CN107278468A - 用于植栽架的栽培自动滴灌系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统，通过离地栽培及模块化设置程序，以养液自动滴灌、介质的温湿、重量感测值等监控装置，达成搜集栽培作物其生理成长参数数据，提升作物栽培的稳定性，并可以减少设施栽培成本与耗能，增加单位面积的作物收获，导向精致与高产能的作物栽培的发展。
Description
技术领域
本发明是有关于一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统，尤指使用重量感测值等监控装置，可以减少设施栽培成本与耗能，增加单位面积的作物收获量。
背景技术
传统的农业是采用集约式露地栽培方式，再辅以农药、化学肥料或驱虫剂，以利农作物生长，但农药、化学肥料或驱虫剂是对环境危害严峻的化学药品。
盆器种植的优点在于可杜绝作物生长生育期间，虫害或病害借由土壤传播的途径，进而减少虫害与病害交叉传染的可能性。
但盆器种植仍具有缺点存在，其具有耗费人力、降低单位面积利用率与水资源的浪费的经济层面的不利因素。有鉴于此，可供复数盆器设置的植栽架应运而生，并配合温室设施辅助，以缩短农作物的生长生育周期。
虽温室可利于农作物生长生育，但于低纬度区域，夏季时温室易因高温蓄热，而使农作物出现热障碍。而于高纬度区域，于冬季时，温室会因日照不足，而使温室的温度过低，故无法提供农作物足以生长生育的温度，且温度变化大，不易控制农作物供水的时间及供水量。
近年来为求稳定农作物的市场经济效应，进而衍生出棚架结构设施、水耕定植植栽、网室温室架构与立体化植栽塔架，其中中华民国专利I326200，应用于水耕植栽养液槽的温度控制，设有过滤器、冷却组、温度传感器与电热加热器等，调控水耕蔬菜植株根部温度；I503074为一种水耕栽培作物的重量量测装置及其量测方法，将重量传感器设置于水耕植栽盘下方，在植栽生长的过程中持续监控水耕植栽作物的重量；I510183通过一作物高度感知单元(光电传感器)往复扫描感知作物成长高度，以回馈调整其悬吊式灯架高度，符合植株与光源适当距离；M499755为一种植物栽培系统，其包含养液温度控制、湿度与光线感测、二氧化碳浓度侦测与无线收发模块等；M471135为一种植物根部环控栽培系统，其包含温度控制装置、环境感测模块(有温湿度感测、氧气、二氧化碳浓度、PH值与微生物数量侦测)与回收过滤系统等，可针对根部环控与栽培。归纳上述的专利分析，其生理监测方面大部份应用于水耕植株栽培，均未解决耗费大量能源的问题。
发明内容
本发明提供一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其包含：一植栽架为一A型植栽架，植栽架具有至少一格板、至少一集合部、多个植栽容器、多个供液管、多个注入管、至少一引流管、主供液管、至少一间隔板、至少一支撑架与重量感测装置。
本发明在植栽架上设置一植栽生理监控系统：是由多个土壤温度传感器、湿度传感器，设置于立体式植栽总成之前、中、后端的栽培袋与水路管线中，通过感知生理参数的反馈，以利后续栽培管理，调整水份与养液比例。本发明的重量感测装置下方设置在一平板上，其上方设置一平板以承载植栽塔架的重量，重量感测装置在未受力状态时，应变规未变形，在受力状态时，应变规已变形，重量感测装置采用似悬臂梁的设计，若上方施以荷重则应变规的电路会感测其变化量，通过其电路芯片的运算，可得知其载重物的重量数值。当重量感测装置感测到植栽重量下限值时，供液装置启动开始滴灌，当重量感测装置感测到植栽塔架的重量上限值时，供液装置停止滴灌。上述自动滴灌时间控制装置，配合植栽生理监控系统中，搭配其养液自动调配滴灌，再利用横向的一引流管将水与养液传输。并且借由植栽生理监控系统侦测感知，其栽培作物水份、养液需求量信息整合，以调整水份、养液比例输出。最后通过滴定细管相对应插入于栽培袋的介质中，进行定时定量滴灌作业。
附图说明
图1为本发明的一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统。
图2为本发明的用于植栽架的栽培自动滴灌系统第一实施例的立体外观示意图。
