CN105931366B - 活体叶菜自动售货机及管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活体叶菜自动售货机及管理方法，包括：封闭式隔层结构、底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统、红蓝LED光源系统、举升式收割结构与工控平板电脑；通过传感器与继电器自动优化封闭式隔层结构内的温度、气肥含量、光照强度、栽培基质含水量等叶菜类作物生长所必须的环境因素，达到叶菜活体保存、降低保鲜能耗与自动售货的目的。本发明采用微环境控制的理念，以植株正常生长的形式保存待售叶菜，使商品在销售期内始终保持新鲜，同时使自动售货机设备免去了高能耗的压缩制冷机构，实现了新鲜叶菜的24小时自动售货，适合服务于各类酒店餐饮场所、高端住宅小区、写字楼与酒店式公寓等室内场所的叶菜自动销售。

Description

活体叶菜自动售货机及管理方法

技术领域

本发明涉及农业设备领域，具体地，涉及一种活体叶菜自动售货机及管理方法。

背景技术

自动售货机技术如今已相当成熟，其服务于我们日常生活中的各个领域，包括生鲜蔬菜产品的自动售货机，自动售货机运营管理公司也因为人员与成本限制，无法做到每日更新所售商品，但蔬菜采后即使存放在自动售货机的低温环境下冷藏，其品质也会随存放时间的延长而逐渐降低，从而使得售商品品质无法与菜场或超市的生鲜蔬菜竞争，影响了消费者对自动售货机所售蔬菜品质的信任与购买热情。

本发明提出一种活体叶菜自动售货机及管理方法，相比传统的生鲜蔬菜产品的自动售货机无需高能耗的压缩制冷机构，但是能够长期保持蔬菜的新鲜度，实现实时采摘包装售卖一体。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种活体叶菜自动售货机及管理方法。

根据本发明提供的活体叶菜自动售货机，包括封闭式隔层结构、底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统、红蓝LED光源系统、举升式收割结构与工控平板电脑；所述底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统、红蓝LED光源系统、举升式收割结构与工控平板电脑均安装在封闭式隔层结构内；其中：

所述底吸式补水系统，用于维持叶菜栽培基质的水分含量在设定值；

所述电热膜恒温系统，用于维持封闭式隔层结构内的温度在设定值；

所述CO₂浓度控制系统，用于自动生成CO₂，控制封闭式隔层结构内的CO₂浓度；

所述红蓝LED光源系统，用于根据活体叶菜种类设定并向活体叶菜提供特定波长的光源、照射时长和照射功率；

所述举升式收割结构，用于自动收割活体叶菜；

所述工控平板电脑，用于提供客户支付界面，并显示活体叶菜的若干监测信息。

优选地，所述封闭式隔层结构包括若干个商品隔层，其中封闭式隔层结构的最底层留有电器设备安装空间，所述商品隔层被划分成多个空间分别用于摆放栽培盘，所述封闭式隔层结构的正面朝向消费者的一侧覆盖有透明的钢化玻璃，所述封闭式隔层结构的底端还设置有取货槽；

具体地，商品隔层被划分成300mm*300mm*300mm的空间，国标栽培盘的尺寸为280mm*280mm，所述国标栽培盘内放置有叶菜栽培基质，用于培育活体叶菜。

优选地，所述底吸式补水系统包括：水泵、栽培基质水分传感器、继电器、托盘、水箱、隔层板导水槽、进水管以及排水管，水泵、托盘、水箱通过进水管、排水管与隔层板导水槽相互连接并构成的一个水流回路系统，所述水泵、继电器以及水箱安装在封闭式隔层结构的最底层；活体叶菜栽培基质则通过国际栽培盘底部的透水孔将水分均匀地吸入，继电器通过读取栽培基质水分传感器中的数据，控制水泵开启与关闭，从而自动维持人工设定的最佳栽培基质含水量。

优选地，所述电热膜恒温系统包括电热膜和温控开关，电热膜功率为220W/㎡，安装在封闭式隔层结构内部的左右两侧，通过温控开关自动维持封闭式隔层结构内温度为活体叶菜的最佳培育温度。

优选地，所述CO₂浓度控制系统包括小型CO₂气罐、CO₂浓度传感器、电磁阀及小型循环风机，CO₂浓度传感器根据预设的CO₂浓度值，自动控制小型CO₂气罐出气口的电磁阀开闭，小型循环风机安装于封闭式隔层结构的隔层板中，用于扩散CO₂，实现自动CO₂浓度自动控制。

