CN106954488A - 立体种植机和立体种植系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立体种植机和立体种植系统，涉及立体种植技术领域，以缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。本发明所述的立体种植机包括：多个与地面平行设置的种植架，设置在种植架上的种植槽，与多个种植架分别连接的传动装置，通过传动装置驱动种植架运动的驱动装置，以及用于将多个种植架架离地面的支撑装置；多个种植架两两平行设置，驱动装置用于驱动多个种植架在竖直平面内沿封闭环形运动。本发明主要应用于立体种植农业中。

Description

立体种植机和立体种植系统

技术领域

本发明涉及立体种植技术领域，具体而言，涉及一种立体种植机和立体种植系统。

背景技术

农业是人类文明的基石，也是人类赖以生存的基础，随着世界人口的不断增加，城市面积也随之扩张，导致农业用地的面积不断减少，因此农业技术面临着需要在有限的土地资源上进一步提高农作物产量的问题，以目前的技术水平来看，立体种植技术是最能够有效解决上述问题的一种农业种植技术。

现有技术中的立体种植技术主要通过立体种植架来实现，立体种植架分为立柱式、搭架式以及吊挂形式。立柱式立体种植架中植物围绕立柱种植，且在竖直方向上设置多层。搭架式立体种植架为一多层设置的放置架，多层搁板设置在同一竖直平面内或多层搁板错位设置。吊挂式立体种植架主要包括在垂直梯度上分层设置的多排吊篮(或吊槽、吊袋等)。

然而，本申请发明人发现，植物生长需要进行光合作用，而光合作用必不可少的是阳光，使用现有技术中的立体种植架，无论是立柱式、搭架式还是吊挂式，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，植物对于阳光的利用率均不会很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体种植机和立体种植系统，以缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。

本发明提供一种立体种植机，包括：多个与地面平行设置的种植架，设置在所述种植架上的种植槽，与多个所述种植架分别连接的传动装置，通过所述传动装置驱动所述种植架运动的驱动装置，以及用于将多个所述种植架架离地面的支撑装置；多个所述种植架两两平行设置，所述驱动装置用于驱动多个所述种植架在竖直平面内沿封闭环形运动。

实际应用时，所述传动装置包括：在竖直平面内沿所述封闭环形设置的第一传动带和第二传动带，以及分别与所述第一传动带和所述第二传动带匹配设置的多个传动轮，所述第一传动带和所述第二传动带相对设置在多个所述种植架的两侧，多个所述传动轮两两对应设置，且对应设置的两个所述传动轮之间通过传动轴连接，所述第一传动带和所述第二传动带与所述种植架均通过连接件连接，任意一个所述传动轮与所述驱动装置连接。

其中，所述连接件的一端与所述第一传动带或所述第二传动带固定连接，所述连接件的另一端与所述种植架铰接连接。

具体地，所述支撑装置包括：分别设置在多个所述种植架两侧的第一支架和第二支架；多个所述传动轴分别与所述第一支架和所述第二支架通过轴承连接，所述第一支架和所述第二支架之间设置有固定架，所述固定架设置在所述封闭环形的中间。

实际应用时，本发明提供的立体种植机还包括设置在所述封闭环形底部的营养液槽；所述种植槽内填充有基质，且所述种植槽上设置有进液口；所述营养液槽内填充有营养液，当所述传动装置带动任意所述种植架运动至所述封闭环形的最低点时，所述种植槽的所述进液口均低于所述营养液的液面高度。

其中，所述种植槽包括：基质容纳腔，设置在所述基质容纳腔的底部的多个凸起，多个所述凸起的顶部设置有所述进液口。

实际应用时，本发明提供的立体种植机还包括：设置在所述基质内的湿敏探头，以及分别与所述湿敏探头和所述驱动装置电连接的控制装置。

其中，本发明提供的立体种植机还包括：设置在所述基质内的营养液检测仪，以及分别与所述营养液槽通过第一电磁阀连通的多个营养液储存箱；所述营养液槽底部设置有排液口，所述排液口上设置有第二电磁阀；所述营养液检测仪、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制装置电连接。

