CN207284607U - 一种立体植物工厂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立体植物工厂包括一箱体，于箱体内设置一培养架，一营养液水池，藉由一自动控制与供给系统对该营养液水池进行控制，一空气循环流通系统，对箱体内的空气进行处理，一二氧化碳补充系统，对箱体内的二氧化碳进行补充处理，一补光系统，该补光系统具有多束自然光和多束灯光，多束自然光和多束灯光进行混合形成混合光，一智能温控系统，对箱体内的温度进行控制，一计算机自动控制及远程控制系统，对上述结构进行控制处理，藉由一发电装置对上述结构进行电力供应，一产品检测部位于该箱体内，且该产品检测部位于培养架的邻近处，或该产品检测部设于培养架处，保证科学种植并且检测结果准确。

Description

一种立体植物工厂

【技术领域】

本实用新型涉及一种植物工厂，尤指一种可移动的积木式立体的植物工厂。

【背景技术】

随着社会的不断发展，在经济提升的今天，环境问题也日益突出，特别是空气、土地和水污染，有些工厂附近的土地和水被严重污染，比如重金属超标，导致种植出来的农作物也不能吃，所以建造植物智能工厂除了本身的经济效益外，还具有更大的社会效益与科研价值，其中，环境污染与食品安全是推动植物智能工厂的最大动力，今后的环境治理只能逐步减轻环境污染的程度，即便消除了污染源，之前造成的污染降解也是需要数十年甚至上百年的时间，而且，有些污染是不可逆的，而这些污染不仅是工业污染，有相当部分是大量化肥与农药造成的污染，污染造成的产量减少与种植周期加长，又进一步刺激投放更多的化肥与农药，推高了传统农业种植成本，形成恶性循环，面对环境对人类健康生活造成的影响，人类必须要找到一种高效种植方式来解决食品安全问题，这就是植物智能工厂在这几年发展迅速的内在原因。

因此，有必要设计一种好的立体植物工厂，以克服上述问题。

【实用新型内容】

针对背景技术所面临的问题，本实用新型的目的在于提供一种通过设置补光系统达到科学种植目的，设置产品检测部于箱体内保证检测结果准确无误的立体植物工厂。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：

一种立体植物工厂，其包括一箱体，于箱体内设置一培养架，至少一营养液水池，藉由一自动控制与供给系统对该营养液水池进行控制，一空气循环流通系统，藉由该空气循环流通系统对箱体内的空气进行处理，一二氧化碳补充系统，藉由该二氧化碳补充系统对箱体内的二氧化碳进行补充处理，一补光系统，该补光系统具有多束自然光和多束灯光，多束自然光和多束灯光进行混合形成混合光，一智能温控系统，藉由该智能温控系统对箱体内的温度进行控制，一计算机自动控制及远程控制系统，对上述结构进行控制处理，藉由一发电装置对上述结构进行电力供应，一产品检测部位于该箱体内，且该产品检测部位于培养架的邻近处，或该产品检测部设于培养架处。

进一步地，营养液水池位于培养架的邻近处，或营养液水池设于培养架处。

进一步地，一物理杀菌系统，藉由该物理杀菌系统对箱体内进行杀菌处理。

进一步地，一视频监控与图像传送系统，藉由该视频监控与图像传送系统对箱体内的结构进行拍摄并传送至计算机自动控制及远程控制系统。

进一步地，一循环再利用系统，藉由该循环再利用系统对箱体内结构产生的废物废液进行处理。

进一步地，一加湿系统，藉由该加湿系统对箱体内进行喷设保湿。

进一步地，一环境闭锁密封系统，藉由该环境闭锁密封系统对箱体内进行闭锁密封。

进一步地，培养架为立体式构造，该培养架具有多层结构，多束灯光为多个LED植物生产灯射出形成。

进一步地，一智能调光系统，藉由该智能调光系统对多束灯光的波长进行调节，且将多束灯光的波长和多束自然光的波长进行混合调节，形成混合光的波长，该混合光的波长由灯光的波长和自然光的波长共同形成。

进一步地，一无源光纤传感器，藉由该无源光纤传感器对多束灯光和多束自然光进行传导。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

上述立体植物工厂，对植物进行科学的栽培种植，立体植物工厂设有一箱体，于该箱体内设置一培养架，植物置于该培养架，通过在箱体内设置补光系统，该补光系统具有多束自然光和多束灯光，多束自然光和多束灯光进行混合形成混合光，藉由多束混合光对培养架上的植物进行照射，即通过箱体内高精度环境控制实现植物连续高效的生产，利用计算机自动控制及远程控制系统对植物生育的温度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使箱体内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产，这样保证植物快速且周期稳定的生产。