优选地，所述红蓝LED光源系统包括：红蓝LED光源系统和继电器，红蓝LED光源系统包括植物需要的波长为400-500nm的蓝光灯带与600-700nm的红光灯带，红蓝光灯带数量为6:2，安装于各商品隔层顶部，所有灯带电路连接至继电器，通过继电器编程，根据叶菜种类设定LED灯带的开闭时段与照射功率。

优选地，所述举升式收割结构包括：托盘倾斜机构、托盘、举升电机、牵引绳、托盘连杆、收割结构支架、电机轮、强磁轮、切割电机、切割绳、继电器，当需要采摘时，继电器控制电机轮、切割电机以及举升电机工作，电机轮带动收割结构支架朝向托盘后端移动，举升电机带动牵引绳，将托盘前端提升至45°倾斜角，切割电机高速旋转，带动切割绳完成切割工作后，举升电机与电机轮反向旋转，使所有设备回复起始位置，所采摘的活体叶菜掉落至封闭式隔层结构的取货槽，所述取货槽处还配置有相应的蔬菜包装机构。

优选地，所述工控平板电脑包括：内嵌的交互式操作系统、显示屏以及收款找零机构，具体地，所述客户支付界面包括：现金支付模式、手机客户端支付模式，现金支付模式与收款找零机构相配合；显示屏上实时显示活体叶菜的各种监测信息，所述监测信息包括：底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统所测定的活体叶菜栽培基质的水分含量、封闭式隔层结构内的温度、CO₂浓度，以及活体叶菜的生长时间。

根据本发明提供的活体叶菜自动售货机的管理方法，包括如下步骤：

步骤1：在塑料大棚或玻璃温室内完成叶菜栽培盘的有机栽培基质装填和播种；

步骤2：按蔬菜有机栽培管理体系培养叶菜至指定阶段；

步骤3：活体叶菜自动售货机养护人员定期更新所售商品，并打扫清理商品隔层、检查设备、清点货款，回收空置的栽培盘。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本自动售货机使用封闭式隔层结构、底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统与红蓝LED光源系统，以较低的能耗与设备成本营造出维持植物生长的微环境，并以微环境自动控制、活体保存销售的方式，取代传统采后冷藏销售的方式，不仅取消了高能耗的压缩制冷保鲜机构，还实现了所售叶菜在销售期内的品质无损保存；本自动售货机安装有举升式收割结构，实现了高品质活体叶菜的自动售货。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的活体叶菜自动售货机的正面视图。

图2为本发明提供的活体叶菜自动售货机的立体视图。

图3为本发明提供的活体叶菜自动售货机的正面仰视图。

图4为本发明提供的活体叶菜自动售货机的斜背面透视图。

图5为本发明提供的活体叶菜自动售货机的举升式收割结构立体视图。

图6为举升式收割结构工作步骤一示意图。

图7为举升式收割结构工作步骤二示意图。

图8为举升式收割结构工作步骤三示意图。

图9为举升式收割结构工作步骤四示意图。

图10为举升式收割结构工作步骤五示意图。

图中：

1为封闭式隔层结构，2为工控平板电脑，3为纸币插入口，4为硬币投币口，5为纸币找零机构，6为硬币取口，7为取货口，8为隔层板，9为电热膜，10为循环风机，11为商品选择按钮，12为收割结构支架，14为隔层板导水槽，15为托盘，16为蓝色LED灯带，17为红色LED灯带，18为举升电机，19为钢化玻璃，20为取货槽，21为牵引绳，22为托盘连杆，24为强磁条，25为电机轮，27为电机轮挡板，28为切割电机，29为切割绳，32为托盘进水口，33为叶菜，35为强磁轮，36为感应开关。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明的活体叶菜自动售货机，相对现有的生鲜农产品自动售货机有重大改进，使之无需高能耗的压缩制冷机构，并存放销售活体叶菜产品，是通过如下技术方案实现的：第一方面，本发明提供的一种活体叶菜自动售货机，包括封闭式隔层结构、底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统、红蓝LED光源系统、举升式收割结构与工控平板电脑，所述封闭式隔层结构为全铝材质的自动售货机主体，根据自动售货机尺寸规格的不同，由若干层隔层组成，其中最底层为设备舱，用于安装电热膜恒温系统温控开关、红蓝LED光源系统继电器、底吸式补水系统继电器、水箱、水泵、取货口等电器设备，其他层为摆放待售商品的隔层，单个隔层被划分为若干个长宽高300mm*300mm*300mm的空间，安装有举升式收割结构，长宽为280mm*280mm的国标栽培盘摆放于其中，自动售货机主体面向消费者的一侧由透明钢化玻璃覆盖，叶菜的生长情况能够被清楚地看到，自动售货机主体面向消费者的一侧还安装有工控平板电脑。

