CN206042920U - 一种全天候种植单元和立体化种植系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种全天候种植单元和立体化种植系统，其中全天候种植单元包括：箱体和设置在箱体内的种植架；所述种植架上设置有种植盘，所述种植盘用于种植植物；所述种植架上设置有喷水装置和光源；所述喷水装置用于给植物提供水源和和养分；所述光源用于给植物提供光照。由于多个箱体的组合体全封隔及外有保温层，内部不受外部气候影响，因此本实用新型专利为全天候立体化种植系统，不仅解决报废集装箱的出路，而且极大节约土地使用面积。由于一般组合体高度小于8米，不好利用之地如：高压线下、高架桥下、立交桥中均是理想用地。去除人工和物料成本，利润十分可观。本专利对边防、海岛、长途海运等更是十分急需。

Description

一种全天候种植单元和立体化种植系统

技术领域

本实用新型实施涉及设施农业(或称可控环境农业)技术领域，具体涉及由多个种植单元所组成的立体化种植系统及整个系统光、水、温度、肥料、空气、种植过程等环境均可控的全天侯种植系统。

背景技术

设施农业(Protected Agriculture)是指在环境相对可控条件下，是采用人工技术手段，改变自然光、温、水等条件，创造优化动植物生长的环境因子，使之能够全天候生长的设施农业。设施农业是动植物高效生产的一种现代农业方式，美国常称为“可控环境农业”。相对我国人多地少的状况，要想保持可持续发展，大力推广设施农业，是最有效的技术之一。

目前我国能列入种植类设施农业共四种：连体温室，目光温室、塑料大棚、小拱棚(遮阳棚)，其中农膜占比97％，均为较低技术水平。不仅占地偏大，管理不便，其主要是依靠天气，即使是占比很小的温室，也没有真正实现全天候立体化自动化种植。

随着人们对健康生活的追求，在城市(尤其大城市)绿色蔬菜已占很重要位置，而土地短缺及长途运输都使其成为城市管理者的难题。据统计由于土地紧缺使城市蔬菜的自给率很低，远途运输叶菜类的入口率小于30％，其余变为需再处理的城市拉圾。

因此如何找到一种不依靠自然因素(全天候)、占地极小、完全立体化种植(立体化)、在一个相对密封空间、对植物的生长基本要素：空气、光照、温度、水份和营养物进行智能控制，生产出保证人类健康的绿色水培菜和活体菜，是一个是急需解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是用集装箱来实现单体立体化种植。

