專利名稱：一種用于茶樹氣霧栽培的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種植物氣霧栽培的自動控制裝置。
背景技術：
茶樹根含水蘇糖、棉子糖、蔗糖、葡萄糖、果糖等糖類，并含少量多酚化合物(黃 烷醇等)。茶樹根藥性苦，涼；歸心，腎經。具有強心利尿、活血調經、清熱解毒功效。主治 心臟病、水腫、肝炎、痛經、瘡瘍腫毒、口瘡、湯火灼傷、帶狀皰疹、牛皮癬。茶樹根合成的茶氨 酸能夠安神靜氣而無毒副作用，是治療抑郁癥的理想藥物。但茶樹種植在土壤中，無法獲取 樹根。如果挖出茶樹取根，也是一次性的，不能再生。氣霧栽培是當前最先進的一種種植方法，它比基質培養成活率高，生根速度也更 快。專利號為CN1308846A的文獻公開了一種“茶樹凈裸根霧化培育技術”。將茶樹固定在 溫室中的霧培床上，令茶樹根系裸露、懸空、全遮光，利用自動噴霧循環處理系統對茶樹裸 根進行全營養液晝夜間歇噴霧，每次噴霧時間和相鄰兩次噴霧間隔時間均為5 IOmin ；人 工調環境溫度18 25°C，養液溫度20 25°C，相對濕度80 85% ；營養液一周補充或更換 一次。并視茶樹根系的生長狀況進行疏根處理，定期實施根部防病處理，剪去過茂的樹根。 雖然此發明是以獲取地上部嫩莖葉，工業化生產高品質、高產量的茶葉為目的，但也適用于 生產茶樹根系。氣霧栽培的關鍵技術就是對彌霧系統的控制，尤其是對根際環境的控制，這 是植物生長的基本保障。專利CN1308846A在這方面顯然還有欠缺，環境管理的整個控制都 是基于時間模塊的一元化間歇控制，自動化程度不夠，過于粗放、簡單和隨意，缺乏植物生 長的階段性要求，因而不能充分發揮氣霧栽培的優勢。具體表現在1、缺乏對根際溫度和濕 度的感應，僅僅調節環境溫度和濕度；2、人工調溫、調濕，既不方便，也不節能，更不能滿足 植物生長的節律變化；3、每次噴霧和間隔時間一律為5 lOmin，沒有隨著環境的變化以及 植物生長的不同狀況和階段進行相應的調整；4、營養液一周補充或更換一次，沒有依據植 物吸收后營養液的具體情況進行相應的補充，因而可能造成前期浪費、后期不足的情況。由 于操作過于刻板，效率不高，培養植株一旦發生問題不易發現，造成不可彌補的損失。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種能夠依據茶樹生長狀況和不同發育階段 以及環境的溫、濕度變化精確地調整彌霧強度和時間以及營養液加入時間和數量，從而多 元、高效、安全地促進茶樹生長，實現常年不斷收獲茶樹根的裝置。本發明是通過以下技術方案實現的
一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，包括執行部件，裝置中包括有傳感裝置和用以接收傳感器檢測數據，并進行數據處理，控制執行部件動作的中央處理裝置；傳感裝置由安裝在茶 樹根際用于檢測茶樹根際表面水膜與水份分布和環境溫度的濕度溫度傳感器、用以檢測茶 樹根水份吸收和蒸發的模擬傳感器；濕度溫度傳感器和模擬傳感器的信號輸出端與中央處 理裝置的信號輸入端連接，中央處理裝置的信號輸出端與執行部件的信號輸入端連接。一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，裝置中設有用于檢測茶樹營養液電導率的EC值 傳感器；EC值傳感器的信號輸出端與中央處理裝置的信號輸入端連接。一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，所述模擬傳感器的電極為具有虹吸性的無紡布電 極；無紡布電機一端置于根際環境中，另一端置于茶樹生長的枝葉環境中。