一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置，主要由上流水管與回流水管、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管、電磁閥、泵、靜電屏蔽罩、正負(fù)極板、一對(duì)風(fēng)扇、培養(yǎng)槽、高壓發(fā)生器、溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、計(jì)算機(jī)控制終端、光學(xué)傳感器、離子濃度傳感器與pH傳感器與測(cè)量杯組成。通過為植物生長(zhǎng)提供適宜的光照、溫度、濕度與電場(chǎng)環(huán)境，最大程度促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分吸收和光能利用，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育優(yōu)化植物生理特性。同時(shí)本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)精確施肥按需施肥，減少化肥使用量，提高肥料利用率；且具有靜電除蟲的功能，能消除農(nóng)藥污染。本實(shí)用新型可應(yīng)用于無公害農(nóng)作物增產(chǎn)的科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)。
【專利說明】
—種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及植物生長(zhǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]礦質(zhì)元素是植物生長(zhǎng)的必須元素，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。其中包含氮、磷、鉀等大量元素，以及鐵、錳、鋅等微量元素。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年都消耗大量的化月巴。然而，目前我國(guó)肥料利用率很低，造成了大量養(yǎng)分流失，資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
[0003]研究表明，合適的高壓靜電場(chǎng)處理可以改變膜電位，從而改變離子通道的開閉，提高根系活性吸收面積，促進(jìn)植物對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，從而有利于干重的積累；同時(shí)有助于植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，提高葉片對(duì)光能的利用率，從而為生命活動(dòng)提供更多能量，有利于植物生長(zhǎng)。同時(shí)，使用高壓靜電場(chǎng)增產(chǎn)減少了農(nóng)藥化肥的使用，提高了養(yǎng)分利用率，減少了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于高壓靜電技術(shù)的植物理療裝置，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、調(diào)控植物養(yǎng)分吸收，提高植物生長(zhǎng)速率，提高植物生理特性以及智能化施肥的目的。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置，其特征在于:包含離子濃度傳感器與pH傳感器(I)、電磁閥⑵、泵(3)、回流水管(4)、靜電屏蔽罩(5)、正極板(6)、植物(7)、風(fēng)扇
(8)、電磁閥(9)、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)、培養(yǎng)槽(11)、負(fù)極板(12)、電壓表(13)、高壓發(fā)生器
(14)、絕緣板(15)、上流水管(16)、溫濕度傳感器(17)、光照強(qiáng)度傳感器(18)、風(fēng)扇(19)、計(jì)算機(jī)控制終端(20)、光學(xué)傳感器(21)和測(cè)量杯(22)；
[0007]所述靜電屏蔽罩(5)為6塊1mm厚的矩形有機(jī)玻璃構(gòu)成的長(zhǎng)方體的箱體結(jié)構(gòu)；靜電屏蔽罩(5)外置有平行的多條用以提供光照的LED燈帶；
[0008]靜電屏蔽罩(5)側(cè)面設(shè)有一組風(fēng)扇即風(fēng)扇A(S)和風(fēng)扇A(19);靜電屏蔽罩(5)偵^面設(shè)有溫濕度傳感器(17)與光照強(qiáng)度傳感器(18)；
[0009]所述正極板(6)與負(fù)極板(12)由兩塊大小相同的圓角矩形狀鋼質(zhì)或銅質(zhì)極板組成；正極板(6)通過絕緣材料懸于靜電屏蔽罩(5)上板，并通過專用電纜與高壓發(fā)生器
(14)正極相連；負(fù)極板(12)固定到屏蔽罩(5)底部的絕緣板(15)上，并接地；
[0010]絕緣板(15)置于靜電屏蔽罩(5)下部?jī)?nèi)表面上；正極板(6)與負(fù)極板(12)互相平行；正極板(6)與負(fù)極板(12)之間裝有電壓表(13)；
[0011]所述植物(7)被固定在泡沫板上，并置于充滿已知配方的營(yíng)養(yǎng)液的培養(yǎng)槽(11)中；所述培養(yǎng)槽(11)被置于靜電屏蔽罩(5)內(nèi)的負(fù)極板(12)上；