本实用新型提供一种全天候种植单元，包括：箱体和设置在箱体内的多层种植架；

所述种植架上设置有种植盘，所述种植盘用于种植植物；

所述种植架上设置有喷水装置和光源；

所述喷水装置用于给植物提供水源和和养分；

所述光源用于给植物提供光照。

可选地，所述种植架为多层；

所述种植架的每一层放置多个种植盘；所述喷水装置和光源设置在所述种植架的中间层。

可选地，所述种植架底层设置有水槽，所述水槽用于培育水培植物。

可选地，所述种植架设置在所述箱体的两侧，所述两侧的种植架之间设置有通道；

所述通道内设置有种植盘转移配送车，所述种植盘转移配送车在所述通道内移入育种的种植盘和生长好的整盘植物。

可选地，还包括；育苗柜；

所述育苗柜上的每一层放置种植盘，所述育苗柜上的种植盘用于所述育苗柜用于培育植物幼苗。

可选地，还包括空气调节装置；

所述空气调节装置包括换气扇和气体供应装置；

所述气体供应装置用于向所述种植单元内供应氧气或二氧化碳；

所述换气扇用于将所述种植单元内不需要的气体排出所述种植单元。

可选地，还包括温度调节装置，所述温度调节装置是空调器，用户调节所述种植单元内的温度。

可选地，所述箱体是集装箱。

可选地，所述全部箱体外部还设有保温层。

可选地，所述全部箱体外部还设置有光伏发电单元。

另一方面，本实用新型还提供一种立体化种植系统，包括上述的多个全天候种植单元；

每层多对门对门放置的所述全天候种植单元中间设置有通道；

每层放多对，并且在竖直方向上放置多层，叠摞成为含有多个种植单元的全天候立体化种植系统。

可选地，还包括：所述在立体化种植系统连接各集装箱的多层平台及通道，上下运送产品的货吊，每组上下堆放集装箱共用的外部水电气及控制接口箱。

可选地，还包括主控制室，所述主控制室内设置有与外部终端通信的通信单元；

所述外部终端按APP种植计划控制每个种植单元的各项功能和指标，提示操作人员合理操作。

由上述技术方案可知，本实用新型实施例提供的全天候种植单元和立体化种植系统，与现有技术相比，本实用新型本专利为全天候立体化种植，不仅解决报废集装箱的出路，而且极大节约土地使用面积。由于一般组合体高度小于8米，很多城市不好利用之地如：高压线下，高架桥下，立交桥中均是理想用地。可节约大量耕地。喷水雾和灌溉相比，节水80％以上。产品主耗是电能，(当然在顶层加光伏发电更好)由于种植层数增加多倍，耗电与效益相比完全没有问题。去除人工和物料成本，利润十分可观。同时也建议整盘出售活体菜，当然集中割收根部拉圾也是很好的绿肥来源。本专利对边防，海岛，长途海运等更是十分急需。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例中一种种植单元侧视结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中一种种植单元开门后向视结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例中一种种植单元俯视结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例中一种种植架正视结构示意图

图5为本实用新型一个实施例中一种定位装置侧视结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例中一种种植单元的喷水管和照明布局结构示意图；

图7为本实用新型一个实施例中一种喷水管和灯带固定结构示意图；

图8为本实用新型一个实施例中一种种植盘转移配送车正视示意图；

图9为本实用新型一个实施例中一种种植盘转移配送车侧视示意图；

图10为本实用新型一个实施例中一种种育苗柜内支架结构示意图

图11为本实用新型一个实施例中一种种植单元箱尾内向视示意图；

图12为本实用新型一个实施例中一种立体化种植系统正视结构意图；

图13为本实用新型一个实施例中一种立体化种植系统俯视结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供一种全天候种植单元，该种植单元包括：箱体1和设置在箱体内的种植架2；种植架2上设置有种植盘21，种植盘21用于种植植物；种植架2上设置有喷水装置5和光源6；喷水装置5用于给植物提供水源和和养分；光源6用于给植物提供光照。下面对本实用新型提供的种植单元展开详细的说明。

如图4至图5所示，种植架2为多层；种植架2的每一层放置多个种植盘21；喷水装置5和光源6设置在种植架的中间层。具体地，例如每个种植架共8层，底层种水培菜，水槽内共放9个54×27×6种植盘，2-7层共6层为明生长期的活体菜，每层放9个59×24×3种植盘，共54盘，8层为从育苗柜移出不需光照(暗生长)的种植盘。由于40呎共放12个种植架，20呎共放6个种植架，这样每只集装箱处于明生长的种植盘40呎756个，20呎378个。

优选地，如图6、图7所示，喷水装置5是喷水管15，每个种植架配三排喷水管15，均在种植盘正上方，每盘配两个喷头150，以便均匀喷洒富氧水或EM菌液或营养水或水雾。可提供EM菌液或营养液或富氧水的水来至水箱，纯喷水雾时用自来水。

以一个种植架为例，管道为三排，均在标准种植盘正上方处，并且每标盘配二个喷头，确保水雾均匀性，可极致节水80％以上，当然此空间80％湿度指标也极容易调控。但按植物生长规律，还应在浸种、育苗、和暗生长期时喷富氧水稀释的EM菌液。明生长期的前几天暗照时适当喷氮元素，来促进叶绿素的形成，之后明生长期强照时适当喷钾磷元素，比例为氮5.5、钾1.5、磷6以确保产品为产量较高，品质良好的绿色蔬菜。其余时段仅按需再加喷富氧水或水雾。

如图6图7所示，光源是LED灯带16，LED灯带16设置两排，仅在2-7层下部配备，可兼顾明生长期三排种植盘的光照。LED灯带16的光照强度从高到低分为四档，叶菜在第三档。因此选用目前已十分可靠、防水、节能、廉价的LED灯带(含种植灯)来完成光照。对叶菜影响较大的是光照周期，采用对LED灯电源进行PWM控制，在白天9-15时段用强明照6小时，其前后各6小时用中明照，其余6小时为仿月光的暗照，并且暗照再与供应氮元素或富氧水相结合，特别有利于叶绿素生长。光质对叶菜的影响主要是波长，分析LED灯及用其制作的种植灯光谱，洽好能提供特别有利于光合作用的波长为620-660的橙红光和波长为450-470的兰紫光。

如图3、图8、图9所示，种植架2设置在箱体1的两侧，两侧的种植架2之间设置有通道40；通道40内设置有种植盘转20移配送车4，种植盘转移配送车4在通道40内移动，用于移入育种的种植盘和生长好的整盘植物种植盘20。如图8图9所示，种植盘转移配送车4包括底座41，底座41上设置有万向轮42。底座41上设置有多层种植盘支架43。

如图1、图3、图10所示，种植单元还包括；育苗柜3；育苗柜的支架上的每一层放置种植盘10，育苗柜上的种植盘用于育苗柜用于培育植物幼苗。育苗柜简易型全手工操作，智能型有富氧水稀释的EM菌液接头及26度恒温控制器，其下部水槽放各种浸种容器。

