CN117770026A - 一种植物智能种植生态系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物智能种植生态系统，涉及生态种植技术领域，包括外壳，外壳内设有的空腔，与空腔连通的水箱和滤液箱，空腔内固定连接有种植板，空腔种植板下方的空腔内可拆卸安装有用于填充填料的填料匣，填料匣与种植板之间安装有用于分隔的隔挡组件；本发明可在使用时，直接抽出填料匣以更换内部填料，取出填料匣的过程中会自动将水管和隔挡组件关闭，简化实验过程，减少使用者在开展实验时的时间损耗，通过自动关闭隔挡组件，让使用者无需将植物取出或拆解设备，仅在一次种植实验中就可以多次更换填料，减少实验次数，降低实验成本。

Description

一种植物智能种植生态系统

技术领域

本发明涉及生态种植技术领域，尤其涉及一种植物智能种植生态系统。

背景技术

水体富营养化是全球面临的环境问题，而氮磷营养物质超标是导致水体富营养化的重要限制原因，可引发水体藻华、赤潮，严重毒害各类水生动物，从而破坏水生态系统。目前，植物修复技术作为绿色低碳的新型水治理技术被广泛应用，然而在实际工程措施中，植物修复技术的应用缺乏水生植物的合理配置，导致该技术未能充分发挥自身优势。因此，开发高效脱氮的现代化种植生态系统势在必行。

水体中的氮磷营养物质，是植物生长所必须的大量营养元素，但同时也是造成水体污染的主要原因。在申请号为CN112897707B的发明专利《一种尾水处理装置》中提出了一种仅依靠植物进行脱氮的尾水处理方法，但该方法无法确保经处理的尾水能达标排放。为提高脱氮效率，还需搭配填料来协同脱氮处理，然而不同植物种类与不同填料组合对水体的氮去除效率均不同。因此，亟需一种装置可在种植植物的同时中，组合多种脱氮填料进行比对，以提高对污染水体的脱氮效率。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种植物智能种植生态系统，可以组合不同的植物种类与填料，在单次种植中，无需将植物取出或拆解设备，便可更换多种不同填料，并测定不同植物与填料组合对水体不同形态氮的去除率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种植物智能种植生态系统，包括外壳，外壳内设有的空腔，与空腔连通的水箱和滤液箱，所述空腔内固定连接有种植板，所述种植板下方的空腔内可拆卸安装有用于填充填料的填料匣，所述填料匣与所述种植板之间安装有用于分隔的隔挡组件。

进一步的，所述水箱与所述空腔通过第一进水口和第二进水口连通，所述滤液箱与所述空腔通过第一出水口和第二出水口连通。

进一步的，所述第一进水口和所述第一出水口均位于所述种植板与所述隔挡组件之间的空腔内，且所述第一出水口的位置高于所述第一进水口；

所述第二进水口和所述第二出水口均位于所述隔挡组件与所述空腔底壁之间，且所述第二进水口的位置高于所述第二出水口。

进一步的，所述种植板上方设有沿所述外壳高度方向移动的光源架，所述光源架上转动连接有转动件，所述转动件上固定连接有农药喷洒器，所述空腔内设有与所述农药喷洒器连通的农药下药管，所述空腔内设有带动所述光源架移动的第一移动组件。

进一步的，所述第一移动组件包括位于所述种植板上方的所述空腔内转动连接的丝杠，所述丝杠与所述光源架螺纹连接，所述空腔内设有带动所述丝杠转动的电机，所述外壳外安装有用于控制电机启动和转动件转动的光源控制器。

进一步的，所述空腔靠近所述第二进水口的一侧内壁内设有第二滑槽，所述第二滑槽内沿外壳的宽度方向滑动连接有第三挡板，所述空腔内设有带动所述第三挡板移动的第二移动组件，所述第二移动组件包括固定连接于所述第三挡板上的推板，所述推板与所述空腔后壁通过第二弹簧固定连接。