此外，产品检测部位于该箱体内，且该产品检测部位于培养架的邻近处，或该产品检测部设于培养架处，这样检测的环境和植物本身生长的环境几乎相同，这样在对植物进行检测时，可以确保检测的结果准确无误。

【附图说明】

图1为本实用新型立体植物工厂的立体结构示意图；

图2为本实用新型立体植物工厂的系统示意图。

具体实施方式的附图标号说明：

箱体1	培养架2	营养液水池3
			自动控制与供给系统4	空气循环流通系统5	二氧化碳补充系统6
补光系统7	智能温控系统8	计算机自动控制及远程控制系统9
			发电装置10	产品检测部11	循环再利用系统12
智能调光系统13	无源光纤传感器14	环境闭锁密封系统15
			物理杀菌系统16	加湿系统17	视频监控与图像传送系统18

【具体实施方式】

为便于更好的理解本实用新型的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

请参见图1和图2，一种立体植物工厂，是用以对植物（未图示，下同）进行科学的栽培种植，立体植物工厂包括一箱体1，于箱体1内设置一培养架2，一营养液水池3，藉由一自动控制与供给系统4对该营养液水池3进行控制，一空气循环流通系统5，藉由该空气循环流通系统5对箱体1内的空气进行处理，一二氧化碳补充系统6，藉由该二氧化碳补充系统6对箱体1内的二氧化碳进行补充处理，一补光系统7，该补光系统7具有多束自然光（未图示，下同）和多束灯光（未图示，下同），多束自然光和多束灯光进行混合形成混合光（未图示，下同），一智能温控系统8，藉由该智能温控系统8对箱体1内的温度进行控制，一计算机自动控制及远程控制系统9，对上述结构进行控制处理，藉由一发电装置10对上述结构进行电力供应，一产品检测部11位于该箱体1内，且该产品检测部11位于培养架2的邻近处，或该产品检测部11设于培养架2处。

请参见图1和图2，培养架2为立体式构造，该培养架2具有多层结构。营养液水池3是位于培养架2的邻近处，或营养液水池3设于培养架2处，这样方便自动控制与供给系统4对该营养液水池3进行控制，近距离的直接将营养液水池3中的营养液（未图示，下同）供应给培养架2上的植物，为植物的生长提供适合配方与浓度的养分输送，让植物所需的水与肥料得到及时的供应，自动控制与供给系统4的建造也分为输送部分（未图示，下同）与调节部份（未图示，下同），输送部份由管道联接而成，调节部份由营养液水池3、母液贮藏罐及各种养分检测探头与自动控制组成，通过计算机自动控制及远程控制系统9的科学调控，能为植物生长供应各种营养元素齐全、溶氧充足、pH值适宜的营养液，只有这样才能让栽培的植物快速生长，植物长的好与不好在环境气候因子确定情况下，主要就是由营养液的配方所决定，所以计算机自动控制及远程控制系统9要完成EC值、pH值、溶氧、液温的调节与控制。

请参见图1和图2，一循环再利用系统12，藉由该循环再利用系统12对箱体1内结构产生的废物废液进行处理，植物的生长环境有微风吹抚叶片表面为最好，这样植物的气孔吸收二氧化碳的数量会明显的提高，一般以每分钟3-4米的微风为最佳，可以在箱体1的空间内均匀安装小风扇，可以在走道上方，也可以在培养架2的层架之间，也可以在隔板内外，这些通风装置可以使箱体1内的气体分布与环境温湿度更加均匀与一致，特别是二氧化碳具有下沉性，通过对流通风能实现栽培植物叶片表面的均匀供气，对于育苗工厂来说可以大大提高育苗的密度，提高空间的利用率，还可以经过循环再利用系统12结合物理杀菌系统16，实现栽培空间空气的无菌化。在闭锁型的箱体1内，空气循环再利用系统12结合二氧化碳补充系统6的强制供应，成为最为重要的核心，对于提高植物光合效率，促进离体发育生根的作用极为重要。

