CN209768507U - 一种智能植物水培设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能植物水培设备，包括支架、底箱、多个层板、顶箱、水流循环系统和水培控制系统；底箱设置于支架的底部，所述的顶箱可拆卸的设置于支架顶端，多个层板自下而上的间隔设置于底箱和顶箱之间；层板上设置有种植组件；每个层板的正上方均固定设置有照明灯模块；水流循环系统为每层种植组件循环供水；水培控制系统包括主控制器、水泵‑传感器控制器、触摸屏、光源驱动模块；主控制器与水泵‑传感器控制器相连接，主控制器与触摸屏相连接，水泵‑传感器控制器连接水泵，主控制器通过光源驱动电路分别连接每个照明灯模块的控制输入端。

Description

一种智能植物水培设备

技术领域

本实用新型涉及植物种植技术领域，尤其涉及一种智能植物水培设备。

背景技术

随着科学技术的不断进步和发展,各种植物由原来的土地种植被慢慢被移入室内进行种植,因而出现了越来越多的植物工厂,这些植物工厂可以进行高密度种植，利用各种科学技术可以培植出各种反季节的蔬菜水果、花卉等等,以满足人们在不同季节的不同需求,从而为满足人们的物质需求提供了很大的便利。

但是，不同的植物在不同的生长阶段，对于光照强度的需求是不同的，同一种植物在一天中不同的时间段中，对于光照强度的需求也是不同的，植物更加喜好与室外太阳光接近的光照强度变化。

然而，现有的水培设备中的光照模式简单，不能恰当的满足植物需求，也造成了电能的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能植物水培设备， 能够智能调节多个时间段中的光照强度逐渐变化，更好的满足植物需求，节约电能。

本实用新型采用的技术方案为：

一种智能植物水培设备，包括支架、底箱、多个层板、顶箱、水流循环系统和水培控制系统；

所述的底箱设置于支架的底部，所述的顶箱可拆卸的设置于支架顶端，所述的多个层板自下而上的间隔设置于底箱和顶箱之间，每个层板分别与支架可拆卸连接；所述的层板上设置有种植组件；所述的每个层板的正上方均固定设置有照明灯模块；

所述的水流循环系统包括水箱、水泵、上水管路和下水管路；所述的水箱设置于底箱中，所述的水箱、水泵、上水管路、每层种植组件、下水管路构成水流循环回路；

所述的水培控制系统包括主控制器、水泵-传感器控制器、用于显示信息和输入信息的触摸屏、用于调节每个照明灯模块供电回路中电流大小的光源驱动模块；所述的主控制器与水泵-传感器控制器相连接，主控制器与触摸屏相连接，水泵-传感器控制器的控制输出端连接水泵的控制输入端，所述的主控制器的控制输出端通过光源驱动电路分别连接每个照明灯模块的控制输入端。

所述的照明灯模块包括第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块，U所述的第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块发出的光的波长均不相等；所述的主控制器的控制输出端通过光源驱动电路分别连接第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块的控制输入端。

所述的水培控制系统还包括用于检测监测区域中是否有人的红外传感器，所述红外传感器的信号输出端连接主控制器的第一输入端。

所述的水培控制系统还包括用于检测水培设备种植空间中温度的温度传感器和用于检测水培设备种植空间中湿度的湿度传感器，所述的温度传感器的信号输出端连接主控制器的第二输入端，所述湿度传感器的信号输出端连接主控制器的第三信号输入端。

所述的水培控制系统包括总线，所述的主控制器通过总线分别连接水泵-传感器控制器、触摸屏、光源驱动模块、红外传感器、温度传感器、湿度传感器。

所述的智能植物水培设备还包括二维码、第一无线通讯模块、云服务器、第二无线通讯模块和移动终端，所述的移动终端通过第二无线通讯模块与云服务器相连接；云服务器通过第一无线通讯模块与主控制器相连接。

所述的层板为矩形板，所述的支架包括四根立柱和连接件，所述的连接件包括连接螺栓和T型紧固螺栓，立柱与层板的拐角一一对应设置；所述层板的拐角的第一边沿处竖直设置有第一立柱连接板，层板的拐角的第二边沿处竖直设置有第二立柱连接板，第一立柱连接板设置有与T型紧固螺栓螺帽匹配的第一矩形孔，第二立柱连接板设置有与T型紧固螺栓螺帽匹配的第二矩形孔；所述的立柱的第一连接壁对应第一立柱连接板设置第一T型槽，所述的立柱的第二连接壁对应第二立柱连接板设置第二T型槽；

立柱的第一连接壁通过第一T型槽、第一矩形孔和T型紧固螺栓的配合与层板的第一立柱连接板紧固连接；立柱的第二连接壁通过第二T型槽、第二矩形孔和T型紧固螺栓的配合与层板的第一立柱连接板紧固连接；所述的立柱的上端面通过连接螺栓与顶箱固定连接，所述立柱的下端面通过连接螺栓与底线的上壁板固定连接。

