CN111183832B - 一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置 - Google Patents

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Abstract

一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置。本发明利用集成式底座作为根盒的安装座，将根盒垂直放置在集成式底座上，由集成式底座上垂直伸出的加热装置实现对各个根盒的独立供热。本发明中，根盒设置为双层结构，加热装置通过根盒的内筒与根盒内部所容纳的土壤或介质隔离。由此，本发明能够实现非接触式的独立温度控制；同时，通过装载触摸屏或开关，本发明还能够实现温度调节。本发明所采用的设计集成式的结构，可实现不同温度的对照试验。

Description

一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置
技术领域
本发明涉及作物培养技术领域，具体而言涉及一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置。
背景技术
作物的根系用来运输水分、吸收矿物质等营养物质，在作物生长过程中起到决定性作用。环境温度会影响根系运输与吸收功能。为保持足够的植物活性，根系需要在适宜的温度范围内生长。
目前的人工栽培技术虽然能够对作物根系温度进行控制，但现有的控制方式存在以下缺陷：
在大型控温温室或传统人工气候室内，现有技术通常采用地热线、水暖对根系进行加温以供研究。这种方式成本较大，且由于监控范围大，作物个体多，其实际所能够达到的温控效果较差，作物根系实际环境温度较难准确获得，管理不方便。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，本发明通过对根盒结构进行改进，实现对作物根系环境温度的准确调控。本发明具体采用如下技术方案。
首先，为实现上述目的，提出一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其包括：
集成式底座，其内部设置有温控电路；
根盒，其设置在所述集成式底座的上表面，包括内筒和外筒，其中，所述外筒套在所述内筒外，内筒和外筒的底部密封连接，在内筒和外筒之间形成容纳作物的根盒空间；
加热装置，其设置在所述集成式底座的上表面，所述加热装置由所述内筒的底部伸入根盒中间，向根盒空间输出热能。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，还包括外壳，所述外壳包括侧壁和顶板，外壳的下侧由侧壁形成对应集成式底座尺寸的安装口，外壳通过安装口自上而下扣在所述集成式底座上，封闭所述集成式底座上所设置的各个根盒、加热装置以及作物。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述内筒的底部中空，所述内筒的顶部向上收缩为锥形结构，作物的根系由锥形结构的顶部向下生长。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述内筒为空心圆柱结构，内筒的底部还设置有向外延伸的底盘，所述底盘与集成式底座的上表面螺纹连接，所述底盘的中间设置有供加热装置伸入的通孔。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述外壳为透明材质，所述外筒为直径大于内筒的空心圆柱结构，外筒的顶部还设置有向外延伸的平台，所述平台的边缘抵接或贴近所述外壳侧壁的上部。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述集成式底座为长方体结构，所述集成式底座的上表面设置有四个矩形的凸台，美观好看所述凸台的边缘接近集成式底座的边缘，所述凸台的边缘上还设置有螺纹孔，所述螺纹孔与底盘螺钉连接；所述凸台的中间设置有安装槽，所述加热装置由安装槽向上伸出由底盘进入所述内筒内。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述加热装置为电热棒，其具有圆柱形的保护壳，所述保护壳的顶部为半球体，保护壳底部的直径与安装槽的直径一致，保护壳的底部固定在所述安装槽内。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述加热装置与根盒空间内所容纳的土壤或介质无接触。
可选的，上述任一的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其中，所述集成式底座，其侧部还设置有触摸屏和/或开关，所述触摸屏和/或开关与温控电路连接，用于显示或调节各个根盒的温度。
有益效果