种植单元还包括温度调节装置，温度调节装置是空调器8。种植所需阳光有二个作用，即提供温度和光照，叶菜一年春秋最旺是因为温度合适，太冷太热均无法生长。因此在密封空间用空调器8来模拟白天22-25度，夜里为15-18度最适合叶菜生长。这里强调一点，昼夜合适温差特有利于叶菜生长。

种植单元还包括空气调节装置；空气调节装置包括换气扇9和气体供应装置；气体供应装置用于向种植单元内供应氧气和/或二氧化碳；换气扇9用于将种植单元内不需要的气体排出种植单元。在密封空间创造适合植物生长的气氛(不仅是空气)，例如提供适宜的新鲜空气(通风)，智能补充CO₂，暗照时合理补充O₂，生长前期喷洒EM菌液及种植间歇紫外消毒等。成此任务只需在箱内装排气扇，布设CO₂、O₂管道，与喷水雾管道共管喷EM菌液和紫外消毒灯等硬件，就可完成智能管控。

在本实用新型中，箱体优选是集装箱。为了保证集装箱内的植物整生长温度稳定，优选地，在全部集装箱外部还设置有保温层。我国做为产量占世界90％以上的集装箱生产国，一般年产300-400万只标箱，每年约5％(15万只以上)的报废率。这部分资源只要利用一部分，就能得到大量，可靠，廉价的密封空间，并且多只箱体的堆高，连接和绑扎工艺也十分成熟。以本案推荐其中一种组合体为例，每层6只40呎箱门对门放置，中间设工作平台，3层共18只箱，建成后外部整体保温(如发泡塑料)。其产量相当于年生产四次蔬菜的优质田50亩，占地仅260平方米，土地利用率高达129倍，节约了大量城市用地，为真正的全天候立体化种植提供了可靠空间。

在本实用新型中，为了进一步体现本实用新型提供的种植单元的优越性，本实用新型还提供一种立体化种植系统，如图12所示，还系统还包括：上述的多个全天候种植单元；每层每两个所述全天候种植单元中间设置有通道；通道两侧的所述全天候种植单元相对设置，每层放多对，并且在竖直方向上放置多层，叠摞成为含有多个种植单元的立体化种植系统。下面对本实用新型提供的立体化种植系统展开详细的说明。

以上下堆放的箱体为一组，详见如图12中上下堆高的三只集装箱，总计18只箱分六组进行种植，此方式由于操作作业在三个平台，生产人员不会互相干涉。还包括：所述在立体化种植系统连接各集装箱的多层平台及通道，上下运送产品的货吊，每组上下堆放集装箱共用的外部水电气及控制接口箱。还包括主控制室，所述主控制室内设置有与外部终端通信的通信单元；所述外部终端按APP种植计划控制每个种植单元的各项功能和指标，提示操作人员合理操作。上述18只箱构成的组合体，配一台计算机及配套控制电路，通过自行开发的控制软件和App种植计划软件，按需控制每个箱内的温度，湿度，光照，气氛，水和营养物。浸种装盘后，操作人员只要输入何时，何箱内，何品种的种植要求，在多品种产品数据库的引导下App就自动生成种植计划，控制集装箱内硬件按计划进行种植，并随时用语音和文字提醒生产人员进行相应操作。

由于箱内执行硬件先按简易型配备基本部件，可完成温控和光照昼夜的调控及每天4-5次的自动喷水雾这些基本要求，浸种育苗和喷其他营养物等为手工操作。将种植计划App下载至生产人员手机或平板电脑中，种植计划就可引导其正常种植。因此用户先购一只或数只简易型产品时就可开始种植，但品质和产量比组合体略差。当用户再另配控制电路和测量反馈装备及其他独立硬件如自动育苗柜，CO₂，O₂管道等，连后即可完成计算机的智能控制，因此升级为组合体十分方便。当然组合体的外部建设也是必备条件

每个集装箱电控箱按简易型设计，简易型配备基本部件，可完成温控和光照昼夜的调控及每天4-5次的自动喷水雾，浸种育苗和补营养液等为手工操作。将种植计划App软件下载至生产人员手机或平板电脑中，App种植计划可引导其正常种植。当搭建平台等构造成组合体后，只需在已予留部位增加控制接口电路，温度湿度及气体测量反馈电路，布CO₂，O₂气管，更换自动化育苗柜，即可整体智能控制。

