CN108901806A - 一种植物水培装置及植物水培方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植物水培装置及方法。该装置包括栽培槽和定植杯，栽培槽包括内部空间和顶部定植槽；定植杯包括杯体和杯沿，定植杯可沿定植槽的宽度方向置放于定植槽上，且定植杯可沿定植槽的长度方向移动。该方法包括沿定植槽设置n个位置，从第1位置到第n位置，每个位置对应从幼苗期到采收时的一个植物生长发育时期，并与植物生长发育时期的先后顺序一致；在每个位置上放置盛有处于相应生长发育时期的植物的定植杯；在规定的时间点，对第n位置的植物进行采收，并将其余位置的定植杯依次移动到对应下一个植物生长发育时期的位置。本发明有效利用了栽培空间，减少了光或光电浪费，解决了人工分栽时造成对植物的伤害而产生对植物生长的不利影响。

Description

一种植物水培装置及植物水培方法

技术领域

本发明涉及植物水培技术领域，具体涉及一种植物水培装置和使用该装置的植物水培方法。

背景技术

植物水培是一种植物无土栽培方式，其核心是将植物根颈固定于定植杯内并使根系自然长入存放在栽培槽内的植物营养液中。营养液代替自然土壤向植物体提供养分，使植物能够正常生长至采收并完成其整个生长周期。目前植物工厂内通常方法是将植物定植于定植板上，并保持植株间有足够的距离直至收获；或是植株间保持一定的距离，待长到一植株间距离过小不能满足正常生长所需空间时进行分栽，扩大植株间的距离，通常在收获之前进行两次或多次的分栽。

以上两种方法都存在重大的缺陷：一次性植株间预留足够距离的方式，它的空间利用率低，植物生产的光或光电利用效率极低；两次或多次分栽的方式尽管能提高植物生产的光或光电利用效率，但仍然存在光或光电的浪费，同时它的劳动力使用量大，成本高，并且移栽可能对植物根系造成伤害，影响植物的生长发育。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以免去分栽环节，同时能够高效利用栽培空间的植物水培装置和方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个实施方式提供一种植物水培装置，包括栽培槽和定植杯，所述栽培槽包括用于容纳营养液的内部空间和顶部开设的定植槽；所述定植杯包括杯体和杯沿，杯体用于栽种植物，所述定植杯可通过所述杯沿，沿所述定植槽的宽度方向置放于所述定植槽上，且所述定植杯可沿所述定植槽的长度方向移动。

在一个实施方式中，所述植物水培装置包括定植杯移动机构，所述定植杯移动机构包括用于推动定植杯沿定植槽移动的推动机构和使推动机构产生转动的转动机构；所述推动机构包括支架、推杆以及固定在所述支架上的推动驱动机构；所述支架与所述定植槽平行设置，并且能够绕沿着所述定植槽长度方向延伸的轴线转动；所述推动驱动机构与所述推杆传动连接，使得所述推杆能够沿所述定植槽的长度方向前后移动；所述转动机构包括转动驱动机构，所述转动驱动机构与所述支架传动连接，驱动所述支架绕沿着所述定植槽长度延伸方向为轴线转动。

在一个实施方式中，所述推动驱动机构包括推动电机，固定在所述支架沿所述定植槽长度方向延伸的一端，所述支架沿所述定植槽长度方向延伸的另一端安装有可相对所述支架转动的转动轴，所述推杆固定在一闭环传动索上，所述闭环传动索两端张紧在所述推动电机的输出轴和所述转动轴上。

在一个实施方式中，所述转动驱动机构包括转动电机，所述转动电机与所述支架传动连接。

在一个实施方式中，所述推动电机和所述转动电机由PLC控制。

在一个实施方式中，本发明提供一种使用前述植物水培装置的植物水培方法，包括：沿所述定植槽设置n个位置，从第1位置到第n位置，每个位置对应从幼苗期到采收时的一个植物生长发育时期，并与植物生长发育时期的先后顺序一致；在所述每一个位置上放置盛有处于相应生长发育时期的植物的定植杯；在规定的时间点，对第n位置的植物进行采收，并将其余位置的定植杯依次移动到对应下一个植物生长发育时期的位置。

在一个实施方式中，该方法还包括：当第1位置没有定植杯时，放入盛有植物幼苗的新定植杯。

在一个实施方式中，该方法还包括：每个位置放置盛有处于相同或相近生长发育时期植物的多个定植杯。

在一个实施方式中，该方法还包括：由植物从幼苗期到采收时的生长发育周期确定n的值。

本发明实施方式提供的上述技术方案，最大限度地有效利用了栽培空间，大幅度减少了光或光电浪费，提高了光或光电的利用效率，同时实现了根据栽培植物体积大小提供适宜的满足植物生长发育需求的空间，免除了人工分栽对劳动力的需求，也解决了人工分栽时造成对植物的伤害而产生对植物生长发育的不利影响。

