CN204949003U - 一种立体式植物无土栽培装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种立体式植物无土栽培装置，包括安装架以及安装于安装架上的温度控制系统、湿度控制系统、空气控制和检测系统、栽培系统以及营养液控制和检测系统；温度控制系统、湿度控制系统和空气控制和检测系统位于安装架的顶部区域，营养液控制和检测系统位于安装架的底部区域，栽培系统位于安装架的顶部区域和底部区域之间。本实用新型有效控制植物生长的环境和所需的营养，并且最大限度进行光合作用，提供了一个很好的生长环境。通过设置存储单元，植物研究工作者随时提取传感器采集到的各传感数据，为植物生长环境参数的研究提供了一个有效的参考。本实用新型可应用于包括蔬菜、花卉、中草药以及烟草在内的各种植物的生长和种植。

Description

一种立体式植物无土栽培装置

技术领域

本实用新型涉及无土栽培技术领域，具体地，涉及一种立体式植物无土栽培装置。

背景技术

无土栽培，是一种不须土曩即可栽培植物的方法，包括水培、雾(气)培、基质栽培等。

现有无土栽培所采用的设备，通常采用一个开放式的栽培床，并通过管路与外部水源连接，从而进行灌溉，这种无土栽培设备，通常存在如下缺陷：

1、栽培环境开放，植株易污染；

2、生长环境容易受到外界气候影响；

因此，现有的无土栽培设备，无法满足现代无土栽培植株生长的要求。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种立体式植物无土栽培装置，该无土栽培装置能够控制植物生长所需的水、营养和空气环境，为植物生长提供了良好的环境，并且可以避免植物的污染以及不受外界气候和土壤条件限制。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种立体式植物无土栽培装置，包括安装架以及安装于安装架上的温度控制系统、湿度控制系统、空气控制和检测系统、栽培系统以及营养液控制和检测系统；所述温度控制系统、湿度控制系统和空气控制和检测系统位于安装架的顶部区域，所述营养液控制和检测系统位于安装架的底部区域，所述栽培系统位于安装架的顶部区域和底部区域之间；

其中：

所述栽培系统包括一组或多组植物生长槽、回流水槽、输水管路、回流水管以及光源系统，所述输水管路的输出端与植物生长槽的输入端连接，所述植物生长槽的输出端通过回流水管与回流水槽相连接，所述输水管路的输入端与回流水槽相连接，形成供水回路；多组植物生长槽纵向设置，相邻两组植物生长槽之间设有植物生长间隙；

所述温度控制系统包括温度传感器、温度比较器以及温度控制电路；其中，所述温度传感器与温度比较器相连接，所述温度比较器与温度控制电路相连接，所述温度控制电路与光源系统相连接；

所述湿度控制系统包括：水雾系统、湿度传感器、湿度比较器以及湿度控制器；其中，所述湿度传感器与湿度比较器相连接，所述湿度比较器与湿度控制器相连接，所述湿度控制器与水雾系统相连接；

所述空气控制和检测系统包括CO₂发生器、CO₂传感器、CO₂比较器以及CO₂控制阀；其中，所述CO₂传感器与CO₂比较器相连接，所述CO₂比较器与CO₂控制阀相连接诶，所述CO₂控制阀与CO₂发生器相连接；

所述营养液控制和检测系统，包括营养液容器、储水槽、营养液传感器模块、营养液比较器、营养液输送甭、营养液容器控制阀；其中，所述营养液传感器模块与营养液比较器相连接，所述营养液比较器分别与营养液输送泵和营养液容器控制阀相连接，所述营养液输送泵和营养液容器控制阀分别与储水槽和营养液容器相连接，所述营养液容器与储水槽相连接，所述储水槽通过营养液输送管路与植物生长槽相连接。

优选地，所述植物生长槽的顶部设有面板，所述面板喷涂有反光层，所述面板上设有植物生长孔，所述植物生长孔处设置有植物固定机构。

优选地，所述输水管路的输出端设有水流喷嘴和/或水雾喷嘴。

优选地，所述温度控制系统还包括如下任一个或任多个装置：

-新风装置，所述新风装置通过室外空气进风口、室外空气出风口、室内空气进风口和室内空气出风口形成新风循环结构，所述空气进风口、室外空气出风口、室内空气进风口和室内空气出风口处均设有过滤网和控制阀；

-氧气检测装置，包括氧气发生器、氧气传感器、氧气比较器以及氧气控制阀；其中，所述氧气传感器与氧气比较器相连接，所述氧气比较器与氧气控制阀相连接诶，所述氧气控制阀与氧气发生器相连接。