本发明利用集成式底座作为根盒的安装座，将根盒垂直放置在集成式底座上，由集成式底座上垂直伸出的加热装置实现对各个根盒的独立供热。本发明中，根盒设置为双层结构，加热装置通过根盒的内筒与根盒内部所容纳的土壤或营养液等介质隔离。由此，本发明能够实现非接触式的独立温度控制，避免土壤/营养液直接与加热装置接触，避免污染。
进一步的，本发明通过设置内筒的顶部向上收缩为锥形结构，能够将种子放置在圆锥顶点的上方，所述的圆锥结构，能够便于作物根系由锥形结构的顶部向下四散生长，能够在加热装置加热时均匀受热。
同时，本发明还能够在集成式底座上设置装载触摸屏或开关，通过触摸屏或开关相应的控制各个根盒所对应的温控电路，实时检测根盒内部温度，单独控制各根盒在独立设定的温度范围内。由此实现各根盒相互独立的温度调节，方便实现不同温度下的对照试验。本发明所采用的这种集成式的结构设计，可方便在同一作物根系培养装置内，或在不同作物根系培养装置之间实现不同温度的对照试验。利用本发明，可通过合理设计的集成式结构实现对多株作物的根系培育，由此，对照试验的样本数量可灵活控制。试验中，对作物生长性状数据的采集，能够直接透过外部透明材质的外壳进行。因此，本发明能够提高不同温度下的对照试验的效率。
本发明还进一步的将作物根系培养装置的外壳设置为与集成式底座相同底面积的长方体结构，配合外筒上部向外延伸的平台，使得外壳的侧壁能够通过平台的边缘导向，贴合集成式底座的侧壁向下安装固定，准确的封闭所述集成式底座上所设置的各个根盒、加热装置以及作物。同时，外壳侧壁与平台边缘的贴近抵接作用，还能够在搬运整体作物根系培养装置时为内部的根盒提供支撑，避免其倾覆。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的作物根系培养装置的整体结构示意图；
图2是本发明的作物根系培养装置中根盒结构的示意图；
图3是本发明作物根系培养装置中集成式底座的示意图；
图4是本发明作物根系培养装置拆卸状态下的示意图。
图中，1表示外壳；2表示根盒；21表示外筒；22表示内筒；23表示底盘；3表示集成式底座；31表示触摸屏；32表示凸台；33表示螺纹孔；34表示安装槽；4表示加热装置；5表示作物。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于作物根系培养装置本身而言，由外壳指向根盒中作物根系的方向为内，反之为外；而非对本发明的装置机构的特定限定。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
本发明中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对作物根系培养装置时，由集成式底座指向根盒内作物顶部的方向即为上，反之即为下，而非对本发明的装置机构的特定限定。
图1为根据本发明的一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其包括：
集成式底座3，其内部设置有温控电路；
根盒2，其设置在所述集成式底座3的上表面，包括内筒22和外筒21，其中，所述外筒21套在所述内筒22外，内筒和外筒的底部可通过密封圈实现密封连接，内外两筒的夹层可放置土壤或营养液，在内筒和外筒之间形成容纳作物5的根盒空间；
加热装置4，其设置在所述集成式底座3的上表面，所述加热装置4由所述内筒22的底部伸入根盒2中间，向根盒空间输出热能，并避免加热装置与土壤或营养液直接接触，由此实现非接触式温度的控制。
参考图2，上述作物根系培养装置中，所述内筒22为空心圆柱结构，内筒22的底部中空，所述内筒的顶部向上收缩为锥形结构，作物5的根系由锥形结构的顶部向下生长。内筒22的底部还设置有向外延伸的底盘23，所述底盘23与集成式底座3的上表面螺纹连接，所述底盘23的中间设置有供加热装置4伸入的通孔。
在图3所示的实现方式下，对应于内筒22的底部向外延伸的底盘23，本发明可具体将集成式底座3设置为长方体结构。配合4个根盒的尺寸，在所述集成式底座3的上表面设置有四个矩形的凸台32，以节省集成式底座材料，美观好看。具体，其可设置所述凸台的边缘接近集成式底座3的边缘。为实现与底盘23的螺纹连接，所述凸台32的边缘上还设置有螺纹孔33，所述螺纹孔33与底盘23之间贯穿螺钉实现连接与固定。所述凸台的中间设置有安装槽34，所述加热装置4由安装槽34向上伸出由底盘23进入所述内筒22内。集成式底座内部设置电源接口或内嵌电池组件，内部还设置温控等电力控制线路，为电热棒提供电力。
参考图4所示，在更为具体的实现方式下，所述加热装置4可设置为电热棒，是实现温度控制的核心，由集成式底座内部的温控电路提供电能。温度控制电路可包括温度传感器，比较电路，以及电流、电压、占空比或功率调节电路。温度传感器实时监测根盒内温度，输出温度信号。比较电路，例如比较器或单片机比较温度信号与设定温度所对应的参考信号之间的关系，相应的输出比较结果，根据该比较结果相应的驱动电流、电压、占空比或功率调节电路调节提供给加热装置4的电流、电压、占空比或功率，调节加热装置散发的热量，实现对根盒温度的监控和调节。
