CN103918540B - 家用智能植物种植箱 - Google Patents

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Abstract

为了解决食品安全问题、人们急需一种安全可靠、无污染、随种随吃的蔬菜供应问题，本发明提供一种家用智能植物种植箱，通过控制室内生产蔬菜育苗、生长的各种光照、土壤、温度等环境的变化，在家庭中种植各种蔬菜，满足人们生活的需要。本发明为家用种植蔬菜设备，包括模拟各种气候条件的设备和PLC控制设备。本发明具有如下有益效果：本发明通过可编程控制器PLC对植物的光照、空气的成分、温度、二氧化碳浓度、湿度的调节、水的温度、营养成分等的调节，对光照的照度、强度的调节，模拟各种气候土壤及光照环境，在家庭内种植出各种可口的时令蔬菜，满足人们对食品安全、多样化、无污染的需要，有利推广使用。

Description

家用智能植物种植箱
技术领域
本发明涉及无土栽培领域的无土栽培设备，具体涉及一种家用智能植物种植箱。
背景技术
在设施农业中，无土栽培正在改变着传统种植方式，成为飞速发展的新兴学科。实践证明，无土栽培具有节水、节能、省工、省肥、减少环境污染、防止连作障碍、产品无污染及高产高效等一系列特点，目前，随着各种传感器、LED灯光照射技术和自动化技术的成熟，使得无土栽培进入家庭成为可能，我国农业发展模式中，过量使用化肥已经是常态，人们急需一种安全可靠、无污染、随种随吃的的蔬菜供应，在现代家庭条件下，通过无土栽培技术的帮助完全可以实现家庭种植蔬菜的愿望。
发明内容
为了解决食品安全问题、人们急需一种安全可靠、无污染、随种随吃的的蔬菜供应问题，本发明提供一种家用智能植物种植箱，通过控制室内生产蔬菜育苗、生长的各种光照、土壤、温度等环境的变化，在家庭中种植各种蔬菜，满足人们生活的需要。
本发明的技术方案是：家用智能植物种植箱，包括箱体，箱体为一前面开门的封闭空间，空间上部设置有半封闭的风道，下部设有出风口，风道内置有风机、二氧化碳发生器和风机盘管，风机盘管有循环管道连接制冷机组，风道下方有加湿器出口连接加湿器，在风道下方、箱体内壁处设有二氧化碳浓度传感器、气温传感器和湿度传感器；
箱体下部空间横向设置有若干蔬菜种植区，最下方设置一个种子育苗区，每个蔬菜种植区包括底层孔板支撑的培育托盘，培育托盘内置带有纵横排列小孔的海绵穴，最上一层的培育托盘有导管伸入，最上层培育托盘有中间导管连通相邻下一层培育托盘，最下层培育托盘有回流管伸入到箱体底部的营养液箱内，下层培育托盘内置有水温传感器，培育托盘上方设有LED灯，LED灯下方、箱体侧壁设有光敏传感器；
种子育苗区包括底层孔板和底层孔板支撑的培育托盘及海绵穴；
箱体底部的分隔空间内设有营养液箱和可编程控制器PLC，营养液箱有循环水管连接水温调节箱，营养液箱内置有电导仪，营养液箱侧壁设有液位传感器，营养液箱下部有管路连接循环泵进口，循环泵出口连接导管，导管连通最上一层培育托盘内部。
中间导管连接上一层培育托盘时，其管子底部高于培育托盘底部5cm。
LED灯距离培育托盘的距离为17～20cm。
可编程控制器PLC通过各传感器输入的信号，判断输入的信号与PLC设定值的差别，分别控制相应的设备，风机调节空气供给量，制冷机组调节气温，加湿器控制空气湿度，二氧化碳发生器控制空气中二氧化碳浓度，光敏传感器感知作物的照明密度，水温调节箱控制营养液水温，电导仪判断营养液的浓度，显示并提醒用户及时加入清水或营养液，液位传感器显示营养液箱中的液体存量。
本发明具有如下有益效果：综上所述，本发明通过可编程控制器PLC对植物的光照、空气的成分、温度、二氧化碳浓度、湿度的调节、水的温度、营养成分等的调节，对光照的照度、强度的调节，模拟各种气候土壤及光照环境，在家庭内种植出各种可口的时令蔬菜，满足人们对食品安全、多样化、无污染的需要，有利推广使用。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的电气原理图。
图中1-箱体，2-编程控制器PLC，3-可液位传感器，4-电导仪，5-营养液箱，6-水温调节箱，7-回流管，8-出风口，9-支撑孔板，10-培育托盘，11-海绵穴，12-LED灯，13-加湿器，14-制冷机组，15-进风口，16-二氧化碳发生器，17-风机盘管，18-风机，19-加湿器出口，20-风道，21-二氧化碳浓度传感器，22-湿度传感器，23-光敏传感器，24-导管，25-循环泵，26-水温传感器，27-气温传感器，28-中间导管,29-蔬菜种植区，30-种子育苗区。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1结合图2所示，家用智能植物种植箱，包括箱体1，箱体1为一前面开门的封闭空间，空间上部设置有半封闭的风道20，下部设有出风口8，风道20内置有风机18、二氧化碳发生器16和风机盘管17，风机盘管17有循环管道连接制冷机组14，风道20下方有加湿器出口19连接加湿器13，在风道20下方、箱体1内壁处设有二氧化碳浓度传感器21、气温传感器27和湿度传感器22；
箱体1下部空间横向设置有若干蔬菜种植区29，最下方设置一个种子育苗区30，每个蔬菜种植区29包括底层孔板9支撑的培育托盘10，培育托盘10内置带有纵横排列小孔的海绵穴11，最上一层的培育托盘10有导管24伸入，最上层培育托盘10有中间导管28连通相邻下一层培育托盘10，最下层培育托盘10有回流管7伸入到箱体1底部的营养液箱5内，下层培育托盘10内置有水温传感器26，培育托盘10上方设有LED灯12，LED灯12下方、箱体1侧壁设有光敏传感器23；
种子育苗区30包括底层孔板9和底层孔板9支撑的培育托盘10及海绵穴11；
箱体1底部的分隔空间内设有营养液箱5和可编程控制器PLC2，营养液箱5有循环水管连接水温调节箱6，营养液箱5内置有电导仪4，营养液箱5侧壁设有液位传感器3，营养液箱5下部有管路连接循环泵25进口，循环泵25出口连接导管24，导管24连通最上一层培育托盘10内部。
中间导管28连接上一层培育托盘10时，其管子底部高于培育托盘10底部5cm，使培育托盘10内始终保持一定深度的营养液。
LED灯12距离培育托盘10的距离为17～20cm，使得作物可以充分吸收光线并且不会被LED灯所产生的热量灼伤。
可编程控制器PLC2通过各传感器输入的信号，判断输入的信号与PLC设定值的差别，分别控制相应的设备，风机18调节空气供给量，制冷机组14调节气温，加湿器13控制空气湿度，二氧化碳发生器16控制空气中二氧化碳浓度，光敏传感器23感知作物的照明密度，水温调节箱6控制营养液水温，电导仪4判断营养液的浓度，显示并提醒用户及时加入清水或营养液，液位传感器3显示营养液箱中的液体存量。
在无土的环境下，只通过向植物添加营养液基质，达到供给植物养分的目的，并配以植物生长灯以及自动控制部分，通过人工补光达到植物光合作用所需要的光照条件以及达到适合植物生长的环境（其中包括温度，湿度，CO2浓度，EC值，PH值等），从而不仅达到了节省耕地面积，也可以克服自然环境负面因素对植物生长的影响。具有省水、省肥、省工、高产优质等特点。
植物照明水栽培的生长过程，分育苗阶段、假植阶段、定植阶段三部分。
育苗阶段是将种子经过处理后，放入海绵穴内进行发芽，并将其置于适宜的黑暗环境下，进行暗培。假植阶段则是指待种子发芽后，将海绵放入稍低浓度的营养液中，并配以植物生长灯的光照。定植阶段即是指待种子生根后，将其置于正常浓度的营养液中进行培养。
以美国大速生为例三个阶段所需大致环境参数，如表格
育苗阶段 假植阶段 定植阶段
光照时间 0小时 8—12小时 8—12小时
温度 20—25℃ 16—25℃ 16—25℃
湿度 90以上 30—80 30—80
EC值 0—0.5 1—1.5 2—2.5
PPFD值 0 150—200 150—250
每种植物所适宜的环境都有所不同（环境即光照时间，PPFD值，温度，湿度，EC值等），改变一个参数的话，其他一些参数也会相应随之改变。并且根据植物的种类不同，所处的育苗、假植、定植阶段的时间也各不相同。所以每种植物的具体情况，需要具体分析。
而环境控制通过自动控制系统得以实现，开始时对环境参数的范围进行设定，当某些环境参数指标不达标时，自动控制系统启动予以补充，使其达到预设的范围值。
综上所述，本发明通过可编程控制器PLC对植物的光照、空气的成分、温度、二氧化碳浓度、湿度的调节、水的温度、营养成分等的调节，对光照的照度、强度的调节，模拟各种气候土壤及光照环境，在家庭内种植出各种可口的时令蔬菜，满足人们对食品安全、多样化、无污染的需要，有利推广使用。

