CN116830945B - 一种控温潮汐式育苗床装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控温潮汐式育苗床装置，它包括：水循环承载箱、水循环卡槽、潮汐式灌溉水槽、储水箱和管道，相比于传统的穴盘育苗，本发明可实现育苗盘底部通过简便易行、节能的水循环加温或降温，以保证穴盘苗培育中相对适宜的温度需求。其次，相较于传统育苗的喷淋灌溉，本发明可实现潮汐式灌溉功能。本发明属于一种简单易行、节能的控温设备，以调控穴盘底部的温度，有效调节蔬菜幼苗的生长，对于实现低温或高温环境下幼苗的健壮生长意义重大。同时，该设备与潮汐式灌溉设备的有机整合将有利提高育苗的效率和质量，推动设施农业集约化绿色发展。

Description

一种控温潮汐式育苗床装置

技术领域

本发明属于穴盘育苗领域，具体是一种控温潮汐式育苗床装置。

背景技术

蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物之一，果菜类蔬菜是蔬菜的重要种类之一，因其产量相对较高，成为农民脱贫致富、实现乡村振兴的重要产业之一。因此，实现果菜类蔬菜的高产、优质具有重要的现实意义。果菜类蔬菜生产的主要茬口是早春茬和秋冬茬。培育壮苗是确保果菜类蔬菜作物正常生长发育和高产优质的基础，早春茬育苗一般在12月至翌年2月进行，该时期大部分地区温度较低，育苗设施中常处于亚低温环境，限制了蔬菜种子的萌发和生长，甚至出现老化苗，延迟了蔬菜定植时期，进而影响成熟和上市。秋冬茬育苗一般在7月～9月进行，该时期大部分地区温度较高，育苗设施中常处于高温环境，易引起蔬菜幼苗的徒长，苗弱，使蔬菜的抗逆性降低，进而影响后期生长发育和产量。

穴盘育苗是果菜类蔬菜育苗的主要方式，目前主要采用顶部喷淋灌溉的方式供给水肥，但此方式费时费力，且易造成水肥流失，此外，容易引起育苗基质的板结，滋生绿苔，从而影响基质的透气性，限制根系的生长和对水肥的吸收。具体表现在：

①冬春季采用育苗床育苗无法在育苗床上局部加温或效果不好、设施整体加温或地面铺设电热丝育苗成本高、且存在安全隐患。

②夏季设施整体温度高，降温成本高，导致育苗易徒长、苗弱等。

③现有常规潮汐式灌溉育苗床为铝合金等材质，相对较重不便清洗杀菌、易长绿苔，且成本高。

发明内容

本发明主要针对工厂化育苗设施中冬春季低温易引起蔬菜穴盘苗生长受抑、老化和夏秋季高温环境易引起穴盘苗徒长、苗弱，影响后期生长发育和产量品质下降的产业问题。对应目前生产中冬春季采用育苗床育苗无法在育苗床上局部加温或效果不好、设施整体加温或地面铺设电热丝育苗成本高，夏季设施整体降温成本高，以及潮汐式灌溉育苗床较重不便清洗杀菌、易长绿苔，且成本高的缺点，本发明拟提供一种调控育苗穴盘温度，同时能实现低成本、易清洗的潮汐式灌溉功能的设备，以实现低温或高温环境下培育壮苗。

