植物工厂的环境因素及培养架进行控制，以实现对植物自动化培养。
根据植物工厂中的温度、湿度以及二氧化碳浓度，设计了一种能够实时测量植物工厂中的环境变量，并且当环境变量超出限定范围时，能够执行降温，除湿以及增加二氧化碳浓度等功能的环境控制系统。
同时，还设计了一种能够将培养架高处植物移动至指定位置的培养盆取放控制系统。
关键词：单片机；植物工厂；控制；温度；湿度；二氧化碳中图分类号：S22 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2017）12-0023-03 随着科技水平的进步，生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高，传统的土地耕作模式已无法满足人们对植物蔬菜的需求，植物工厂由此诞生。
植物工厂的概念首先是由日本提出[1]。
1957年，丹麦约克里斯顿农场里就已诞生世界上第一家“植物工厂”[2]。
早期的植物工厂研究规模较小，主要是在实验室中使用，且成本较高[3]。
从二十世纪七十年代开始，围绕着植物工厂的各种实验开始增多，其主要是由发达国家进行主导的实验。
尤其是日本在植物工厂上投入了大量资金及人才使植物工厂的市场化得到进一步发展，也令日本在该方面处于世界顶尖水平。
自二十世纪八十年代后，在发达国家中陆续出现以研究和发展植物工厂的相关协会，因而植物工厂发展得更为迅速，且更广泛地在市场中普及。
自二十世纪八十年代后，在发达国家中陆续出现以研究和发展植物工厂的相关协会，因而植物工厂发展得更为迅速，且更加广泛地在市场中普及。
二十一世纪初，在美国以及日本出现了许多家用微型植物工厂，对以蔬菜为食的国家里产生了较为巨大的市场。
在日本出现了占地面积3000m 2的大型植物工厂，美国则建立了占地面积高达18000m 2的植物工厂。
植物工厂能够解决传统土地耕作模式，土地利用率低、受环境因素影响大、耕作周期长、浪费人力、生产率低等缺点，对于像我国这样人口众多、用地紧张的国家来说，具有十分重大的研究意义和发展前景。
微型植物工厂雾培控制系统设计
置 困难 与 基质 消 毒更 换 的 问题 ，营养 液 水 培存 在水 中氧气 浓 度 太低 导致 烂 根 的现象 ，这些 技术 都 存 在
或 多或 少 的 问题 。 而新兴 发 展起 来 的气 雾培 （ 以下
统 、 传 感 器 系 统 、根 域 调 控 系 统 、 闪存 （ Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ Ｍｅ ｍ ｏ ｒ ｙ ，一 般 简 称 为 Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ）存 储 模 块 及 液 晶触 摸屏 ，系统控 制结 构 图 ．见 第 ９ ５页 图 １ 。 传感 器 系统 包括 检 测 液态 营养 液 的 可溶 性 盐浓
的 温 度 、湿 度 传 感 器 ，各 传感 器 通 过 检 测 采 集 控
制 系统 内 的环境 参数 ，通过 信 号线 将 信息 传 送 给单
的根 系 在 空气 中 自由伸展 。根 系 向外 生 长几 乎无 阻 力 ，从 根本 上 解 决 了 根 系 吸 收养 分 与 氧 气 的 矛 盾 ， 这个 优 势是 其他 栽培 方式 不具 备 的 。
究 中出 现 的新事 物 ，它 在有 限的空 间 内 ，高度 集 中
与 此 同时 ，雾 培 是最 节水 的栽 培方 式 。雾 培所
需 要 的水完 全 从气 雾 化 营养 液 中吸 取 ，没 有被 植 物
了植 物 培育 、传 感 器检 测 与 自动控 制 ，采 用多 种 新
兴 技 术 ．调 控植 物 最佳 生长 环 境 ，提 高植 物生 长 速 度 。在植 物 工厂 技术 较 发达 的国家 ，微 型植 物 工 厂
用 技 术
文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ９ １ ４ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ９ ４ — ０ ５
微型植物工厂雾培控制系统设计
微型植物工厂营养液循环控制系统设计
微型植物工厂营养液循环控制系统设计作者：罗孟德，贾鹤鸣，赵文科，朱传旭,杨泽文来源：《科技创新与生产力》 2017年第5期罗孟德，贾鹤鸣，赵文科，朱传旭,杨泽文（东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150040）摘要：本文针对微型植物工厂设计了一种营养液循环系统，用以智能化调控植物生长环境。
