CN106930427A - 一种墙上种植装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种墙上种植装置，包括固定框架板，植物培育槽和LED照射装置。通过对各个装置以及装置内容物进行合理改进，使得在居家墙面上进行蔬菜的种植成为可能，并且由于采用无土非水栽培，环境友好度高；采用LED补光来达到光合作用的目的，植物生长效果高；采用特定的营养液进行培育，植物成长快，从而使得在居室内种植高质量高产量有机蔬菜成为可能。
Description
技术领域
本发明属于农业机械和居家智能产品领域，具体涉及一种墙上种植装置。
背景技术
无土栽培技术目前为比较成熟的技术，无土栽培技术中比较常见的为水中栽培，但是水中栽培植物有很多限制，并不能对大量的蔬菜瓜果都能适用。目前也有一些采用软性人造泥土代替泥土来进行植物的栽培，但是由于其疏松易落的性质，也不适合在居室内部应用。
随着食品安全概念深入人心，有机蔬菜的市场大大繁荣，并且华人自古以来有自己种菜的习惯，但是随着城市化进程的加快，城市中的居民很难有自由种植有机蔬菜的场地，并且随着房价的日益攀升，居室面积成为越来越宝贵的资源，大面积的阳台种植也越来越困难。因此如何在现有居室面积内实现高产量高质量蔬菜培育成为臻待解决的问题。
发明内容
本发明通过提出一种墙上种植装置。
具体通过如下技术手段实现：
一种墙上种植装置，包括固定框架板，植物培育槽和LED照射装置。
所述固定框架板背部设置有墙面固定部件，前部设置有植物培育槽，在顶端与LED照射装置相连接，在所述固定框架板内部设置有电源部件，并且沿着所述植物培育槽设置有营养液管。
所述植物培育槽包括开口向上设置的“U”形槽和盖设于“U”形槽之上的培育槽盖，在所述培育槽盖上设置有多个槽盖孔，所述培育槽盖一端与所述“U”形槽铰接，另一端通过槽盖开合部件与“U”形槽可开闭式固定。
所述“U”形槽的材质为抗腐蚀高强度钢，所述抗腐蚀高强度钢按质量百分比计为：C：0.02~0.06%，Si：0.5~0.6%，Mn：0.8~1.1%，Cr：8~12%，Ni：1.2~2.5%，Cu：0.5~1.2%，RE：0.01~0.02%，Al：0.02~0.03%，P<0.02%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述植物培育槽内部设置有可降解生物海绵，并与所述营养液管相连通；
所述可降解生物海绵的原料包括如下重量份数的组分：聚氨酯泡沫塑料颗粒：100~120份，吸水树脂颗粒：1~5份，棕榄油多元醇：1~2份。
所述营养液管包括营养液横管、营养液竖管、营养液入口和营养液出口，，内部设置有植物营养液，所述营养液横管设置在与植物培育槽对应的固定框架板内，在营养液横管上设置有多个极细的营养液分管，所述营养液分管一端与所述营养液横管连接，另一端插入到所述可降解生物海绵中。
所述植物营养液包括如下组分：硫酸铵：0.11~0.13g/L，硫酸镁：0.05~0.08g/L，硝酸钾：0.03~0.05g/L，硝酸钙：0.08~0.10g/L，碘化钠：0.001~0.002g/L，硫酸铜：0.0001~0.0003g/L，钼酸钠：0.001~0.002g/L，硫酸锌：0.0001~0.0002g/L，基体为纯净水，总质量浓度为0.1~0.3%。
所述LED照射装置交替安装有能够发出蓝绿光和红橙光的LED发光部件；在所述LED发光部件的外侧安装有视频采集装置，用于对植物培育槽中植物进行视频采集。
作为优选，所述视频采集装置包括智能摄像头和信号传输模块、中央处理单元（即CPU），所述信号传输模块通过无线传输方式与智能终端连接，所述槽盖开合部件包括控制部件，并与所述中央处理单元电连接，所述控制部件用于根据所述中央处理单元的信号而对所述槽盖开合部件进行开闭以及开闭角度进行控制。