所述底吸式补水系统，由水箱、水泵、土壤湿度传感器、继电器及托盘组成，所述水泵为扬程3米的小型水泵，水箱出水口通过软管与水泵进水口相连，水泵出水口通过软管与各托盘进水口相连，各托盘出水口的软管指向隔层板导水槽中，各隔层板导水槽出水口通过软管与水箱进水口相连，形成一个流水回路，各托盘上的出水口设置在距离托盘底部10mm的位置，且托盘出水口口径大于托盘进水口，使托盘中的水位高度不会超过10mm，土壤湿度传感器与水泵电源线均连接至继电器。

所述电热膜恒温系统，由电热膜与带防水探头温控开关组成，所述电热膜功率为220W/㎡，覆盖于封闭式隔层结构的内部两侧，其电路连接至温控开关，温控开关上的防水探头插于栽培基质中，温控开关根据栽培基质中的温度自动控制电热膜开闭以恒定封闭式隔层结构内的温度。

所述CO₂浓度控制系统，由小型CO₂气罐、CO₂浓度传感器、电磁阀及小型循环风机组成，小型CO₂气罐体积适合安装入封闭式隔层结构底部电器舱，电磁阀安装于小型CO₂气罐出气口，电磁阀与小型循环风机电源连接至CO₂浓度传感器，根据维持叶菜品质所需的环境CO₂浓度(大气中CO₂浓度约为300ppm)，CO₂浓度传感器的上下限数值被设定为300ppm与350ppm，即当封闭式隔层结构内的CO₂浓度低于300ppm时自动开启电磁阀与循环风机扩散CO₂，当CO₂浓度高于350ppm时关闭电磁阀与循环风机。

所述红蓝LED光源系统，由LED光带与继电器组成，所述LED光带为植物所需的波长为400-500nm的蓝光灯带与600-700nm的红光灯带，红蓝灯带数量为6:2，安装于商品隔层顶部，所有灯带电路连接至继电器，继电器连接至工控平板电脑，电脑根据该处商品是否被销售而控制继电器开闭灯带，从而优化设备能耗。

所述举升式收割结构，由托盘倾斜机构、举升电机、牵引绳、托盘连杆、收割结构支架、电机轮、强磁轮、切割电机、切割绳、继电器组成，所述托盘倾斜机构为托盘一端两侧的轴承，将托盘固定于隔层板上，托盘可绕此轴承机构旋转180°，举升电机、牵引绳能提供大于4kg的扭矩，可在3s内将托盘一端抬升至45°倾斜，切割电机为每分钟1500转的高转速电机，切割绳为毛边钢丝，电机轮为能提供大于3kg扭矩的小型电机，可推动收割结构支架从托盘一端移向另一端，电机轮外侧包裹磁性橡胶，以增加磨差力，强磁轮为镍铬强磁合金材料，托盘边框的一段镶嵌有强磁条，与强磁轮之间能够产生1kg的附着力，当采收过程开始时，电机轮带动收割结构支架向托盘一端移动，收割结构支架上的翻转条使收割结构支架正向翻转，强磁轮与强磁条结合，收割结构支架上的四个轮子同时附着与托盘边框上，切割电机高速旋转带动切割绳切割叶菜，当强磁轮触及托盘上的感应开关二时，电机轮反向旋转并带动收割结构支架反向移动，强磁轮与强磁条脱离，收割结构支架因倾斜45°而逆向翻转，从而完成叶菜切割与将叶菜倒入取货槽的程序，托盘一端设置有电机轮档板与感应开关一，以防止电机轮在反向旋转时脱离托盘边框。

所述工控平板电脑，安装于封闭式隔层结构的显示屏区域，其信号接收端口连接有土壤水分传感器的信号线、温度传感器信号线、CO₂浓度传感器信号线与LED光带继电器的控制线，可读取栽培基质含水量、温度与CO₂浓度等数据，并控制LED光带继电器的启闭。

所述交互式操作系统程序安装于工控平板电脑中，是自动售货机的操作与控制程序，其将记录的土壤水分、温度、CO₂浓度与叶菜生长时间等信息反馈给消费者，并引导消费者完成选购、付款与取货的程序，并控制收款找零机构与举升式收割结构完成相应的工作。

