CN103070062A - 智能led补光室内循环生态种养系统 - Google Patents

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Abstract

一种智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：包括植物栽培系统、观赏鱼饲养系统、LED植物补光系统、空气循环系统、水循环系统和控制系统；其中，植物栽培系统与观赏鱼饲养系统经水循环系统相连，利用养鱼水来浇灌植物，利用植物净化鱼的排泄物，实现水分及养分的循环利用；LED植物补光系统与植物栽培系统相连，为植物进行光照调节和补充，促进其健康生长；观赏鱼饲养系统与空气循环系统相连，定时为鱼缸中泵入一定流量的空气，保证水中氧气含量。本发明构成一个完整的室内生态种养系统，整个系统结构简单，成本低，同时具有净化室内空气、调节室内空气湿度、美化室内环境的作用。

Description

智能LED补光室内循环生态种养系统
所属技术领域
本发明涉及一种智能LED补光室内循环生态种养系统，属于自动化农业植物补光、循环生态种养装置的领域。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人选择在室内种植一些观赏植物、饲养一些宠物，以优化室内环境。市面上目前有许多室内植物栽培系统、观赏鱼养殖设备等，但大多数功能单一，不能将植物种植与观赏鱼养殖结合在一起，不能形成较完整的生态系统，需要较多的人工照料。中国发明专利申请“植物栽培系统(申请号：CN201080063112；公开号：CN102740681A)”提供了一种人工控制栽培环境、具备兼顾培育和观测的光源的植物栽培系统；中国发明专利申请“一种室内生态壁花园(申请号：CN200520058745；公开号：CN2846614Y)”提供了一种集装饰与观赏效果为一体的一种室内生态壁花园；中国发明专利申请“生态鱼缸(申请号：CN201110381102；公开号：CN102369903A)”公开了一种具有过滤装置、能够实现长年免换水的观赏鱼缸，但这些专利中提出的装置都不能实现在栽培植物的同时养殖观赏鱼，功能单一。中国发明专利申请“室内生态养殖装置(申请号：CN201120144136；公开号：CN202035390U)”提供了一种可以饲养观赏鱼、同时饲养观赏鸟、以及同时种植蔬菜或观赏植物的室内生态养殖装置，但该装置各部分之间并没有建立起循环连接，没有形成生态循环系统，不能形成养分循环利用。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提供一种可以实现室内植物水培和鱼类饲养相结合的智能循环生态种养系统，该系统功耗小，同时具有观赏植物栽培和观赏鱼类饲养的功能。整个装置形成一个完美的微小生态系统，可以在有限的室内空间进行植物栽培和鱼类饲养，同时为室内提供健康的空气，具有较强的实用性。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种智能LED补光室内循环生态种养系统，包括植物栽培系统、观赏鱼饲养系统、LED植物补光系统、循环系统和控制系统；其中，植物栽培系统包括植物种植盆、培养兜，培养兜内放置有栽培基质；观赏鱼饲养系统包括鱼缸、自动饵料投喂器及水温控制装置；LED植物补光系统包括一个或多个LED灯组，每个灯组由红光LED、蓝光LED和紫光LED中至少2种LED按一定比例混光组成，采用恒流源驱动；循环系统分为空气循环系统和水循环系统，空气循环系统包括气泵及与之相连的输气管和气体扩散器，且气体扩散器置于鱼缸内；水循环系统包括水泵及与之相连的上水管、下水管和过滤网；控制系统包括MCU控制器、恒流源、电压源及相关电路，控制整个系统的电、光、水、气的开关和循环；植物栽培系统与观赏鱼饲养系统经水循环系统相连，水泵将鱼缸中含有鱼类排泄物的水抽入培养兜，废水经过培养兜中栽培基质过滤后通过下水管流回鱼缸，形成水分和养分的循环利用；LED植物补光系统与植物栽培系统相连，为培养兜中的植物进行光照调节和补充，促进其健康生长；空气循环系统与观赏鱼饲养系统相连，定时为鱼缸中泵入一定流量的空气，保证水中氧气含量。