具体地，本发明提供的立体种植机还包括：设置在所述种植槽外的照度仪，以及设置在所述封闭环形外侧的LED植物补光灯；所述照度仪和所述LED植物补光灯均与所述控制装置电连接。

相对于现有技术，本发明提供的立体种植机具有以下优势：

本发明提供的立体种植机中，包括多个与地面平行设置的种植架，种植架上设置有种植槽，将种植架与地面平行设置能够保证种植槽内的植物平稳的生长，多个种植架分别与传动装置连接，并且驱动装置能够驱动种植架在竖直平面内沿封闭环形运动，从而确保每个种植槽内的植物均能充分接触阳光，根据植物的高度调整相邻的两个种植架之间的间距，由于多个种植架两两平行设置，因此在种植架沿封闭环形运动的过程中，能够有效地缓解相邻的两个种植架中植物彼此遮光的问题，因此使用本发明提供的立体种植机能够缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。

本发明还提供一种立体种植系统，包括种植大棚，以及设置在所述种植大棚内的多个本发明提供的立体种植机；所述种植大棚内设置有温感探头和二氧化碳探头，以及与所述温感探头电连接的温控装置和与所述二氧化碳探头电连接的新风装置。

上述立体种植系统与本发明提供的立体种植机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例提供的立体种植机的立体结构示意图；

图2为本实施例提供的立体种植机中支撑装置的结构示意图；

图3为本实施例提供的立体种植机中传动装置的结构示意图；

图4为本实施例提供的立体种植机中传动装置与营养液槽位置关系示意图；

图5为本实施例提供的立体种植机中种植槽的立体结构示意图；

图6为本实施例提供的立体种植机中种植槽的俯视结构示意图；

图7为本实施例提供的立体种植机中种植槽的剖视结构示意图；

图8为图3中A部分局部放大图；

图9为图4中B部分局部放大图；

图10为图3中C部分局部放大图。

图标：10－种植架；11－种植槽；111－进液口；112－基质容纳腔；113－凸起；20－传动装置；21－第一传动带；22－第二传动带；23－传动轮；231－缺口；24－传动轴；25－连接件；26－皮带；27－螺栓；30－支撑装置；31－第一支架；32－第二支架；33－固定架；40－营养液槽；41－营养液储存箱；42－排液口；43－营养液。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种立体种植机，如图1、图3和图4所示，包括：多个与地面平行设置的种植架10，设置在种植架10上的种植槽11，与多个种植架10分别连接的传动装置20，通过传动装置20驱动种植架10运动的驱动装置，以及用于将多个种植架10架离地面的支撑装置30；多个种植架10两两平行设置，驱动装置用于驱动多个种植架10在竖直平面内沿封闭环形运动。

相对于现有技术，本发明实施例提供的立体种植机具有以下优势：

本发明实施例提供的立体种植机中，如图1、图3和图4所示，包括多个与地面平行设置的种植架10，种植架10上设置有种植槽11，将种植架10与地面平行设置能够保证种植槽11内的植物平稳的生长(种植槽11内一般填充有用于植物生长的基质，若种植架10在运行的过程中发生摆动，容易导致种植槽11内的基质洒落，甚至导致植物根系从基质中露出，妨碍植物的生长)，多个种植架10分别与传动装置20连接，并且驱动装置能够驱动种植架10在竖直平面内沿封闭环形运动，从而确保即使阳光照射角度发生变化，每个种植槽11内的植物均能充分接触阳光，根据植物的高度调整相邻的两个种植架10之间的间距，确保种植架10在运行过程中，植物与种植架10不容易发生干涉，由于多个种植架10两两平行设置，因此在种植架10沿封闭环形运动的过程中，能够尽可能地减少上方种植架10对下方种植架10的遮挡面积，能够有效地缓解相邻的两个种植架10中植物彼此遮光的问题，并且还能够减少设备整体体积，因此使用本发明实施例提供的立体种植机能够缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。