优选地，所述光源系统包括植物生长灯。

优选地，所述植物生长灯安装于每一组植物生长槽的上方。

优选地，所述植物生长灯采用LED灯、卤素灯和/或高压钠灯。

优选地，所述光源系统还包括波长调节开关、光强传感器和/或光谱传感器、光照比较器，所述光强传感器和/或光谱传感器通过光照比较器与波长调节开关相连接，所述波长调节开关与植物生长灯相连接。

优选地，所述营养液传感器模块包括如下任一个或任多个传感器：

-酸碱度传感器；

-电导率传感器；

-溶解氧传感器；

-N元素传感器；

-P元素传感器；

-K元素传感器；

-Ca元素传感器；

-Mg元素传感器；

-S元素传感器；

-微量元素传感器。

优选地，所述立体式植物无土栽培装置还包括如下任一个或任多个单元：

-存储单元，所述温度传感器、湿度传感器、CO₂传感器以及营养液传感器模块分别与存储单元相连接。

-影像采集单元，所述影像采集单元设置于安装架内部，并与存储单元相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型能够有效控制植物生长的环境和所需的营养，并且最大限度进行光合作用，为提高植物的产率、生长周期和生长质量提供了一个很好的生长环境。

2、通过设置存储单元，植物研究工作者能够随时提取传感器采集到的各传感数据，为植物生长环境参数的研究提供了一个有效的参考。

3、本实用新型可应用于包括蔬菜、花卉、中草药以及烟草在内的各种植物的生长和种植。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型光源系统安装位置示意图。

图中：1为控制系统，2为栽培系统，3为营养液控制和检测系统，4为光源系统。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种立体式植物无土栽培装置，包括安装架以及安装于安装架上的温度控制系统、湿度控制系统、空气控制和检测系统、栽培系统以及营养液控制和检测系统；所述温度控制系统、湿度控制系统和空气控制和检测系统位于安装架的顶部区域，所述营养液控制和检测系统位于安装架的底部区域，所述栽培系统位于安装架的顶部区域和底部区域之间；

其中：

所述栽培系统包括一组或多组植物生长槽、回流水槽、输水管路、回流水管以及光源系统，所述输水管路的输出端与植物生长槽的输入端连接，所述植物生长槽的输出端通过回流水管与回流水槽相连接，所述输水管路的输入端与回流水槽相连接，形成供水回路；多组植物生长槽纵向设置，相邻两组植物生长槽之间设有植物生长间隙；

所述温度控制系统包括温度传感器、温度比较器以及温度控制电路；其中，所述温度传感器与温度比较器相连接，所述温度比较器与温度控制电路相连接，所述温度控制电路与光源系统相连接；

所述湿度控制系统包括：水雾系统、湿度传感器、湿度比较器以及湿度控制器；其中，所述湿度传感器与湿度比较器相连接，所述湿度比较器与湿度控制器相连接，所述湿度控制器与水雾系统相连接；

所述空气控制和检测系统包括CO₂发生器、CO₂传感器、CO₂比较器以及CO₂控制阀；其中，所述CO₂传感器与CO₂比较器相连接，所述CO₂比较器与CO₂控制阀相连接诶，所述CO₂控制阀与CO₂发生器相连接；

所述营养液控制和检测系统，包括营养液容器、储水槽、营养液传感器模块、营养液比较器、营养液输送甭、营养液容器控制阀；其中，所述营养液传感器模块与营养液比较器相连接，所述营养液比较器分别与营养液输送泵和营养液容器控制阀相连接，所述营养液输送泵和营养液容器控制阀分别与储水槽和营养液容器相连接，所述营养液容器与储水槽相连接，所述储水槽通过营养液输送管路与植物生长槽相连接。

如图1和图2所示：

植物生长槽可以是一层，也可以是多层，或者结合两者成一层固定其它层可以移动。这样可以立体种植较多植物，也可移去一层或两层种植较高植物。

安装架内设有回流水槽、输水管路、水雾喷嘴、回流水管、雾化装置以及雾发生器。在植物生长槽上面设有面板，面板并带有植物生长孔，或者有植物固定材料和设备来固定植物站立。这面板用作支撑植物生长，挡住水雾外流，支撑输水管路。

面板上的孔可以是20个或16，或任多个。这些孔可以放植物托盘，也可以加其它固定物。面板材料可以是聚酯，塑料，铝材，不锈钢或其它合金。其表面涂有反光材料。储水槽和回流槽可以是聚酯，塑料和其它材料做成。这些材料能够耐腐蚀，能够抗酸碱溶液，容易加工成各种形状。这些槽应该不透光。