作为上述方案的进一步设置，所述植物种植盆直径30～200cm，具体尺寸可根据个人需要及空间大小进行选择，选用无毒透明或半透明PVC、PC或其它适合植物栽培的材料制成，壁体侧面有一孔洞经下水管连入鱼缸内，实现水循环。所述培养兜放置于种植盆内，培养兜尺寸略小于种植盆，材质与种植盆相同，壁体上设置有镂空网眼，网眼直径5～10mm。所述栽培基质由草炭和蛭石或陶粒按一定比例混合而成，置于培养兜中。
所述观赏鱼饲养系统包括鱼缸、自动饵料投喂器及水温控制装置。所述的鱼缸可选用无毒透明玻璃材料制成，具体大小尺寸可根据个人需要进行选择，通过上水管、下水管与水泵及植物栽培系统连通，水温控制装置配合设置在鱼缸内部，通过控制系统控制鱼缸中水温；自动饵料投喂器配合设置在鱼缸上面，与控制系统相连，定时定量向鱼缸内投喂饵料。
所述空气循环系统包括气泵、输气管和气体扩散器，气泵与控制系统相连，定期通过输气管为鱼缸泵入一定流量的空气，并通过气体扩散器将气体扩散，为鱼缸中鱼类供给充足氧气；所述气体扩散器为气泡石或气泡管中的任意一种。
所述水循环系统包括水泵、上水管、下水管、过滤网，水泵与控制系统相连，按时将鱼缸中的废水抽入植物种植盆浇灌植物，多余的水经栽培基质净化后通过下水管流回鱼缸循环使用；种植盆与下水管连接处安装有过滤网，对回流到回鱼缸中的水进一步过滤。
所述LED植物补光系统包括一个或多个LED灯组，每个灯组由对植物生长具有促进作用的红光LED、蓝光LED和紫光LED中至少2种LED按一定比例混光组成，其中较佳的混光比例为2个红色LED、1个蓝色LED和1个紫色LED组成一个灯组，蓝色LED和紫色LED设置在灯组的一条对角线的两个顶点上，2个红色LED设置在灯组的另一条对角线的两个顶点；采用恒流源驱动；所述的红光LED波长为660nm±30nm，蓝光LED的波长为460nm±30nm，紫光LED波长为410nm±20nm。
所述LED灯组安装在高度可调节的顶棚上，顶棚距离植物的高度可调节；在使用时根据需要补光的面积，配置1个或多个LED灯组；设置有多个LED灯组的，安装前后左右间隔50～80cm。
所述LED植物补光系统、循环系统、观赏鱼养殖系统中的自动饵料投喂器和水温控制装置共同受控于控制系统，由控制系统控制整个系统的电、光、水、气的开关和循环。
所述LED植物补光系统的补光时间设定为每天8～16小时；循环系统的气泵每间隔1～4小时送气10～20分钟；水泵每12小时进行一次水循环。
本发明的有益效果是：
1.本发明将室内植物种植系统、观赏鱼养殖系统连接起来，构成一个完整的室内生态种养系统，利用养鱼水来浇灌植物，利用植物净化鱼的排泄物，养鱼和种花种菜实现水分及养分的循环利用。整个系统结构简单，成本低，同时具有净化室内空气、调节室内空气湿度、美化室内环境的作用。
2.本发明各单元采用单片机智能控制，实现自动补光、水/气/肥自动循环，免去了人工浇水、施肥、换水、投饵等重复性的工作，减轻了室内种养的劳动强度，增加了室内种养的乐趣。
3.本发明采用高度可调节的LED植物补光系统对植物进行补光，可根据植株不同生长阶段的高度特点，调节补光灯光线的照射高度，提高光照利用效率，获得最佳补光效果补光效率高。
4.本发明采用红光LED、蓝光LED和紫光LED按比例混光的组合光源补光，光源光谱曲线与植物光合作用吸收光谱曲线相一致，有效辐射效率高，补光效果好。使用本发明种植的多种蔬菜(如：生菜、小青菜、芹菜等)的生长速度都比在大棚或农田里要快，蔬菜收获时间可以缩短15％～20％，蔬菜干重可以增加20％～25％；种植的花卉色彩更鲜艳、健康。