实际应用时，为了实现使种植架10沿封闭环形运动，如图3所示，传动装置20包括：在竖直平面内沿封闭环形设置的第一传动带21和第二传动带22，以及分别与第一传动带21和第二传动带22匹配设置的多个传动轮23，第一传动带21和第二传动带22相对设置在多个种植架10的两侧，多个传动轮23两两对应设置，且对应设置的两个传动轮23之间通过传动轴24连接，第一传动带21和第二传动带22与种植架10均通过连接件25连接，任意一个传动轮23与驱动装置连接，通过驱动装置将动力传送至传动轮23上，传动轮23通过与之相连的传动轴24带动与之相对设置另一传动轮23同步转动，进而使对应设置的第一传动带21和第二传动带22同步转动，第一传动带21和第二传动带22通过连接件25带动种植架10沿封闭环形运动，且运动过程中，种植架10的两端的运动状态相同，确保种植架10运行平稳。

实际应用时，如图3所示，传动轮23可设置四个，两两一组，且两组传动轮23上下间隔设置，将第一传动带21和第二传动带22撑起，形成封闭环形的形状。

其中，为了保证种植架10在运动过程中始终与地面平行，如图10所示，连接件25的一端与第一传动带21或第二传动带22固定连接，连接件25的另一端与种植架10铰接连接，连接件25在运行过程中会随着第一传动带21或第二传动带22的运转而改变连接件25自身的方向，因此将连接件25与种植架10铰接连接，即使连接件25的方向发生变化，种植架10也能够在重力的作用下，始终与地面保持平行，从而使种植槽11内的植物能够平稳生长。

此外，为了降低第一传动带21和第二传动带22在运转过程中与传动轮23之间发生相对滑动的几率，如图8－图10所示，第一传动带21和第二传动带22均包括平行设置的两条皮带26(或多段拼接而成的钢带)，两条皮带26对应设置且通过多个螺栓27连接，同时两条皮带26之间留有间隙，多个螺栓27沿皮带26的延伸方向等间距设置，沿传动轮23的圆周与螺栓27匹配设置有缺口231，相邻的两个缺口231的直线距离与相邻的两个螺栓27之间的皮带26的长度相等，将传动轮23设置在相邻的两条皮带26之间，随着传动轮23的转动，传动轮23上的缺口231卡住螺栓27，进而带动皮带26运转，同时由于相邻的两个缺口231的直线距离与相邻的两个螺栓27之间的皮带26的长度相等，因此缺口231能够与螺栓27依次配合，从而降低了第一传动带21和第二传动带22与传动轮23之间发生打滑的几率。

具体地，为了将多个种植架10架离地面，如图2所示，支撑装置30包括：分别设置在多个种植架10两侧的第一支架31和第二支架32；多个传动轴24分别与第一支架31和第二支架32通过轴承连接，第一支架31和第二支架32之间设置有固定架33，固定架33设置在封闭环形的中间，从而确保固定架33不会与运行中的种植架10发生干涉，通过第一支架31和第二支架32固定多个传动轴24，进而确定第一传动带21和第二传动带22的位置，此时根据连接件25以及种植架10的尺寸，即可调整第一支架31和第二支架32的高度，或传动轴24在第一支架31和第二支架32上的位置，从而确保当种植架10运行至最低点时，种植架10的底部与地面留有间隙，种植架10与地面之间不容易发生擦碰。

此处还需要补充说明的是，若本发明实施例提供的立体种植机设置在室内，支撑装置30可以为吊装结构，通过吊装结构将位于最上部的一组传动轮23固定到天花板或龙门架上，再将驱动装置与任意一个传动轮23连接。