所述终端设备优选为智能手机、平板电脑或PC电脑。
作为优选，所述无线传输方式为wifi或4G传输方式。
作为优选，所述可降解生物海绵的制备方法为先将聚氨酯泡沫塑料颗粒和吸水树脂颗粒以及棕榄油多元醇混合均匀，然后加入混合物质量1~2%的整孔剂、1~3%的开孔剂、0.1~0.2%的催化剂、0.5~1.2%的发泡剂和5~12%的水均匀搅拌后倒入模具中在20~38℃进行发泡成型，发泡时间为25~30min，发泡成型之后切割为块状，得到可降解生物海绵。
作为优选，所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡的混合物，二者重量比为1:（1~1.5）。
作为优选，所述抗腐蚀高强度钢中RE为La-Ce混合稀土。
作为优选，所述槽盖孔为矩形形状设置，并设置在偏向于槽盖开合部件一侧。
作为优选，所述营养液分管的直径为0.8~1.2mm。
作为优选，所述聚氨酯泡沫塑料颗粒的平均粒径为1~3mm。
作为优选，所述吸水树脂颗粒为交联羧甲基纤维素和/或淀粉接枝丙烯酸盐。
作为优选，所述视频采集装置还包括存储模块，用于对采集到的视频进行存储。
本发明的效果在于：
1，通过设置竖直的固定框架板，并通过背部与居室内墙体进行牢固固定，使得该蔬菜种植装置几乎不占用居室内的面积。由于该装置是固定在居室内墙体上的，因此并不像阳台等地方光照充足，而通过研究发现，植物光合作用主要依靠蓝绿光和红橙光来实现，因此通过在与植物相对的顶端位置交替设置有蓝绿光和红橙光的LED发光组件使得既能实现植物的光合作用，而且没有光源的浪费，并且由于LED发光组件可以随时发光，其光合作用效果大大优于阳台光照条件下的光合作用效果。
2，通过对可降解生物海绵的材质进行改进，使得其完全可以作为蔬菜等植物发芽、生长的环境，由于其中间隙充入特制的营养液，海绵与营养液的搭配，使得植物根系得到更好的发展，从而更快且量大的成长为成年植物。
3，通过对营养液的组分进行改进，使得一次性满足植物所需的氮、磷、钾、钙、锌、铜、钼等等营养元素和微量元素的要求，并且由于其是与可降解生物海绵配合使用，因此其中不含有老化海绵的现有元素，通过对各个化合物以及其含量进行改进，使得在保证营养的情况下，还与可降解生物海绵没有排斥性。
4，由于植物培育槽长期与特定组成的营养液和生物可降解海绵接触，其材质不仅应该满足耐腐蚀高强度等要求，还需要满足生物可相容性的要求，如果采用现有304等系列不锈钢，不但成本比较高（同时也没有那么高的食品相容性要求），而且其并不能对该特定的营养液有高的耐腐蚀性。因此通过对现有铁素体不锈钢进行改进，其中Cu元素的加入，增加了生物可相容性（增加了抗菌性），但是如果加入过多则久而久之会对营养液造成污染。稀土的加入和含量的确定使得钢微观结构中晶粒得到细化，从而强度得到提升。
5，通过设置有视频采集装置使其具有智能化，视频采集装置中信号传输模块与用户的智能手机进行信号传输（通过居室内的wifi对二者进行相连），通过安装在智能手机中的APP，可以实时对植物进行监控，并且可以对其中营养液添加或不添加进行远程控制，不会产生长期离家时，植物缺水枯萎情况的产生。视频采集装置中还设置有CPU，可以利用内置程序对槽盖开合部件进行控制，从而可以控制槽盖的开启以及开启角度，从而在植物生长的不同阶段实现对其不同的光照和空气进气的控制。
附图说明
图1为本发明墙上种植装置的结构示意图。
图2为本发明墙上种植装置内部部分结构示意图。