附图说明

图1显示为本发明实施例中位置替换式移动植物水培的方法示意图；

图2显示为本发明实施例中植物水培装置的主视示意图；

图3显示为图2所示植物水培装置的俯视示意图；

图4显示为本发明实施例中定植杯移动机构的结构示意图。

元件标号说明

1 栽培槽

11 定植槽

2 定植杯

21 杯体

22 杯沿

3 植物

4 移动机构

41 支架

42 移动驱动电机

421 移动驱动电机轴

43 推杆

44 传动索

45 转动驱动电机

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的条件下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供了一种既可以免去分栽环节，又能够有效利用栽培空间、提高光或光电利用效率的植物水培方法。在该方法中，将现有技术中定植杯在栽培槽上的固定放置改为定植杯与栽培槽的移动配合。

图1至图3示出了本发明植物水培方法的一个具体实施例。

如图1至图3所示，植物水培装置包括栽培槽1和定植杯2。栽培槽1包括容纳营养液的内部空间，其上部开设具有一定长度的定植槽11，定植杯2的杯体21从定植槽11伸入栽培槽1内，并通过其杯沿22架在栽培槽1上，即在宽度方向上置放于定植槽11上。植物3种植在定植杯2中，其根系通过栽培杯上的空隙长入栽培槽1内容纳的营养液中，从中汲取营养。

沿定植槽11的长度方向，排列多个定植杯2。定植杯2的杯沿22架在栽培槽上1上，不与栽培槽1相固定，因而可沿定植槽11在其长度方向上移动，从而可以根据定植杯2中植物的大小，通过移动定植杯2调整相邻定植杯2之间的间距，获得正好满足植物生长的合适株距，在保证植物3所需生长空间的情况下，实现栽培空间的充分利用。定植杯2的移动可由人工手动实现，也可通过在栽培槽1设置用于定植杯2移动的移动机构4来实现。本发明定植杯2间距的调整可根据植物的生长周期，按照规定的时间间隔进行移动，例如每天移动一次或每几天移动一次。

本发明在以上述实施例为例的植物水培装置的基础上，进一步提供一种位置替换式移动的植物水培方法。如图1所示，沿栽培槽1定植槽从左至右的方向，按照从幼苗期到采收时的植物所处生长发育时期的先后，依次种植处于不同生长发育时期的植物3，d1位置(即第一位置)的植物3为新种植的幼苗，而dn位置(即第n位置)的植物3为待采收植物。在依据植物生长发育周期的时间点上，先将处于dn位置的待采收的植物3进行采收，然后将位于d(n-1)位置的植物3移动到dn位置，接着将位于d(n-2)位置的植物3移动到d(n-1)位置，以此类推，直至将d1位置的植物3移动到d2位置，最后在d1位置种植新幼苗，即将盛放有幼苗的新定植杯2放置在d1位置。虽然图1中各位置仅对应一个定植杯2，但在其他实施例中，一个位置也可代表连续放置的多个定植杯2，这多个定植杯2中的植物3处于相同或相近生长发育时期，其移动原理与前述相同。其中n的值根据植物从幼苗期到采收时的生长发育时期确定，例如，某植物从幼苗期到采收时的生长发育时期为30天，n为30，每天移动一次，或n为15，每两天移动一次，每个位置放置两个定植杯。在一个位置连续放置的多个盛有处于相同或相近生长发育时期植物的定植杯2时，n为30，每天移动一次，每个位置则移动多个处于相同或相近生长发育时期植物的定植杯，等等。

图4示出定植杯移动机构的一个实施例。本发明中，定植杯移动机构一般可包括用于推动定植杯沿定植槽移动的推动机构和使推动机构产生转动的转动机构。如图4所示，在本实施例中，推动机构包括支架41、推动电机42、推杆43和闭环传动索44，转动机构则包括转动电机45。支架41与定植槽11平行设置，即支架41沿定植槽11的长度方向延伸，并可绕以其长度方向为轴线转动，即支架41长度方向上的两端可转动地支撑。具体来说，支架41的一端可转动地支撑在栽培槽1或其他与栽培槽1连接或不相连接的支撑结构上，而另一端与转动电机45的输出轴传动连接，例如通过联轴器连接在转动电机45的输出轴上，由转动电机45驱动支架41往复转动。转动电机45也可固定在栽培槽1或其他与栽培槽1连接或不相连接的支撑结构上。推动电机42固定在支架41沿其长度方向的一端，支架41沿其长度方向的另一端安装有转动轴(图中未示出)，该转动轴可相对支架转动，闭环传动索44两端张紧在推动电机42的输出轴和安装在支架41上的转动轴上。推杆43固定在传动索44(例如钢丝绳)上，能够随传动索44沿支架41的长度方向前后移动。推杆43受到转动电机45的控制，可在不会与定植杯2的杯沿22在定植槽11长度方向上形成干涉的初始角度和能够与杯沿22形成干涉的工作角度之间摆动。