此外，驱动装置可以为步进电机，步进电机的动力输出轴与传动轮23同轴连接，或步进电机与传动轮23通过齿轮连接。

实际应用时，为了实现自动化基质栽培，如图4－图7所示，本发明实施例提供的立体种植机还包括设置在封闭环形底部的营养液槽40；种植槽11内填充有基质，且种植槽11上设置有进液口111；营养液槽40内填充有营养液43，当传动装置20带动任意种植架10运动至封闭环形的最低点时，种植槽11的进液口111均低于营养液43的液面高度，基质一般为多孔结构，当种植槽11上的进液口111伸入营养液43的液面以下时，在毛细作用下，营养液43渗入基质中，实现自动对植物水分以及营养物质的补充，当种植架10升起后，种植槽11内的部分营养液43又会随着种植架10的运行而被植物根系吸收、蒸发或从进液口111中排出，从而保证了基质的透气性，更有利于植物根系生长。

其中，为了实现潮汐式灌溉，如图5－图7所示，种植槽11包括：基质容纳腔112，设置在基质容纳腔112的底部的多个凸起113，多个凸起113的顶部设置有进液口111，将进液口111设置在种植槽11底部，能够实现对基质的周期性补水(即潮汐式灌溉)，由于基质从底部吸收营养液43，能够避免植物叶面产生水膜，使叶片接受更多的光照行光合作用，促使蒸腾拉力从根部吸收更多的营养元素；并且稳定的根部介质水气含量，能够避免毛细根因靠近基质容纳腔112的边部及底部干旱而死；相对湿度容易控制，保持叶面干燥，减少化学药物的使用量，同时在基质容纳腔112的底部设置多个凸起113，能够在种植架10从营养液槽40中升起后，在基质容纳腔112底部存留一定量的营养液43(基质容纳腔112内营养液43的液面高度为凸起113的顶部到基质容纳腔112底部的距离)，从而使基质不容易快速失水，保证植物根系的需水量。

实际应用时，为了实时监测基质的含水量，本发明实施例提供的立体种植机还包括：设置在基质内的湿敏探头，以及分别与湿敏探头和驱动装置电连接的控制装置，根据实际情况计算出植物的最佳湿度值(即种植架10运行至封闭环形的某一个或多个特定位置时，基质内的最佳含水量)，湿敏探头能够检测基质内的含水量，通过对比基质目前的含水量与该位置的最佳含水量，通过控制装置控制驱动装置的运转速度，从而调整传动装置20的运转速度，进而调整种植架10的运转周期(例如：根据湿敏探头监测到此时基质内的含水量已低于最佳含水量，则通过控制装置加快驱动装置的速度，从而缩短种植架10的运转周期，使种植槽11更快地浸入营养液43中)。

其中，为了实时调整营养液槽40内营养液43的液面高度以及配比，如图4所示，本发明实施例提供的立体种植机还包括：设置在基质内的营养液检测仪，以及分别与营养液槽40通过第一电磁阀连通的多个营养液储存箱41；营养液槽40底部设置有排液口42，排液口42上设置有第二电磁阀；营养液检测仪、第一电磁阀和第二电磁阀均与控制装置电连接，植物根据生长周期中的各种外界刺激不同，可能会出现对营养液43的配比需求不同的情况；为了实现对植物生长过程的自动化管理，多个营养液储存箱41内存放有营养液43的不同组分，通过营养液检测仪(可以为多种离子选择性电极组合而成)检测基质内的营养液43的各组分的浓度，再根据目前的营养物质的需求状况(若基质内某种营养液组分浓度过低，即说明植物此时更需要此种营养液组分)，通过控制装置开启第一电磁阀，改变营养液槽40内的营养液43的配比，从而实现对植物所需营养物质的自动化调配，同时还可以根据不同植物的需水量，通过控制装置开启或闭合第二电磁阀，使营养液43从排液口42排出，控制营养液槽40内的营养液43液面高度；并且若该植物的需水量较少时，可以通过排液口42直接排空营养液槽40内的营养液43，使植物在多个运转周期内只补充一次营养液43，避免基质含水量过大，影响植物生长。

具体地，本发明实施例提供的立体种植机还包括：设置在种植槽11外的照度仪，以及设置在封闭环形外侧的LED植物补光灯；照度仪和LED植物补光灯均与控制装置电连接，照度仪能够检测种植槽11内的植物的照度是否满足要求，在阴雨天等阳光不是很充足的情况下，通过控制装置点亮LED植物补光灯对未达到需求照度的植物进行补光，更有利于植物的生长。