技术方案：

一种控温潮汐式育苗床装置，它包括：水循环承载箱、水循环卡槽、潮汐式灌溉水槽、储水箱和管道，其中：

水循环承载箱：

水循环承载箱设置于装置最底部，水循环承载箱内部布置支撑架托起水循环卡槽；水循环承载箱的中部设置有温度传感器监测水温；

水循环承载箱的承载箱进水口和承载箱出水口分别与储水箱连接；

水循环卡槽：

水循环卡槽的底面依靠水循环承载箱的支撑架支撑；

水循环卡槽的顶面具有连续的倒梯形凹槽，穴盘卡置于凹槽中，凹槽还用于承载水或营养液；穴盘的底面与凹槽的底面不接触；

潮汐式灌溉水槽：

潮汐式灌溉水槽的整体成长条状，潮汐式灌溉水槽的一端顶部设置水槽进水口，潮汐式灌溉水槽的另一端底部设置水槽出水口；

潮汐式灌溉水槽整体与水循环卡槽的凹槽联通；水槽进水口和水槽出水口分别接入管道；

储水箱：

储水箱的水箱注水口和水箱排水口分别接入管道；

管道：

管道的主体入水端接自来水，管道的主体出水端接储水罐/回收罐；管道的主体上还接入水槽进水口和水槽出水口、储水箱注水口和储水箱排水口；水槽进水口、水槽出水口、储水箱注水口和储水箱排水口的连接管道上设置电子阀门，各电子阀门将管道分割为多个子管道；依靠所述电子阀门实现各子管道水路的流通或关闭。

具体的，所述储水箱连接太阳能板，通过太阳能板提供能量加热储水箱。

具体的，所述储水箱内设置温度传感器监测水温。

具体的，所述穴盘的斜边与凹槽的斜边坡度一致。

具体的，所述水循环卡槽为凹槽与凸槽共享斜边的循环单层结构。

具体的，所述支撑架为三角支撑。

具体的，管道为U型管道，通过U型管道的电子阀门智能化控制潮汐式灌溉的潮起潮落和储水箱的注水与排水；潮汐式灌溉水槽与水循环承载箱的水循环彼此独立，均通过U型管道实现。

具体的，潮汐式灌溉水槽与储水箱的水经过滤装置、消毒装置回收至储水罐/回收罐再次利用。

具体的，所述电子阀门的开闭逻辑为：

第一电子阀打开，第二电子阀和第三电子阀关闭，实现潮汐式灌溉潮起；第一电子阀关闭，第三电子阀打开实现潮汐式灌溉潮落；

第一电子阀和第四电子阀关闭，第二电子阀打开实现储水箱注水；第二电子阀关闭，第四电子阀打开实现储水箱排水；

其中，第一电子阀设置于主进水管道与潮汐式灌溉水槽的连接管道上，第二电子阀设置于主进水管道与储水箱的连接管道上，第三电子阀设置于潮汐式灌溉水槽与主出水管道的连接管道上，第四电子阀设置于储水箱与主出水管道的连接管道上。

具体的，太阳能板储藏电源，为电子阀门和储水箱中水加热供电，储水箱中水温低于设定值时，通过温度传感器将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控太阳能板将储存的电能转化为热能给储水箱加热，以维持储水箱中水温；当水循环承载箱中的水温低于设定值时，通过温度传感器将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控出水口1-2和进水口1-3的电子阀门，通过水循环，使水循环承载箱中水温达到设定值范围。

储水箱中水温高于设定值时，通过温度传感器将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控储水箱注水口和储水箱排水口的电子阀门，使水循环承载箱中水温达到设定值范围。

本发明的有益效果

首先，相比于传统的穴盘育苗，本发明育苗盘底部可实现简便易行、节能的水循环加温或降温功能，以保证穴盘苗培育中相对适宜的温度需求。其次，本发明所述装置具有潮汐式灌溉的功能。相较于传统育苗的喷淋灌溉，潮汐式灌溉具有底部进水、毛细管吸水、自动控制、循环利用的技术特征，有效促进现代设施农业实现水肥一体化精准供给和高效利用“零排放”，非常切合现代农业的绿色发展理念和节水、减肥、减药的“一节双减”的现实要求。具体表现在：

①冬春季，本发明设备通过日光结合太阳能加热的方式向水循环承载箱中供给适宜温度的热水，以确保穴盘的适宜温度。夏秋季高温季节，本发明水循环承载箱中通过自来凉水的循环给穴盘降温，以确保穴盘底部的适宜温度。

