CN105075701A - 一种智能种植箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能种植箱，包括土壤层、秸杆层和控制层；秸秆层设在土壤层下方；土壤层设有至少一个传感器和渗水管，渗水管安装在土壤层底部；控制层包括控制模块和电动水泵；控制模块分别与传感器和电动水泵连接，渗水管与电动水泵连接。本发明提供的智能种植箱，可实时控制土壤湿度，在湿度不足时，自动实现水分的输送，采用自下而上、分流浇灌的方式，浇灌均匀，对影响作物生长的因素进行实时、全面地监测，智能化程度高，可适用于室内农场和居家种植。

Description

一种智能种植箱

技术领域

本发明涉及一种智能种植箱。

背景技术

中国地少人多，耕地面积逐年降低，人均耕地占有面积也在逐年减少。但随着科学技术的不断发展，大面积的室内立体种植农场将成为未来种植业的发展趋势。在城市中，居家种植越来越被广泛的接受和喜爱，但场地限制和繁琐的养护过程是居家种植最大的局限。城市中的居民多居住在楼内，不能像农村居民那样拥有自己的土地，没有家庭小菜园生产无公害蔬菜。

为了解决种植的问题，人们使用了种植箱来种植作物或花草，这样就可以脱离传统依赖土地耕种的种植模式。常用种植箱内部结构简单，土壤湿度难以控制，一旦种植箱内土壤湿度不足，易导致种植物因缺水而丧失膨压以致萎蔫，而湿度过高，又会导致作物根部腐烂。此外，土壤的温度、光照强度及营养成分等也对作物的生长有一定的影响，现有的种植箱并没有考虑这些因素做出改进。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、操作方便，温、湿度可控，适宜于室内农场和居家种植的智能种植箱。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能种植箱，其特征在于，包括土壤层、秸杆层和控制层；秸秆层设在土壤层下方；土壤层设有至少一个传感器和渗水管，渗水管安装在土壤层底部；控制层包括控制模块和电动水泵；控制模块分别与传感器和电动水泵连接，渗水管与电动水泵连接。

优选地是，所述渗水管包括主管和多个支管；主管设有进水口和多个出水口，进水口连接电动水泵，出水口分别连接各支管；支管的管径小于主管的管径，且管壁上设有通孔，支管均匀分布于土壤层。

优选地是，所述种植箱为上下分层结构，包括固定层、隔挡层和抽拉层，固定层与抽拉层通过隔挡层隔开；土壤层设置在固定层，秸秆层设置在抽拉层；所述隔挡层为带通孔的托板或细纱网。

优选地是，所述秸秆层由作物的秸秆经高温高压粉碎压制而成。

优选地是，所述电动水泵上设有进水管；电动水泵通过进水管从外置的盛水装置抽取水和/或从盛有营养液的装置抽取营养液。

优选地是，所述传感器包括湿度传感器、和/或温度传感器、和/或光照传感器、和/或电导率传感器。

优选地是，所述湿度传感器用于测量土壤层的湿度并发送给控制模块；若当前湿度低于湿度预设值，则控制模块启动电动水泵将水注入到渗水管中，直至土壤层湿度到达湿度预设值。

优选地是，所述电导率传感器用于测量土壤层的电导率并发送给控制模块，若电导率低于电导率预设值，则启动电动水泵将营养液注入到渗水管中，直至土壤层的电导率到达电导率预设值。

优选地是，所述种植箱的箱体底部设有加热装置和散热装置，加热装置和散热装置均与控制模块连接；温度传感器用于测量土壤层的温度并发送给控制模块，若当前温度低于预设温度范围，则启动加热装置，若当前温度高于预设温度范围，则启动散热装置，直至土壤温度在预设温度范围内。

优选地是，所述种植箱的箱体顶部设有光照装置和遮阳装置，光照装置与遮阳装置均与控制模块连接；光照传感器用于测量土壤层受日光照射的光照强度并发送给控制模块，若当前光照强度低于光照预设范围，则启动光照装置，若当前光照强度高于光照预设范围，则启动遮阳装置，直至土壤层的光照强度在光照预设范围内。

优选地是，所述控制模块与一终端通过无线网络连接；用户通过终端向控制模块发送指令，远程控制土壤环境。

优选地是，所述种植箱的箱体外侧设有渗水管的外接口以及至少一个扩展接口，扩展接口内设有控制模块的接口引线。

优选的是，种植箱的箱体底部设有至少一个滚轮。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、自下而上的浇灌模式：通过在土壤层底部设置渗水管，在浇灌水或营养液时，水或营养液自下往上渗入土壤，根部为作物最先受浇灌的部位，可良好地吸收水分及营养，有效克服传统的自土壤上方而下浇灌所存在的水或营养液未渗入土壤或没有被作物吸收的问题发生。

2、浇灌均匀、分流浇灌：渗水管由主管和多个支管构成，支管均匀分布于土壤层，使水分更为均匀地渗入土壤，浇灌均匀，有效避免因人工浇灌不均造成的部分作物缺水部分作物受淹的情况；支管的管径细小，起到分流的作用，主管流进支管的水流量不大，渗入土壤的水流细缓，避免浇灌量大时，湿度传感器未能及时感应造成过量水流入土壤的问题发生，节水、环保、节省人力。