计算机系统放在楼梯下的独立控制室内，其配备的计算机及配套控制电路，通过自行开发的控制软件和App种植计划软件，按需控制每个箱内的温度，湿度，光照，气氛，水和营养物。操作人员只要在浸种后将其装入种植盘，再输入何时，何箱内，何品种的种植要求，在多品种产品数据库的引导下App就自动生成种植计划，控制集装箱内硬件按计划进行种植，并随时有语音和文字提醒生产人员进行相应操作

综上所述，本实用新型实施例提供的全天侯种植单元和立体化种植系统连接各集装箱的多层平台及通道，上下运送产品的货吊100，每组上下堆放集装箱共用的外部水电气及控制接口箱，CO₂，O₂气瓶组。本专利为全天候立体化种植，不仅解决报废集装箱的出路，而且极大节约土地使用面积。以年上海为例，菜田54万亩，其中蔬菜24.5万亩中8万亩为叶菜，如用上述组合体(相当50亩)解决一半(4万亩)，只需建800个组合体，占地312亩，节约大量良田。上海2014年叶菜自产和运来各半，如再多建800个完全可自给。由于组合体高度小于8米，很多城市不好利用之地如：高压线下，高架桥下，立交桥中均是理想用地。可节约大量耕地。喷水雾和灌溉相比，节水80％以上。产品主耗是电能，由于种植层数增加超一倍，耗电与效益相比完全没有问题。当然如条件允许在整体上部和向阳面加太阳能光伏发电系统，可解决一大部分用电问题，并且不需上网。优选地选地，所述箱体外部还设置有加光伏发电单元。本实用新型330天(90％时间)可种植，平均每个明生长期11.5天，全年28次种植，真正是全天候。由于整体绝热，并采用节能空调，非常节能的LED灯带，与一般温室比节能40％，并且无污染。计算机智能管理和种植计划App软件的应用，再加上种植各阶段(浸种，育苗，暗生长，明生长，收获)配套视频，使每个操作者都能很快掌握。本实用新型其效益十分可观。以40呎一只箱为例，每盘产菜1-1.5斤，每盘6元(现在活体菜每盘萝卜苗9元，椿芽26元，仅按较贵时青菜价计算)每箱年产值：6(元)x756(每箱盘数)x28(种植次数)＝12.7(万元)。去除人工和物料成本，利润十分可观。同时也建议整盘出售活体菜，当然集中割收根部拉圾也是很好的绿肥来源。本专利对边防、海岛、长途海运等更是十分急需。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本实用新型公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本实用新型的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (13)

1.一种全天候种植单元，其特征在于，包括：箱体和设置在箱体内的种植架；

所述种植架上设置有种植盘，所述种植盘用于种植植物；

所述种植架上设置有喷水装置和光源；

所述喷水装置用于给植物提供水源和和养分；

所述光源用于给植物提供光照。

2.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，所述种植架为多层；

所述种植架的每一层放置种植盘；所述喷水装置和光源设置在所述种植架的中间层。

3.根据权利要求2所述的全天候种植单元，其特征在于，所述种植架底层设置有水槽，所述水槽用于培育水培植物。

4.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，所述种植架设置在所述箱体的两侧，所述两侧的种植架之间设置有通道；

所述通道内设置有种植盘转移配送车，所述种植盘转移配送车在所述通道内移入育种后的种植盘和移出长成后的整盘植物。

5.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，还包括；育苗柜；

所述育苗柜上的每一层放置种植盘，所述育苗柜上的种植盘用于所述育苗柜用于培育植物幼苗。

6.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，还包括空气调节装置；

所述空气调节装置包括换气扇和气体供应装置；

所述气体供应装置用于向所述种植单元内供应氧气和/或二氧化碳；

所述换气扇用于将所述种植单元内不需要的气体排出所述种植单元。

7.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，还包括温度调节装置，所述温度调节装置是空调器，用于调节所述种植单元内的温度。

8.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，所述箱体是集装箱。

9.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，所述箱体外部还有保温层。

10.根据权利要求1所述的全天候种植单元，其特征在于，所述箱体外部还设置有加光伏发电单元。

11.一种立体化种植系统，其特征在于，包括：权利要求1-10任意一项所述的多个全天候种植单元；

每层多对所述全天候种植单元中间设置有通道；

通道两侧的所述全天候种植单元门对门设置，

每层放多对，并且在竖直方向上放置多层，叠摞成为含有多个种植单元的全天候立体化种植系统。

12.根据权利要求11所述的立体化种植系统，其特征在于，还包括：所述在立体化种植系统连接各集装箱的多层平台及通道，上下运送产品的货吊，每组上下堆放集装箱共用的外部水电气及控制接口箱。

13.根据权利要求12所述的立体化种植系统，其特征在于，还包括主控制室，所述主控制室内设置有与外部终端通信的通信单元；

所述外部终端按APP种植计划控制每个种植单元的各项功能和指标，提示操作人员合理操作。