输水管路也可以是聚酯，塑料和其它材料，不透光，耐酸碱腐蚀。喷嘴被装在输水管上，布置在植物根部周围。喷嘴也是塑料产品。嘴孔直径可以是0.1-0.9微米。

水雾系统可以是浅层流水，也可以是深层流水，也可以是滴灌，也可以是雾化，或者它们的结合。雾化可以是高压喷雾，气流法，或者压电震动雾化。

光源系统包括植物生长灯(可以采用LED灯、卤素灯、高压钠灯等等)。当采用LED灯是，LED灯可以是单色，也可以是多色，或混合色或白色。主要植物生长LED灯有蓝和红色组成，配比可以是1∶3，1∶4，1∶6，1∶9或者1∶X如何比例。通过智能模块和控制，LED灯能够控制光强和波长便于不同植物生长的需要。

温度比较器可以结合光强传感器和/或光谱传感器，不仅能控制光强和波长，而且能检测光强和波长，并且及时反馈这些信息到控制中心，以便及时调节光强和波长。也可以收据科学数据，为研究光强和波长对植物生长的影响。

光强可以通过植物生长灯个体的开关来控制，也可以通过调节电压大小来控制。波长变化可以通过各色LED比例改变了实现。这些灯也可以通过一个升降控制系统调节灯与植物的距离。以便达到最好的光合作用效果。这些灯可以固定在植物上部，也可以固定在侧面或底部，也可以做成立体状固定和旋转在植物中间。

温度控制系统是通过新风装置控制安装架内空气流动和循环，温度检测是有温度传感器控制。

湿度控制系统是有去湿系统结合雾化发生器组成，湿度检测是有一个精密湿度传感器来实现。

营养液控制和检测系统是有一个较大的储水槽和数个营养液瓶或容器，营养液输送泵和智能控制系统包括控制电路和软件，营养液传感器检测系统组成。营养液检测通过个别和模块化离子传感器实现，这些传感器包括酸碱度，电导率，溶解氧，温度，营养液中各种离子：N，P，K，Ca，Mg，S和微量元素。植物营养液依靠传感器反馈信息，由控制模块控制补充营养液或酸碱度。

营养液加到储水槽后，由水泵循环混合均匀，然后通过水泵，水管，喷嘴或雾化装置输送给植物。这些传感器可以是独立的，也可以几个结合组成模块化：如：pH/EC/T模块，pH/EC/T/K/N模块，pH/N/P/K/T模块，pH/N/P/K/Ca/Mg/T模块等等。营养液原液储存在不同的营养液瓶或容器中，它们由pH加和减瓶，一个或数个营养液瓶组成。这些瓶通过导管与一个精密的输送泵或阀链接。

泵和阀的另一端和储水槽链接。当需要加营养液时，泵和阀从原瓶中抽取营养液输送到储水槽中，然后混合均匀。最后通过水泵或雾化器输送到植物根部。储水槽可以是聚酯，塑料或其它材料。并且不透光。其容积大于50L，可以是200L，100L，或xL。水槽是封盖不敞开。水泵可以是高压水泵，也可以是一般水泵加一个压力桶或罐组成。水泵除了混合营养液，还用来输送营养液和水到植物根部。也可用于清除水槽的水和营养液。水泵可以一直运行，有可以间歇运行。

营养液可以是一多种离子或元素的混合溶液，也可以是两，三种混合溶液。其浓度可以是饱和溶液，也可以是稀释溶液。根据不同植物需求，可以配置不同的营养液。pH上升溶液可以是一种碱，也可以是一种盐。pH减低溶液可以是一种酸，也可以是一种盐。

空气控制和检测系统包括一个CO₂发生器或CO₂钢瓶、一个自动控制阀、一个CO₂传感器。传感器反馈信息到控制系统，控制系统控制自动阀开和关，以及开的时间或者输送量。CO₂发生器可以是化学反应发生，也可以是物理燃烧发生，或者物理化学吸附然后慢慢释放。