3、土壤层下铺设秸秆层；现有的种植箱仅铺设土壤层，而本发明在土壤层下铺设秸秆层，当土壤内水分过多时，下一层的秸秆可以起到吸水的作用，防止作物根部腐烂；秸秆层由各种作物的秸秆经高温高压粉碎压制而成，当秸秆层逐渐分解腐烂时，可作为上层土壤的有机肥力，为作物提供营养，防止土壤硬结；将秸秆层设置在抽拉层，在秸秆分解消耗至一定程度时，可以抽出进行补给和替换。

4、考虑了影响作物生长的各种环境因素，如土壤的湿度、温度、光照强度、营养成分，对这些因素进行实时的监测，并采取适当的措施，例如在湿度不足时，自动实现水分的输送等，全面改善土壤环境，智能化程度高，可适用于室内农场和居家种植。

5、多个种植箱可纵向或横向叠加，并通过扩展接口连接，叠加时各个种植箱的控制层通过控制模块的接口引线连接，形成一个控制层，渗水管可通过渗水管的连接口彼此连通。

6、采用线上线下互联交通的物联网技术，用户可通过终端实时获取种植箱的土壤层数据，了解作物的生长情况，向控制模块发送指令，远程改善土壤环境。

附图说明

图1为本发明的智能种植箱的结构示意图；

图2为本发明的智能种植箱的浇灌水的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种智能种植箱，包括土壤层1、秸杆层2和控制层3。

控制层3可设在种植箱底部或种植箱外侧，包括电动水泵31、控制模块32和电源(图中未标出)。电动水泵31上设有两根进水管311，水泵31通过进水管311分别与外置的盛水装置和盛有营养液的容器连接。

土壤层1设有传感器若干和渗水管若干，渗水管与电动水泵31连接。本发明的一个优选实施例中，传感器包括湿度传感器11、温度传感器12、光照传感器13和电导率传感器14。本发明的另一个优选实施例中，渗水管包括主管21和多个支管22，主管21设有进水口和多个出水口，进水口与电动水泵31连接，出水口与各支管22连接；支管22的管径小于主管的管径，且管壁上设有通孔，用于水或营养液的渗出，支管22均匀地分布于土壤层1，为土壤作物提供水分或营养成分，可根据土壤层1在种植箱内的铺设面积及厚度调整支管22的数量及分布位置。

秸杆层2由各种作物的秸秆经高温高压粉碎压制而成，当秸秆层2逐渐分解腐烂时，可作为上层土壤的有机肥力，为作物提供营养，防止上层土壤硬结。

种植箱的箱体底部设有加热装置4和散热装置5，加热装置4可以是电热棒、发热管等，散热装置5可以是风扇等。种植箱的箱体顶部还设有光照装置6和遮阳装置7，光照装置6可以是灯管、光照管等，遮阳装置7可以是具有遮阳效果的装置，例如可控制折叠展开的罩子或者是可控翻转角度的盖子等。

控制模块32分别与电动水泵31、各传感器、加热装置4、散热装置5、光照装置6和遮阳装置7连接，电源分别与控制模块32、电动水泵31、各传感器、加热装置4、散热装置5、光照装置6和遮阳装置7连接，作为供电源。

本发明的一个优选实施例中，种植箱为上下分层设计的抽拉式结构，包括固定层、隔挡层24和抽拉层，固定层与抽拉层通过隔挡层24隔开；土壤层1设置在固定层，秸秆层2设置在抽拉层，隔挡层24可为带通孔的托板或细纱网。这种设计的主要目的是当秸秆分解消耗至一定程度时，可以抽出秸秆层进行秸秆的补给或替换，为了防止在抽出秸秆层时，上层的土壤颗粒掉落，在土壤层与秸秆层之间设置了托板或细沙网，秸秆可透过托板或纱网的孔隙与土壤接触，作为有机肥力，为土壤提供营养，在土壤水分过多时，吸水保护作物根部，养护人员可定期抽出秸秆层查看秸秆的消耗情况，进行补给与替换。

工作时，如图2所示，湿度传感器11采集土壤层1的湿度并传输给控制模块34，控制模块34判断当前土壤湿度是否低于预设值，该预设值为种植箱内土壤适宜湿度的最低湿度值。若当前土壤湿度低于预设值，则控制模块32启动电动水泵31，电动水泵31通过一根进水管311从外置的盛水装置中吸取水注入渗水管21的主管21内，水通过主管21流向支管22，并通过支管22的通孔渗出，渗入土壤层1。由于支管22均匀分布于土壤层2，因此灌水均匀，由于支管22的管径细小，从主管21分流进每根支管22的水流量不大，有效避免一下子灌水量很大对作物造成的损坏，通过细缓且均匀地浇灌，在湿度传感器11采集到土壤层的湿度到达预设值时，控制模块32关闭电动水泵31，停止浇灌。