Claims (1)

1.一种家用智能植物种植箱，包括箱体(1)，其特征在于：箱体(1)为一前面开门的封闭空间，空间上部设置有半封闭的风道(20)，下部设有出风口(8)，风道(20)内置有风机(18)、二氧化碳发生器(16)和风机盘管(17)，风机盘管(17)有循环管道连接制冷机组(14)，风道(20)下方有加湿器出口(19)连接加湿器(13)，在风道(20)下方、箱体(1)内壁处设有二氧化碳浓度传感器(21)、气温传感器(27)和湿度传感器(22)；
箱体(1)下部空间横向设置有若干蔬菜种植区(29)，最下方设置一个种子育苗区(30)，每个蔬菜种植区(29)包括底层孔板(9)支撑的培育托盘(10)，培育托盘(10)内置带有纵横排列小孔的海绵穴(11)，最上一层的培育托盘(10)有导管(24)伸入，最上层培育托盘(10)有中间导管(28)连通相邻下一层培育托盘(10)，最下层培育托盘(10)有回流管(7)伸入到箱体(1)底部的营养液箱(5)内，下层培育托盘(10)内置有水温传感器(26)，培育托盘(10)上方设有LED灯(12)，LED灯(12)下方、箱体(1)侧壁设有光敏传感器(23)；
种子育苗区(30)包括底层孔板(9)和底层孔板(9)支撑的培育托盘(10)及海绵穴(11)；
箱体(1)底部的分隔空间内设有营养液箱(5)和可编程控制器PLC(2)，营养液箱(5)有循环水管连接水温调节箱(6)，营养液箱(5)内置有电导仪(4)，营养液箱(5)侧壁设有液位传感器(3)，营养液箱(5)下部有管路连接循环泵(25)进口，循环泵(25)出口连接导管(24)，导管(24)连通最上一层培育托盘(10)内部；
上述的中间导管(28)连接上一层培育托盘(10)时，其管子底部高于培育托盘(10)底部5cm；LED灯(12)距离培育托盘(10)的距离为17～20cm。
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