CN108419564B - 一种智能种植箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能种植箱，涉及种植装置技术领域，包括种植箱本体，所述种植箱本体上设有空气进口、出风口、热气进口和冷气进口，所述出风口设有换气装置，所述空气进口、出风口、热气进口和冷气进口处均设有风门，风门上安装有自动开闭装置；热气进口、冷气进口分别与热气源与冷气源连接；所述种植箱本体内设置有至少一个种植单元；所述种植箱本体内安装有电源模块、控制模块、二氧化碳传感器和温度传感器；所述换气装置、自动开闭装置、二氧化碳传感器和温度传感器全部连接到电源模块和控制模块，所述电源模块与控制模块相互连接。本发明对种植箱内的植物生长环境进行精准调节，达到最佳培育效果。

Description

一种智能种植箱

技术领域

本发明涉及种植装置技术领域，具体涉及一种智能种植箱。

背景技术

传统的室内植物如花卉、苗木等，采用泥土栽培，自然生长，人工浇水施肥。也有一些较大的种植园采用了滴灌技术和无土栽培技术。现有的栽培技术都需要经常移动花盆到有阳光照射的位置，且采用泥土栽培容易污染环境，人工施肥、浇水既难以把握时机，又不能根据植物的特性确定适当的用量，植物只能按自然周期生长而无法调节。现有的栽培方式，一旦遗忘照应植物或者较长时间离开植物，很容易导致植物生长停滞甚至因缺乏光照和水而枯萎死亡。

申请号为CN201510531895.6的专利文件公开了一种室内植物智能培育装置，给出了一种具体实用的室内植物智能培育装置和培育的方法；包括位于顶部的LED发光模块、支撑杆、花盆，还包括植物生长器、电动水泵、电源模块、控制模块和控制面板，LED发光模块通过支撑杆固定在花盆的上方，所述花盆里存放植物生长所需的营养液和水，所述植物生长器放置在花盆上方，植物生长器的上部和底部均开设有连通孔，植物生长器的下端位于营养液和水内，所述电动水泵的出水管连通植物生长器上部的连通孔，电源模块连接LED发光模块、控制模块和控制面板，控制模块内安装有多种植物生长方案的软件，控制模块连接到LED发光模块和电动水泵，控制面板与控制模块相连。

该专利使用户能根据自己的喜好来选择光照时间和强度，缩短或延长植物的生长周期，针对性地提供其用于光合作用的光源，提高营养液和水的使用效率。但是，该装置无法为植物生长提供最优化的温度、湿度、空气中二氧化碳含量等特殊条件；且该装置体积小、产量低，难以满足多种、多产的种植需要；当用户长时间外出时，无法远程观察到植物的生长情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有的家用种植装置无法为植物生长提供最优化的生长环境的问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种智能种植箱，包括种植箱本体，所述种植箱本体上设有空气进口、出风口、热气进口和冷气进口，所述出风口设有换气装置，所述空气进口、出风口、热气进口和冷气进口处均设有风门，风门上安装有自动开闭装置；热气进口、冷气进口分别与热气源与冷气源连接；所述种植箱本体内设置有至少一个种植单元；

所述种植箱本体内安装有电源模块、控制模块、二氧化碳传感器和温度传感器；

所述换气装置、自动开闭装置、二氧化碳传感器和温度传感器全部连接到电源模块和控制模块，所述电源模块与控制模块相互连接。

进一步地，所述出风口设置于种植箱本体的顶面上，所述空气进口设置于箱体侧壁下方。

进一步地，所述种植单元包括水箱和生长盘；所述水箱设置于种植单元的底部，所述生长盘安装于水箱顶部，生长盘上有种植孔，所述种植孔为通孔。

进一步地，所述生长盘为中空结构，种植孔包括上下排列的第一种植孔和第二种植孔，所述第一种植孔和第二种植孔分别设置于生长盘的上表面和下表面，第一种植孔和第二种植孔数量相同且位置一一对应；所述生长盘上还设有入水孔；