本发明实施例还提供一种立体种植系统，包括种植大棚，以及设置在种植大棚内的多个本发明实施例提供的立体种植机；种植大棚内设置有温感探头和二氧化碳探头，以及与温感探头电连接的温控装置和与二氧化碳探头电连接的新风装置，通过温感探头检测种植大棚内的温度，利用温控装置(可以为空调系统)调节种植大棚内的温度，并利用二氧化碳探头检测种植大棚内二氧化碳浓度，再通过新风系统使种植大棚内的二氧化碳浓度一直处于合理的数值，从而更有利于植物进行光合作用。

上述立体种植系统与本发明实施例提供的立体种植机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种立体种植机，其特征在于，包括：多个与地面平行设置的种植架，设置在所述种植架上的种植槽，与多个所述种植架分别连接的传动装置，通过所述传动装置驱动所述种植架运动的驱动装置，以及用于将多个所述种植架架离地面的支撑装置；

多个所述种植架两两平行设置，所述驱动装置用于驱动多个所述种植架在竖直平面内沿封闭环形运动。

2.根据权利要求1所述的立体种植机，其特征在于，所述传动装置包括：在竖直平面内沿所述封闭环形设置的第一传动带和第二传动带，以及分别与所述第一传动带和所述第二传动带匹配设置的多个传动轮，所述第一传动带和所述第二传动带相对设置在多个所述种植架的两侧，多个所述传动轮两两对应设置，且对应设置的两个所述传动轮之间通过传动轴连接，所述第一传动带和所述第二传动带与所述种植架均通过连接件连接，任意一个所述传动轮与所述驱动装置连接。

3.根据权利要求2所述的立体种植机，其特征在于，所述连接件的一端与所述第一传动带或所述第二传动带固定连接，所述连接件的另一端与所述种植架铰接连接。

4.根据权利要求3所述的立体种植机，其特征在于，所述支撑装置包括：分别设置在多个所述种植架两侧的第一支架和第二支架；

多个所述传动轴分别与所述第一支架和所述第二支架通过轴承连接，所述第一支架和所述第二支架之间设置有固定架，所述固定架设置在所述封闭环形的中间。

5.根据权利要求1所述的立体种植机，其特征在于，还包括设置在所述封闭环形底部的营养液槽；

所述种植槽内填充有基质，且所述种植槽上设置有进液口；

所述营养液槽内填充有营养液，当所述传动装置带动任意所述种植架运动至所述封闭环形的最低点时，所述种植槽的所述进液口均低于所述营养液的液面高度。

6.根据权利要求5所述的立体种植机，其特征在于，所述种植槽包括：基质容纳腔，设置在所述基质容纳腔的底部的多个凸起，多个所述凸起的顶部设置有所述进液口。

7.根据权利要求5所述的立体种植机，其特征在于，还包括：设置在所述基质内的湿敏探头，以及分别与所述湿敏探头和所述驱动装置电连接的控制装置。

8.根据权利要求7所述的立体种植机，其特征在于，还包括：设置在所述基质内的营养液检测仪，以及分别与所述营养液槽通过第一电磁阀连通的多个营养液储存箱；

所述营养液槽底部设置有排液口，所述排液口上设置有第二电磁阀；

所述营养液检测仪、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制装置电连接。

9.根据权利要求8所述的立体种植机，其特征在于，还包括：设置在所述种植槽外的照度仪，以及设置在所述封闭环形外侧的LED植物补光灯；

所述照度仪和所述LED植物补光灯均与所述控制装置电连接。

10.一种立体种植系统，其特征在于，包括种植大棚，以及设置在所述种植大棚内的多个如上述权利要求1－9中任一项所述的立体种植机；

所述种植大棚内设置有温感探头和二氧化碳探头，以及与所述温感探头电连接的温控装置和与所述二氧化碳探头电连接的新风装置。