其中：1-固定框架板，2-植物培育槽，21-培育槽盖，22-槽盖孔，23-槽盖开合部件，24-可降解生物海绵，25-营养液管，251-营养液入口，252-营养液出口，3-LED照射装置，31-视频采集装置。
具体实施方式
实施例1
如图1所示。
一种墙上种植装置，包括固定框架板，植物培育槽和LED照射装置。
所述固定框架板背部设置有墙面固定部件，前部设置有植物培育槽，在顶端与LED照射装置相连接，在所述固定框架板内部设置有电源部件，并且沿着所述植物培育槽设置有营养液管。
所述植物培育槽包括开口向上设置的“U”形槽和盖设于“U”形槽之上的培育槽盖，在所述培育槽盖上设置有多个槽盖孔，所述培育槽盖一端与所述“U”形槽铰接，另一端通过槽盖开合部件与“U”形槽可开闭式固定。
所述“U”形槽的材质为抗腐蚀高强度钢，所述抗腐蚀高强度钢按质量百分比计为：C：0.03%，Si：0.52%，Mn：0.9%，Cr：9.5%，Ni：1.3%，Cu：0.6%，RE：0.012%，Al：0.023%，P：0.002%，S：0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述抗腐蚀高强度钢中RE为La-Ce混合稀土。
所述植物培育槽内部设置有可降解生物海绵，并与所述营养液管相连通；
所述可降解生物海绵的原料包括如下重量份数的组分：聚氨酯泡沫塑料颗粒：105份，吸水树脂颗粒：2份，棕榄油多元醇：1.2份。
所述营养液管包括营养液横管、营养液竖管、营养液入口和营养液出口，，内部设置有植物营养液，所述营养液横管设置在与植物培育槽对应的固定框架板内，在营养液横管上设置有多个极细的营养液分管，所述营养液分管一端与所述营养液横管连接，另一端插入到所述可降解生物海绵中。
所述植物营养液包括如下组分：硫酸铵：0.115g/L，硫酸镁：0.055g/L，硝酸钾：0.032g/L，硝酸钙：0.086g/L，碘化钠：0.0013g/L，硫酸铜：0.00015g/L，钼酸钠：0.0013g/L，硫酸锌：0.00011g/L，基体为纯净水，总质量浓度为0.15%。
所述LED照射装置交替安装有能够发出蓝绿光和红橙光的LED发光部件；在所述LED发光部件的外侧安装有视频采集装置，用于对植物培育槽中植物进行视频采集。
所述视频采集装置包括智能摄像头和信号传输模块、中央处理单元（即CPU），所述信号传输模块通过无线传输方式与智能终端连接，所述槽盖开合部件包括控制部件，并与所述中央处理单元电连接，所述控制部件用于根据所述中央处理单元的信号而对所述槽盖开合部件进行开闭以及开闭角度进行控制。
所述终端设备优选为智能手机、平板电脑或PC电脑。
所述无线传输方式为wifi或4G传输方式。
所述可降解生物海绵的制备方法为先将聚氨酯泡沫塑料颗粒和吸水树脂颗粒以及棕榄油多元醇混合均匀，然后加入混合物质量1.2%的整孔剂、1.5%的开孔剂、0.11%的催化剂、0.61%的发泡剂和6%的水均匀搅拌后倒入模具中在22℃进行发泡成型，发泡时间为26min，发泡成型之后切割为块状，得到可降解生物海绵。
所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡的混合物，二者重量比为1:1.1。
所述槽盖孔为矩形形状设置，并设置在偏向于槽盖开合部件一侧。
所述营养液分管的直径为0.9mm。
所述聚氨酯泡沫塑料颗粒的平均粒径为1.5mm。
所述吸水树脂颗粒为交联羧甲基纤维素和淀粉接枝丙烯酸盐的混合物。
所述视频采集装置还包括存储模块，用于对采集到的视频进行存储。
实施例2
一种墙上种植装置，包括固定框架板，植物培育槽和LED照射装置。
所述固定框架板背部设置有墙面固定部件，前部设置有植物培育槽，在顶端与LED照射装置相连接，在所述固定框架板内部设置有电源部件，并且沿着所述植物培育槽设置有营养液管。
