CN113273485A

CN113273485A - 一种植物水培生产系统

Info

Publication number: CN113273485A
Application number: CN202110644632.1A
Authority: CN
Inventors: 洪润璋; 郭健; 李昌骏
Original assignee: Anhui Jinshengda Bioelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Jinshengda Bioelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2021-08-20

Abstract

本发明提供了一种植物水培生产系统，涉及植物栽培设备技术领域，解决了放置相同数量的牧草培养盘，现有牧草生产设施占地面积大，空间利用率低的技术问题。该植物水培生产系统包括传送部和具有出口、入口的生产塔主体，生产塔主体内存在有沿竖直方向呈螺旋状延伸的承载部，且承载部在生产塔主体上形成有多层结构；传送部位于承载部上并沿其可移动的设置，用于输送培养盘，且控制传送部的速度能使生产塔主体不同层的培养盘处于不同生长阶段；而且能够根据不同生长阶段，精准调控水、二氧化碳等环境参数。本发明的该生产系统充分利用了竖直方向上的空间，空间利用率高，自动化控制程度高，缩短了植物生长周期，减少了人力成本，提高了生产效率。

Description

一种植物水培生产系统

技术领域

本发明涉及植物栽培设备技术领域，尤其是涉及一种植物水培生产系统。

背景技术

牧草是畜禽动物的重要饲草，当前我国大力发展畜牧业的背景下，高质量牧草的短缺和高成本成为限制畜牧业发展的重要因素。国外进口的牧草价格高居不下，国内生产的牧草品质不高成为了目前国内牧草业发展的两难局面。此外，很多地方由于规模或外界环境条件受限，无法保证高质量牧草的供给，导致畜牧业难以规模化，而大田种植牧草又占用耕地面积。

目前我国水培牧草的生产主要以大田种植为主，生产效率低，水资源利用率低，严重浪费生产资源。另外一部分用设施生产牧草的系统，现有牧草生产的设施系统主要以在半封闭式空间中布置培养架，在培养架上放置牧草培养盆/ 培养盘的方式进行，通过在培养盘中提供牧草等植物所需要的营养液，并对牧草的生产环境进行合理的控制，能够缓解土地资源压力，防止恶劣环境的影响，且使得牧草的生长速率得到显著的提高。

但是，本申请人发现现有牧草生产设施至少存在以下技术问题：

1、占用场地大，空间利用率低。培养架为固定设置的架体，且培养架的竖直高度限制在人工可操作性的高度区域内，培养盘的数量较多时，需要占用较大的场地面积。

2、将多个培养盘固定放置到培养架上，对牧草培养盘的放置与回收需要耗费大量的人力、时间资源，工作效率低下。

3、对环境的调控能力差。培养盘固定放置在培养架上，对于不同生长阶段的牧草,难以根据其不同的需求提供不同的灌溉量、光照等，环境变量控制难以与牧草不同阶段生长需求相配合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物水培生产系统，以解决现有技术中存在的放置相同数量的牧草培养盘，现有牧草生产设施占地面积大，空间利用率低的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的植物水培生产系统，包括传送部和具有入口的生产塔主体，其中:

所述生产塔主体内存在有沿竖直方向呈螺旋状延伸的承载部，且所述承载部在所述生产塔主体上形成有多层结构；

所述传送部位于所述承载部上并沿其可移动的设置，用于输送培养盘，且控制所述传送部的速度能使所述生产塔主体不同层的所述培养盘处于不同生长阶段。

优选的，所述生产塔主体至少包括第一塔主体和第二塔主体，其中：

所述入口位于第一塔主体的下部，所述第二塔主体的下部设置有出口，位于所述第一塔主体中的所述传送部螺旋向上移动以将进入所述入口的所述培养盘输送至所述第一塔主体顶部，所述第一塔主体顶部与所述第二塔主体顶部之间通过所述传送部相连接，且位于所述第二塔主体中的所述传送部螺旋向下移动以将所述培养盘输送至出口。

优选的，所述传送部为链条式传送带；所述生产塔主体的出口位置和/或入口位置设置有辊筒，所述传送带绕所述辊筒设置；且所述传送带传动连接有驱动机构，所述驱动机构包括电机和传动齿轮，所述传动齿轮连接于所述电机的输出轴上，所述传送带与所述传动齿轮啮合传动并绕所述辊筒在所述承载部上行进。