一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，所述各傳感器通過屏蔽線路與中央處理裝置信號 輸入接口連接。本發明由計算機硬件與茶樹生長模式共同組成的操作系統，能夠自動調控營養 液、茶樹生長環境和茶樹根際微環境。整個計算機控制系統由傳感器、運算中心和執行動作 部件等三大部分組成。這三部分之間的控制邏輯為首先由傳感器采集茶樹生長環境的溫 度與濕度、營養液電導率EC值和液溫以及根際微環境的溫度和濕度，然后由計算機運算中 心按照提前設置的茶樹生長模式進行運算判斷并發出執行指令，最后自動開啟相關的執行 部件進行調控。在茶樹氣霧栽培中，以茶樹根際的水分與濕度環境為主要控制目標，在根際環境 安裝能檢測表面水膜與水分分布的傳感器，同時常因氣霧空間的升溫效應，結合溫度傳感 器，檢定高溫極限，當溫度過高時，連續噴霧降低溫度，為根系生長空間創造合適溫度。另 外，結合茶樹吸收速度的模擬傳感，利用具有虹吸性的無紡布電極制成傳感器，可以較為準 確地檢測到水分吸收與蒸發的信號，把無紡布一端置于根際環境中，另一端裸露到茶樹生 長的枝葉環境中，這樣就形成了水分的虹吸傳遞，將吸水蒸發所采集的水分變化參數作為 控制值進行噴霧的循環控制。這種傳感器成本低且可以自制。此外，還有營養液的電導率 EC值傳感器，測定回流液中EC值，作為營養液濃度監測參數適時添加濃縮母液。根系對水 分的要求還要對茶樹不同的生長階段進行相關控制，速長期與發育后期需求量較大，萌芽 期與幼苗期相對較少，均可以在控制方案中得以體現，可以以菜單選擇不同生長階段的方 式進行設定。各路傳感器經電路集成后，全部通過屏蔽網絡線接入計算機相應接口，以實現 外界環境信號的采集轉換與運算，為計算機的控制輸入了外界最為準確的變化參量，讓計 算機形成了神經元式的負反饋控制，從而創造出相當穩定的優化環境。本發明的有益效果體現在
1、由農業智能控制計算機操縱的氣霧栽培茶樹，實現了茶樹生長的多元化精確控制， 為茶樹根系生長創造了最佳的環境條件，包括根系微環境的溫度、水分、空氣及營養，使茶 樹的生長遠遠快于土壤栽培，剪根采收之后刺激茶樹根系再生，從而能夠常年反復收獲樹 根。2、氣霧栽培實現了茶樹的立體式垂直栽培，大大提高了茶樹的覆蓋面積，使土地 利用率提高數倍。3、是一種最為節水的栽培模式，只需土壤栽培的1/10水量，就可以完成相同生物 量的增長，是節水農業水資源利用率最高的生產技術。4、蟲害的控制減少75%以上，如果進行空間嚴密的防蟲網隔絕，可以做到無蟲化的免農藥生產，可以生產出近乎完美的免農藥安全農產品。5、氣霧培養茶樹的營養液在一個嚴密的閉鎖型循環系統中完成養分與水分的供 給，因而實現零外排，做到可持續不污染環境。6、依靠計算機自動控制完成茶樹氣霧栽培，使得生產者的管理與操作變得輕松與 簡單，有望工業化生產茶樹根。7、氣霧栽培生產茶樹根，實現了無廢料、廢物和廢液產生，根系潔凈，便于貯藏、運 輸與加工，是一種可持續的永久性農業生產方式。
附圖為裝置結構示意框圖。
具體實施例方式參見附圖所示。本發明裝置中設有傳感裝置和用以接收傳感器檢測數據，并進行數據處理，控制 執行部件動作的中央處理裝置4 ；傳感裝置由安裝在茶樹根際用于檢測茶樹根際表面水膜 與水份分布和環境溫度的濕度溫度傳感器1、用以檢測茶樹根水份吸收和蒸發的模擬傳感 器2和用于檢測茶樹營養液電導率的EC值傳感器3構成。濕度溫度傳感器1、模擬傳感器 2和EC值傳感器3的信號輸出端與中央處理裝置4的信號輸入端通過屏蔽線路與中央處理 裝置4信號輸入接口連接。模擬傳感器2的電極為具有虹吸性的無紡布電極；無紡布電機 一端置于根際環境中，另一端置于茶樹生長的枝葉環境中。