也可依托上述自动售货机实现一种活体叶菜的自动销售管理模式，在此模式中，消费者选定商品各层中的待售叶菜并付款后，设备自动收割并将叶菜投入取货槽中，自动售货机的运营管理公司在塑料大棚或玻璃温室内完成叶菜栽培盘的有机栽培基质装填和播种工序，并按蔬菜有机栽培管理体系培养叶菜至一定阶段，运营管理公司负责自动售货机养护工作的人员定期至各售货机处取出已经采收的栽培盘并放入新的盘栽叶菜待售，同时完成打扫清理商品隔层、检查设备、清点货款等养护工作，采收后的栽培盘被送回公司进行清理消毒后再次填装基质栽培叶菜，自动售货机的运营管理公司也可直接采购第三方农业企业生产的盘栽叶菜进行售货机中商品的更新。

具体地，提供一种活体叶菜自动售货机的使用方法，如图1所示，消费者透过钢化玻璃观察并点击商品选择按钮，了解所选叶菜的生长信息，从纸币插入口或硬币投币口投入相应金额的货币，再次点击商品选择按钮，自动售货机内部自动开始收割程序，消费者将收获的叶菜从取货口处取出，并从零钱取口处取走找回的零钱。

具体地，提供一种活体叶菜自动售货机的举升式收割结构的操作方法，见图6、图7、图8、图9所示，当举升式收割结构接到收割指令后，电机轮顺时针方向旋转，收割结构支架在翻转条与托盘边缘的作用下顺时针方向翻转，使用强磁轮与强磁条磁性对接，举升电机旋转缠绕牵引绳，拉动托盘连杆于3s内将托盘的一端抬升至45°倾斜，电机轮带动收割结构支架继续向一端移动，切割电机高速旋转并带动切割绳采收叶菜，当强磁轮触及感应开关二时，电路控制电机轮反向旋转，并带动收割结构支架反向移动至强磁轮与强磁条脱离，收割结构支架因倾斜45°而逆时针方向翻转，将收割后的叶菜倒入取货槽，电机轮继续转动至触及托盘一端的电机轮档板与感应开关一后停止转动，举升电机旋转释放牵引绳，托盘恢复水平位置。

消费者选定商品各层中的待售叶菜并付款后，设备自动收割并将叶菜投入取货槽中，自动售货机的运营管理公司在塑料大棚或玻璃温室内完成叶菜栽培盘的有机栽培基质装填和播种工序，并按蔬菜有机栽培管理体系培养叶菜至一定阶段，运营管理公司负责自动售货机养护工作的人员定期至各售货机处取出已经采收的栽培盘并放入新的盘栽叶菜待售，同时完成打扫清理商品隔层、检查设备、清点货款等养护工作，采收后的栽培盘被送回公司进行清理消毒后再次填装基质栽培叶菜，自动售货机的运营管理公司也可直接采购第三方农业企业生产的盘栽叶菜进行售货机中商品的更新。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种活体叶菜自动售货机，其特征在于，包括封闭式隔层结构、底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统、红蓝LED光源系统、举升式收割结构与工控平板电脑；所述底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统、红蓝LED光源系统、举升式收割结构与工控平板电脑均安装在封闭式隔层结构内；其中：

所述底吸式补水系统，用于维持叶菜栽培基质的水分含量在设定值；

所述电热膜恒温系统，用于维持封闭式隔层结构内的温度在设定值；

所述CO₂浓度控制系统，用于自动生成CO₂，控制封闭式隔层结构内的CO₂浓度；

所述红蓝LED光源系统，用于根据活体叶菜种类设定并向活体叶菜提供特定波长的光源、照射时长和照射功率；

所述举升式收割结构，用于自动收割活体叶菜；

所述工控平板电脑，用于提供客户支付界面，并显示活体叶菜的若干监测信息；

其中，所述举升式收割结构包括：托盘倾斜机构、托盘、举升电机、牵引绳、托盘连杆、收割结构支架、电机轮、强磁轮、切割电机、切割绳、继电器，当需要采摘时，继电器控制电机轮、切割电机以及举升电机工作，电机轮带动收割结构支架朝向托盘后端移动，举升电机带动牵引绳，将托盘前端提升至45°倾斜角，切割电机高速旋转，带动切割绳完成切割工作后，举升电机与电机轮反向旋转，使所有设备回复起始位置，所采摘的活体叶菜掉落至封闭式隔层结构的取货槽，所述取货槽处还配置有相应的蔬菜包装机构。