电热棒等加热装置4可设置为具有圆柱形的保护壳，便于与集成式底座连接。所述保护壳的顶部为半球体，保护壳底部的直径与安装槽34的直径一致，保护壳整体半径小于圆柱根盒内筒直径，便于通过保护壳的底部安装在所述安装槽34内，固定放置在根盒内部，根盒内筒底部的通孔由加热装置4保护壳的顶部向下套在加热装置4外周。由此，加热装置的电热棒能够均匀的对整个根盒环境进行非接触式加热，保持根盒内部温度均匀。所述加热装置4与根盒空间内所容纳的土壤或介质无接触。
为进一步的实现对根盒温度的控制，所述集成式底座3，其侧部还可设置有图3所示的触摸屏31和/或开关，所述触摸屏31温控电路连接，用于显示各个根盒的温度，还可通过触摸屏和/或开关与调节各个电热棒的工作状态，分别独立控制各个根盒内部的温度。每个单独的触摸屏及开关可设置为分别控制一根电热棒的加热温度，进而实现一组根盒的温度调节。
为进一步为根盒提供相对封闭的环境，避免热量散发，提升加热效果，本发明还可以进一步的在作物根系培养装置外设置外壳1。所述外壳1包括侧壁和顶板，外壳1的下侧由侧壁形成对应集成式底座3尺寸的安装口，外壳1通过安装口自上而下扣在所述集成式底座3上，通过集成式底座底部四周用来支撑玻璃外壳，封闭所述集成式底座3上所设置的各个根盒2、加热装置4以及作物5。
为便于对作物根系培养装置内部作物进行生长性状的监控，所述外壳1可设置为玻璃等透明材质。同时，为方便对根盒进行搬运，避免其倾覆，根盒的外筒21可具体设置为直径大于内筒22的空心圆柱结构，外筒21的顶部还可进一步的设置有向外延伸的平台，所述平台的边缘抵接或贴近所述外壳1侧壁的上部。
由此，本发明通过改善根盒结构，实现非接触式温度控制。其具体可通过集成式底座，实现集成式作物根系培养；通过安装电热棒、装载触摸屏，实现温度调节。其玻璃材质的外壳、圆柱形的根盒、集成式底座、电热棒结构，能够相互配合，通过玻璃外壳的透光特性，在封闭作物培育空间的同时，起到保护作用，可以减少壳内热量的散失。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其特征在于，包括：
集成式底座（3），其内部设置有温控电路；
根盒（2），其设置在所述集成式底座（3）的上表面，包括内筒（22）和外筒（21），其中，所述外筒（21）套在所述内筒（22）外，内筒和外筒的底部密封连接，在内筒和外筒之间形成容纳作物（5）的根盒空间，所述内筒（22）为空心圆柱结构，内筒（22）的底部还设置有向外延伸的底盘（23），所述底盘（23）与集成式底座（3）的上表面螺纹连接，所述底盘（23）的中间设置有供加热装置（4）伸入的通孔；所述内筒（22）的底部中空，所述内筒的顶部向上收缩为锥形结构，所述锥形结构的顶部形成有圆锥顶点，种子放置在圆锥顶点的上方，作物（5）的根系由锥形结构的顶部向下生长；
加热装置（4），其设置在所述集成式底座（3）的上表面，所述加热装置（4）由所述内筒（22）的底部伸入根盒（2）中间，向根盒空间输出热能集成式底座（3）为长方体结构，所述集成式底座（3）的上表面设置有四个矩形的凸台（32），所述凸台的边缘接近集成式底座（3）的边缘，所述凸台（32）的边缘上还设置有螺纹孔（33），所述螺纹孔（33）与底盘（23）螺钉连接；所述凸台的中间设置有安装槽（34），所述加热装置（4）由安装槽（34）向上伸出由底盘（23）进入所述内筒（22）内。
2.如权利要求1所述的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其特征在于，还包括外壳（1），所述外壳（1）包括侧壁和顶板，外壳（1）的下侧由侧壁形成对应集成式底座（3）尺寸的安装口，外壳（1）通过安装口自上而下扣在所述集成式底座（3）上，封闭所述集成式底座（3）上所设置的各个根盒（2）、加热装置（4）以及作物（5）。
3.如权利要求2所述的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其特征在于，所述外壳（1）为透明材质，所述外筒（21）为直径大于内筒（22）的空心圆柱结构，外筒（21）的顶部还设置有向外延伸的平台，所述平台的边缘抵接或贴近所述外壳（1）侧壁的上部。
4.如权利要求3所述的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其特征在于，所述加热装置（4）为电热棒，其具有圆柱形的保护壳，所述保护壳的顶部为半球体，保护壳底部的直径与安装槽（34）的直径一致，保护壳的底部固定在所述安装槽（34）内。
5.如权利要求4所述的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其特征在于，所述加热装置（4）与根盒空间内所容纳的介质无接触。
6.如权利要求1所述的非接触式可调节温度的集成式作物根系培养装置，其特征在于，所述集成式底座（3），其侧部还设置有触摸屏（31）和/或开关，所述触摸屏（31）和/或开关与温控电路连接，用于显示或调节各个根盒的温度。
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