首先由濕度溫度傳感器1采集茶樹生長環境的溫度與濕度，由EC值傳感器3測量 采集營養液電導率EC值，由模擬傳感器2測量采集根際茶樹根水份吸收和蒸發的信息數 據，將上述傳感器采集的相關信號傳遞到中央處理裝置4，中央處理裝置4按照提前設置的 茶樹生長模式進行運算判斷并發出執行指令，最后自動開啟相關的執行部件5進行調控。結合茶樹吸收速度的模擬傳感2，利用具有虹吸性的無紡布電極制成傳感器，可以 較為準確地檢測到水分吸收與蒸發的信號，把無紡布一端置于根際環境中，另一端裸露到 茶樹生長的枝葉環境中，這樣就形成了水分的虹吸傳遞，將吸水蒸發所采集的水分變化參 數作為控制值進行噴霧的循環控制。這種傳感器成本低且可以自制。此外，還有營養液的 電導率EC值傳感器3，測定回流液中EC值，作為營養液濃度監測參數適時添加濃縮母液。 根系對水分的要求還要對茶樹不同的生長階段進行相關控制，速長期與發育后期需求量較 大，萌芽期與幼苗期相對較少，均可以在控制方案中得以體現，可以以菜單選擇不同生長階 段的方式進行設定。各路傳感器經電路集成后，全部通過屏蔽網絡線接入中央處理裝置4 的相應接口，以實現外界環境信號的采集轉換與運算，為中央處理裝置4的控制輸入了外 界最為準確的變化參量，讓計算機形成了神經元式的負反饋控制，從而創造出相當穩定的 優化環境。
權利要求
1.一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，包括執行部件，其特征在于裝置中包括有傳感裝置 和用以接收傳感器檢測數據，并進行數據處理，控制執行部件動作的中央處理裝置；傳感裝 置由安裝在茶樹根際用于檢測茶樹根際表面水膜與水份分布和環境溫度的濕度溫度傳感 器、用以檢測茶樹根水份吸收和蒸發的模擬傳感器；濕度溫度傳感器和模擬傳感器的信號 輸出端與中央處理裝置的信號輸入端連接，中央處理裝置的信號輸出端與執行部件的信號 輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，其特征在于裝置中設有用于 檢測茶樹營養液電導率的EC值傳感器；EC值傳感器的信號輸出端與中央處理裝置的信號 輸入端連接。
3.根據權利要求1所述的一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，其特征在于所述模擬傳感器 的電極為具有虹吸性的無紡布電極；無紡布電機一端置于根際環境中，另一端置于茶樹生 長的枝葉環境中。
4.根據權利要求1或2所述的一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，其特征在于所述各傳感 器通過屏蔽線路與中央處理裝置信號輸入接口連接。
全文摘要
本發明涉及一種用于茶樹氣霧栽培的裝置，包括有傳感裝置和用以接收傳感器檢測數據，并進行數據處理，控制執行部件動作的中央處理裝置；傳感裝置由安裝在茶樹根際用于檢測茶樹根際表面水膜與水份分布和環境溫度的濕度溫度傳感器、用以檢測茶樹根水份吸收和蒸發的模擬傳感器；濕度溫度傳感器和模擬傳感器的信號輸出端與中央處理裝置的信號輸入端連接，中央處理裝置的信號輸出端與執行部件的信號輸入端連接。本發明能夠依據茶樹生長狀況和不同發育階段以及環境的溫、濕度變化精確地調整彌霧強度和時間以及營養液加入時間和數量，從而多元、高效、安全地促進茶樹生長，實現常年不斷收獲茶樹根。
文檔編號A01G31/02GK102090314SQ20101057262
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者房江育, 馬雪瀧 申請人:黃山先農生物科技有限公司