图3为本发明的用于植栽架的栽培自动滴灌系统的立体分解示意图。
图4为一格板、一集合部与一引流板的剖面示意图。
图5为一格板、一集合部与一引流板及出液接头的剖面示意图。
图6为至少一植栽架的栽培自动滴灌系统与至少一植栽架装设于一温室的设置示意图
图7为本发明的用于植栽架的栽培自动滴灌系统的第二实施例的立体外观示意图。
图8为本发明的植栽塔架滴灌时间与重量的关系图。
图9A及图9B为本发明的重量感测装置。
图10为植栽架滴灌控制流程图。
图11A为对照表一的示意图。
图11B为对照表二的示意图。
图12A为局部塔架温湿度感测模块。
图12B为温室环境温湿度感测模块。
图13为实施例测试单元。
【附图标记说明】
1 植栽架
10 格板
100 容置孔
101 凸缘
102 流道
11 集合部
110 出液接头
12 植栽容器
13 注入管
14 供液管
15 引流板
16 供液管
17 引流管
18 重量感测装置
19 支撑架
2 液体供应管路装置
20 供液装置
21 主供液管
22 供液管路
3 植栽架
30 层架
300 层
301 吸风孔
302 集合部
303 出液接头
305 设置孔
90 应变规
91 平板
92 平板
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
请配合参考图1与图2所示，本发明是一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统的第一实施例，该系统包含至少一植栽架1、至少一供液装置20与至少一主供液管21。
请配合参考图2与图3所示，植栽架1为一A型植栽架，植栽架1具有至少一格板10、至少一集合部11、多个植栽容器12、一液体供应管路装置2、至少一引流板15、至少一支撑架19与重量感测装置18，该重量感测装置18分别设置于支撑架19的下方，一液体供应管路装置2更包含多个供液管14、多个注入管13、至少一引流管17、一供液管16。
请配合参考图2，图3与图4所示，格板10呈倾斜状。在本实施例中，二格板10是呈对称倾斜状的支架，各格板10具有多个容置孔100，容置孔100是呈层状分布。各格板10的一面的四周侧具有凸缘101。
各集合部11是设于各格板10的底端，集合部11的底端具有一出液接头110，出液接头110呈一弯曲状，使得在弯曲处有液体存在，出液接头110的弯曲处是避免鼓风机在抽气时，液体回流至集合部11，或者在出液接头110设置逆止阀，以避免出液接头110内的外界气体被抽入集合部11。出液接头110是耦接至少一集液装置，举例而言，该集液装置能够为一泵浦或一真空抽取装置。
各植栽容器12设于各容置孔100处。各供液管14设于格板10处，并且相邻于植栽容器12。各注入管13的一端耦接供液管14，各注入管13的另一端延伸至植栽容器12的顶端。各供液管14进一步耦接一供液管16后再连接至一供液装置20，以使供液装置20供应液体给各供液管14。
请配合参考图5所示，各引流板15是设于凸缘101上，以使得引流板15与格板10之间具有一间隔，该间隔形成一流道102，集合部11与流道102相通，流道102可将各植栽容器12多余的液体经由容置孔100引导流入集合部11。
请配合参考图6所示，其为至少一滴灌系统与至少一植栽架装设于一温室的设置的实施例，其中供液装置20提供液体至四支供液管路22，该四支供液管路22，再将液体分配至各A型植栽架1上，本实施例共有六组A型植栽架1配置。
请配合参考图7所示，本发明为一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统的第二实施例。该植栽架3具有至少一层架30，层架30呈一倾斜状，在本实施例中，二层架30呈倾斜状。层架30为一阶层结构，可为保丽龙或塑料材料一体成型，层架30的各层300具有多个设置孔305与至少一吸风孔301。层架30的底端具有一集合部302。集合部302的底端具有一出液接头303。层架30的一面具有一引流板31，以使层架30的内部与引流板31之间形成有一间隔，该间隔形成一流道，流道相通集合部302。该引流板31及流道，如图7所示。该设置孔305能供一介质袋设置。植栽架3更包括一重量感测装置18，该重量感测装置18分别设置于层架30的下方。