②本发明水循环承载箱与穴盘底部有一定空间，可通过本发明的水循环系统供给和排放水或水肥溶液，以实现潮汐式灌溉，同时，本发明装备水循环系统基本由POM材质的三部分塑料模块制成，具有较好的承载能力，且便于拆卸和清洗杀菌。

附图说明

图1为本发明产品横截面示意图

图2为水循环承载箱和水循环卡槽组合立体图

图3为水循环承载箱、水循环卡槽和潮汐式灌溉水槽组合立体图

图4为本发明产品的管道布局图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

结合图1-图3，一种控温潮汐式育苗床装置，它包括：水循环承载箱1、水循环卡槽2、潮汐式灌溉水槽3、储水箱4和管道5，其中：

水循环承载箱1：

水循环承载箱1设置于装置最底部，水循环承载箱1内部布置支撑架1-1托起水循环卡槽2；

水循环承载箱1的中部设置有温度传感器14监测水温；

水循环承载箱1的承载箱进水口1-3和承载箱出水口1-2分别与储水箱4连接；

水循环卡槽2：

水循环卡槽2的底面依靠水循环承载箱1的支撑架1-1支撑；

水循环卡槽2的顶面具有连续的倒梯形凹槽2-1，穴盘9卡置于凹槽2-1中，凹槽

2-1还用于承载水或营养液18；穴盘9的底面与凹槽2-1的底面不接触；

潮汐式灌溉水槽3：

潮汐式灌溉水槽3的整体成长条状，潮汐式灌溉水槽3的一端顶部设置水槽进水口

3-1，潮汐式灌溉水槽3的另一端底部设置水槽出水口3-2；

潮汐式灌溉水槽3整体与水循环卡槽2的凹槽2-1联通；水槽进水口3-1和水槽出水口3-2分别接入管道5；

储水箱4：

储水箱4的水箱注水口4-1和水箱排水口4-2分别接入管道5；优选的实施例中，

储水箱4用保温材料包裹，以保持箱内水温；夏秋季覆盖遮阳材料，避免太阳照射，以使储水箱4中水温与自来水温一致；

管道5：

管道5的主体入水端接自来水10，管道5的主体出水端接储水罐/回收罐11；管道

5的主体上还接入水槽进水口3-1和水槽出水口3-2、储水箱注水口4-1和储水箱排水口

4-2；水槽进水口3-1、水槽出水口3-2、储水箱注水口4-1和储水箱排水口4-2的连接管道5上设置电子阀门12，各电子阀门12将管道5分割为多个子管道；依靠所述电子阀门12实现各子管道水路的流通或关闭。

优选的，所述储水箱4连接太阳能板13，通过太阳能板13提供能量加热储水箱4。

优选的，所述储水箱4内设置温度传感器14监测水温。

优选的，所述穴盘9的斜边与凹槽2-1的斜边坡度一致。

优选的，所述水循环卡槽2为凹槽2-1与凸槽2-2共享斜边的循环单层结构。

优选的，所述支撑架1-1为三角支撑。

结合图4，管道5为U型管道，通过U型管道的电子阀门智能化控制潮汐式灌溉的潮起潮落和储水箱4的注水与排水；潮汐式灌溉水槽3与水循环承载箱1的水循环彼此独立，均通过U型管道实现。

优选的，潮汐式灌溉水槽3与储水箱4的水经过滤装置19、消毒装置20回收至储水罐/回收罐再次利用。

具体的，所述电子阀门的开闭逻辑为：

第一电子阀12-1打开，第二电子阀12-2和第三电子阀12-3关闭，实现潮汐式灌溉潮起；第一电子阀12-1关闭，第三电子阀12-3打开实现潮汐式灌溉潮落；

第一电子阀12-1和第四电子阀12-4关闭，第二电子阀12-2打开实现储水箱注水；第二电子阀12-2关闭，第四电子阀12-4打开实现储水箱排水；

其中，第一电子阀12-1设置于主进水管道与潮汐式灌溉水槽3的连接管道上，第二电子阀12-2设置于主进水管道与储水箱4的连接管道上，第三电子阀12-3设置于潮汐式灌溉水槽3与主出水管道的连接管道上，第四电子阀12-4设置于储水箱4与主出水管道的连接管道上。