进一步的，所述外壳外壁设有与所述空腔连通的推槽，所述隔挡组件包括沿着所述推槽滑动连接的第一挡板，所述第一挡板上设有通孔。

进一步的，所述第一挡板内设有第一滑槽，所述第一滑槽内沿所述第一挡板宽度方向滑动连接有第二挡板，所述第二挡板上设有与所述第一挡板位置相同的通孔，所述第二挡板下部转动连接有推杆，第一挡板上设有放置所述推杆的避让槽。

进一步的，所述填料匣后部设有与所述推杆抵接的避让凹口。

进一步的，所述推槽内壁滑动连接有斜挡块，所述斜挡块的斜面朝向远离空腔内壁的一侧，所述斜挡块与所述推槽之间通过第一弹簧固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一、本发明可在使用时，直接抽出填料匣以更换内部填料，取出填料匣的过程中会自动将水管和隔挡组件关闭，简化实验过程，减少使用者在开展实验时的时间损耗，通过自动关闭隔挡组件，让使用者无需将植物取出或拆解设备，仅在一次种植实验中就可以多次更换填料，减少实验次数，降低实验成本。

第二、本发明可以通过隔挡组件来调整是否与下层的填料匣连通，形成对照组，在一次培育过程中进行不同区域的水质分析，通过结合不同植物或者不同填料的搭配组合，来形成多组对照组，比对不同组合情况下的脱氮效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的后部结构示意图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为本发明的光源结构示意图；

图5为本发明的内部结构剖面示意图；

图6为本发明的图5中的A-A处剖视图；

图7为本发明的图5的B处放大示意图；

图8为本发明将填料匣放入外壳后的结构剖面示意图；

图9为本发明未将填料匣放入外壳后的结构剖面示意图；

图10为本发明的第一挡板的结构示意图；

图11为本发明的第一挡板的剖面示意图；

图12为本发明的填料匣的结构示意图；

图13为本发明的数据分析图；

图中：11、外壳；12、水箱；13-1、第一进水口；13-2、第二进水口；14-1、第一出水口；14-2、第二出水口；15、滤液箱；16、通风口；17、空腔；18、遮挡帘；21、光源控制器；22、光源架；23、丝杠；24、第一移动组件；25、光源；26、农药喷洒器；27、转动件；28、农药下药管；29、种植板；31、隔挡组件；32、推槽；33、第一弹簧；34、斜挡块；35、第一挡板；36、调节块；37、第一滑槽；38、第二挡板；39、推杆；41、填料匣；42、第二弹簧；43、第二移动组件；44、推板；45、第二滑槽；46、第三挡板；47、避让凹口。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

实施例一

请参阅图1、图2、图3和图4，本实施例提供一种植物智能种植生态系统，包括外壳11，外壳11内设有的空腔17，与空腔17连通的水箱12和滤液箱15，所述空腔17内固定连接有种植板29。

种植板29上设有用于容纳植物的槽，并且内部设有用于承托的挡块，并且在种植板29上安装有用于监测病虫害的监测器。

所述种植板29上方设有沿所述外壳11高度方向移动的光源架22，所述光源架22上转动连接有转动件27，所述转动件27上固定连接有农药喷洒器26，所述空腔17内设有与所述农药喷洒器26连通的农药下药管28，所述空腔17内设有带动所述光源架22移动的第一移动组件24。

当通过监测器检测出有病虫害问题时，转动件27启动，将农药喷洒器26向下，并进行农药喷洒，解决病虫害问题。

所述第一移动组件24包括位于所述种植板29上方的所述空腔17内转动连接的丝杠23，所述丝杠23与所述光源架22螺纹连接，所述空腔17内设有带动所述丝杠23转动的电机，所述外壳11外安装有用于控制电机启动和转动件27转动的光源控制器21。

光源架22上设有多种不同的光源25，包括但不限于红蓝光源，并且通过开启和关闭不同的光源25，可以起到调整光照强度和比例的效果，并且通过丝杠23，可以带动光源架22上下移动，调整与植物间的高度，从而保证植物的生长需求，模拟不同的光照供给时间，以及四季的不同光照强度，外壳11后方设有用于透气的通风口16。