[0012]所述回流水管(4)、上流水管(16)與營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)分別穿過靜電屏蔽罩(5)伸到培養(yǎng)槽(11)內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液中；回流水管⑷與上流水管(16)之間安裝有水泵(3);回流水管(4)上安裝有電磁閥(2)，營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)上安裝有電磁閥(9)，由計(jì)算機(jī)控制終端
(20)控制電磁閥⑵和電磁閥(9)開和關(guān)；
[0013]所述離子濃度傳感器與pH傳感器(I)的探針置于測(cè)量杯(22)內(nèi)。
[0014]所述的離子濃度傳感器與pH傳感器(I)為可測(cè)量N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl離子濃度傳感器中的任一種。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理
[0016]通過實(shí)驗(yàn)研究，得到不同強(qiáng)度高壓靜電場(chǎng)對(duì)不同生長(zhǎng)階段植物離子吸收、光能轉(zhuǎn)化等生理指標(biāo)的影響，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。如圖1所示，計(jì)算機(jī)控制終端根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息初步確定一合適場(chǎng)強(qiáng)并輸出相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過放大、升壓、高壓倍壓整流最后在正負(fù)極板兩端輸出高壓。輸出測(cè)量模塊對(duì)輸出的電壓進(jìn)行測(cè)量，反饋給計(jì)算機(jī)控制終端。計(jì)算機(jī)控制終端根據(jù)目標(biāo)值和實(shí)際值的差異進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，以提供穩(wěn)定準(zhǔn)確的高壓，從而在植物培養(yǎng)箱中產(chǎn)生相應(yīng)高壓靜電場(chǎng)。離子濃度傳感器與pH傳感器相結(jié)合米集營(yíng)養(yǎng)液中剩余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)信息，用于計(jì)算植物營(yíng)養(yǎng)吸收速率。上述信息通過數(shù)據(jù)采集卡送交計(jì)算機(jī)控制終端分析。計(jì)算機(jī)根據(jù)反饋來的信息推斷植物生長(zhǎng)狀態(tài)輸出在顯示器上，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫對(duì)高壓靜電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而最大程度的優(yōu)化植物生長(zhǎng)。光學(xué)傳感器采集植物葉片光譜信息供參考檢測(cè)植物生長(zhǎng)狀況。
[0017]本實(shí)用新型的工作過程為:水泵(3)工作，使培養(yǎng)槽中的營(yíng)養(yǎng)液通過回流水管(4)與上流水管(16)依箭頭(順時(shí)針)方向流動(dòng)，從而盡量使培養(yǎng)槽中營(yíng)養(yǎng)液濃度均勻。計(jì)算機(jī)控制終端(20)控制高壓發(fā)生器(14)向正極板(6)與負(fù)極板(12)之間施加特定電壓，使正極板(6)與負(fù)極板(12)之間形成穩(wěn)定的所需電場(chǎng)。計(jì)算機(jī)控制終端每隔一段時(shí)間控制電磁閥⑵開啟，抽取5ml營(yíng)養(yǎng)液到測(cè)量杯(22)中。離子濃度傳感器與pH傳感器⑴檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)液中的多種離子濃度與PH值，并傳輸給計(jì)算機(jī)控制終端(20)。計(jì)算機(jī)控制終端(20)通過“耗竭法”，利用如下式所示的改進(jìn)的
[0018]Michaelis - Menten方程計(jì)算植物離子吸收動(dòng)力學(xué)參數(shù)Imax與Km,從而判定植物的營(yíng)養(yǎng)吸收狀況。
[0019]C-C0= ? ■ Iriax + Kfn In ^
[0020]式中C為吸收溶液濃度，C0為吸收溶液起始濃度，t為吸收時(shí)間；
[0021]于此同時(shí)，電磁閥(9)打開，營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)向培養(yǎng)槽(11)中補(bǔ)充與抽樣體積V相等體積的已知配方營(yíng)養(yǎng)液。光學(xué)傳感器(21)采集的植物光譜數(shù)據(jù)，并傳入計(jì)算機(jī)控制終端20，顯示在計(jì)算機(jī)控制終端(20)的顯示器上，供操作人員檢測(cè)植物的生長(zhǎng)情況。