该系统采用高性能的STM32F407VET6单片机作为微控制器，RW1820B温度传感器实现精确采集营养液温度，高性能缓冲放大器ADA4505和STM32单片机片内高精度模数转换器（ADC）实现营养液pH值的采集，利用非接触式超声波方式采集营养液液位，基于微控制器高效运算与逻辑分析结果，通过加热器、制冷器、蠕动泵及水泵调控植物的生长环境。
该系统可以高精度地感知系统的环境状况并对系统做出相应调控，实现微型植物工厂营养液循环系统的精确调节。
关键词：智能调节；微型植物工厂；营养液；循环控制系统中图分类号：TP273；S31文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.05.070植物工厂是一种在一定空间内，通过多种传感器感知环境状况从而对环境做出相应调控实现农作物高效连续生长的智能系统[1]。
大多数植物工厂采用绝热材料作为系统外壁，极大地限制了植物工厂同外部进行能量和物质交换，将环境变化对系统的影响降至最低[2]。
植物生长所必需的空气、水、热量等由人工提供。
光照主要由太阳光提供，在太阳光较弱或黑暗时由人工光源辅助照明。
目前植物工厂有两个发展方向，一是向着工业化、大型化发展，二是向着家庭化、小型化发展[3]。
大型植物工厂相比于微型植物工厂系统的复杂度增加，植物生长的环境调控也变得困难。
微型植物工厂的系统较简单，集成度更高，非常适合家庭培养及科学研究。
植物生长的环境由系统感知并自动调控植物生长所需合适的光照、温度，并为植物提供适当的营养成分[4]。
其中，植物营养液代替土壤向植物体提供水、肥、气、热量等生长因子，因此营养液的调控在整个系统中占有十分重要的地位。
植物工厂的智能化方案 (3)
植物工厂的智能化方案植物工厂是一种利用现代科技手段，通过控制光、温度、湿度和其他环境因素，以及通过使用合适的营养液和栽培技术，在封闭的环境下种植作物的一种先进的农业生产模式。
植物工厂的优点包括节水、节能、减少了对土壤的依赖，以及无季节限制等。
而为了进一步提高植物工厂的效率和产量，智能化方案是关键。
一、传感器技术传感器技术是植物工厂智能化的基础。
通过在植物工厂内部布置各种传感器，可以实时监测和收集大量的数据，如温度、湿度、光照强度、CO2浓度等。
这些数据可以帮助农户和技术人员了解植物生长的环境条件，并及时调整和优化。
例如，如果温度过高，可以自动启动降温装置；如果湿度不足，可以自动启动加湿装置。
传感器技术的应用能够使植物工厂自动化程度更高，降低人工干预的成本，提高生产效率。
二、智能控制系统传感器技术收集到的数据需要经过处理和分析，才能为植物工厂的管理决策提供依据。
因此，智能控制系统是必不可少的。
智能控制系统可以根据传感器数据，自动调整植物工厂的环境条件，比如调整灯光的亮度和颜色，调整温度和湿度等。
此外，智能控制系统还能根据每种作物的生长需求，自动调整营养液的配方和供应。
通过智能控制系统，植物工厂的管理和运营成本可以大大降低，同时生产效率和产品质量可以得到提升。
三、技术技术的应用也能进一步提高植物工厂智能化的水平。
例如，使用机器学习算法可以对大量的数据进行分析和建模，从而预测出植物生长的最佳条件和最佳阶段，以及预测出可能出现的病虫害等。
这些预测结果可以帮助农户和技术人员提前做出调整和干预，减少损失。
此外，技术还可以实现自动化的种植管理，比如自动化的投水、施肥和采摘等，进一步提高植物工厂的效率和产量。
四、远程监控和管理植物工厂的智能化方案还需要能够实现远程监控和管理。
通过互联网和传感器技术的结合，农户和技术人员可以随时随地通过手机或电脑远程监控和管理植物工厂的运营情况。
他们可以实时了解环境条件的变化和作物生长的情况，并及时做出调整和干预。
植物工厂设计方案
植物工厂设计方案植物工厂设计方案植物工厂是一种通过室内环境的控制和人工光源的利用，进行植物生长的一种现代农业模式。
它可以在城市中建立，节约空间并充分利用资源，适合各种气候条件下的植物生长。
以下是一个植物工厂设计的方案。
首先，植物工厂的建筑结构应该是密封的，以确保室内环境的控制。
建筑材料应该选择能够保持稳定温度和湿度的材质，例如钢结构和玻璃。
建筑尺寸可以根据需求进行调整，但最好能够容纳大量的植物种植设备和生长区域。
其次，植物工厂需要安装现代化的植物种植设备。
这包括营养液供应系统、光照设备、通风系统和温度调节设备等。
营养液供应系统可以根据植物的需求定期提供适量的养分。
光照设备是植物工厂中最重要的设备之一，可以根据不同的植物种类和生长阶段提供适量的光照。
通风系统和温度调节设备可以保持室内环境的稳定，以促进植物的生长。
再次，种植区域的设计应该合理布局，以便于管理和操作。
不同种类的植物可以分区域种植，便于管理和养护。
种植区域应该配备合适的灌溉系统，确保植物能够得到充足的水分。
此外，还需要考虑到植物的生长周期和收获周期，以便安排合理的管理和收获时间。