优选的，太阳能板13储藏电源，为电子阀门12和储水箱4中水加热供电，储水箱4中水温低于设定值时，通过温度传感器14将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控太阳能板13将储存的电能转化为热能给储水箱4加热，以维持储水箱4中水温；当水循环承载箱1中的水温低于设定值时，通过温度传感器14将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控电子阀门，通过水循环，使水循环承载箱1中水温达到设定值范围。

储水箱4中水温高于设定值时，通过温度传感器14将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控储水箱注水口4-1和储水箱排水口4-2的电子阀门，使水循环承载箱1中水温达到设定值范围。

原理：

冬春季育苗时在储水箱中装满水，通过日光照射使其吸热提高水温；同时，太阳能板也在白天储能转化为电能，当储水箱中传感器检测到水温未达到设定值时，可通过太阳能板供给的电能加热调节水温至适宜。储水箱中的水循环使用，当1个育苗周期完成后可视情况排放、清洗。

夏秋季育苗时在储水箱中装1/3水以满足正常的水循环降温，同时覆盖遮阳材料。如果储水箱水温过高，可通过排出和注入自来水调节温度。在次日光照开始时，将储水箱中水可排至储水罐/回收罐中用于浇灌，使储水箱中水位依然保持1/3即可。

通过预实验发现，在低温环境下，当储水箱中的温度达到一定值时，可通过进水口向水循环承载箱中注满水，待水温降低时，可通过出水口与进水口同时打开的方式使得储水箱中的热水与水循环承载箱中的冷水循环，以维持相对较高的温度，并同时开启太阳能板供电加热，以实现穴盘底部增温；在高温环境下，可通过水循环承载箱中自来水的循环以实现穴盘底部降温，最终实现低温/高温环境下穴盘底部温度尽量维持在25℃～28℃/15℃～20℃(昼/夜)，以促进种子萌发和幼苗生长。

在潮汐式灌溉中，涨潮是水或者营养液通过苗床水槽进水口流入，流入的灌溉液水位上升到一定的液位高度的过程。退潮是苗床被水或者营养液淹没至2～3cm保持一定时间后，通过毛细作用促使水或者营养液上升淹没育苗穴盘介质表面的时候，打开回水口使水或者营养液排回储水罐/回收罐的过程。图4U型管道源头分为两部分，一部分是自来水，一部分是水/营养液。各部分水循环可独立进行，U形管道水/营养液在各部分的循环通过电子阀门控制。第一电子阀12-1打开，第二电子阀12-2和第三电子阀12-3关闭，实现潮汐式灌溉潮起；第一电子阀12-1关闭，第三电子阀12-3打开实现潮汐式灌溉潮落；第一电子阀12-1和第四电子阀12-4关闭，第二电子阀12-2打开实现储水箱注水；第二电子阀12-2关闭，第四电子阀12-4打开实现储水箱排水。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种控温潮汐式育苗床装置，其特征在于它包括：水循环承载箱(1)、水循环卡槽(2)、潮汐式灌溉水槽(3)、储水箱(4)和管道(5)，其中：

水循环承载箱(1)：

水循环承载箱(1)设置于装置最底部，水循环承载箱(1)内部布置支撑架(1-1)托起水循环卡槽(2)；

水循环承载箱(1)的中部设置有温度传感器(14)监测水温；

水循环承载箱(1)的承载箱进水口(1-3)和承载箱出水口(1-2)分别与储水箱(4)连接；

水循环卡槽(2)：

水循环卡槽(2)的底面依靠水循环承载箱(1)的支撑架(1-1)支撑；

水循环卡槽(2)的顶面具有连续的倒梯形凹槽(2-1)，穴盘(9)卡置于凹槽(2-1)中，凹槽(2-1)还用于承载水或营养液(18)；穴盘(9)的底面与凹槽(2-1)的底面不接触；