所述水箱内安装有第一水泵，所述第一水泵与第一水管连接；第一水管的另一端通过入水孔与生长盘连通；所述第一水泵连接到电源模块和控制模块。

进一步地，所述水箱内安装有水位监测装置，所述水位监测装置连接到电源模块和控制模块。

进一步地，所述种植单元在种植箱本体内上下排列，底层种植单元的水箱容积大于其他层的水箱容积；

底层种植单元的水箱内设有第二水泵，第二水泵上连接若干第二水管，第二水管的另一端分别插入其他各个种植单元的水箱内，第二水管上设有自动阀门；所述第二水泵、自动阀门均连接到电源模块和控制模块。

进一步地，所述种植箱本体内还安装有摄像模块和WIFI模块，摄像模块包括摄像头，所述摄像模块和控制模块均通过WIFI模块与用户终端无线连接。

进一步地，所述种植单元还包括光照机构以及调节光照机构高度的升降机构；所述光照机构间隔安装在生长盘的上方，光照机构包括灯板，所述灯板与电源模块和控制模块电连接或信号连接。

进一步地，所述光照机构还包括灯罩，所述灯板安装在灯罩内，所述灯罩的侧壁底端面位于灯板下表面的下方。

进一步地，所述升降机构包括驱动电机、丝杆和螺母，所述丝杆竖直安装在种植箱本体的侧壁上，丝杆与驱动电机的转轴连接；所述螺母与丝杆配合连接，并固定在所述灯罩的侧面；所述驱动电机连接到电源模块与控制模块。

进一步地，所述光照机构还包括灯罩，所述灯板安装在灯罩内，所述灯罩的侧壁底端面位于灯板下表面的下方。

进一步地，所述水箱底部的外侧设有凹槽，箱门关闭时，所述凹槽垂直于箱门的底边，箱体的底面上设有与凹槽相配合的导轨。

本发明具有以下有益效果：

将种植装置放置在种植箱本体内，使植物生长的小环境与室内大环境隔离，便于根据需要对植物生长环境进行精准调节，达到最佳培育效果。

通过二氧化碳传感器对种植箱内的二氧化碳浓度进行检测，并反馈至控制模块，通过空气进口、出风口构成与种植箱外环境间通风换气的通路，控制模块通过驱动换气装置，从而对植物生长环境中的二氧化碳浓度进行控制，同时将种植箱内的富氧空气释放至室内，提高室内氧气含量，增加人体舒适度；

通过温度传感器实时检测种植箱内的温度，并反馈至控制模块，控制模块通过控制热气进口和冷气进口处风门的开闭，对植物生长环境中的温度进行控制，从而为植物生长提供最优化的生长环境。

在种植箱内设置电源模块和控制模块，通过水箱、生长盘、水泵等结构自动对植物补充水分和养分，通过水位监测装置对水箱内的水位进行监控，提醒用户及时补水，从而对植物生长环境中的养分和湿度进行控制。

在种植箱本体内安装摄像模块和WIFI模块，通过网络连接实现植物生长数据、长势的无线传输和手机终端的远程操控功能。

附图说明

图1是本发明实施例中种植箱的结构图；

图2是本发明实施例中种植单元的分解图；

图3是图2中A部的放大图；

图4是本发明实施例中控制模块的自动控制原理图。

具体实施方式

为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

一种种植箱，如图1、图2所示，包括种植箱本体1和种植单元(图未标示)。

种植箱本体1使植物生长的小环境与室内大环境隔离，便于根据需要对植物生长环境进行精准调节，达到最佳培育效果。作为进一步优选的技术方案，所述种植箱本体1包括箱门11和箱体12，箱体12主要由顶面121、底面122和侧壁123组成，种植箱本体1的底部设有行走轮18，方便移动。所述种植箱本体1上设有出风口14、空气进口15、热气进口(图未示)和冷气进口(图未示)，所述出风口14、空气进口15、热气进口(图未示)和冷气进口(图未示)处均设有风门(图未示)；空气进口15和出风口14构成与种植箱本体1外环境间的通风换气的通路，使用时，可在出风口14处设置换气装置，本实施例中的换气装置为换气扇13，换气扇13可驱动打开出风口14处的风门进行换气，换气完成后风门关闭。作为进一步优选的技术方案，所述出风口15处设有空气过滤层，空气过滤层为活性炭网16，对箱体2内的空气进行过滤净化，进一步优化植物生长环境。热气进口和冷气进口分别与热气源和冷气源接通，热气来源和冷气来源可以由现有技术中的各种方法来获得，根据需要对种植箱本体1内的温度进行控制。