最后，植物工厂的设计还应考虑到环境保护和资源节约。
可以采用循环利用水资源的方式，减少水的消耗。
此外，还可以利用蓄热和节能技术，减少能源的消耗。
同时，可以考虑在工厂周围种植一些其他植物，以提高空气质量和美化环境。
总结起来，植物工厂设计方案应该是一个综合考虑各种因素的方案。
除了建筑结构和种植设备的设计，还应该考虑到管理、操作和环境保护等方面的问题。
通过合理的设计，植物工厂可以实现高效的植物生产，减少资源消耗，提高农业的可持续性。
植物工厂智能控制系统
植物工厂智能控制系统◎徐云捷顾敏娟应宇恒陈广智惠文豪（作者单位：江苏大学）管理科学一、引言现代设施农业发展飞速，许多发达国家已经将设施农业发展成为了强大的支柱产业并且形成完整的技术体系。
然而我国的设施农业发展水平相较于发达国家还是存在一些差距的，所以需要在这方面的技术上多进行研究。
植物工厂是设施农业的高级发展阶段，利用计算机和传感器或者电路结构等构成一个系统，对工厂环境内的温度，湿度，光强，二氧化碳浓度以及营养液等环境参数进行检测和控制，在高精度环境控制的条件下实现植物的高效高质的生产。
高精度的环境控制使得植物工厂能更好的适应对生长环境有高要求的植物，如人参、灵芝等昂贵药材以及一些观赏性植物等。
此外，植物工厂对于普通蔬菜水果的产量和质量更是有显著的保障。
植物工厂因为其高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来。
按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统，是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。
二、系统框架植物工厂智能控制系统的系统框架如图1所示。
图1系统框架图该系统选择了以FPGA 作为系统的主控，主要是相较于单片机，DSP 或者嵌入式等技术，FPGA 在设计ASIC 方面具有十分灵活的优势。
系统应用于高端和高精度的监控时，会需要大量的数据处理，同时还需要进行通信工作，若使用单片机，则需要较多的定时器，且需要设定多个中断程序，较为复杂，而FPGA 正好拥有并行处理的能力，所以选择了FPGA 作为系统核心。
系统的输入分为两部分，一部分是实时工作采集环境数据的传感器部分，另一部分是控制参数的输入，即设定植物工厂需要的温度，湿度，光照强度，CO2浓度等参数的具体值。
控制参数的输入部分有三个来源：本地单片机控制台、基于以太网通信的网络控制台和基于蓝牙通信的网络控制台，程序设定中可自行规定控制台等级和控制台开关权限。
气雾栽培式家庭植物工厂营养液循环与管理系统设计
气雾栽培式家庭植物工厂营养液循环与管理系统设计作者：杨学坤来源：《安徽农业科学》2021年第03期摘要针对气雾栽培式家庭植物工厂生产对营养液循环及管理的要求，开发了以自吸泵、恒温机、紫外线消毒灯为执行设备的营养液循环与管理系统，实现了对营养液EC值、pH、温度的监测以及营养液温度控制。
结果表明：系统正常运行状态下，营养液温度调控平均响应速度大于1.43℃/h，控制偏差小于0.4℃，营养液的EC值和pH均处于控制范围内。
系统动作准确、性能稳定可靠，能够满足家庭植物工厂生长所需环境要求。
关键词家庭植物工厂;营养液;自动控制;气雾栽培中图分类号S317文献标识码A文章编号0517-6611（2021）03-0209-05doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.056AbstractAimingattherequirementsofnutrientsolutioncirculationandmanagementintheproductionof aerosolculturefamilyplantfactory，anutrientsolutioncirculationandmanagementsystemwithselfprimingpump，constanttemperaturemachineandultravioletdisinfectionlampastheimplementationequipmentwasdevelop edtomonitortheECvalue，pHandtemperatureofthenutrientsolutionandcontrolthetemperatureofthenutrientsolution.Thetestresultss