所述植物培育槽包括开口向上设置的“U”形槽和盖设于“U”形槽之上的培育槽盖，在所述培育槽盖上设置有多个槽盖孔，所述培育槽盖一端与所述“U”形槽铰接，另一端通过槽盖开合部件与“U”形槽可开闭式固定。
所述“U”形槽的材质为抗腐蚀高强度钢，所述抗腐蚀高强度钢按质量百分比计为：C：0.05%，Si：0.55%，Mn：1.0%，Cr：10%，Ni：2.1%，Cu：0.8%，RE：0.015%，Al：0.025%，P：0.01%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
经过检测，该高强度钢的抗菌型达到要求，且通过对接触60天后的营养液进行检测，没有对营养液产生污染。高强度钢的抗拉强度为881MPa
所述植物培育槽内部设置有可降解生物海绵，并与所述营养液管相连通；
所述可降解生物海绵的原料包括如下重量份数的组分：聚氨酯泡沫塑料颗粒：110份，吸水树脂颗粒：3份，棕榄油多元醇：1.5份。
所述营养液管包括营养液横管、营养液竖管、营养液入口和营养液出口，，内部设置有植物营养液，所述营养液横管设置在与植物培育槽对应的固定框架板内，在营养液横管上设置有多个极细的营养液分管，所述营养液分管一端与所述营养液横管连接，另一端插入到所述可降解生物海绵中。
所述植物营养液包括如下组分：硫酸铵：0.12g/L，硫酸镁：0.06g/L，硝酸钾：0.035g/L，硝酸钙：0.09g/L，碘化钠：0.0015g/L，硫酸铜：0.0002g/L，钼酸钠：0.0015g/L，硫酸锌：0.00015g/L，基体为纯净水，总质量浓度为0.2%。
所述LED照射装置交替安装有能够发出蓝绿光和红橙光的LED发光部件；在所述LED发光部件的外侧安装有视频采集装置，用于对植物培育槽中植物进行视频采集。
所述视频采集装置包括智能摄像头和信号传输模块、中央处理单元（即CPU），所述信号传输模块通过无线传输方式与智能终端连接，所述槽盖开合部件包括控制部件，并与所述中央处理单元电连接，所述控制部件用于根据所述中央处理单元的信号而对所述槽盖开合部件进行开闭以及开闭角度进行控制。
所述终端设备优选为智能手机。
所述无线传输方式为wifi传输方式。
所述可降解生物海绵的制备方法为先将聚氨酯泡沫塑料颗粒和吸水树脂颗粒以及棕榄油多元醇混合均匀，然后加入混合物质量1.5%的整孔剂、2%的开孔剂、0.15%的催化剂、0.9%的发泡剂和9%的水均匀搅拌后倒入模具中在30℃进行发泡成型，发泡时间为28min，发泡成型之后切割为块状，得到可降解生物海绵。
所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡的混合物，二者重量比为1:1.3。
所述槽盖孔为矩形形状设置，并设置在偏向于槽盖开合部件一侧。
所述营养液分管的直径为1.0mm。
所述聚氨酯泡沫塑料颗粒的平均粒径为2mm。
所述吸水树脂颗粒为交联羧甲基纤维素和/或淀粉接枝丙烯酸盐。
所述视频采集装置还包括存储模块，用于对采集到的视频进行存储。
实施例3
一种墙上种植装置，包括固定框架板，植物培育槽和LED照射装置。
所述固定框架板背部设置有墙面固定部件，前部设置有植物培育槽，在顶端与LED照射装置相连接，在所述固定框架板内部设置有电源部件，并且沿着所述植物培育槽设置有营养液管。
所述植物培育槽包括开口向上设置的“U”形槽和盖设于“U”形槽之上的培育槽盖，在所述培育槽盖上设置有多个槽盖孔，所述培育槽盖一端与所述“U”形槽铰接，另一端通过槽盖开合部件与“U”形槽可开闭式固定。
