CN115606433B - 一种石斛种植装置 - Google Patents

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Abstract

为解决传统温棚方法在石斛种植中难以对光照和湿度进行调节的问题，本发明提出了一种石斛种植装置。该石斛种植装置由光组、种植箱、封帽、铰链传动系统和光电系统构成。光组包含视场光阑、散射板及透镜组，其中透镜组为凸透镜。种植箱用于石斛种植，其上接有供水管道用于石斛浇灌。种植箱安装于铰链传动系统之上，可以在铰链的带动下上下移动。封帽为透明材料构成，可以透过光线，且位置固定，从而使得种植箱向上移动过程中可与之闭合。光组、种植箱、封帽、铰链传动系统可以构建适应于石斛种植的半阴半阳的自然条件。光电系统由光电传感器、控制器及指示器构成，用于指示农业生产人员切换石斛种植条件，从而实现石斛的智能化种植。

Description

一种石斛种植装置
技术领域
本发明属于光电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种石斛种植装置。
背景技术
石斛种植通常需要半阴半阳的自然条件。具体而言，阴是指低湿度和低光照条件，而阳是指高湿度高光照条件，而半阴半阳是指石斛应交替处于这两种自然环境条件下。传统石斛人工种植常采用温棚种植方法。然而，温棚种植方法难以对光照和湿度进行调节。为解决上述问题，本发明提出了一种石斛种植装置。该石斛种植装置采用光组对自然光强度进行调节。一方面本发明可以利用光组产生小容积的高湿度高光照环境；另一方面，本发明还可以利用光组减少光照，从而产生低湿度和低光照环境；此外，本发明带有的光电系统可以记录石斛种植的自然环境条件，并指示农业生产人员适时在高湿度高光照条件和低湿度低光照条件间进行切换。
发明内容
为解决传统温棚方法在石斛种植中难以对光照和湿度进行调节的问题，本发明提出了一种石斛种植装置。
该石斛种植装置由光组、种植箱、封帽、铰链传动系统和光电系统构成。
光组包含视场光阑、散射板及透镜组，其中透镜组为凸透镜，其光轴垂直于水平面，且其焦距为f。视场光阑、散射板相邻放置，透镜组放置于距散射板Nf位置处，N＞2。
可选地，透镜组采用柱透镜。
种植箱用于石斛种植，其安装于铰链传动系统之上，可以在铰链的带动下上下移动。种植箱上接有供水管道，用于石斛浇灌。
封帽为透明材料构成，可以透过光线；封帽下表面形状与种植箱上表面形状一致，且封帽位置固定，从而使得种植箱向上移动过程中可与之闭合。封帽的位置应使得种植箱在与之闭合时的位置到透镜组的距离等于D1，其中D1满足1/f＝(1/Nf)+(1/D1)，即种植箱处于散射板通过透镜组成像的像平面位置。
铰链传统系统由齿轮组、铰链和手柄构成，其在手柄的带动作用下，可使安装在铰链上的种植箱上下移动。
可选地，铰链系统也可利用自动化机械系统实现，并由电机取代手柄。
光电系统由光电传感器、控制器及指示器构成。控制器可以是电脑、嵌入式电子系统或单片机系统之一。光电传感器放置于种植箱内，指示器用于指示农业生产人员切换石斛种植条件。
本发明的工作原理如下：
一、光组部分工作原理
1、日光从视场光阑入射至散射板，因视场光阑作用，日光在散射板上形成一块光斑，并经由散射板向下方散射。
2、透镜组放置于距散射板Nf位置处，并将光斑成像于透镜组以下D1位置处，其中D1满足1/f＝(1/Nf)+(1/D1)。因N＞2，则D1必小于2f，则光斑在D1位置处成缩小实像。因缩小成像，则D1位置处的光强度应大于散射层位置处出射的光强度。
3、在距离透镜组D2的位置因远离成像平面，则其光强度应低于D1位置。
二、种植箱、封帽及铰链传动系统部分工作原理
1、种植箱在铰链传统系统的带动下可上下移动，当其向上移动至封帽位置处时，与封帽形成闭合。此时，种植箱位于距离透镜组D1位置处，并获得强光照射条件。种植箱上的供水管道向种植箱中注水，从而在强光产生的高热及封帽形成的闭合条件下使得湿度增大，从而实现高湿度高光照条件种植环境。
2、种植箱在铰链传统系统的带动下向下移动至距离透镜组D2的位置时，因远离成像平面，则其光强度较弱，且种植箱与封帽不再闭合，空间湿度降低，从而实现低光照低湿度条件种植环境。
三、光电部分工作原理
1、光电传感器将光照信号反馈至控制器，控制器记录种植箱处于高光照和低光照条件的时间。
2、当种植箱处于高光照条件的时间超过设定的阈值时，则控制器控制指示器显示应切换至低光照条件。农业生产人员可根据指示转动手柄将种植箱从D1位置移动至D2位置。
2、当种植箱处于低光照条件的时间超过设定的阈值时，则控制器控制指示器显示应切换至高光照条件。农业生产人员可根据指示转动手柄将种植箱从D2位置移动至D1位置。
综上所述，相对于传统的石斛温棚种植方法，本发明可综合利用光组、种植箱、封帽、铰链传动系统构建适应于石斛种植的半阴半阳的自然条件，此外光电系统还能对种植条件进行记录，并指引农业生产人员切换石斛种植条件，从而实现石斛的智能化种植。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图标：100-视场光阑；200-散射板；300-透镜组；400-种植箱；401-供水管道；500-封帽；600-铰链传动系统；601-铰链；602-手柄；701-光电传感器；702-控制器；703-指示器。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
实施方式
图1为本实施例提供的石斛种植装置的结构原理示意图。
该石斛种植装置由光组、种植箱400、封帽500、铰链传动系统600和光电系统构成。
光组包含视场光阑100、散射板200及透镜组300，其中透镜组300为凸透镜，其光轴垂直于水平面，且其焦距f＝5cm。视场光阑100、散射板200相邻放置，透镜组300放置于距散射板200Nf＝20cm位置处，其中N＝4。
种植箱400用于石斛种植，其安装于铰链传动系统600之上，可以在铰链601的带动下上下移动，具体的，当手柄602顺时针转动时，种植箱400向上移动；当手柄602逆时针转动时，种植箱400向下移动。种植箱400上接有供水管道401，用于石斛浇灌。
封帽500为玻璃材料构成，可以透过光线；封帽500下表面形状与种植箱400上表面形状一致，且封帽500位置固定，从而使得种植箱400向上移动过程中可与之闭合。封帽500的位置使得种植箱400在与之闭合时的位置到透镜组300的距离D1等于6.67cm，其中D1满足1/f＝(1/Nf)+(1/D1)，即种植箱400处于散射板200通过透镜组300成像的像平面位置。
铰链传统系统600由齿轮组、铰链601和手柄602构成，其在手柄602的带动作用下，可使安装在铰链601上的种植箱400上下移动。
光电系统由光电传感器701、控制器702及指示器703构成。控制器702采用嵌入式电子系统。光电传感器701放置于种植箱400内，指示器703由上下两个箭头型的控制灯构成，用于指示农业生产人员切换石斛种植条件。
本发明的工作原理如下：
一、光组部分工作原理
1、日光从视场光阑100入射至散射板200，因视场光阑100作用，日光在散射板200上形成一块光斑，并经由散射板200向下方散射。
2、透镜组300放置于距散射板200Nf＝20cm位置处，其中f＝5cm，N＝4，并将光斑成像于透镜组300以下D1＝6.67cm位置处，其中D1满足1/f＝(1/Nf)+(1/D1)。因N＞2，则D1必小于2f＝10cm，则光斑在D1位置处成缩小实像。因缩小成像，则D1位置处的光强度应大于散射层位置处出射的光强度。具体的，因光斑物距Nf＝20cm，像距D1＝6.67cm，则D1位置处光强应为散射层位置处出射的光强度的3倍。
3、在距离透镜组D2＝50cm的位置因远离成像平面，则其光强度应低于D1位置。
二、种植箱、封帽及铰链传动系统部分工作原理
1、种植箱400在铰链传统系统600的带动下可上下移动，当其向上移动至封帽500位置处时，与封帽500形成闭合。此时，种植箱400位于距离透镜组300D1位置处，并获得强光照射条件。种植箱400上的供水管401道向种植箱中注水，从而在强光产生的高热及封帽500形成的闭合条件下使得湿度增大，从而实现高湿度高光照条件种植环境。
2、种植箱400在铰链传统系统600的带动下向下移动至距离透镜组300D2的位置时，因远离成像平面，则其光强度较弱，且种植箱400与封帽500不再闭合，空间湿度降低，从而实现低光照低湿度条件种植环境。
三、光电部分工作原理
1、光电传感器701将光照信号反馈至控制器702，控制器702记录种植箱400处于高光照和低光照条件的时间。
2、当种植箱400处于高光照条件的时间超过设定的阈值时，则控制器702控制指示器703显示应切换至低光照条件。农业生产人员可根据指示转动手柄602将种植箱400从D1位置移动至D2位置。
2、当种植箱400处于低光照条件的时间超过设定的阈值时，则控制器702控制指示器703显示应切换至高光照条件。农业生产人员可根据指示转动手柄602将种植箱400从D2位置移动至D1位置。
综上所述，相对于传统的石斛温棚种植方法，本发明可综合利用光组、种植箱400、封帽500、铰链传动系统600构建适应于石斛种植的半阴半阳的自然条件，此外光电系统还能对种植条件进行记录，并指引农业生产人员切换石斛种植条件，从而实现石斛的智能化种植。