2.根据权利要求1所述的活体叶菜自动售货机，其特征在于，所述封闭式隔层结构包括若干个商品隔层，其中封闭式隔层结构的最底层留有电器设备安装空间，所述商品隔层被划分成多个空间分别用于摆放栽培盘，所述封闭式隔层结构的正面朝向消费者的一侧覆盖有透明的钢化玻璃，所述封闭式隔层结构的底端还设置有取货槽；

具体地，商品隔层被划分成300mm*300mm*300mm的空间，国标栽培盘的尺寸为280mm*280mm，所述国标栽培盘内放置有叶菜栽培基质，用于培育活体叶菜。

3.根据权利要求1所述的活体叶菜自动售货机，其特征在于，所述底吸式补水系统包括：水泵、栽培基质水分传感器、继电器、托盘、水箱、隔层板导水槽、进水管以及排水管，水泵、托盘、水箱通过进水管、排水管与隔层板导水槽相互连接并构成的一个水流回路系统，所述水泵、继电器以及水箱安装在封闭式隔层结构的最底层；活体叶菜栽培基质则通过国际栽培盘底部的透水孔将水分均匀地吸入，继电器通过读取栽培基质水分传感器中的数据，控制水泵开启与关闭，从而自动维持人工设定的最佳栽培基质含水量。

4.根据权利要求1所述的活体叶菜自动售货机，其特征在于，所述电热膜恒温系统包括电热膜和温控开关，电热膜功率为220W/㎡，安装在封闭式隔层结构内部的左右两侧，通过温控开关自动维持封闭式隔层结构内温度为活体叶菜的最佳培育温度。

5.根据权利要求1所述的活体叶菜自动售货机，其特征在于，所述CO₂浓度控制系统包括小型CO₂气罐、CO₂浓度传感器、电磁阀及小型循环风机，CO₂浓度传感器根据预设的CO₂浓度值，自动控制小型CO₂气罐出气口的电磁阀开闭，小型循环风机安装于封闭式隔层结构的隔层板中，用于扩散CO₂，实现自动CO₂浓度自动控制。

6.根据权利要求1所述的活体叶菜自动售货机，其特征在于，所述红蓝LED光源系统包括：红蓝LED光源系统和继电器，红蓝LED光源系统包括植物需要的波长为400-500nm的蓝光灯带与600-700nm的红光灯带，红蓝光灯带数量为6:2，安装于各商品隔层顶部，所有灯带电路连接至继电器，通过继电器编程，根据叶菜种类设定LED灯带的开闭时段与照射功率。

7.根据权利要求1所述的活体叶菜自动售货机，其特征在于，所述工控平板电脑包括：内嵌的交互式操作系统、显示屏以及收款找零机构，具体地，所述客户支付界面包括：现金支付模式、手机客户端支付模式，现金支付模式与收款找零机构相配合；显示屏上实时显示活体叶菜的各种监测信息，所述监测信息包括：底吸式补水系统、电热膜恒温系统、CO₂浓度控制系统所测定的活体叶菜栽培基质的水分含量、封闭式隔层结构内的温度、CO₂浓度，以及活体叶菜的生长时间。

8.一种活体叶菜自动售货机的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在塑料大棚或玻璃温室内完成叶菜栽培盘的有机栽培基质装填和播种；

步骤2：按蔬菜有机栽培管理体系培养叶菜至指定阶段；

步骤3：活体叶菜自动售货机养护人员定期更新所售商品，并打扫清理商品隔层、检查设备、清点货款，回收空置的栽培盘；

其中，所述活体叶菜自动售货机包括用于自动收割活体叶菜举升式收割结构，所述举升式收割结构包括：托盘倾斜机构、托盘、举升电机、牵引绳、托盘连杆、收割结构支架、电机轮、强磁轮、切割电机、切割绳、继电器，当需要采摘时，继电器控制电机轮、切割电机以及举升电机工作，电机轮带动收割结构支架朝向托盘后端移动，举升电机带动牵引绳，将托盘前端提升至45°倾斜角，切割电机高速旋转，带动切割绳完成切割工作后，举升电机与电机轮反向旋转，使所有设备回复起始位置，所采摘的活体叶菜掉落至封闭式隔层结构的取货槽，所述取货槽处还配置有相应的蔬菜包装机构。