作为进一步优选的技术方案，所述出风口14设置于箱体12的顶面上，空气进口15设置于箱体侧壁123的下方。热气进口和冷气进口可设置于箱体12的各个面上。

作为进一步优选的技术方案，所述箱门11为透明玻璃门，根据种植箱本体1的高度，可设置多个箱门，本实施例中设置上下两个透明玻璃门，且上下两个玻璃门之间设有操作面板(图未标示)，操作面板(图未标示)上设置有显示屏和操作按键，使用时，可在种植箱本体1中设置控制模块，控制模块与操作面板(图未标示)连接，实现智能化种植。也可根据需要将箱体12制成透明状，便于观察种植箱本体1内植物生长情况，同时起到观赏作用。

所述种植箱本体1内设有至少一个种植单元(图未标示)，当有多个种植单元时，所述多个种植单元可根据观赏或种植需要在种植箱本体1内排列成各种形状，每个种植单元均可单独调节。种植单元包括水箱2和生长盘3。

如图2所示，所述水箱2设置于种植单元的底部，水箱2中存放有植物生长所需的水和营养液；作为进一步优选的技术方案，所述水箱2底部的外侧设有凹槽24，箱门11关闭时，所述凹槽24垂直于箱门11的底边，箱体的底面122上设有与凹槽24相配合的导轨124。使水箱2可以方便地抽出或装入。种植过程中可以根据需要随时打开透明玻璃门，对相关的植物种类进行变更，收获或者补充水和营养液，完成后重复上述步骤即可继续培育。

如图1-3所示，所述生长盘3安装于水箱2顶部并作为水箱2的上盖，生长盘3上有种植孔30，所述种植孔30为通孔。可根据需要在生长盘3上设置多个种植孔30，作为进一步优选的技术方案，生长盘3为中空结构，种植孔30包括上下排列的第一种植孔31和第二种植孔32，所述第一种植孔31和第二种植孔32分别设置于生长盘3的上表面和下表面，所述第一种植孔31和第二种植孔32数量相同且位置一一对应；第一种植孔31和第二种植孔32均为通孔，用于栽种植物，并将植物底部适当固定使得根系向下延伸至水箱，植物上部可以自由生长；拟培育的植物种子或苗芽外包覆有辅助生长和定位、过水的纤维质培养基，并植入种植孔。所述生长盘3上还设有入水孔(图未示)，入水孔可设置于生长盘的上部或侧面。使用时，可在水箱2中设置第一水泵22，第一水泵22与第一水管23连接，第一水管23的另一端连接至所述入水孔，从而将水箱2和生长盘3连通。

作为进一步优选的技术方案，所述生长盘3包括可拆卸连接的上盖33和底腔34，上盖33和底腔34之间卡合连接，所述入水孔设置于底腔34的侧壁上；所述第二种植孔32的边缘处设有凸起，形成凸缘35，所述凸缘35上位于底腔的底面上，凸缘35上开有缺口351。水箱2内的水和营养液经过第一水泵22和第一水管23输送至底腔34中，流经各个种植孔30供植物吸收一部分，其余部分经过缺口回流到水箱2内实现循环。凸缘35的设置可减缓水和营养液回流到水箱2内的速度，确保水和营养液流经各个种植孔30。作为进一步优选的技术方案，所述缺口351与凸缘35的高度相同。

作为进一步优选的技术方案，所述种植箱本体1内设有3个上下排列的种植单元，箱体12内底层种植单元的水箱2的容积大于其他种植单元的水箱容积，且底层种植单元的水箱内设有第二水泵(图未示)，第二水泵上连接若干第二水管(图未示)，第二水管的另一端分别插入其他各个种植单元的水箱内，第二水管上设有阀门(图未示)。当某个上层水箱内的水位过低时，开启第二水泵及对应的阀门开启，向该水箱中补充水，直至该水箱中的水位到达预设位置，实现上层水箱直接从底层容积较大的水箱补充水，更便于操作。

作为进一步优选的技术方案，所述种植箱本体1内还设有光照机构4以及调节光照机构高度的升降机构5；所述光照机构4间隔安装在生长盘3的上方，光照机构4包括灯板41。灯板41由较多数量、多种单色的LED发光源组成，根据不同植物以及不同生长阶段的需要，可调整每层的灯板同时被点亮的LED种类、数量的组合，形成该层植物生长的最佳光谱。