优选的，所述生产系统还包括有外壳，所述外壳将所述生产塔主体和所述传送部围设在其内并形成封闭式结构；

所述外壳顶部存在有太阳能电池板，所述太阳能电池板电连接有蓄电池单元。

优选的，所述外壳的顶部存在有绝热夹层，所述绝热夹层内设置有通风管道，所述通风管道连接有空调系统以调节所述外壳内的温度。

优选的，所述生产系统还包括有蓄水罐和供水管，其中：

所述供水管包括总供水管和供水分管，所述总供水管与所述蓄水罐连通，所有所述供水分管均与所述总供水管连通，且所述供水分管分别延伸至每层所述承载部上；

所述供水分管上设置有出水孔，用于向所述培养盘内喷水。

优选的，所述生产系统还包括有：

位置传感器，其设置于所述生产塔主体每层结构的预设位置上，用于检测所述培养盘的位置；

控制器，与所述位置传感器电连接，用于接收所述位置传感器传送的电信号。

优选的，位于所述传送部下游的所述供水分管上的所述出水孔的数量大于其上游所述供水分管上所述出水孔的数量；所述总供水管与所述蓄水罐之间存在有总控制阀，所述控制器与所述总控制阀电连接，用于控制所述总控制阀的通断；

或者，每层所述承载部上所述出水孔的数量相同，且每个所述供水分管与所述总供水管之间存在有分控制阀，所述控制器与所有所述分控制阀均电连接，用以控制每个所述分控制阀的通断时间以调节水量。

优选的，所述生产系统还包括有补光装置，所述补光装置包括位于每层所述承载部上的补光灯，所述控制器与所有所述补光灯电连接，用于控制不同层上所述补光灯的光照强度和/或光照时间；

和/或，每层所述承载部上包括有不同波长的所述补光灯，所述控制器与所有所述补光灯电连接，用于控制每层所述承载部上不同波长所述补光灯的通断。

优选的，所述生产系统还包括有二氧化碳罐和多个供气部，所有所述供气部分别延伸至不同层的所述承载部上，所述供气部上存在有气孔。

本发明提供的植物水培生产系统，与现有技术相比，具有如下有益效果：在生产塔主体上设置呈螺旋状延伸的承载部，螺旋状的承载部在生产塔本体的竖直方向上形成了多层结构，且在承载部上设置有沿其移动的传送部，将培养盘放置于传动部上，培养部能够随移动的传送部到达生产塔本体的不同层上，且控制传送部的速度使得多个培养盘能够在传送部输送过程中生长；该生产系统充分利用了竖直方向上的空间，空间利用率高，相比传统装置减少了人工操作步骤，降低了人力成本，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是植物水培生产系统的整体结构示意图；

图2是植物水培生产系统的俯视结构示意图；

图3是传送部与驱动机构的配合结构示意图；

图4是传送部的结构示意图；

图5是供水管在每层承载部上第一种实施方式结构示意图；

图6是图5中A处的结构示意图；

图7是供水管在每层承载部上第二种实施方式结构示意图；

图8是图7中B处的结构示意图。

图中1、外壳；2、入口；3、第一塔主体；31、传送带；311、链条；312、连接板；32、承载部；4、电机；41、电机输出轴；5、传动齿轮；6、光电开关；7、蓄水罐；8、供水管；81、总供水管；82、供水分管；821、出水孔；83、分控制阀；9、二氧化碳罐；10、供气部；11、补光灯；12、第二塔主体；13、出口；14、中控系统；15、绝热夹层；16、通风管道；17、空调系统；18、太阳能电池板；19、蓄电池单元；20、配电系统。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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设备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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种空间利用率高，减少人力成本，提高了生产效率的植物水培生产系统。

下面结合图1-图8对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1-图2所示，本实施例中提供了一种植物水培生产系统，包括传送部和具有入口2的生产塔主体，其中:生产塔主体内存在有沿竖直方向呈螺旋状延伸的承载部32，且承载部32在生产塔主体上形成有多层结构；传送部(本实施例中为传送带31)位于承载部32上并沿其可移动的设置，用于输送培养盘，且控制传送部的速度能使生产塔主体不同层的培养盘处于不同生长阶段。