实施例二

请参阅图1、图2、图3和图5，本实施例提供一种植物智能种植生态系统，所述水箱12与所述空腔17通过第一进水口13-1和第二进水口13-2连通，所述滤液箱15与所述空腔17通过第一出水口14-1和第二出水口14-2连通。

所述第一进水口13-1和所述第一出水口14-1均位于所述种植板29与所述隔挡组件31之间的空腔17内，且所述第一出水口14-1的位置高于所述第一进水口13-1；

所述第二进水口13-2和所述第二出水口14-2均位于所述隔挡组件31与所述空腔17底壁之间，且所述第二进水口13-2的位置高于所述第二出水口14-2。

在实施过程中，可根据是否已种植植物，来使用不同的进水口。

当只检测植物及其根际微生物的脱氮能力时，则检测第一出水口14-1的流出水，若要检测结合了填料时的脱氮效率时，则检测第二出水口14-2的流出水。

请参阅图3、图6、图7、图8、图9、图10和图11，所述种植板29下方的空腔17内沿外壳11宽度方向滑动连接有用于填充填料的填料匣41，所述填料匣41与所述种植板29之间安装有用于分隔的隔挡组件31。

所述外壳11外壁设有与所述空腔17连通的推槽32，所述隔挡组件31包括沿着所述推槽32滑动连接的第一挡板35，所述第一挡板35上设有通孔。

所述第一挡板35内设有第一滑槽37，所述第一滑槽37内沿所述第一挡板35宽度方向滑动连接有第二挡板38，所述第二挡板38上设有与所述第一挡板35位置相同的通孔。

通过隔挡组件31，可以将填料匣41与上方的空间隔挡，来保证两种检测结果的准确性，第二挡板38外侧设有调节块36，可以用于将第二挡板38在第一滑槽37内拉动，并将两者的通孔错位，使第一挡板35完全隔挡，可以用于对照实验时隔离开上下的空间，也可以用于更换内部填料时，直接拉出替换。

所述推槽32内壁滑动连接有斜挡块34，所述斜挡块34的斜面朝向远离空腔17内壁的一侧，所述斜挡块34与所述推槽32之间通过第一弹簧33固定连接。

通过第一弹簧33和斜挡块34，可以让第一挡板35需要清理及替换时，在拉出后自动堵上推槽32，以确保不会漏水。

同时，想要插入时可直接推动斜挡块34的斜面，来插入第一挡板35。

请参阅图5、图6和图8，所述空腔17靠近所述第二进水口13-2的一侧内壁设有第二滑槽45，所述第二滑槽45内沿外壳11的宽度方向滑动连接有第三挡板46，所述空腔17内设有带动所述第三挡板46移动的第二移动组件43。

所述第二移动组件43包括固定连接于所述第三挡板46上的推板44，所述推板44与所述空腔17后壁通过第二弹簧42固定连接。

填料匣41是用于填充不同填料的容器，针对不同的植物，可向内部填充该种植物所需的矿物或可促进脱氮的吸附物质，从而在辅助植物生长的前提下，提高脱氮效率。

将填料匣41推入内部的时候，填料匣41与推板44抵接，并将第二弹簧42压缩，此时推板44带动第三挡板46向后移动，解除对第二进水口13-2的堵塞，当填料匣41离开内部时，第二弹簧42放松，将第三挡板46向前推动，堵塞第二进水口13-2。

请参阅图8、图9、图10和图12，所述第二挡板38下部转动连接有推杆39，第一挡板35上设有放置所述推杆39的避让槽。

所述填料匣41后部设有与所述推杆39抵接的避让凹口47。

需要注意的是，在所述填料匣41未插入空腔17内时，所述推板44与所述推杆39为抵接状态。

在将填料匣41推入和拉出时，推杆39可以辅助将第二挡板38和第一挡板35的通孔错位。

当填料匣41此时没有在空腔17时，推板44通过放松的第二弹簧42，将推杆39向前推动，此时推杆39将会被推至第一挡板35上的避让槽的最前端，此时第一挡板35将与第二挡板38的通孔错位，无法向下流水。