Claims (6)

1.一种石斛种植装置，其特征在于：
该石斛种植装置由光组、种植箱、封帽、铰链传动系统和光电系统构成；
光组包含视场光阑、散射板及透镜组，其中透镜组为凸透镜，其光轴垂直于水平面，且其焦距为f；视场光阑、散射板相邻放置，透镜组放置于距散射板Nf位置处，N＞2；
种植箱用于石斛种植，其安装于铰链传动系统之上，可以在铰链的带动下上下移动；种植箱上接有供水管道，用于石斛浇灌；
封帽为透明材料构成，可以透过光线；封帽下表面形状与种植箱上表面形状一致，且封帽位置固定，从而使得种植箱向上移动过程中可与之闭合；封帽的位置应使得种植箱在与之闭合时的位置到透镜组的距离等于D1，其中D1满足1/f＝(1/Nf)+(1/D1)，即种植箱处于散射板通过透镜组成像的像平面位置；
铰链传动系统由齿轮组、铰链和手柄构成，其在手柄的带动作用下，可使安装在铰链上的种植箱上下移动；
光电系统由光电传感器、控制器及指示器构成；光电传感器放置于种植箱内，指示器用于指示农业生产人员切换石斛种植条件。
2.如权利要求1所述的一种石斛种植装置，其特征在于：透镜组采用柱透镜。
3.如权利要求1所述的一种石斛种植装置，其特征在于：控制器使用电脑实现。
4.如权利要求1所述的一种石斛种植装置，其特征在于：控制器使用嵌入式电子系统实现。
5.如权利要求1所述的一种石斛种植装置，其特征在于：控制器使用单片机实现。
6.如权利要求1所述的一种石斛种植装置，其特征在于：铰链传动系统利用自动化机械系统实现，并由电机取代手柄。
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