本实施例的植物水培生产系统，该生产系统可应用于牧草水培中，在生产塔主体上设置呈螺旋状延伸的承载部32，螺旋状的承载部32在生产塔本体的竖直方向上形成了多层结构，且在承载部32上设置有沿其移动的传送部，将培养盘放置于传动部上，培养部能够随移动的传送部到达生产塔本体的不同层上，且控制传送部的速度使得多个培养盘能够在传送部输送过程中生长；该生产系统充分利用了竖直方向上的空间，空间利用率高，相比传统装置减少了人工操作步骤，降低了人力成本，提高了生产效率。

作为可选地实施方式，参见图1和图2所示，本实施例中生产塔主体至少包括第一塔主体3和第二塔主体12，其中：入口2位于第一塔主体3的下部，第二塔主体12的下部设置有出口13，位于第一塔主体3中的传送部(本实施例中为传送带31)螺旋向上移动以将进入入口2的培养盘输送至第一塔主体3 顶部，第一塔主体3顶部与第二塔主体12顶部之间通过传送部相连接，且位于第二塔主体12中的传送部螺旋向下移动以将培养盘输送至出口13。

第一塔主体3和第二塔主体12的结构相同，均包括有17层结构(或者其他层数，不做限定)，其区别仅在于第一塔主体3和第二塔主体12中传动部的运动方向相反。本实施例中控制传动部的移动速度每隔一小时，以0.8米/分钟的速度，前进3分钟，使牧草培养盘在第一塔主体3中螺旋上升，然后经过第一塔主体3顶部的传送部到达第二塔主体12的顶部，再由第二塔主体12螺旋下降至出口13送出。能够使得培养盘在第一塔主体3和第二塔主体12的不同层上处于不同的生长阶段，在传送部的移动过程中生长，本实施例的牧草培养盘从进入第一塔主体3，到离开第二塔主体12，总共耗时7天。螺旋状的第一塔主体3和第二塔主体12总共可以同时容纳800个牧草培养盘共同生长。

上述结构空间利用率高，培养盘的生长空间不仅仅局限于人工可以操作的高度区域内，而是充分利用了竖直方向上的空间。本实施例中的螺旋状的第一塔主体3和第二塔主体12占地40平方米，高度为7米，但生产效率相当于1000 平方米的大田种植。

或者，生产塔主体还可包括4个或者6个塔主体等，优选的，生产塔主体的数量为偶数个，能够实现培养盘由第一个塔主体的底部入口2进入，至最后一个塔主体底部的出口13送出，800个牧草培养盘只需要2人进行操作，节省了人力和放置培养盘的时间，提高培育效率。

作为可选地实施方式，参见图3和图4所示，传送部为链条式传送带31，承载部32为架体，作为承载部32的架体，其作用是便于支撑链条311沿其延伸方向运动；生产塔主体的出口13位置和/或入口2位置设置有辊筒，传送带 31绕辊筒设置，其中，辊筒设置在生产塔主体的出口13位置和入口2位置；参见图4所示，传动部包括两侧的链条311和位于中间的连接板312，连接板 312将两侧的链条311相连接，且连接板312之间存在有间隙，便于传送带31 绕辊筒行进；培养盘上设置有凸起结构，该凸起结构可配合固定在连接板312 的间隙之间，保证结构的稳定性，防止培养盘在传送带31上滑动。

参见图3，传送带31传动连接有驱动机构，驱动机构包括电机4和传动齿轮5，传动齿轮5连接于电机输出轴41上，传送带31与传动齿轮5啮合传动并绕辊筒在承载部32上行进。

参见图1所示，入口2处设置有延伸出第一塔主体3的传送带31，用以将其上的培养盘输送至第一塔主体3内，该处传送带31可通过电机4驱动传动齿轮5，传动齿轮与传送带啮合传动的方式，或者电机、蜗轮蜗杆与传动齿轮的配合方式驱动传送带31移动。同样的，出口13处设置有延伸出第二塔主体12 的传送带31，用以将培养盘输送出第二塔主体12。

作为可选地实施方式，参见图1，本实施例的生产系统还包括有外壳1，外壳1将生产塔主体和传送部围设在其内并形成封闭式结构；本实施例的生产系统为全封闭式系统，相较于现有的半封闭式生产系统，能够摆脱外界环境的影响，便于控制牧草的生长环境。

参见图1，外壳1顶部存在有太阳能电池板18，太阳能电池板18电连接有蓄电池单元19；通过配电系统20内的逆变器和配电箱实现对整个系统的供电，能够利用太阳能资源转换为该生产系统中的电能，合理配置资源，环保。使用太阳能作为清洁能源，将综合能耗管理纳入到系统内，实现牧草高效生产的可持续发展。