作为进一步优选的技术方案，所述光照机构4还包括灯罩42，所述灯板41安装在灯罩42内，所述灯罩42的侧壁底端面位于灯板41下表面的下方，使灯板41的上部及周边均被灯罩42遮盖，点亮时只向下部对着生长盘3发出光照，提高光照利用率。作为进一步优选的技术方案，所述光照机构4还包括导光板43，导光板43同样安装在灯罩42内，且位于灯板41的下方，可进一步提高发光效率，降低能耗。

升降机构5可以是拉绳、卷扬机构等各种驱动升降的机构，作为进一步优选的技术方案，所述升降机构5包括驱动电机51、丝杆52和螺母53，所述丝杆52竖直安装在种植箱本体1的侧壁上，丝杆52与驱动电机51的转轴连接；所述螺母53与丝杆52配合连接，并固定在所述灯罩42的侧面。驱动电机51可带动丝杆52正反旋转，进而推动固定在灯罩42上的螺母53，带动灯板41上下移动，用于调节随着植物长高而需要的空间，并可使植物受到的光照强度因其与发光源距离不同而产生变化。作为进一步优选的技术方案，所述灯罩42的至少一侧设有导柱421，所述种植箱本体1上设有与导柱相配合的导槽17，所述导槽17与丝杆52平行。可以减小光照机构4上下移动的摩擦阻力。

所述风门上安装有自动开闭装置，所述种植箱本体1内还安装有电源模块、控制模块、二氧化碳传感器和温度传感器；

结合图4所示，所述换气装置、自动开闭装置、二氧化碳传感器、温度传感器、灯板41和驱动电机51全部连接到电源模块和控制模块，所述电源模块与控制模块相互连接。

每个种植单元的水箱2内均安装有第一水泵22，所述第一水泵22与第一水管23连接；第一水管23的另一端通过入水孔与生长盘3连通；所述第一水泵22连接到电源模块和控制模块。

所述水箱2内安装有水位监测装置21，所述水位监测装置21连接到电源模块和控制模块。

所述第二水管上的阀门为自动阀门，所述第二水泵、自动阀门均连接到电源模块和控制模块。

所述种植箱本体1内还安装有摄像模块和WIFI模块，摄像模块包括摄像头，所述摄像模块和控制模块均通过WIFI模块与用户终端无线连接。所述用户终端优选手机终端。通过网络连接实现植物生长数据、长势的无线传输和手机终端的远程操控功能。

电源模块为智能家用种植装置提供电源。控制模块内的芯片中安装了控制软件，控制软件中预设培育品种和期望的控制方式，例如自动培育或另设环境参数值等，实现对整机的开停、运行以及各单元、各种功能的控制。所述换气扇141与电源模块、控制模块电连接或信号连接。控制模块与操作面板(图未标示)连接，用户可通过在操作面板(图未标示)上操作，从而对控制模块进行相应设置。预设的生长过程结束后，操作面板(图未标示)的显示屏会提示用户及时收获产品，再次进行新的种植。

所述二氧化碳传感器和温度传感器用于实时检测种植箱本体1内的二氧化碳浓度和温度，并将检测值反馈至控制模块，控制模块对接收的数值进行分析比对，当控制模块分析得出种植箱本体1内的二氧化碳浓度过低时，控制模块启动换气扇131，将种植箱本体1内植物光合作用产生的氧气释放到室内环境中，并通过空气置换使得室内环境中的氧气含量增加。当控制模块分析得出种植箱本体1内的温度过低时，打开冷气进口处的风门，使冷气进入，对种植箱本体1内部降温，直到种植箱本体1内的温度达到控制模块内预设的适宜植物生长的温度；相反，当控制模块分析得出种植箱本体1内的温度过高时，打开热气进口处的风门，使热气进入，对种植箱本体1内部升温，直到种植箱本体1内的温度达到控制模块内预设的适宜植物生长的温度，从而实现对种植环境的控制。此外，用户还可根据需要设置其他传感器，对种植箱本体1内的其他环境参数进行监控。

