CN114793868A

CN114793868A - 一种密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔

Info

Publication number: CN114793868A
Application number: CN202210388484.6A
Authority: CN
Inventors: 洪润璋; 李星樵; 陈翔鸣
Original assignee: Golden Scorpion Co ltd
Current assignee: Golden Scorpion Co ltd
Priority date: 2022-04-14
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2022-07-29

Abstract

本发明公开了一种密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，该旋转塔包括：塔本体；置于所述旋转塔的外侧的罩壳，所述罩壳包括顶部和侧部，所述侧部开设有一个或若干个窗口，所述窗口配合有卷帘；所述罩壳内配置有微气候控制部件，该部件包括气象站、层间二氧化碳浓度传感器、层间微气候传感器、二氧化碳出气口电磁阀、二氧化碳气罐和微风扇。其中，带智能网关的PLC通过气象站、层间二氧化碳浓度传感器、层间微气候传感器采集周围气候环境数据和层间气候环境数据，发送给控制器和中控电脑，中控电脑通过环境控制算法，对比层间气候数据与周围环境气候数据的差异，来开启每一层中的二氧化碳出气口电磁阀和微风扇。

Description

一种密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔

技术领域

本发明属于牧草生产装置技术领域，更具体地说，涉及一种密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔。

背景技术

当前，中国高质量饲料存在成本高、对国外种质依赖高、生产受土地资源限制等问题，使得高品质的畜牧业发展受到了阻碍。尤其是，部分地区存在土地资源紧缺，适宜种植牧草区域较少，气候因素限制等问题，导致全年稳定提供的、高品质的饲料存在巨大缺口。是我国发展高品质、全年稳定生产的畜牧业的主要挑战之一。

水培牧草作为一种牧草栽培的特殊培育方式，最早使用记录可追溯至1800年。当时主要被欧洲畜牧场农场主，用种子生产新鲜发芽牧草，并作为畜牧动物(奶牛为主)冬季的饲料，维持冬季的生产活动(产奶)并提升冬季产量。近年来，由于中东、非洲和亚洲等国家，受人口增长压力、饲料供应压力和土地资源压力等因素影响，导致新鲜饲料的生产无法充分供给畜牧业的需求，尤其是高品质的饲料供给。

现阶段牧草生产的主要挑战之一是，牧草产量很难增加。主要原因是土地资源压力日渐增加。谷物、油料作物和豆类生产的增加，导致牧草生产的土地资源面临巨大压力。为了满足对新鲜、高品质牧草不断增长的需求，替代方案之一是集约化的生产-水培牧草。水培牧草栽培使用具有环境控制功能的大型空间或生产设备，通过复杂的自动化传动、控制系统，在短时间内获得较高的水培牧草产量，并保证牧草产品具有高营养价值，有利于畜牧动物的健康与生长。水培牧草系统具有较高的水资源、土地资源利用效率，高度可控的环境条件，以及无杀虫剂、除草剂等化学物品参与的无害生产过程。这些优势使得水培牧草系统非常适合于恶劣的气候环境，例如沙漠，土壤贫瘠的地区或土地成本高昂的传统农业地区。尤其在半干旱，干旱和干旱多发的地区，或部分遭受长期缺水或灌溉基础设施不存在的地区，水培牧草的生产方式能极大的改善当地畜牧的饲料“难”问题。通过水培法，我们可以生产包括玉米，大麦，燕麦，高粱，黑麦，苜蓿和黑小麦的牧草。综上，水培牧草作为一种，可维持全年连续生产、生产高品质新鲜牧草、土地资源利用效率高的生产模式。其可支持区域畜牧场完成部分高品质饲料的自给自足，具有较高的实用意义与经济价值。

经检索，目前公开了一下的相关专利：

专利文献1：中国专利CN202110800928.8，公开日：2021-09-07；

专利文献2：中国专利CN202110531738.0，公开日：2021-08-10；

专利文献3：中国专利CN202110644632.1，公开日：2021-08-20；

专利文献4：美国专利US2018359972A1，公开日：2018-12-20。

然而，在旋转塔层间牧草冠层的二氧化碳浓度和气候对牧草的生长影响较大，如何实现对旋转塔层间的监控是有待解决的问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对上述的技术问题，本发明提供一种密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，提高层间牧草冠层的二氧化碳浓度和气候参数均匀度，在密集种植环境下为牧草的生长提高更有利的生长条件。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，包括：

a)塔本体；

b)围绕所述塔本体形成为限定路径的多层螺旋结构的轨道；

c)在驱动力作用下围绕所述轨道作螺旋运动的运输部件；

d)用于接收待培养牧草种子并置于所述运输部件上的一个或多个种植盘；

e)用于控制旋转塔工作的控制器；

f)置于所述旋转塔的外侧的罩壳，所述罩壳包括顶部和侧部，所述侧部开设有一个或若干个窗口，所述窗口配合有卷帘；

所述罩壳内配置有微气候控制部件，该部件包括气象站、层间二氧化碳浓度传感器、层间微气候传感器、二氧化碳出气口电磁阀、二氧化碳气罐和微风扇。其中，带智能网关的PLC通过气象站、层间二氧化碳浓度传感器、层间微气候传感器采集周围气候环境数据和层间气候环境数据，发送给控制器和中控电脑，中控电脑通过环境控制算法，对比层间气候数据与周围环境气候数据的差异，来开启每一层中的二氧化碳出气口电磁阀和微风扇。