5.本发明提出的植物补光方式比普通补光方式(如采用日光灯、高压钠灯等进行补光)节能60％以上。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明较佳混光效果的LED灯组结构示意图；
图3为本发明的系统结构图。
附图1中，1.底座，2.顶棚，3.支架，4.植物种植盆，5.培养兜，6.栽培基质，7.植物种植盆侧壁孔洞，8.下水管，9.上水管，10.鱼缸，11.自动饵料投喂器，12.水温控制装置，13.LED灯组，14.气泵，15.输气管，16.气体扩散器，17.过滤网，18.水泵，19.控制系统，20.支架高度调节旋钮，21.顶棚高度调节旋钮。
附图2中，R为红光LED，B为蓝光LED，P为紫光LED。
具体实施方式
本发明智能LED补光室内循环生态种养系统包括植物栽培系统、观赏鱼饲养系统、LED植物补光系统、循环系统和控制系统；如图1所示是本发明较佳实施结构，观赏鱼饲养系统安装在底座1上，植物栽培系统安装在支架3上，LED植物补光系统安装在顶棚2上。
其中，植物栽培系统包括植物种植盆4、培养兜5，培养兜5内放置有栽培基质6。植物种植盆4的侧壁开有孔洞7，连接下水管8和过滤网17，将经栽培基质6和过滤网17过滤的净水注入鱼缸10。种植盆4选用无毒透明或半透明的PVC或其它合适材料制成，直径30～200cm；培养兜5所用材质与种植盆4材质一致，直径略小于种植盆4；培养兜5内填充栽培基质6，栽培基质6为草炭和蛭石或陶粒按一定比例混合而成。
观赏鱼饲养系统包括鱼缸10、自动饵料投喂器11及水温控制装置12。鱼缸10可选用无毒透明玻璃材料制成，具体大小尺寸可根据个人需要进行选择，通过上水管8、下水管9与水泵18及植物栽培系统连通，水温控制装置12配合设置在鱼缸10底部，通过控制系统19控制鱼缸10内水温；自动饵料投喂器11配合设置在鱼缸10上面，与控制系统19相连，定时定量向鱼缸10内投喂饵料。
LED植物补光系统包括一个或多个LED灯组13，每个灯组由红光LED、蓝光LED和紫光LED中至少2种LED按一定比例混光组成，其中较佳的混光比例如图2所示，为2个红色LED、1个蓝色LED和1个紫色LED组成一个灯组，蓝色LED和紫色LED设置在灯组的一条对角线的两个顶点上，2个红色LED设置在灯组的另一条对角线的两个顶点；采用恒流源驱动；所述的红光LED波长为660nm±30nm，蓝光LED的波长为460nm±30nm，紫光LED波长为410nm±20nm。在使用时根据需要补光的面积，配置1个或多个LED灯组13。LED灯组13安装在距离植物为35～65cm的高度；设置有多个LED灯组13的，安装前后左右间隔50～80cm。
循环系统分为空气循环系统和水循环系统；空气循环系统包括气泵14及与之连接的输气管15和气体扩散器16，气体扩散器16置于鱼缸10内；气体扩散器16为气泡石或气泡管中的任意一种；气泵14与控制系统19连接，定时向鱼缸10内泵入一定流量的空气，并经气体扩散器16扩散，保证鱼缸10中观赏鱼所需氧气；水循环系统包括水泵18、上水管8、下水管9及过滤网17，水泵18与控制系统19相连，按时将鱼缸10中的废水抽入培养兜5浇灌植物，多余的水经栽培基质6净化后通过种植盆侧壁孔洞7、下水管8流回鱼缸10循环使用，孔洞7外安装有过滤网17，进一步净化流回鱼缸10中的水，保证水质。
LED植物补光系统、循环系统、自动饵料投喂器11和水温控制装置12共同受控于控制系统19，由控制系统19控制整个系统的电、光、水、气的开关和循环。
LED植物补光系统的补光时间设定为每天8～16小时；循环系统的气泵14每间隔1～4小时送气10-20分钟；水泵18每12小时进行一次水循环。
顶棚2、支架3均活动连接在底座1上方，高度可根据植物生长状况及室内环境需要通过旋纽20、21进行调节。

Claims (7)