所述的第一T型槽和第二T型槽为竖向设置的通槽。

所述的智能植物水培设备还包括定位销，所述的立柱竖向设置有立柱销孔，所述的立柱销孔为通孔；所述顶箱的上端面对应立柱销孔设置上销孔，所述底箱顶板对应立柱销孔设置下销孔；所述的定位销竖直穿过下销孔、立柱销孔和上销孔。

所述的立柱内竖直设置有管线安装槽。

本实用新型通过触摸屏向主控制器输入时间段信息，将一天分为多个时间段，主控制器通过控制光源驱动电路控制每个时间段中的光照强度从初始值逐渐变化到目标值，避免因光线的突然变化会使植物产生应激反应，影响正常的生过程与形态，从而使得光照强度能够满足植物需求，适应植物长期演进生长，且节约电能。

进一步的，将照明灯模块设置为波长不同的第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块，主控制器分别控制每个灯条中的第一串灯珠、第二串灯珠、第三串灯珠中的电流大小从初始值逐渐变化至目标值，从而使得在每个时间段中，三种波长的光按时间段按指定比例混合，满足不同植物不同生长阶段对光谱的不同需求，使植物向期望的方向生长，从而使得水培设备动态适应的多种植物的多个生长阶段；同时，通过满足植物对光谱的吸收的选择性，通过输出指定的、有利于植物光合作用的波长的光谱，减少了电能的浪费，节约了电能资源。

更进一步的，人员利用手机等移动终端扫描二维码，通过云服务器与主控制器通讯，向主控制输入指令，并查看温度、湿度等数据。二维码代表了一个数据序列，二维码的译码误码率为千万分之一，通过二维码，人员可以远程、快速、准确的得到水培设备的信息数据，进行远程操纵，大大提升了水培设备操作的便捷程度。

更进一步的，通过在层板的拐角设置第一立柱连接板和第二立柱连接板，立柱设置于层板的拐角并设置第一T型槽和第二T型槽； 立柱通过第一T型槽、第二T型槽、第一立柱连接板和第二立柱连接板，以及T型紧固螺栓的配合与层板紧固连接；实现了立柱与层板的快速装配连接，在运输过程中，水培设备的底箱、多个层板、顶箱、立柱四大部分分别运输，使用时，这四个部分可能过T型紧固螺栓、连接螺栓装配起来；使运输的体积远远小于装配后使用的体积，节省大量的运输费用与存储费用，也减小了在运输、存储过程中意外损坏的可能性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为立杆结构示意图；

图4为层板结构示意图；

图5为立柱与层板连接示意图；

图6为立柱与顶箱连接示意图；

图7为立柱与底箱连接示意图；

1、立柱；2、底箱；3、层板；4、顶箱；5、触摸屏；6、第一立柱连接板；7、第二立柱连接板；8、第一矩形孔；9、第二矩形孔；10、第一T型槽；11、第二T型槽；12、定位销；13、立柱销孔；14、第一下连接孔；15、第一上连接孔；16、种植组件安装板；17、管线安装槽。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、 “竖直”、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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1和图2所示，本实用新型包括一种智能植物水培设备，包括支架、底箱2、多个层板3、顶箱4、水流循环系统和水培控制系统；

所述的底箱2设置于支架的底部，所述的顶箱4可拆卸的设置于支架顶端，所述的多个层板3自下而上的间隔设置于底箱2和顶箱4之间，每个层板3分别与支架可拆卸的连接；所述的层板3上设置有种植组件；所述的每个层板3的正上方均固定设置有照明灯模块；

所述的水流循环系统包括水箱、水泵、上水管路和下水管路；所述的水箱设置于底箱2中，所述的水箱、水泵、上水管路、每层种植组件、下水管路构成水流循环回路。

本实施例中，所述的种植组件包括蛇形水槽和盖板，所述的盖板沿蛇形水槽的路径设置多个种植孔；蛇形水槽放置于层板3，盖板盖设于蛇形水槽上。水泵的出口通过上水管路连接顶层蛇形水槽的进水口，顶层蛇形水槽的出水口通过下水管路连接下层相邻蛇形水槽的进水口；上层顶层蛇形水槽的出水口依次通过下水管路连接下层相邻蛇形水槽的进水口；底层蛇形水槽的出水口连接水箱进口。

水箱中的水经水泵和上水管路进入顶层水槽，依靠水位差和重力在蛇形水槽完成蛇形路径的流动，并进入相邻的下层蛇形水槽，重复上述过程，直至流过所有的蛇形水槽，重新注入水箱中，形成水流循环回路。

所述的水培控制系统包括主控制器、水泵-传感器控制器、用于显示信息和输入信息的触摸屏5、用于调节每个照明灯模块供电回路中电流大小的光源驱动模块；所述的主控制器与水泵-传感器控制器相连接，主控制器与触摸屏5相连接，水泵-传感器控制器的控制输出端连接水泵的控制输入端，所述的主控制器的控制输出端通过光源驱动电路分别连接每个照明灯模块的控制输入端。