[0022]本實(shí)用新型具有有益效果。本實(shí)用新型是一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置，可以根據(jù)需求對(duì)植物進(jìn)行電場(chǎng)刺激，改善植物對(duì)于營(yíng)養(yǎng)的吸收和光能的利用，同時(shí)結(jié)合適宜的光照、溫度、濕度環(huán)境，最大程度促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育優(yōu)化植物生理特性。本實(shí)用新型可還可做到精確施肥按需施肥，減少了化肥使用量，提高了肥料利用率。此外本實(shí)用新型還具有靜電除蟲的功能，消除了農(nóng)藥污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為基于高壓靜電技術(shù)的植物理療裝置原理圖；
[0024]圖2為基于高壓靜電技術(shù)的植物理療裝置示意圖；
[0025]圖3為屏蔽罩外LED光源示意圖。
[0026]圖中:1_離子濃度傳感器與pH傳感器；2_電磁閥；3_泵；4-回流水管；5_靜電屏蔽罩；6_正極板；7-植物；8-風(fēng)扇；9_電磁閥；10-營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管；11-培養(yǎng)槽；12-負(fù)極板；13-電壓表；14_高壓發(fā)生器；15-絕緣板；16-上流水管；17-溫濕度傳感器；18-光照強(qiáng)度傳感器；19_風(fēng)扇；20_計(jì)算機(jī)控制終端；21_光學(xué)傳感器；22_測(cè)量杯

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]如圖2所示，一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置主要包括離子濃度傳感器與pH傳感器I ;電磁閥2 ;泵3 ;回流水管4 ;靜電屏蔽罩5 ;正極板6 ;植物7 ;風(fēng)扇8 ;電磁閥9 ;營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管10 ;培養(yǎng)槽11 ;負(fù)極板12 ;電壓表13 ;高壓發(fā)生器14 ;絕緣板15 ;上流水管16 ；溫濕度傳感器17 ;光照強(qiáng)度傳感器18 ;風(fēng)扇19 ;計(jì)算機(jī)控制終端20 ;光學(xué)傳感器21 ;測(cè)量杯22。
[0029]所述靜電屏蔽罩5為6塊1mm厚矩形有機(jī)玻璃構(gòu)成的長(zhǎng)方體的箱體結(jié)構(gòu)。如圖3所示，有機(jī)玻璃板外置有平行的多條LED燈帶提供光照。靜電屏蔽罩5上設(shè)有一組風(fēng)扇8和19。靜電屏蔽罩5上設(shè)有溫濕度傳感器17與光照強(qiáng)度傳感器18。溫濕度傳感器17與光照強(qiáng)度傳感器18將所采集的靜電屏蔽罩5內(nèi)的溫度、濕度、光照信息數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)控制終端20。計(jì)算機(jī)控制終端20根據(jù)需要調(diào)節(jié)風(fēng)扇8和19的轉(zhuǎn)速以及靜電屏蔽罩5外LED燈帶的打開數(shù)量，從而控制靜電屏蔽罩5內(nèi)的溫濕度和光照強(qiáng)度。
[0030]所述正極板6與負(fù)極板12由兩塊大小相同的圓角矩形狀導(dǎo)電性好的金屬極板組成。正極板6用絕緣材料懸于靜電屏蔽罩5上板，并用專用電纜與高壓發(fā)生器14正極相連。負(fù)極板12固定到底部的絕緣板15上，并接地。絕緣板15置于靜電屏蔽罩5下板上。正極板6與負(fù)極板12互相平行。正極板6與負(fù)極板12之間裝有電壓表13，可測(cè)量正極板6與負(fù)極板12之間的電壓，并反饋給計(jì)算機(jī)控制終端20。
[0031]所述植物7被固定在泡沫板上，置于充滿已知配方的營(yíng)養(yǎng)液的培養(yǎng)槽11中。培養(yǎng)槽11被置于靜電屏蔽罩5內(nèi)的負(fù)極板12上。
[0032]所述回流水管4、上流水管16與營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管10均穿過靜電屏蔽罩5，伸到培養(yǎng)槽11內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液中?；亓魉?與上流水管16之間安裝有水泵3，可使回流水管4與上流水管16內(nèi)水流順時(shí)針循環(huán)。回流水管4與營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管10上分別安裝有電磁閥2和電磁閥9，由計(jì)算機(jī)控制終端20控制開、關(guān)。
[0033]所述離子濃度傳感器與pH傳感器I的探針置于測(cè)量杯22內(nèi)，可測(cè)量杯內(nèi)液體的多種離子濃度與PH值，并傳送給計(jì)算機(jī)控制終端20。離子濃度傳感器包含N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl離子濃度傳感器,可根據(jù)需求進(jìn)行選擇更換。光學(xué)傳感器21可采集的植株光譜數(shù)據(jù)，并傳入計(jì)算機(jī)控制終端20。
[0034]本實(shí)用新型的工作原理如圖1所示。本實(shí)用新型的工作過程具體如下:
[0035]步驟一，水泵3工作，使培養(yǎng)槽中的營(yíng)養(yǎng)液通過回流水管4與上流水管16依箭頭(順時(shí)針)方向流動(dòng)，從而盡量使培養(yǎng)槽中營(yíng)養(yǎng)液濃度均勻。