1.一种智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：包括植物栽培系统、观赏鱼饲养系统、LED植物补光系统、循环系统和控制系统；其中，植物栽培系统包括植物种植盆、培养兜，培养兜内放置有栽培基质；观赏鱼饲养系统包括鱼缸、自动饵料投喂器及水温控制装置；LED植物补光系统包括一个或多个LED灯组，每个灯组由红光LED、蓝光LED和紫光LED中至少2种LED按一定比例混光组成，采用恒流源驱动；循环系统分为空气循环系统和水循环系统，空气循环系统包括气泵及与之相连的输气管和气体扩散器，且气体扩散器置于鱼缸内；水循环系统包括水泵及与之相连的上水管、下水管和过滤网；控制系统包括MCU控制器、恒流源、电压源及相关电路，控制整个系统的电、光、水、气的开关和循环；植物栽培系统与观赏鱼饲养系统经水循环系统相连，水泵将鱼缸中含有鱼类排泄物的水抽入培养兜，废水经过培养兜中栽培基质过滤后通过下水管流回鱼缸，形成水分和养分的循环利用；植物补光系统与植物栽培系统相连，为培养兜中的植物进行光照调节和补充，促进其健康生长；观赏鱼饲养系统与空气循环系统相连，定时为鱼缸中泵入一定流量的空气，保证水中氧气含量。
2.根据权利要求1所述的智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：所述观赏鱼饲养系统包括鱼缸、自动饵料投喂器及水温控制装置；所述鱼缸通过上水管、下水管与水泵及植物栽培系统连通，水温控制装置配合设置在鱼缸内部，通过控制系统控制鱼缸中水温；自动饵料投喂器配合设置在鱼缸上面，与控制系统相连，定时定量向鱼缸内投喂饵料。
3.根据权利要求1所述的智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：所述空气循环系统包括气泵、输气管和气体扩散器；气泵与控制系统相连，定期通过输气管为鱼缸泵入一定流量的空气，并通过气体扩散器将气体扩散，为鱼缸中鱼类供给充足氧气；所述气体扩散器为气泡石或气泡管中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：所述水循环系统包括水泵、上水管、下水管、过滤网；水泵与控制系统相连，按时将鱼缸中的废水抽入植物种植盆浇灌植物，多余的水经栽培基质净化后通过下水管流回鱼缸循环使用；种植盆侧壁孔洞外安装有过滤网，进一步净化流回鱼缸中的水，保证水质。
5.根据权利要求1所述的智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：所述LED植物补光系统包括一个或多个LED灯组，每个灯组由对植物生长具有促进作用的红光LED、蓝光LED和紫光LED中至少2种LED按一定比例混光组成；其中较佳的混光比例为2个红色LED、1个蓝色LED和1个紫色LED组成一个灯组，蓝色LED和紫色LED设置在灯组的一条对角线的两个顶点上，2个红色LED设置在灯组的另一条对角线的两个顶点；采用恒流源驱动；所述的红光LED波长为660nm±30nm，蓝光LED的波长为460nm±30nm，紫光LED波长为410nm±20nm。
6.根据权利要求1所述的智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：所述LED植物补光系统、循环系统、观赏鱼养殖系统中的自动饵料投喂器和水温控制装置共同受控于控制系统，由控制系统控制整个系统的电、光、水、气的开关和循环。
7.根据权利要求1所述的智能LED补光室内循环生态种养系统，其特征在于：所述LED植物补光系统的补光时间设定为每天8～16小时；循环系统的气泵每间隔1～4小时送气10～20分钟；水泵每12小时进行一次水循环。
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