请参见图1和图2，二氧化碳补充系统6供应的二氧化碳是植物的粮食，是光合作用最重要的原料与参与者。首先，二氧化碳在有限的栽培空间内消耗与递减是非常快的，如果没有外源的气体供给，箱体1内生长的植物将会缺二氧化碳而形成生长不良的弱苗，而二氧化碳气的供给除了有足够的供气源外，还要设计输送系统（未图示，下同）就是通气管道（未图示，下同），利用二氧化碳的沉降性，一般在设计时都是从箱体1的顶端输入为好，通过气的沉降与箱体1内的循环再利用系统12来实现二氧化碳气在箱体1内的均匀分布。另外也可用鼓风机强制吹送，使其达到匀衡之效果。箱体1内部一般植物对二氧化碳最佳浓度的需求保持在1000-1500PPM为最好，而对于育苗还可以适当地提高，这些浓度的精确控制主要是依赖于二氧化碳浓度传感器的实时在线检测与控制来实现的。

多束灯光为多个LED植物生产灯射出形成，采用LED植物生产灯作为补光光源，具有安装方便，光合效率高，省电节能的优点，更重要的是LED植物生产灯是冷光源，在栽培时可贴近植物叶片表面进行补光，效率更高，不发热与不改变环境与烧伤叶片。同时，LED植物生产灯的光量可调整、光质如红蓝光比例或红光、远红光比例可调整、冷却负荷低与允许提高单位面积栽培量等优点，因此对封闭有环控的农业生产环境，如立体植物工厂是一种非常适合的人工光源，不仅可以实现集约化的植物生产，减少植物激素或其他化学品的使用，也可以用于农业害虫的物理防治，采用特定波长的LED光源灭杀害虫。

请参见图1和图2，补光系统7是立体植物工厂最为重要的系统，是构成植物生物量的一种主要能源，没有光照，植物光合作用就不能正常进行，一切代谢与活动所需的能量就不能供给，植物的正常生长就不能进行，根据科学家对光照的多年研究表明，植物的光合作用单元叶绿素对于特定波段的光源有嗜好性，如红光、蓝光、远红光，除了这些光外，其它光质的光照利用率转换率并不高，为了使箱体1内的植物有更高的光合作用效率，一般选择红蓝光为主的人工补光系统7，通常不同光质的科学搭配比例为R/B为10-5/1，这样的光对于植物的栽培是最合适的，而且在光周期上通常采用二十四小时全光照补光与400US的脉冲补光相结合，实现光照光合时间的最大化，而对于光周期敏感的开花结果植物，一般还是要求光期暗期分明的补光方式，这与常规自然条件下栽培有点相似，藉由一智能调光系统13可以对补光方式进行调节，同时藉由该智能调光系统13对多束灯光的波长进行调节，且将多束灯光的波长和多束自然光的波长进行混合调节，形成混合光的波长，该混合光的波长由灯光的波长和自然光的波长共同形成。一无源光纤传感器14，藉由该无源光纤传感器14对多束灯光和多束自然光进行传导。

请参见图1和图2，一环境闭锁密封系统15，藉由该环境闭锁密封系统15对箱体1内进行闭锁密封，可以防止箱体1外的环境对箱体1内的植物进行影响，让植物是在全封闭的环境下生长，栽培环境不受任何外界气候因子的影响，本实施例中环境闭锁密封系统15的构建是利用隔热避光与防风的材料进行厂房的建设，以最佳的隔热性能来实现能量损耗的最少化与节能化，根据隔热原理，可选择泡沫绝热板或隔热塑料板作为建设材料，这种材料具有良好的隔热性与避光性，能使工厂内外的能量交换最小化，内外影响最小化，当然也可以选择一些更高档的隔热避光材料进行建设，建设时要求接缝处粘接密封良好，以免透风而影响箱体1内的人工生态环境，在建造环境闭锁密封系统15时，还要加入承载力与牢固度较好的钢材或木材作骨架，另外，在隔热板的内外两面最好还要喷涂上反光层，以实现内环境补光的充分利用，和外环境日照影响的最小化。在建造时，要求重视与注意的是，通风窗或进气口与泡沫板的交接处的密封性一定要好，否则漏风造成环境不稳外，还会参杂大量的细菌进入箱体1内，而造成细菌、真菌的滋生繁衍，影响植物之生长与无菌环境的创造。

请参见图1和图2，一物理杀菌系统16，藉由该物理杀菌系统16对箱体1内进行杀菌处理，保证植物的生长环境不受干扰，虽然箱体1内是相对封闭的环境，但难免一些生产过程或植物生长过程会导致菌类的滋生与蔓延，使生产过程难以实现正真的免农药栽培，针对这些问题，则利用物理杀菌系统16作为主要的解决方案，以实现无公害绿色农产品的生产。