[0036]步驟二，計(jì)算機(jī)控制終端20控制高壓發(fā)生器14向正極板6與負(fù)極板12之間施加特定電壓，使正極板6與負(fù)極板12之間形成穩(wěn)定的所需電場(chǎng)。電壓表13測(cè)量正極板6與負(fù)極板12之間的電壓，并反饋給計(jì)算機(jī)控制終端20。計(jì)算機(jī)控制終端通過將所測(cè)電壓與目標(biāo)電壓進(jìn)行比較，控制高壓發(fā)生器14進(jìn)行補(bǔ)償、修正，從而保證正極板6與負(fù)極板12之間形成所需的穩(wěn)定電場(chǎng)。
[0037]步驟三，計(jì)算機(jī)控制終端每隔30分鐘控制電磁閥2開啟，抽取5ml的營(yíng)養(yǎng)液到測(cè)量杯22中。離子濃度傳感器與pH傳感器I檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)液中的各種離子濃度與pH值,并傳輸給計(jì)算機(jī)控制終端20。
[0038]步驟四，計(jì)算機(jī)控制終端20通過“耗竭法”，利用改進(jìn)的Michaelis-Menten方程(如下式所示)計(jì)算植物離子吸收動(dòng)力學(xué)參數(shù)Imax與Km，從而判定植物的營(yíng)養(yǎng)吸收狀況。
[0039]C-C0= t-l?iax + Km In ^
[0040]式中C為吸收溶液濃度，C0為吸收溶液起始濃度，t為吸收時(shí)間；
[0041]步驟五，電磁閥9打開,營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管10向培養(yǎng)槽11中補(bǔ)充5ml已知配方營(yíng)養(yǎng)液。步驟六，光學(xué)傳感器21采集的植株光譜數(shù)據(jù)，并傳入計(jì)算機(jī)控制終端20，顯示在計(jì)算機(jī)控制終端20的顯示器上，供操作人員檢測(cè)植株的生長(zhǎng)情況。
【權(quán)利要求】
1.一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置，其特征在于:包含離子濃度傳感器與PH傳感器(I)、電磁閥(2)、泵(3)、回流水管⑷、靜電屏蔽罩(5)、正極板(6)、植物(7)、風(fēng)扇(8)、電磁閥(9)、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)、培養(yǎng)槽(11)、負(fù)極板(12)、電壓表(13)、高壓發(fā)生器(14)、絕緣板(15)、上流水管(16)、溫濕度傳感器(17)、光照強(qiáng)度傳感器(18)、風(fēng)扇(19)、計(jì)算機(jī)控制終端(20)、光學(xué)傳感器(21)和測(cè)量杯(22)； 所述靜電屏蔽罩(5)為6塊1mm厚的矩形有機(jī)玻璃構(gòu)成的長(zhǎng)方體的箱體結(jié)構(gòu)；靜電屏蔽罩(5)外置有平行的多條用以提供光照的LED燈帶； 靜電屏蔽罩(5)側(cè)面設(shè)有一組風(fēng)扇即風(fēng)扇A(S)和風(fēng)扇A (19);靜電屏蔽罩(5)側(cè)面設(shè)有溫濕度傳感器(17)與光照強(qiáng)度傳感器(18)； 所述正極板(6)與負(fù)極板(12)由兩塊大小相同的圓角矩形狀鋼質(zhì)或銅質(zhì)極板組成；正極板(6)通過絕緣材料懸于靜電屏蔽罩(5)上板，并通過專用電纜與高壓發(fā)生器(14)正極相連；負(fù)極板(12)固定到屏蔽罩(5)底部的絕緣板(15)上，并接地； 絕緣板(15)置于靜電屏蔽罩(5)下部?jī)?nèi)表面上；正極板(6)與負(fù)極板(12)互相平行；正極板(6)與負(fù)極板(12)之間裝有電壓表(13)； 所述植物(7)被固定在泡沫板上，并置于充滿已知配方的營(yíng)養(yǎng)液的培養(yǎng)槽(11)中；所述培養(yǎng)槽(11)被置于靜電屏蔽罩(5)內(nèi)的負(fù)極板(12)上； 所述回流水管(4)、上流水管(16)與營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)分別穿過靜電屏蔽罩(5)伸到培養(yǎng)槽(11)內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液中；回流水管⑷與上流水管(16)之間安裝有水泵(3);回流水管(4)上安裝有電磁閥(2)，營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充管(10)上安裝有電磁閥(9)，由計(jì)算機(jī)控制終端(20)控制電磁閥⑵和電磁閥(9)開和關(guān)； 所述離子濃度傳感器與PH傳感器(I)的探針置于測(cè)量杯(22)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高壓靜電場(chǎng)的植物理療裝置，其特征在于:所述的離子濃度傳感器與pH傳感器(I)為可測(cè)量N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl離子濃度傳感器中的任一種。
【文檔編號(hào)】A01G7/04GK203985175SQ201420366568
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】吳沿友, 朱劍昀 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)