潮汐式灌溉水槽(3)：

潮汐式灌溉水槽(3)的整体成长条状，潮汐式灌溉水槽(3)的一端顶部设置水槽进水口(3-1)，潮汐式灌溉水槽(3)的另一端底部设置水槽出水口(3-2)；

潮汐式灌溉水槽(3)整体与水循环卡槽(2)的凹槽(2-1)联通；水槽进水口(3-1)和水槽出水口(3-2)分别接入管道(5)；

储水箱(4)：

储水箱(4)的储水箱注水口(4-1)和储水箱排水口(4-2)分别接入管道(5)；

管道(5)：

管道(5)的主体入水端接自来水(10)，管道(5)的主体出水端接储水罐/回收罐(11)；

管道(5)的主体上还接入水槽进水口(3-1)和水槽出水口(3-2)、储水箱注水口(4-1)和储水箱排水口(4-2)；水槽进水口(3-1)、水槽出水口(3-2)、储水箱注水口(4-1)和储水箱排水口(4-2)的连接管道(5)上设置电子阀门(12)，各电子阀门(12)将管道(5)分割为多个子管道；依靠所述电子阀门(12)实现各子管道水路的流通或关闭；

管道(5)为U型管道，通过U型管道的电子阀门智能化控制潮汐式灌溉的潮起潮落和储水箱(4)的注水与排水；潮汐式灌溉水槽(3)与水循环承载箱(1)的水循环彼此独立，均通过U型管道实现；所述电子阀门的开闭逻辑为：

第一电子阀(12-1)打开，第二电子阀(12-2)和第三电子阀(12-3)关闭，实现潮汐式灌溉潮起；第一电子阀(12-1)关闭，第三电子阀(12-3)打开实现潮汐式灌溉潮落；

第一电子阀(12-1)和第四电子阀(12-4)关闭，第二电子阀(12-2)打开实现储水箱注水；第二电子阀(12-2)关闭，第四电子阀(12-4)打开实现储水箱排水；

其中，第一电子阀(12-1)设置于主进水管道与潮汐式灌溉水槽(3)的连接管道上，第二电子阀(12-2)设置于主进水管道与储水箱(4)的连接管道上，第三电子阀(12-3)设置于潮汐式灌溉水槽(3)与主出水管道的连接管道上，第四电子阀(12-4)设置于储水箱(4)与主出水管道的连接管道上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述储水箱(4)连接太阳能板(13)，通过太阳能板(13)提供能量加热储水箱(4)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述储水箱(4)内设置温度传感器(14)监测水温。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述穴盘(9)的斜边与凹槽(2-1)的斜边坡度一致。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述水循环卡槽(2)为凹槽(2-1)与凸槽(2-2)共享斜边的循环单层结构。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述支撑架(1-1)为三角支撑。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于潮汐式灌溉水槽(3)与储水箱(4)的水经过滤装置(19)、消毒装置(20)回收至储水罐/回收罐再次利用。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于太阳能板(13)储藏电源，为电子阀门(12)和储水箱(4)中水加热供电，储水箱(4)中水温低于设定值时，通过温度传感器(14)将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控太阳能板(13)将储存的电能转化为热能给储水箱(4)加热，以维持储水箱(4)中水温；当水循环承载箱(1)中的水温低于设定值时，通过温度传感器(14)将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控承载箱出水口(1-2)和承载箱进水口(1-3)的电子阀门，通过水循环，使水循环承载箱(1)中水温达到设定值范围；

储水箱(4)中水温高于设定值时，通过温度传感器(14)将指令传递给PID控制器，由PID控制器调控储水箱注水口(4-1)和储水箱排水口(4-2)的电子阀门，使水循环承载箱(1)中水温达到设定值范围。