于本发明一种可能实施方式中，所述顶部包括太阳能电池。

于本发明一种可能实施方式中，所述顶部包括一个或多个风力发电机。

于本发明一种可能实施方式中，所述罩壳内部设置有净化部件，所述净化部件包括照明模块、紫外杀菌模块、紫外杀虫模块、空气净化模块和通风系统模块，上述模块均与控制器电连接；所述照明模块采用人体感应及智能照明控制装置。

于本发明一种可能实施方式中，在所述轨道旋转内侧设置有回水槽，所述回水槽与塔本体固定。

于本发明一种可能实施方式中，所述种植盘包括托盘本体，托盘本体靠近旋转内侧开设有排水孔与所述回水槽对应。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，通过气象站、层间二氧化碳浓度传感器、层间微气候传感器、二氧化碳出气口电磁阀、二氧化碳气罐和微风扇之间的配合，对罩壳内的二氧化塔等进行监控，从而达到提高层间牧草冠层的二氧化碳浓度和气候参数均匀度的目的，为密集种植环境下牧草的生长提高更有利的生长条件；

(2)本发明的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，结构简单，易于制造。

附图说明

图1为本发明密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔的结构示意图；

图2为本发明密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔的示意图；

图3为本发明密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔的塔本体示意图；

图4为本发明密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔的净化部件示意图；

图5为本发明密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔的运输部件示意图。

附图标记说明：

110、塔本体；

120、轨道；123、回水槽；

130、运输部件；

140、种植盘；141、托盘本体；143、排水孔；

170、罩壳；171、窗口；172、卷帘；173、太阳能电池；174、风力发电机；

180、净化部件；181、照明模块；182、紫外杀菌模块；183、紫外杀虫模块；184、空气净化模块；185、通风系统模块；

190、微气候控制部件；191、气象站；192、层间二氧化碳浓度传感器；193、层间微气候传感器；194、二氧化碳出气口电磁阀；195、二氧化碳气罐；196、微风扇；197、带智能网关的PLC。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例进行说明。

如图1至图5所示，本文公开的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔包括：塔本体110；围绕所述塔本体110形成为限定路径的多层螺旋结构的轨道120；在驱动力作用下围绕所述轨道120作螺旋运动的运输部件130；用于接收待培养牧草种子并置于所述运输部件130上的一个或多个种植盘140；用于控制旋转塔工作的控制器。

为了适应环境的要求，在所述旋转塔的外侧设置有罩壳170，罩壳170可以保持内部的环境，并防止外部的环境进入，如图1所示，所述罩壳170包括顶部和侧部，所述侧部开设有一个或若干个窗口171，所述窗口171配合有卷帘172，尤其是在高海拔地区，例如高原地带，当白天温度较高时，可以将卷帘172升起，夜晚温度较低时，可以将卷帘172放下。所述罩壳170的材质可以为隔热效果较好的高强度耐力板或防水尼龙布，可以将内部与外部隔开，在罩壳170内部设置有二氧化碳发生器等，使得罩壳170内部的二氧化碳的浓度高于外部的二氧化碳的浓度，罩壳170内部的温度高于外部的温度。此外，还可以设置臭氧发生器431，对罩壳170内的环境进行消毒杀菌。

在图1和图2中所示，所述罩壳170内配置有微气候控制部件190，该部件包括气象站191、层间二氧化碳浓度传感器192、层间微气候传感器193、二氧化碳出气口电磁阀194、二氧化碳气罐195和微风扇196。其中，带智能网关的PLC通过气象站191、层间二氧化碳浓度传感器、层间微气候传感器采集周围气候环境数据和层间气候环境数据，发送给控制器和中控电脑，中控电脑通过环境控制算法，对比层间气候数据与周围环境气候数据的差异，来开启每一层中的二氧化碳出气口电磁阀194和微风扇196，从而达到提高层间牧草冠层的二氧化碳浓度和气候参数均匀度的目的，为密集种植环境下牧草的生长提高更有利的生长条件。

在一些实施方式中，如图4所示，所述罩壳170内部设置有净化部件180包括照明模块181、紫外杀菌模块182、紫外杀虫模块183、空气净化模块184和通风系统模块185，上述模块均与控制器电连接。所述照明模块181采用人体感应及智能照明控制装置，照明为LED灯。所述紫外杀菌模块182为空间内沿内壁及顶补布置紫外杀菌灯，将空间网格化。所述紫外杀虫模块183为LED紫外线杀虫灯，所述LED紫外线杀虫灯不能照射到出入口，在空间内布置时按角落潮湿的地方为主要场所。所述空气净化模块184为空气净化机构，按顺序为初效滤网、高分子除菌滤网、HEPA滤网、活性炭滤网、冷触媒层、负离子功能等逐步完成。所述通风系统模块185包括空气调节器、风速传感器和温度传感器，根据风速传感探测设备侦测罩壳170内的空气流动速率，经过控制器系统输出命令，关闭或按等级启动空气调节器。