howedthattheaverageresponsespeedofnutrientsolutiontemperatureregulationwasgreaterthan1.43℃/h，thecontroldeviationwaslessthan0.4℃，andtheECvalueandpHofthenutrientsolutionwerewithinthecontrolrange.Thesystemhadaccurateoperation ，stableandreliableperformance，andcouldmeettheenvironmentalrequirementsforthegrowthoffamilyplantplants.KeywordsDomesticplantfactories;Nutrientsolution;Automaticcontrol;Aerosolculture營养液栽培（nutriculture）是一种利用营养液栽培植物的方法，是家庭植物工厂的主要栽培方式，具有省工、节水、省肥等优点，避免了土壤栽培经常出现的土传病害和盐类堆积以及由此引起的连作障碍和各种病害[1]。
一种无土栽培用营养液控制系统及方法
无土栽培是一种种植作物的新型方式，它逐渐受到人们的关注和喜爱。
而无土栽培中使用的营养液控制系统及方法，更是成为了无土栽培中关键的一环。
本文将介绍一种无土栽培用营养液控制系统及方法，希望能够为无土栽培爱好者提供一些帮助和参考。
一、背景无土栽培是一种无需土壤的种植方式，通过水培和营养液来满足植物的生长需求。
相比传统的土壤栽培，无土栽培更环保、更节水、更高效，因此受到了越来越多人的青睐。
而营养液控制系统及方法，则是无土栽培中至关重要的一环，它直接影响着作物的生长和产量。
二、无土栽培用营养液控制系统的原理1. 营养液配制：无土栽培用营养液控制系统需要进行营养液的配制。
合理的营养液配方对植物的生长起着关键作用，需要根据不同种类的植物和不同生长阶段的需求进行精准配比。
2. 营养液供给：无土栽培用营养液控制系统还需要实现对植物的精准供给。
这需要通过系统化的设备来进行控制，确保营养液的浓度、PH 值等参数在合适的范围内。
3. 营养液循环利用：无土栽培用营养液控制系统还需要实现对营养液的循环利用。
这不仅可以减少水资源的浪费，还可以提高养分利用率，降低种植成本。
三、无土栽培用营养液控制系统的方法1. 设备选购：要实现无土栽培用营养液控制系统，首先需要购物相应的设备。
如PH值控制设备、浓度控制设备、循环水泵等。
2. 系统架设：需要根据实际情况进行系统的架设和安装。
确保系统的每个部分可以正常运行，并且能够进行互相配合。
3. 参数设定：需要对系统的参数进行设定。
包括营养液的配比、PH值的设定、循环水泵的运行时间等。
4. 系统监测：接下来，需要对系统进行监测。
定期检查系统的运行状态，确保系统稳定运行。
5. 系统调整：根据植物的生长情况，需要对系统进行调整。
保证植物能够得到最适合的营养和生长环境。
四、总结无土栽培用营养液控制系统及方法是无土栽培中不可或缺的一部分，它直接影响着作物的生长和产量。
我们需要认真对待无土栽培用营养液控制系统的建设和运行，确保作物能够得到最好的生长环境，从而获得丰硕的收成。
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文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ９ Ｉ ４ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ０ ７ ０ — ０ ５
微 型植 物 工 厂 营 养液循 环控制 系统设 计
罗孟德 ， 贾鹤 鸣 ， 赵文科 ， 朱传旭， 杨 泽文
（ 东北 林 业 大 学机 电工 程 学 院 ，黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０）
电源 系统
图１ 营 养 液循 环 系统 结构 图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ 一 ｌ ０ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ４ — １ ２
作者简介 ： 罗盂德 （ １ ９ ９ ５ 一） ， 男， 湖北成 宁人 ， 在 读本科 ， 主要从事 自动控制 系统分析与设 计研 究， Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ７ １ （ Ｉ （ ） （ ） ５ １ ７ ５ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ． 通信作者 ： 贾鹤鸣 （ １ ９ ８ ３ 一） ， 男， 黑龙 江哈 尔滨人 ， 博士， 副教授 ， 硕 士生导师， 主要从 事基于植 物生体信 息的最适环境控制研究