图8为植栽塔架滴灌时间与重量的关系图，该重量系由图2中重量感测装置18感测到植栽塔架的重量，其中W1为植栽塔架的重量上限值，亦即滴灌完成的植栽塔架重量；W2为植栽塔架的植栽重量下限值，亦即开始滴灌的植栽塔架重量，其中W2＝aW1，该a值是滴灌系数，因植物及果实会随时间长大而增加重量及环境因所，该a值范围在0.3～0.8。
植栽会随着温度或季节的变化，其蒸散量亦有所变化。当温度高或夏季时栽培作物蒸散量较大，而植栽重量会加快递减速度，其滴灌时间较短，为示意图中T1。春秋之际滴灌时间则为T2。当温度低或冬季时期气温较低、日照时数较短，其作物蒸散作用小，使植栽重量递减速度趋于缓慢，其滴灌时间较长为示意图中的T3，其中T3＞T2＞T1。
图9A及图9B分别为图2中的重量感测装置18，重量感测装置18下方设置在一平板92上，该平板92固定在地板上，其上方设置一平板91以承载植栽塔架的重量，本发明重量感测装置18使用应变规90，该第9A图是在未受力状态，应变规90未变形，图9B是在受力状态，应变规90已变形，应变规90采用似悬臂梁的设计，若上方施以荷重则应变规90的电路会感测其变化量，通过其电路芯片的运算，可得知其载重物的重量数值，本发明的重量感测装置18不限制使用应变规90，亦可使用弹簧式传感器或荷重元等重量传感器。当重量感测装置18感测到W2植栽重量下限值时，控制系统将启动供液装置20开始滴灌，当重量感测装置18感测到W1植栽塔架的重量上限值时，控制系统将关闭供液装置20停止滴灌，其控制植栽架滴灌的时序，如图10所示植栽架滴灌控制流程图，可以达成植栽架自动控制滴灌时间的效果。
本发明在植栽架1上设置一植栽生理监控系统，如图10所示的植栽架滴灌控制流程图，是由多个土壤温度传感器、湿度传感器组成，设置于植栽总成的前、中、后端的栽培袋与水路管线中，通过感知生理参数的反馈，以利后续栽培管理，调整水份与养液比例。
上述自动滴灌时间控制装置，配合植栽生理监控系统中，搭配其养液自动调配滴灌，再利用横向的一引流管17将水与养液传输。并且借由植栽生理监控系统侦测感知，其栽培作物水份、养液需求量信息整合，以调整水份、养液比例输出。最后通过注入管13相对应设置于栽培袋的顶端，进行定时定量滴灌作业。
温湿度感测机制主要可分成两大部份，其一为环境温湿度感测，如图12A及图12B。此二者有所区分，主要为感测温室室外与室内的温湿度数值差异作比较依据参考。其二为土壤介质温湿度感测控制栽培滴灌机制，因须精确感测，必须将各项传感器放置于各个植栽盆中，但所耗费施作成本高、维护不易，如下述对照组。本发明不采取此方法，以重量感测模块侦测塔架总成载重的变化差异量作为栽培滴灌机制，如下述实验组。
图13为实施例测试单元，分为30个植栽单元作为实验组，另30个单元为对照组。实验组采用光照、温度、湿度各一传感器与4个重量传感器共计7组传感器。对照组则采用土壤温湿度传感器，以30组的40％计算亦需要12组传感器。若扩大施作范围，以十分之一公顷温室施作面积计算(24座塔架；约19200植栽单元)，实验组采用168个传感器，对照组则采用7752个传感器，实验组将可省去对照组多达97.8％的传感器数量如下表一、表二、图11A及图11B所示。可知本发明可大量减少施作成本、维护容易，故本发明具有进步性。
表一 实验室实施例测试单元
表二 温室施作场域(十分之一公顷24座塔架)
由上述可知本发明在温度变化大的环境下，容易控制农作物供水所需的时间及供水量，并可降低人力与水资源的浪费及提升单位面积利用率。并再配合植栽生理监控系统设施辅助，以缩短农作物的生长生育周期。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其包含：
至少一植栽架，其具有至少一格板，至少一引流板，至少一支撑架，一液体供应管路装置，与至少一集合部，该格板与该引流板之间具有一流道，该集合部位于该格板的底端，并与该流道相通；更包含：
一重量感测装置，分别设置于该支撑架的下方，以感测该植栽架的重量。
2.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，更包含一供液装置，并与该液体供应管路装置相连通。