作为可选地实施方式，参见图1，外壳1的顶部存在有绝热夹层15，绝热夹层15内设置有通风管道16，通风管道16连接有空调系统17以调节外壳1 内的温度。中控系统14通过对环境参数的采集控制空调系统17通过通风管道16对密闭结构内的气候环境实现控制，便于对培养基的生长环境进行控制。如外壳1内存在有温度传感器，用于检测外壳1内的温度，空调系统17中的控制系统与温度传感器电连接，用于根据温度传感器传送的温度信号控制空调系统 17的送风温度、送风时间等。

作为可选地实施方式，参见图1所示，本实施例的生产系统还包括有蓄水罐7和供水管8，蓄水罐7内存储一定量的水，并通过供水管8输送至培养盘内，供水管8与蓄水罐7之间存在有水泵，用于将蓄水罐7中的水抽送到生产塔主体的不同竖直高度上。参见图1、图5-图8所示，供水管8包括总供水管 81和供水分管82，总供水管81与蓄水罐7连通，所有供水分管82均与总供水管81连通，总供水管81将蓄水罐7内的水分别输送至不同的供水分管82中，且供水分管82分别延伸至每层承载部32上；供水分管82上设置有出水孔821，用于向培养盘内喷水。

上述结构，一方面，便于将蓄水罐7内的水分别输送至第一塔主体3、第二塔主体12内不同层的培养盘内，保证培养盘内的水资源供应，另一方面，便于根据位于不同层上培养盘的生长阶段不同，调控水资源的供应量。

作为可选地实施方式，生产系统还包括有：位置传感器，其设置于生产塔主体每层结构的预设位置上，用于检测培养盘的位置；控制器，与位置传感器电连接，用于接收位置传感器传送的电信号。具体的，位置传感器可以选用光电开关6，第一塔主体3和第二塔主体12的每一层结构上均设有光电开关6，能够检测牧草培养盘是否到达固定位置。

上述结构能够在检测到牧草培养盘到达固定位置后，蓄水罐7通过供水管 8给每层的牧草培养盘供水，并且便于根据每层塔位置上牧草的生长阶段不同，实现精确灌溉量的控制。

具体的，本实施例中提供了两种根据培养盘中牧草生长阶段不同，控制灌溉量的具体实施方式：

实施例一

参见图5和图6所示，本实施例中位于传送带31下游的供水分管82上的出水孔821的数量大于位于其上游的供水分管82上出水孔821的数量，总供水管81与蓄水罐7之间存在有总控制阀，控制器与总控制阀电连接，用于控制总控制阀的通断。控制器通过调控总控制阀的通断，实现蓄水罐7中水的输送。由于位于生产塔主体下层的培养盘生长时间长，需要更多的灌溉量，因此，参见图6所示，在第一塔主体3中，下层供水分管82上出水孔821的数量小于上层供水分管82上出水孔821的数量；在第二塔主体12中，下层供水分管82 上出水孔821的数量大于上层供水分管82上出水孔821的数量。因此，上述结构能够实现，当总供水一致时，通过设置不同的出水孔821的数量，实现不同层结构上培养盘内灌溉量的不同。其中，控制器可以为单片机，总控制阀为现有技术中的电磁阀，在此对其结构不做赘述。

实施例二

本实施例与上述实施例的不同之处在于，参见图7和图8所示，每层承载部32上出水孔821的数量相同，且每个供水分管82与总供水管81之间存在有分控制阀83，分控制阀83可以为现有技术中的电磁阀，控制器与所有分控制阀83均电连接，用以控制每个分控制阀83的通断时间以调节水量。

所有分控制阀83均电连接在控制器的输出端，通过控制器控制各个分控制阀83的通断时间，实现蓄水罐7中的水进入至每个供水分管82中的量不同，进而调节水量。具体的，位于传送带31下游的供水分管82上的控制阀开启时间比位于传送带31上游的供水分管82上的控制阀的开启时间长。