所述“U”形槽的材质为抗腐蚀高强度钢，所述抗腐蚀高强度钢按质量百分比计为：C：0.05%，Si：0.59%，Mn：1.05%，Cr：11%，Ni：2.3%，Cu：1.1%，RE：0.018%，Al：0.029%，P：0.011%，S：0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。
经过检测，该高强度钢的抗菌型达到要求，且通过对接触80天后的营养液进行检测，没有对营养液产生污染。高强度钢的抗拉强度为862MPa
所述植物培育槽内部设置有可降解生物海绵，并与所述营养液管相连通；
所述可降解生物海绵的原料包括如下重量份数的组分：聚氨酯泡沫塑料颗粒：116份，吸水树脂颗粒：3.9份，棕榄油多元醇：1.8份。
所述营养液管包括营养液横管、营养液竖管、营养液入口和营养液出口，，内部设置有植物营养液，所述营养液横管设置在与植物培育槽对应的固定框架板内，在营养液横管上设置有多个极细的营养液分管，所述营养液分管一端与所述营养液横管连接，另一端插入到所述可降解生物海绵中。
所述植物营养液包括如下组分：硫酸铵：0.125g/L，硫酸镁：0.069g/L，硝酸钾：0.039g/L，硝酸钙：0.096g/L，碘化钠：0.0018g/L，硫酸铜：0.00026g/L，钼酸钠：0.0019g/L，硫酸锌：0.00018g/L，基体为纯净水，总质量浓度为0.28%。
所述LED照射装置交替安装有能够发出蓝绿光和红橙光的LED发光部件；在所述LED发光部件的外侧安装有视频采集装置，用于对植物培育槽中植物进行视频采集。
所述视频采集装置包括智能摄像头和信号传输模块、中央处理单元（即CPU），所述信号传输模块通过无线传输方式与智能终端连接，所述槽盖开合部件包括控制部件，并与所述中央处理单元电连接，所述控制部件用于根据所述中央处理单元的信号而对所述槽盖开合部件进行开闭以及开闭角度进行控制。
所述终端设备优选为平板电脑。
所述无线传输方式为wifi传输方式。
所述可降解生物海绵的制备方法为先将聚氨酯泡沫塑料颗粒和吸水树脂颗粒以及棕榄油多元醇混合均匀，然后加入混合物质量1.8%的整孔剂、2.6%的开孔剂、0.19%的催化剂、1.1%的发泡剂和11%的水均匀搅拌后倒入模具中在35℃进行发泡成型，发泡时间为29min，发泡成型之后切割为块状，得到可降解生物海绵。
所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡的混合物，二者重量比为1:1.39。
所述抗腐蚀高强度钢中RE为La-Ce混合稀土。
所述槽盖孔为矩形形状设置，并设置在偏向于槽盖开合部件一侧。
所述营养液分管的直径为1.1mm。
所述聚氨酯泡沫塑料颗粒的平均粒径为2.8mm。
所述吸水树脂颗粒为交联羧甲基纤维素。
所述视频采集装置还包括存储模块，用于对采集到的视频进行存储。
表1为三种实施例种植菠菜的生长情况。
表1
三个实施例的实验结果都提高了菠菜的成才速度，并出叶率比常规种植增加了21%~30%。
Claims (10)
1.一种墙上种植装置，其特征在于：包括固定框架板，植物培育槽和LED照射装置；
所述固定框架板背部设置有墙面固定部件，前部设置有植物培育槽，在顶端与LED照射装置相连接，在所述固定框架板内部设置有电源部件，并且沿着所述植物培育槽设置有营养液管；
所述植物培育槽包括开口向上设置的“U”形槽和盖设于“U”形槽之上的培育槽盖，在所述培育槽盖上设置有多个槽盖孔，所述培育槽盖一端与所述“U”形槽铰接，另一端通过槽盖开合部件与“U”形槽可开闭式固定；
