[發(fā)明專利]無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510340836.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN105278565A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江海洋學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D11/13
• 分類號(hào): G05D11/13
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置，其特征是，包括控制端(1)和n個(gè)用于分別檢測(cè)不同培養(yǎng)皿中成分含量的終端(2)；所述控制端包括外殼，設(shè)于外殼內(nèi)的主控制器(3)、存儲(chǔ)器(19)和第一無(wú)線收發(fā)器(4)，設(shè)于外殼上的顯示器(5)和報(bào)警器(6)；每個(gè)終端均包括殼體，設(shè)于殼體內(nèi)的終端控制器(7)和第二無(wú)線收發(fā)器(8)，設(shè)于殼體上的m個(gè)檢測(cè)接口(10)；m個(gè)檢測(cè)接口分別與pH值傳感器(18)和m-1個(gè)離子濃度傳感器(9)電連接；主控制器分別與第一無(wú)線收發(fā)器、顯示器、存儲(chǔ)器和報(bào)警器電連接；每個(gè)培養(yǎng)皿上方均設(shè)有m+2個(gè)微量泵(11)，其中，m-1個(gè)微量泵分別與盛有不同離子溶液的儲(chǔ)液盒相連通，2個(gè)微量泵w₁和w₂分別與酸溶液儲(chǔ)液盒和堿溶液儲(chǔ)液盒相連通，1個(gè)微量泵w₃與蓄水盒相連通，每個(gè)終端控制器均分別與其對(duì)應(yīng)的第二無(wú)線收發(fā)器、m個(gè)檢測(cè)接口和各個(gè)微量泵電連接；第一無(wú)線收發(fā)器分別與各個(gè)終端的第二無(wú)線收發(fā)器無(wú)線連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置，其特征是，所述檢測(cè)接口為5個(gè)，5個(gè)檢測(cè)接口分別與鉀離子傳感器、硝酸根離子傳感器、鈣離子傳感器、氯離子傳感器和pH值傳感器電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置，其特征是，所述主控制器和終端控制器均為CC2530單片機(jī)，各個(gè)傳感器均通過(guò)放大電路與對(duì)應(yīng)的檢測(cè)接口電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置，其特征是，控制端還包括啟動(dòng)按鍵(14)和停止按鍵(15)，啟動(dòng)按鍵和停止按鍵均與主控制器電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置，其特征是，每個(gè)終端還包括開關(guān)按鍵(16)和狀態(tài)指示燈(17)，開關(guān)按鍵和狀態(tài)指示燈均與對(duì)應(yīng)的終端控制器電連接。

6.一種適用于權(quán)利要求1所述的無(wú)土栽培培養(yǎng)液自動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征是，包括如下步驟：

(6-1)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有pH值標(biāo)準(zhǔn)范圍[R₁，R₂]，與各個(gè)離子濃度傳感器相對(duì)應(yīng)的濃度標(biāo)準(zhǔn)范圍；各個(gè)終端控制器中均設(shè)有營(yíng)養(yǎng)閾值μ′；

(6-2)主控制器通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)器發(fā)送pH值標(biāo)準(zhǔn)范圍和各個(gè)濃度標(biāo)準(zhǔn)范圍，第二無(wú)線收發(fā)器接收pH值標(biāo)準(zhǔn)范圍和各個(gè)濃度標(biāo)準(zhǔn)范圍；

(6-3)將n個(gè)終端的pH值傳感器和m-1個(gè)離子濃度傳感器分別插入n個(gè)盛有培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，pH值傳感器檢測(cè)培養(yǎng)液的pH值，各個(gè)離子濃度傳感器分別檢測(cè)各種離子的濃度；

(6-4)n個(gè)終端控制器均循環(huán)掃描與各個(gè)檢測(cè)接口連接的端口，將各個(gè)離子濃度傳感器的檢測(cè)值分別與濃度標(biāo)準(zhǔn)范圍進(jìn)行比較；

(6-5)如果任一個(gè)終端A的終端控制器Z_A得到p個(gè)離子傳感器B的檢測(cè)值處于設(shè)定的濃度標(biāo)準(zhǔn)范圍之外的判斷，Z_A通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)器發(fā)送與該離子傳感器相對(duì)應(yīng)的離子濃度的異常信息，主控制器通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)器接收異常信息，主控制器控制顯示器顯示出濃度異常的培養(yǎng)皿的序號(hào)及離子的名稱，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信息；其中，m-1≥p≥1；

(6-6)培養(yǎng)液濃度控制

(6-6-1)延遲時(shí)間T后，Z_A得到各個(gè)離子傳感器當(dāng)前的檢測(cè)值b₁，b₂，...，b_m-1；

Z_A利用公式計(jì)算與終端A對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)皿的培養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)參數(shù)，其中，s＝b₁+b₂+...+b_m-1，μ_max、k_m和k_i均為設(shè)定的參數(shù)；

(6-6-2)若p個(gè)離子傳感器B的檢測(cè)值處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之外并且μ≤μ′時(shí)，則Z_A根據(jù)p個(gè)離子傳感器B檢測(cè)的當(dāng)前離子濃度和標(biāo)準(zhǔn)范圍之間的差值，分別計(jì)算并得到與各個(gè)離子傳感器B對(duì)應(yīng)的各個(gè)進(jìn)液管的進(jìn)液時(shí)間t₁，t₂，...，t_p；

終端控制器控制與各個(gè)離子傳感器B對(duì)應(yīng)的各個(gè)微量泵分別打開t₁，t₂，...，t_p后關(guān)閉；轉(zhuǎn)到步驟(6-7)；

(6-6-3)若p個(gè)離子傳感器B的檢測(cè)值處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之外并且μ＞μ′時(shí)，終端控制器控制w₃打開，微量泵向培養(yǎng)皿中添加水，Z_A利用公式計(jì)算與終端A對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)皿的培養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)參數(shù)，直至μ≤μ′為止，返回步驟(6-4)；

(6-7)培養(yǎng)液pH值控制

Z_A將當(dāng)前pH值傳感器的檢測(cè)數(shù)值r與設(shè)定的pH值標(biāo)準(zhǔn)范圍比較，當(dāng)r＞R₂時(shí)，Z_A控制微量泵w₁打開，微量泵向培養(yǎng)皿中添加稀釋過(guò)的硝酸溶液，直至pH值傳感器的檢測(cè)數(shù)值r＝R₁為止；

當(dāng)r＜R₁時(shí)，Z_A控制微量泵w₂打開，微量泵向培養(yǎng)皿中添加稀釋過(guò)的NaOH溶液，直至pH值傳感器的檢測(cè)數(shù)值r＝R₂為止；返回步驟(6-4)。