在一些实施例中，在图3中还可以看出，顶部可以包括太阳能电池173，该太阳能电池173可以通过接收日光而产生电能。在一些实施方式中，顶部可以包括一个或多个风力发电机174，风力发电机174可以使用风能而产生电能。控制面板联接至罩壳170，该控制面板带有用户输入/输出设备，例如触摸屏、监视器、键盘、鼠标等。

在牧草种植期间使之始终在运动状态，方便牧草在不同生长期间充分吸收不同的水分、阳光及养分，实现快速生长目标，解决了目前很多牧草生长工厂固定作业模式下的呆板性。旋转塔的往复运动工作模式减少了旋转塔的占用空间，即利用最少的空间将产量及质量最大化。

在牧草生长期间，根据上述的重量传感器、环境传感器及识别视觉传感器采集数据反馈至控制器，在牧草生长某一阶段内，牧草需要大量光照，通过分析，控制器可以调整运输部件130运行速度以及往复运动。例如动作a：早上6点正常运行，先反向运行1层后，开始正向运行，开始上发芽的草盘，3小时内上完221盘，当正向运行到出草位置，开始出草，3小时内完成221盘出草；动作b：完成出草后，反向运行到旋转塔的第34层(旋转塔保留最后1层空余量、最开始1层保留空余)；开始往复运行，每60分钟正向运行1层后，开始反向运行1层，保证旋转塔始终在原位置往复运行；旋转塔运行10小时后，再次重复动作a→动作b。

如图5所示，在所述轨道120旋转外侧或内侧设置有回水槽123，所述回水槽123与塔本体110固定；进一步的，所述回水槽123包括槽体及连接板，通过连接板连接至所述轨道120上，回水槽123与轨道120同步螺旋上升；在所述槽体内侧涂刷有防水涂料。需要说明的是，回水槽123采用金属材质的，例如彩钢薄板等等，防水涂料为市售的产品，例如立邦防水涂料等等。

对于本发明的种植盘140，目前市售的塑料材质或金属材质的均可，优选为塑料材质的。在本发明的一些实施例中，种植盘140包括托盘本体141，所述托盘本体141的边缘处具有侧壁，其底部内侧具有至少一个用于卡住种子的凹槽且种子下端与凹槽的底部具有间隙；种植盘140靠近旋转外侧或内侧开设有排水孔143与回水槽123对应。

以上所述仅为本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干赶紧和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，其特征在于，包括：

a)塔本体(110)；

b)围绕所述塔本体(110)形成为限定路径的多层螺旋结构的轨道(120)；

c)在驱动力作用下围绕所述轨道(120)作螺旋运动的运输部件(130)；

d)用于接收待培养牧草种子并置于所述运输部件(130)上的一个或多个种植盘(140)；

e)用于控制旋转塔工作的控制器；

f)置于所述旋转塔的外侧的罩壳(170)，所述罩壳(170)包括顶部和侧部，所述侧部开设有一个或若干个窗口(171)，所述窗口(171)配合有卷帘(172)；

所述罩壳(170)内配置有微气候控制部件(190)，该微气候控制部件(190)包括气象站(191)、层间二氧化碳浓度传感器(192)、层间微气候传感器(193)、二氧化碳出气口电磁阀(194)、二氧化碳气罐(195)和微风扇(196)。其中，带智能网关的PLC(198)通过气象站(191)、层间二氧化碳浓度传感器(192)、层间微气候传感器(193)采集周围气候环境数据和层间气候环境数据，发送给控制器和中控电脑，中控电脑通过环境控制算法，对比层间气候数据与周围环境气候数据的差异，来开启每一层中的二氧化碳出气口电磁阀(194)和微风扇(196)。

2.根据权利要求1所述的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，其特征在于，所述顶部包括太阳能电池(173)。

3.根据权利要求2所述的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，其特征在于，所述顶部包括一个或多个风力发电机(174)。

4.根据权利要求1所述的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，其特征在于，所述罩壳(170)内部设置有净化部件(180)，所述净化部件(180)包括照明模块(181)、紫外杀菌模块(182)、紫外杀虫模块(183)、空气净化模块(184)和通风系统模块(185)，上述模块均与控制器电连接；所述照明模块(181)采用人体感应及智能照明控制装置。

5.根据权利要求1所述的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，其特征在于，在所述轨道(120)旋转内侧设置有回水槽(123)，所述回水槽(123)与塔本体(110)固定。

6.根据权利要求5所述的密集种植环境下的微气候控制牧草旋转塔，其特征在于，所述种植盘(140)包括托盘本体(141)，所述托盘本体(141)靠近旋转内侧开设有排水孔(143)与所述回水槽(123)对应。