考虑到牧草的不同生长阶段需要不同的光照强度和光照时间，作为可选地实施方式，生产系统还包括有补光装置，补光装置包括位于每层承载部32上的LED补光灯11，控制器与所有LED补光灯11电连接，用于控制不同层上补光灯 11的光照强度和/或光照时间。其中，控制器可以为单片机，在单片机内预存设定程序，实现LED补光灯11光照强度和光照时间的控制。如位于传送带31 下游的位置上，LED补光灯11光照强度强于位于传送带31上游的LED补光灯 11光照强度；位于传动带下游的位置上，LED补光灯11光照时间长于位于传送带31上游的LED补光灯11光照时间。

由于牧草的不同生长阶段需要不同波长的光照射，进一步的，每层承载部 32上包括有不同波长的补光灯11，如包括发射红光的LED补光灯11和发射蓝光的LED补光灯11，控制器与所有补光灯11电连接，用于控制每层承载部32 上不同波长补光灯11的通断。

上述结构能够根据牧草生长阶段的不同，采用不同的光谱配比、光照强度和光照时间，加速牧草生长的光合作用过程，利于牧草的快速生长。

作为可选地实施方式，生产系统还包括有二氧化碳罐9和多个供气部10，供气部10可以为供气辊，所有供气部10分别延伸至不同层的承载部32上，供气部10上存在有气孔，二氧化碳罐9通过供气部10根据环境需求进行二氧化碳补气，使得牧草处于富碳的生长环境中。

考虑到牧草的不同生长阶段需要的二氧化碳量不同，处于生长阶段中后期的牧草相较于生长初期的牧草需要更多的二氧化碳进行光合作用，因此，为了便于向不同生长阶段的牧草培养盘中输送不同的二氧化碳量，本实施例的供气部10可参见图5-图8所示的中的供水管8结构设置，位于下层供气部10上气孔的数量小于上层供气部10上的气孔的数量，二氧化碳罐9与所有供气部10 的总路之间存在有总气阀，控制器与总气阀电连接，用于控制总气阀的通断；或者，每层供气部10上气孔的数量相同，每个供气部10与二氧化碳罐9之间均存在有分气阀，控制器与分气阀电连接，用以控制每个分气阀的通断时间以调节二氧化碳量。上述结构能够根据不同高度上牧草生长阶段不同而进行二氧化碳量的调节，加速牧草生长的光合作用过程，利于牧草的快速生长。

本实施例的生产系统，能够根据生产塔主体上牧草生长阶段的不同，进行灌溉量、光谱、光照强度和二氧化碳量的精确控制，实现牧草生长环境的高度调控。可通过具有上述控制器的中控系统14对生产塔主体实现中央控制，包括传送带31传送速度、水灌溉量控制、二氧化碳量补气控制，LED补光灯11控制和环境温度控制。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种植物水培生产系统，其特征在于，包括传送部和具有入口的生产塔主体，其中:

2.根据权利要求1所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述生产塔主体至少包括第一塔主体和第二塔主体，其中：

3.根据权利要求1或2所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述传送部为链条式传送带；所述生产塔主体的出口位置和/或入口位置设置有辊筒，所述传送带绕所述辊筒设置；且所述传送带传动连接有驱动机构，所述驱动机构包括电机和传动齿轮，所述传动齿轮连接于所述电机的输出轴上，所述传送带与所述传动齿轮啮合传动并绕所述辊筒在所述承载部上行进。

4.根据权利要求1所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括有外壳，所述外壳将所述生产塔主体和所述传送部围设在其内并形成封闭式结构；

5.根据权利要求4所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述外壳的顶部存在有绝热夹层，所述绝热夹层内设置有通风管道，所述通风管道连接有空调系统以调节所述外壳内的温度。

6.根据权利要求2所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括有蓄水罐和供水管，其中：

所述供水分管上设置有出水孔，用于向所述培养盘内喷水。

7.根据权利要求6所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括有：

8.根据权利要求7所述的植物水培生产系统，其特征在于，位于所述传送部下游的所述供水分管上的所述出水孔的数量大于其上游所述供水分管上所述出水孔的数量；所述总供水管与所述蓄水罐之间存在有总控制阀，所述控制器与所述总控制阀电连接，用于控制所述总控制阀的通断；

9.根据权利要求7所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括有补光装置，所述补光装置包括位于每层所述承载部上的补光灯，所述控制器与所有所述补光灯电连接，用于控制不同层上所述补光灯的光照强度和/或光照时间；

10.根据权利要求1或2所述的植物水培生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括有二氧化碳罐和多个供气部，所有所述供气部分别延伸至不同层的所述承载部上，所述供气部上存在有气孔。