当需要移动定植杯2在栽培槽1上的位置时，先由推动电机42驱动传动索44进而带动推杆43移动到待推动的定植杯2的一侧，再由转动电机45驱动支架41进而带动推动电机42、推杆43和传动索44整体转动，将位于初始角度的推杆43转动到工作角度，然后再由推动电机42驱动传动索44进而带动推杆43移动，当推杆43接触到定植杯2的杯沿22时，即可推动定植杯2向预期的方向移动。当定植杯2已到达预定位置后，可通过转动电机45的反转，驱动支架41进而带动推杆43回复到初始角度。

为获得更高的自动化程度，可由PLC对推动电机42和转动电机45进行控制，自动实现每个定植杯2在预定时间移动预定的距离，实现位置替换式移动种植的自动化控制。

由上可知，本发明提供的植物水培装置及水培方法采用免去分栽环节的栽培方式，可以免除了人工分栽对劳动力的需求，解决了人工分栽时造成对植物的伤害而产生对植物生长发育的不利影响。而且更为重要的是，利用该栽培方式可以合理地组合出多种密度更高的植物布局，实现了根据栽培植物体积大小提供适宜的满足植物生长发育需求的空间，最大限度地有效利用了栽培空间，大幅度减少了光或光电浪费，提高了光或光电的利用效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种植物水培装置，包括栽培槽和定植杯，其特征在于：

所述栽培槽包括用于容纳营养液的内部空间和顶部开设的定植槽；

所述定植杯包括杯体和杯沿，所述定植杯可通过所述杯沿，沿所述定植槽的宽度方向置放在所述定植槽上，且所述定植杯可沿所述定植槽的长度方向移动，所述定植杯用于栽种植物。

2.根据权利要求1所述的植物水培装置，其特征在于：

所述植物水培装置包括定植杯移动机构，所述定植杯移动机构包括用于推动定植杯沿定植槽移动的推动机构和使推动机构产生转动的转动机构；所述推动机构包括支架、推杆以及固定在所述支架上的推动驱动机构；所述支架与所述定植槽平行设置，并且能够绕沿着所述定植槽长度方向延伸的轴线转动；所述推动驱动机构与所述推杆传动连接，使得所述推杆能够沿所述定植槽的长度方向前后移动；所述转动机构包括转动驱动机构，所述转动驱动机构与所述支架传动连接，驱动所述支架绕沿着所述定植槽长度方向延伸的轴线转动。

3.根据权利要求2所述的植物水培装置，其特征在于：

所述推动驱动机构包括推动电机，固定在所述支架沿所述定植槽长度方向延伸的一端，所述支架沿所述定植槽长度方向延伸的另一端安装有可相对所述支架转动的转动轴，所述推杆固定在一闭环传动索上，所述闭环传动索两端张紧在所述推动电机的输出轴和所述转动轴上。

4.根据权利要求2所述的植物水培装置，其特征在于：

所述转动驱动机构包括转动电机，所述转动电机与所述支架传动连接。

5.根据权利要求3所述的植物水培装置，其特征在于：

所述转动驱动机构包括转动电机，所述转动电机与所述支架传动连接。

6.根据权利要求5所述的植物水培装置，其特征在于：

所述推动电机和所述转动电机由PLC控制。

7.一种使用权利要求1-6任一所述植物水培装置的植物水培方法，其特征在于：

沿所述定植槽设置n个位置，从第1位置到第n位置，每个位置对应从幼苗期到采收时的一个植物生长发育时期，并与植物生长发育时期的先后顺序一致；

在所述位置上放置盛有处于相应生长发育时期的植物的定植杯；

在规定的时间点，对第n位置的植物进行采收，并将其余位置盛有植物的定植杯依次移动到对应下一个植物生长发育时期的位置。

8.根据权利要求7所述的植物水培方法，其特征在于：

当第1位置没有定植杯时，放入盛有植物幼苗的新定植杯。

9.根据权利要求7或8所述的植物水培方法，其特征在于：

每个位置也可设计成放置盛有处于相同或相近生长发育时期植物的多个定植杯。

10.根据权利要求7或8所述的植物水培方法，其特征在于：

n的值由植物从幼苗期到采收时的生长发育周期所需的对定植杯移动的次数确定，根据植物生长发育的速度，定植杯可以每天移动一次或数天移动一次。