请参见图1和图2，一加湿系统17，藉由该加湿系统17对箱体1内进行喷设保湿，箱体1内环境湿度的控制与管理就是利用加湿系统17来完成的，已达到植物生长最适的湿度环境。加湿系统17具有多个喷头（未图示，下同），多个喷头的种类也可以不一样，按照栽培植物对湿度的需要进行不同的喷头配置。

请参见图1和图2，一视频监控与图像传送系统18，藉由该视频监控与图像传送系统18对箱体1内的结构进行拍摄并传送至计算机自动控制及远程控制系统9。

请参见图1和图2，发电装置10对前述的结构进行电力的供应，立体植物工厂涉及的每一块运行系统都离不开电能，如环境模拟、工厂操作、人员管理等都需要用电，由于有此立体植物工厂是建在无电力供应的地方，更需把电摆到最首要的位置来进行科学设计，本实施例是利用太阳光发电与风力发电的结合，不仅采取能源方便，而且达到能源供应的互补，如没有太阳光照时可利用风能发电，投入成本不大，而且安装简单易实施，例如在地球的南北极建造立体植物工厂或在月球上建造立体植物工厂首选的发电装置10就是太阳光发电与风力发电系统，当然，在电力可以供应的区域也可利用这两种发电技术进行补充供电，特别是用于通风与补光上最为经济实用。

请参见图1和图2，上述立体植物工厂，对植物进行科学的栽培种植，立体植物工厂设有箱体1，于该箱体1内设置培养架2，植物置于该培养架2，通过在箱体1内设置补光系统7，该补光系统7具有多束自然光和多束灯光，多束自然光和多束灯光进行混合形成混合光，藉由多束混合光对培养架2上的植物进行照射，即通过箱体1内高精度环境控制实现植物连续高效的生产，利用计算机自动控制及远程控制系统9对植物生育的温度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使箱体1内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产，这样保证植物快速且周期稳定的生产。

请参见图1和图2，此外，产品检测部11位于该箱体1内，且该产品检测部11位于培养架2的邻近处，或该产品检测部11设于培养架2处，这样检测的环境和植物本身生长的环境几乎相同，这样在对植物进行检测时，可以确保检测的结果准确无误。

以上详细说明仅为本实用新型之较佳实施例的说明，非因此局限本实用新型的专利范围，所以，凡运用本创作说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新型的专利范围内。

Claims (10)

1.一种立体植物工厂，其特征在于，包括：一箱体，于箱体内设置一培养架，至少一营养液水池，藉由一自动控制与供给系统对该营养液水池进行控制，一空气循环流通系统，藉由该空气循环流通系统对箱体内的空气进行处理，一二氧化碳补充系统，藉由该二氧化碳补充系统对箱体内的二氧化碳进行补充处理，一补光系统，该补光系统具有多束自然光和多束灯光，多束自然光和多束灯光进行混合形成混合光，一智能温控系统，藉由该智能温控系统对箱体内的温度进行控制，一计算机自动控制及远程控制系统，对上述结构进行控制处理，藉由一发电装置对上述结构进行电力供应，一产品检测部位于该箱体内，且该产品检测部位于培养架的邻近处，或该产品检测部设于培养架处。

2.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：营养液水池位于培养架的邻近处，或营养液水池设于培养架处。

3.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：一物理杀菌系统，藉由该物理杀菌系统对箱体内进行杀菌处理。

4.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：一视频监控与图像传送系统，藉由该视频监控与图像传送系统对箱体内的结构进行拍摄并传送至计算机自动控制及远程控制系统。

5.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：一循环再利用系统，藉由该循环再利用系统对箱体内结构产生的废物废液进行处理。

6.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：一加湿系统，藉由该加湿系统对箱体内进行喷设保湿。

7.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：一环境闭锁密封系统，藉由该环境闭锁密封系统对箱体内进行闭锁密封。

8.如权利要求1所述的立体植物工厂，其特征在于：培养架为立体式构造，该培养架具有多层结构，多束灯光为多个LED植物生产灯射出形成。

9.如权利要求8所述的立体植物工厂，其特征在于：一智能调光系统，藉由该智能调光系统对多束灯光的波长进行调节，且将多束灯光的波长和多束自然光的波长进行混合调节，形成混合光的波长，该混合光的波长由灯光的波长和自然光的波长共同形成。

10.如权利要求9所述的立体植物工厂，其特征在于：一无源光纤传感器，藉由该无源光纤传感器对多束灯光和多束自然光进行传导。