3.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中，该植栽架为一A型植栽架；该植栽架具有二呈对称倾斜的格板、至少一引流板、多个植栽容器、多个供液管与多个注入管，该引流板设于该格板的一端面四周的凸缘上，使得该引流板与该格板之间有一间隔，该间隔形成该流道；各该植栽容器设于该二格板；各该供液管设于各该格板，并相邻于该植栽容器；各该注入管的一端耦接各该供液管，各该注入管的另一端延伸至各该植栽容器的顶端。
4.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该格板具有多个容置孔，将各该植栽容器多余的液体经由该些容置孔流入该流道。
5.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该集合部具有一呈一弯曲状的出液接头。
6.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该重量感测装置当感测到植栽重量下限值W2时，即开始滴灌，当感测到植栽重量上限值W1时，即停止滴灌。
7.根据权利要求6所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该W2＝aW1，a值范围在0.3～0.8。
8.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该重量感测装置为应变规，弹簧式传感器或荷重元。
9.根据权利要求1所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，更包含一植栽生理监控系统，是由多个土壤温度传感器、湿度传感器组成，设置于植栽总成的前、中、后端的栽培袋与水路管线中，通过感知生理参数的反馈，以利后续栽培管理，调整水份与养液比例。
10.一种用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其包含：
至少一植栽架，其具有至少一层架与至少一集合部，该层架为一阶层结构，该层架的各层具有多个设置孔与至少一吸风孔，该层架进一步具有一流道，以及至少一集合部位于该层架的底端，并与该流道相通；更包含：
一重量感测装置，分别设置于该支撑架的下方，可以感测植栽架之重量。
11.根据权利要求10所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，更包含一供液装置，并与该液体供应管路装置相连通。
12.根据权利要求10所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该集合部具有一呈一弯曲状的出液接头。
13.根据权利要求10所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中，该植栽架为一A型植栽架；该植栽架具有二呈对称倾斜的层架与至少一引流板，该引流板设于该层架的一端面四周的凸缘上，使得该引流板与该格板之间有一间隔，该间隔形成该流道。
14.根据权利要求10所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该重量感测装置当感测到植栽重量下限值W2时，即开始滴灌，当感测到植栽重量上限值W1时，即停止滴灌。
15.根据权利要求11所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该W2＝a W1，a值范围在0.3～0.8。
16.根据权利要求10所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，其中该重量感测装置为应变规，弹簧式传感器或荷重元。
17.根据权利要求10所述的用于植栽架的栽培自动滴灌系统，其特征在于，更包含一植栽生理监控系统，由多个土壤温度传感器、湿度传感器组成，设置于植栽总成的前、中、后端的栽培袋与水路管线中，通过感知生理参数的反馈，以利后续栽培管理，调整水份与养液比例。
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