创新创 Ｉ 重 Ｉ ！
环境 感 知 系统 包 括 温 度 传 感 器 、液 位 传 感 器 、
流速计和 ｐ Ｈ值传感器 ，系统通过传感器感知环境 情 况并 通 过 微控 制 器做 出决 策 并 发送 相关 指 令 给 调
控 系 统 ，使 其对 系 统环 境 做 出相应 调 整 ，使 植 物 工 厂 环境 始 终 保持 适 宜植 物生 长 的状 态 。营养 液 调控 系统包 括 加 热器 、制 冷 器 、蠕 动泵 及 水泵 ，当环境 温 度较 低 时 。加 热器 启 动增 加 系统 热量 ；当环境 温 度 较 高不 利 于植 物生 长 时 ，制 冷器 启 动 降低 系统 热 量 ：蠕 动 泵用 来 精确 滴 加酸 液 或碱 液 以调 节 营养 液
物＿ 丁厂 的 系统 设计 ，而 针对 植 物 营养 液调 控 方 面 的
研 究则 相对 较 少 。本 文 将 系统 局部 化 ，着重 考 虑 营
养 液 循环 系统 ，希 望 能 为植 物 ＿ Ｉ ＝ 厂 的进一 步 普 及 与
发展 做 出一些 有益 的尝 试 。 １ 营 养液循 环 系统 方案设 计
系统可以高精 度地 感知 系统 的环境状况并对 系统做 出相应调控 ，实现 微型植物 工厂 营养液循环 系统的精确调节
关键词 ： 智能调节 ； 微型植物 工厂 ； 营养液； 循环控制 系统
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ； ｓ ３ ｌ 文献标志码 ： Ａ Ｄ Ｏｌ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ９ １ ４ ６ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ７ ０
摘
要： 本 文针 对微 型植物 工厂设 计 了一种 营养液循环 系统 ．用以智能化调控 植物 生长环境 该 系统 采用 高性 能的
ｓ Ｔ Ｍ３ ２ Ｆ ４ ０ ７ ｖ Ｅ ｒ ｒ ６单 片机 作 为微控 制 器 ，Ｒ Ｗ１ ８ ２ ０ Ｂ温度 传 感器 实现精 确 采集 营养 液 温度 ， 高性 能 缓 冲放 大 器 Ａ — Ｉ ） Ａ ４ ５ ０ ５和 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２单片机 片 内高精度模数转换 器 （ Ａ Ｄ Ｃ ）实现 营养液 ｐ Ｈ值 的采集 ，利用非接触式超声波方式采 集营 养液液位 ．基 于微控 制器高效运 算与逻辑分析结果 ，通过加热 器 、制冷 器、蠕动 泵及 水泵调控植物 的生长环境 。该
１ ． １ 设 计原 理
影 响 降 至 最 低１ ２ Ｊ 。植物 生长 所 必需 的 空气 、水 、热
量 等 由人 Ｔ提 供 光 照主要 由太 阳光 提 供 ，在 太 阳 光 较弱 或黑 暗 时 由人工 光源 辅助 照 明。 目前植 物Ｔ 厂 有两 个 发 展方 向 ，一 是 向着Ｔ 业
植物 Ｔ 厂是 一 种在 一定 空 间 内 ，通 过 多种传 感 器感 知环 境状 况 从 而对环 境 做 ｆ “ 相应 调 控 实现农 作 物 高效 连 续 牛 长 的智 能 系统… 。大 多数 植 物 工 厂 采
用 绝热 材 料作 为 系统 外壁 ，极大 地 限制 了植 物工 厂 同外 部进 行能 量 和物 质交 换 ，将 环境 变 化对 系统 的
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微型 植 物工 厂 营养 液 循环 系统 可分 为 微控 制 器 系 统 、环 境 感 知 系 统 、营养 液 调 控 系 统 和 电 源 系 统 ，系统结 构 见图 ｌ 。
环 境 感 知 系 统
化 、大 型化 发展 ，二是 向着 家庭 化 、小型 化发 展Ｊ 。 大 型植 物Ｔ 厂， ｆ ＝ ： ｝ ｝ 比于 微型植 物 丁厂系 统 的复杂 度 增
制冷器 蠕 动泵
水泵
控植物生长所需合适 的光照 、温度 ，并为植物提供 适 当 的营 养 成 分 Ｉ 。其 中 ，植 物 营 养 液 代 替 土壤 向 植 物体 提 供 水 、肥 、气 、热 量等 生长 因子 。因此 营 养液 的调 控在 整 个系统 中占有 十分 重要 的地 位 。 在 当前 已有 的文 献 中 ，大多 数文 献 研究 的 是植
加 ．植 物生 长 的环 境渊 控也 变得 困难 。微 型植 物 Ｔ
营养液调控系统 加热器
微 控 制 器 系 统
温度传感器 液位传感器 流速传感器 Ｄ Ｈ 值传 感器
厂 的 系统 较 简单 ．集成 度更 高 ，非 常适 合 家庭 培 养
及科 学 研究 。植 物 生长 的环 境 由 系统感 知 并 自动调