所述“U”形槽的材质为抗腐蚀高强度钢，所述抗腐蚀高强度钢按质量百分比计为：C：0.02~0.06%，Si：0.5~0.6%，Mn：0.8~1.1%，Cr：8~12%，Ni：1.2~2.5%，Cu：0.5~1.2%，RE：0.01~0.02%，Al：0.02~0.03%，P<0.02%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述植物培育槽内部设置有可降解生物海绵，并与所述营养液管相连通；
所述可降解生物海绵的原料包括如下重量份数的组分：聚氨酯泡沫塑料颗粒：100~120份，吸水树脂颗粒：1~5份，棕榄油多元醇：1~2份；
所述营养液管包括营养液横管、营养液竖管、营养液入口和营养液出口，，内部设置有植物营养液，所述营养液横管设置在与植物培育槽对应的固定框架板内，在营养液横管上设置有多个极细的营养液分管，所述营养液分管一端与所述营养液横管连接，另一端插入到所述可降解生物海绵中；
所述植物营养液包括如下组分：硫酸铵：0.11~0.13g/L，硫酸镁：0.05~0.08g/L，硝酸钾：0.03~0.05g/L，硝酸钙：0.08~0.10g/L，碘化钠：0.001~0.002g/L，硫酸铜：0.0001~0.0003g/L，钼酸钠：0.001~0.002g/L，硫酸锌：0.0001~0.0002g/L，基体为纯净水，总质量浓度为0.1~0.3%（优选0.2%）；
所述LED照射装置交替安装有能够发出蓝绿光和红橙光的LED发光部件；在所述LED发光部件的外侧安装有视频采集装置，用于对植物培育槽中植物进行视频采集。
2.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述视频采集装置包括智能摄像头和信号传输模块、中央处理单元，所述信号传输模块通过无线传输方式与智能终端连接，所述槽盖开合部件包括控制部件，并与所述中央处理单元电连接，所述控制部件用于根据所述中央处理单元的信号而对所述槽盖开合部件进行开闭以及开闭角度进行控制。
3.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述可降解生物海绵的制备方法为先将聚氨酯泡沫塑料颗粒和吸水树脂颗粒以及棕榄油多元醇混合均匀，然后加入混合物质量1~2%的整孔剂、1~3%的开孔剂、0.1~0.2%的催化剂、0.5~1.2%的发泡剂和5~12%的水均匀搅拌后倒入模具中在20~38℃进行发泡成型，发泡时间为25~30min，发泡成型之后切割为块状，得到可降解生物海绵。
4.根据权利要求1或3所述的墙上种植装置，其特征在于，所述催化剂为三乙烯二胺和辛酸亚锡的混合物，二者重量比为1:（1~1.5）。
5.根据权利要求1或3所述的墙上种植装置，其特征在于，所述抗腐蚀高强度钢中RE为La-Ce混合稀土。
6.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述槽盖孔为矩形形状设置，并设置在偏向于槽盖开合部件一侧。
7.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述营养液分管的直径为0.8~1.2mm。
8.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述聚氨酯泡沫塑料颗粒的平均粒径为1~3mm。
9.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述吸水树脂颗粒为交联羧甲基纤维素和/或淀粉接枝丙烯酸盐。
10.根据权利要求1所述的墙上种植装置，其特征在于，所述视频采集装置还包括存储模块，用于对采集到的视频进行存储。
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