电导率传感器14实时测量土壤层1的电导率并发送给控制模块，土壤中肥料一般是钾肥、氮肥，肥料一般是水溶性的，施肥的土壤的离子浓度会比较高，电导率也就相应高，本发明通过测量土壤层的电导率来测量土壤的肥料含量，进而判定是否向土壤层浇灌营养液。若电导率低于电导率预设值，则控制模块32启动电动水泵31，电动水泵31通过进水管311从外置的盛有营养液的装置中汲取营养液注入到渗水管21中，当电导率传感器14测量到的电导率到达电导率预设值时，控制模块关闭电动水泵31。

温度传感器12实时测量土壤层1的温度并发送给控制模块32，若当前温度低于预设温度范围，则控制模块32启动加热装置4，若当前温度高于预设温度范围，则启动散热装置5，直至土壤温度在预设温度范围内。

光照传感器13实时测量土壤层1受日光照射的光照强度并发送给控制模块32，若当前光照强度低于光照预设范围，则控制模块32启动光照装置6，若当前光照强度高于光照预设范围，则控制模块32启动遮阳装置7，直至土壤层的光照强度在光照预设范围内。

本发明的一个优选实施例中，控制模块32与一终端通过无线网络连接，无线网络包括移动无线网络如GPRS、WCDMA，以及无线局域网，如wifi等，终端如PC端或手机端；用户通过终端向控制模块32发送指令，远程控制土壤环境，例如用户终端接收到控制模块32发送的湿度不足报警信息后，向控制模块32发送浇灌指令，控制模块32启动电动水泵31将水引入渗水管21，对土壤层进行自下而上地浇灌，或当用户终端查看土壤层的温度信息时，发现土壤温度异常，也可以向控制模块32发送指令，远程控制打开加热装置和散热装置。

本发明的再一个优选实施例中，种植箱的箱体外侧设有渗水管21的外接口312以及至少一个扩展接口8，扩展接口8内设有控制模块的接口引线，多个种植箱可纵向或横向叠加，并通过扩展接口8连接，叠加时各个种植箱的控制层通过控制模块的接口引线连接，形成一个控制层，渗水管之间可通过外接口23彼此连通，共用盛水或盛有营养液的容器。

本发明的又一个优选实施例中，种植箱的箱体底部设有至少一个滚轮，优选为四个滚轮，人可方便地推动种植箱，对其进行位置转移。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种智能种植箱，其特征在于，包括土壤层、秸杆层和控制层；秸秆层设在土壤层下方；土壤层设有至少一个传感器和渗水管，渗水管安装在土壤层底部；控制层包括控制模块和电动水泵；控制模块分别与传感器和电动水泵连接，渗水管与电动水泵连接。

2.根据权利要求1所述的智能种植箱，其特征在于，所述渗水管包括主管和多个支管；主管设有进水口和多个出水口，进水口连接电动水泵，出水口分别连接各支管；支管的管径小于主管的管径，且管壁上设有通孔，支管均匀分布于土壤层。

3.根据权利要求1所述的智能种植箱，其特征在于，所述种植箱为上下分层的抽拉式结构，包括固定层、隔挡层和抽拉层，固定层与抽拉层通过隔挡层隔开；土壤层设置在固定层，秸秆层设置在抽拉层；所述隔挡层为带通孔的托板或细纱网。

4.根据权利要求1所述的智能种植箱，其特征在于，所述电动水泵上设有进水管；电动水泵通过进水管从外置的盛水装置抽取水和/或从盛有营养液的装置抽取营养液。

5.根据权利要求4所述的智能种植箱，其特征在于，所述传感器包括湿度传感器、和/或温度传感器、和/或光照传感器、和/或电导率传感器。

6.根据权利要求5所述的智能种植箱，其特征在于，所述湿度传感器用于测量土壤层的湿度并发送给控制模块；若当前湿度低于湿度预设值，则控制模块启动电动水泵将水注入到渗水管中，直至土壤层湿度到达湿度预设值。

7.根据权利要求5所述的智能种植箱，其特征在于，所述电导率传感器用于测量土壤层的电导率并发送给控制模块，若电导率低于电导率预设值，则启动电动水泵将营养液注入到渗水管中，直至土壤层的电导率到达电导率预设值。

8.根据权利要求5所述的智能种植箱，其特征在于，所述种植箱的箱体底部设有加热装置和散热装置，加热装置和散热装置均与控制模块连接；温度传感器用于测量土壤层的温度并发送给控制模块，若当前温度低于预设温度范围，则启动加热装置，若当前温度高于预设温度范围，则启动散热装置，直至土壤温度在预设温度范围内。

9.根据权利要求5所述的智能种植箱，其特征在于，所述种植箱的箱体顶部设有光照装置和遮阳装置，光照装置与遮阳装置均与控制模块连接；光照传感器用于测量土壤层受日光照射的光照强度并发送给控制模块，若当前光照强度低于光照预设范围，则启动光照装置，若当前光照强度高于光照预设范围，则启动遮阳装置，直至土壤层的光照强度在光照预设范围内。

10.根据权利要求1所述的智能种植箱，其特征在于，所述种植箱的箱体外侧设有渗水管的外接口以及至少一个扩展接口，扩展接口内设有控制模块的接口引线。