除了控制CO₂，温度，湿度之外，这个系统也可以通过氧气传感器和控制系统，检测氧气的浓度。

这些环境和空气传感器可以是独立的，也可以结合并组成模块：如CO₂/T/RH模块，CO₂/T/RH/O₂模块，CO₂/T/RH/O₂/other模块。

栽培系统、温度控制系统、湿度控制系统、空气控制和检测系统以及营养液控制和检测系统，可以是独立控制，也可以结合在一起，可以采用面板统一控制。

本实施例结合影像传感，实时监测植物生长过程，及时发现植物生长健康状况。

本实施例结合光强和光谱传感器和检测系统，及时控制光强和检测光强和波长对植物生长影响。

本实施例提供的一种立体式植物无土栽培装置，是一种环境可控制的植物生长控制设备，可有效控制植物生长环境之参数，为立体式栽培，可提高生产产量。

本实施例采用水耕或雾耕的技术，或者薄层水流和气雾结合技术，并且结合营养液，光和环境控制，为植株提供良好的生长环境。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种立体式植物无土栽培装置，其特征在于，包括安装架以及安装于安装架上的温度控制系统、湿度控制系统、空气控制和检测系统、栽培系统以及营养液控制和检测系统；所述温度控制系统、湿度控制系统和空气控制和检测系统位于安装架的顶部区域，所述营养液控制和检测系统位于安装架的底部区域，所述栽培系统位于安装架的顶部区域和底部区域之间；

其中：

所述栽培系统包括一组或多组植物生长槽、回流水槽、输水管路、回流水管以及光源系统，所述输水管路的输出端与植物生长槽的输入端连接，所述植物生长槽的输出端通过回流水管与回流水槽相连接，所述输水管路的输入端与回流水槽相连接，形成供水回路；多组植物生长槽纵向设置，相邻两组植物生长槽之间设有植物生长间隙；

所述温度控制系统包括温度传感器、温度比较器以及温度控制电路；其中，所述温度传感器与温度比较器相连接，所述温度比较器与温度控制电路相连接，所述温度控制电路与光源系统相连接；

所述湿度控制系统包括：水雾系统、湿度传感器、湿度比较器以及湿度控制器；其中，所述湿度传感器与湿度比较器相连接，所述湿度比较器与湿度控制器相连接，所述湿度控制器与水雾系统相连接；

所述空气控制和检测系统包括CO₂发生器、CO₂传感器、CO₂比较器以及CO₂控制阀；其中，所述CO₂传感器与CO₂比较器相连接，所述CO₂比较器与CO₂控制阀相连接诶，所述CO₂控制阀与CO₂发生器相连接；

所述营养液控制和检测系统，包括营养液容器、储水槽、营养液传感器模块、营养液比较器、营养液输送甭、营养液容器控制阀；其中，所述营养液传感器模块与营养液比较器相连接，所述营养液比较器分别与营养液输送泵和营养液容器控制阀相连接，所述营养液输送泵和营养液容器控制阀分别与储水槽和营养液容器相连接，所述营养液容器与储水槽相连接，所述储水槽通过营养液输送管路与植物生长槽相连接。

2.根据权利要求1所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述植物生长槽的顶部设有面板，所述面板喷涂有反光层，所述面板上设有植物生长孔，所述植物生长孔处设置有植物固定机构。

3.根据权利要求1所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述输水管路的输出端设有水流喷嘴和/或水雾喷嘴。

4.根据权利要求1所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述温度控制系统还包括如下任一个或任多个装置：

-新风装置，所述新风装置通过室外空气进风口、室外空气出风口、室内空气进风口和室内空气出风口形成新风循环结构，所述空气进风口、室外空气出风口、室内空气进风口和室内空气出风口处均设有过滤网和控制阀；

-氧气检测装置，包括氧气发生器、氧气传感器、氧气比较器以及氧气控制阀；其中，所述氧气传感器与氧气比较器相连接，所述氧气比较器与氧气控制阀相连接诶，所述氧气控制阀与氧气发生器相连接。

5.根据权利要求1所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述光源系统包括植物生长灯。

6.根据权利要求5所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述植物生长灯安装于每一组植物生长槽的上方。

7.根据权利要求5所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述植物生长灯采用LED灯、卤素灯和/或高压钠灯。

8.根据权利要求5所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述光源系统还包括波长调节开关、光强传感器和/或光谱传感器、光照比较器，所述光强传感器和/或光谱传感器通过光照比较器与波长调节开关相连接，所述波长调节开关与植物生长灯相连接。

9.根据权利要求1所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述营养液传感器模块包括如下任一个或任多个传感器：

-酸碱度传感器；

-电导率传感器；

-溶解氧传感器；

-N元素传感器；

-P元素传感器；

-K元素传感器；

-Ca元素传感器；

-Mg元素传感器；

-S元素传感器；

-微量元素传感器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的立体式植物无土栽培装置，其特征在于，所述立体式植物无土栽培装置还包括如下任一个或任多个单元：

-存储单元，所述温度传感器、湿度传感器、CO₂传感器以及营养液传感器模块分别与存储单元相连接；

-影像采集单元，所述影像采集单元设置于安装架内部，并与存储单元相连接。