所述水箱2中存放有植物生长所需的水和营养液，在控制模块中选择自动培育模式，按下启动键后，第一水泵22即开始运转将水箱2中的混合有营养液的水经第一水管23送至生长盘3内，再经过种植孔和芽苗外包覆的纤维质培养基，供植物根系吸收一部分，其余部分经过芽苗根系(图未示)、种植孔30流回水箱2，控制模块内预装的控制软件可以根据植物的生长需要自动控制第一水泵22的开停间隔和持续时间，当水箱2中的液体被植物生长消耗，水位降低到预设位置时，水位监测装置21会将这一信息反馈至控制模块并发出信号，提示用户及时添加水和营养液，从而实现对植物生长环境中的养分和湿度的控制。

当某个上层水箱内的水位监测装置21检测出水位过低时，控制模块控制第二水泵及对应的自动阀门开启，向该水箱中补充水，当该水箱中的水位到达预设位置时，控制模块关闭第二水泵及该层水箱对应的阀门，实现上层水箱直接从底层容积较大的水箱补充水，更便于操作。

所述灯板41与控制模块连接，根据不同植物以及不同生长阶段的需要，由控制模块自动调整每层的灯板同时被点亮的LED种类、数量的组合，形成该层植物生长的最佳光谱，同时会根据预设方案自动控制灯板41照射时间与间隔，这样可以使该层植物按软件预设程序生长，也可以根据用户的自选方案来调整光照的持续时间；软件会根据事先假定的生长节奏，在适当时候启动驱动电机51，使灯板41逐步上移，在整个长高过程中保持光源与植物之间的适当距离。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种智能种植箱，其特征在于，包括种植箱本体，所述种植箱本体上设有空气进口、出风口、热气进口和冷气进口，所述出风口设有换气装置，所述空气进口、出风口、热气进口和冷气进口处均设有风门，风门上安装有自动开闭装置；热气进口、冷气进口分别与热气源与冷气源连接；所述种植箱本体内设置有至少一个种植单元；

所述种植箱本体内安装有电源模块、控制模块、二氧化碳传感器和温度传感器；

所述换气装置、自动开闭装置、二氧化碳传感器和温度传感器全部连接到电源模块和控制模块，所述电源模块与控制模块相互连接；所述种植单元包括水箱和生长盘；所述水箱设置于种植单元的底部，所述生长盘安装于水箱顶部，生长盘上有种植孔，所述种植孔为通孔；

所述生长盘为中空结构，种植孔包括上下排列的第一种植孔和第二种植孔，所述第一种植孔和第二种植孔分别设置于生长盘的上表面和下表面，第一种植孔和第二种植孔数量相同且位置一一对应；所述生长盘上还设有入水孔，所述入水孔设置于底腔的侧壁上；所述第二种植孔的边缘处设有凸起，形成凸缘，所述凸缘上位于底腔的底面上，凸缘上开有缺口；

所述水箱内安装有第一水泵，所述第一水泵与第一水管连接；第一水管的另一端通过入水孔与生长盘连通；所述第一水泵连接到电源模块和控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述出风口设置于种植箱本体的顶面上，所述空气进口设置于种植箱侧壁下方。

3.根据权利要求1所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述水箱内安装有水位监测装置，所述水位监测装置连接到电源模块和控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述种植单元在种植箱本体内上下排列，底层种植单元的水箱容积大于其他层的水箱容积；

底层种植单元的水箱内设有第二水泵，第二水泵上连接若干第二水管，第二水管的另一端分别插入其他各个种植单元的水箱内，第二水管上设有自动阀门；所述第二水泵、自动阀门均连接到电源模块和控制模块。

5.根据权利要求1所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述种植箱本体内还安装有摄像模块和WIFI模块，摄像模块包括摄像头，所述摄像模块和控制模块均通过WIFI模块与用户终端无线连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述种植单元还包括光照机构以及调节光照机构高度的升降机构；所述光照机构间隔安装在生长盘的上方，光照机构包括灯板，所述灯板与电源模块和控制模块电连接或信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述光照机构还包括灯罩，所述灯板安装在灯罩内，所述灯罩的侧壁底端面位于灯板下表面的下方。

8.根据权利要求7所述的一种智能种植箱，其特征在于，所述升降机构包括驱动电机、丝杆和螺母，所述丝杆竖直安装在种植箱本体的侧壁上，丝杆与驱动电机的转轴连接；所述螺母与丝杆配合连接，并固定在所述灯罩的侧面；所述驱动电机连接到电源模块与控制模块。