当填料匣41此时在空腔17内向后推动时，受到避让凹口47的位置关系，推板44会先被向后推动，之后，才会由避让凹口47将推板44推至第一挡板35上的避让槽的最后端，将第一挡板35和第二挡板38上的通孔对齐，开启流水。

请参阅图13，本图为该发明在对照实验中的数据，图中为植物与三种不同火山岩填料对水体中氨氮（NH4+）、硝酸盐（NO3-）、总氮（TN）去除的影响。其中，黑色标记：黑色火山岩；灰色标记：灰色火山岩；红色标记：红色火山岩；对照组标记：未经处理水体。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种植物智能种植生态系统，包括外壳（11），外壳（11）内设有的空腔（17），与空腔（17）连通的水箱（12）和滤液箱（15），其特征在于：所述空腔（17）内固定连接有种植板（29），所述种植板（29）下方的空腔（17）内可拆卸安装有用于填充填料的填料匣（41），所述填料匣（41）与所述种植板（29）之间安装有用于分隔的隔挡组件（31）。

2.根据权利要求1所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述水箱（12）与所述空腔（17）通过第一进水口（13-1）和第二进水口（13-2）连通，所述滤液箱（15）与所述空腔（17）通过第一出水口（14-1）和第二出水口（14-2）连通。

3.根据权利要求2所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述第一进水口（13-1）和所述第一出水口（14-1）均位于所述种植板（29）与所述隔挡组件（31）之间的空腔（17）内，且所述第一出水口（14-1）的位置高于所述第一进水口（13-1）；

所述第二进水口（13-2）和所述第二出水口（14-2）均位于所述隔挡组件（31）与所述空腔（17）底壁之间，且所述第二进水口（13-2）的位置高于所述第二出水口（14-2）。

4.根据权利要求1所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述种植板（29）上方设有沿所述外壳（11）高度方向移动的光源架（22），所述光源架（22）上转动连接有转动件（27），所述转动件（27）上固定连接有农药喷洒器（26），所述空腔（17）内设有与所述农药喷洒器（26）连通的农药下药管（28），所述空腔（17）内设有带动所述光源架（22）移动的第一移动组件（24）。

5.根据权利要求4所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述第一移动组件（24）包括位于所述种植板（29）上方的所述空腔（17）内转动连接的丝杠（23），所述丝杠（23）与所述光源架（22）螺纹连接，所述空腔（17）内设有带动所述丝杠（23）转动的电机，所述外壳（11）外安装有用于控制电机启动和转动件（27）转动的光源控制器（21）。

6.根据权利要求2所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述空腔（17）靠近所述第二进水口（13-2）的一侧内壁内设有第二滑槽（45），所述第二滑槽（45）内沿外壳（11）的宽度方向滑动连接有第三挡板（46），所述空腔（17）内设有带动所述第三挡板（46）移动的第二移动组件（43），所述第二移动组件（43）包括固定连接于所述第三挡板（46）上的推板（44），所述推板（44）与所述空腔（17）后壁通过第二弹簧（42）固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述外壳（11）外壁设有与所述空腔（17）连通的推槽（32），所述隔挡组件（31）包括沿着所述推槽（32）滑动连接的第一挡板（35），所述第一挡板（35）上设有通孔。

8.根据权利要求7所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述第一挡板（35）内设有第一滑槽（37），所述第一滑槽（37）内沿所述第一挡板（35）宽度方向滑动连接有第二挡板（38），所述第二挡板（38）上设有与所述第一挡板（35）位置相同的通孔，所述第二挡板（38）下部转动连接有推杆（39），第一挡板（35）上设有放置所述推杆（39）的避让槽。

9.根据权利要求8所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述填料匣（41）后部设有与所述推杆（39）抵接的避让凹口（47）。

10.根据权利要求7所述的一种植物智能种植生态系统，其特征在于，所述推槽（32）内壁滑动连接有斜挡块（34），所述斜挡块（34）的斜面朝向远离空腔（17）内壁的一侧，所述斜挡块（34）与所述推槽（32）之间通过第一弹簧（33）固定连接。