在水泵-传感器控制器的控制下，水箱的水在设定间隔时间，被水泵泵至顶层水槽。

本实施例中，所述的水箱中还设置有液位计，所述的液位计的信号输出端与水泵-传感器控制器相连接，水泵-传感器控制器设置有水位阈值，水泵-传感器控制器根据液位计采集的液位信号，在液位低于阈值时控制水泵停止工作，防止水泵做无用功，节约能源，延长水泵的使用寿命。

所述的照明灯模块包括第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块，U所述的第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块发出的光的波长均不相等；所述的主控制器的控制输出端通过光源驱动电路分别连接第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块的控制输入端，实现对第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块的单独控制。

本实施里中，所述的照明灯模块固定设置于上层相邻层板3的底部。每个照明灯模块包括三个灯条，每个灯条分别设置有第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块，第一照明灯模块为第一串灯珠，第二照明灯模块为第二串灯珠和第三照明灯模块为第三串灯珠。本实施例中，所述的第一串灯珠发出红色光、第二串灯珠发出蓝色光，第三串灯珠发出白色光（全光谱光）。

本实用新型的工作过程及原理如下：

植物在正常的阳光下生长时，每个时间段最适宜的光合光量子量通量是不同的，因此，通过触摸屏5向主控制器输入时间段信息，将一天二十四个小时分为多个时间段。

主控制器通过控制光源驱动电路，控制每个照明灯模块中灯条的电流大小，在每个时间段内，主控制器控制灯条中的电流大小从初始值逐渐变化至目标值，灯条的亮度逐渐变化，从而控制每个时间段中光合光量子量通量从初始值逐渐变化到目标值，即水培设备中的光照强度符合从初始值逐渐变化到目标值，从而使得光合光量子量通量能够满足植物需求，有利于植物的生长，且节约电能。

不同时间段中，主控制器控制灯条中的电流以不同的速率变化。与日出、日落时间对应的时间段，主控制器控制灯条中的电流以较快的速率变化，与正午对应的时间段，主控制器控制控制灯条中的电流以较慢的速率变化，从而尽可能的使得水培设备中的亮度变化接近太阳光的自然变化，特别是接近日出日落的太阳光变化，使植物可以在近似自然的环境中生长，避免因光线的突然变化会使植物产生应激反应，影响正常的生过程与形态，适应植物长期演进的生长需求。

主控制器控制灯条中电流大小的同时，分别控制每个灯条中的第一串灯珠、第二串灯珠、第三串灯珠中的电流大小从初始值逐渐变化至目标值，从而使得在每个时间段中，三种波长的光按时间段按指定比例混合。这是因为不同的植物，不同的生长阶段，对光谱组合的需求是不一样。通过分别调节第一串灯珠、第二串灯珠、第三串灯珠的亮度，从而使得灯条输出不同光谱组合的光，满足不同植物不同生长阶段对光谱的不同需求，使植物向期望的方向生长，从而使得水培设备动态适应的多种植物的多个生长阶段；同时，通过满足植物对光谱的吸收的选择性，通过输出指定的、有利于植物光合作用的波长的光谱，减少了电能的浪费，节约了电能资源。

所述的水培控制系统还包括用于检测监测区域中是否有人的红外传感器，所述红外传感器的信号输出端连接主控制器的第一输入端。

红外传感器将采集的信号传输至主控制器，主控制器对信号进行处理，判断监测区域中是否有人。当红外传感器检测到检测区域有人时，主控制器通过光源驱动电路调节所有灯条中的电流至人眼照明目标值，使得水培设备中的亮度符合人类的照明要求与视觉要求，便于人员查看水培植物的生长情况。

所述的水培控制系统还包括用于检测水培设备种植空间中温度的温度传感器和用于检测水培设备种植空间中湿度的湿度传感器，所述的温度传感器的信号输出端连接主控制器的第二输入端，所述湿度传感器的信号输出端连接主控制器的第三信号输入端。

所述湿度传感器和所述温度传感器分别用于监测所述水培设备中植物生长环境的湿度和温度；湿度传感器和所述温度传感器将采集的湿度信号和温度信号传输至主控制器中，主控制器对温度信号和湿度信号进行处理，转换为温度值和湿度值，人员可通过触摸屏5查看水培设备的温度值和湿度值，并利用温度调节装置（空调、加热器）、湿度调节装置（加湿器、风扇）等调节水培设备的温度和湿度，为水培植物提供更好的生长环境，有利于水培植物的生长。

所述的水培控制系统包括总线，所述的主控制器通过总线分别连接水泵-传感器控制器、触摸屏5、光源驱动模块、红外传感器、温度传感器、湿度传感器。触摸屏5、光源驱动模块、水泵-传感器控制器、光源驱动电路、红外传感器、温度传感器、湿度传感器并列地连接到总线上，主控制器通过总线与之分别进行通讯，分别控制它们动作。总线的设置使得主控制器与各个模块之间的通讯更加便捷、迅速从而大幅提高了处理效率。

所述的智能植物水培设备还包括二维码、第一无线通讯模块、云服务器、第二无线通讯模块和移动终端，所述的移动终端通过第二无线通讯模块与云服务器相连接；云服务器通过第一无线通讯模块与主控制器相连接。

本实施例中，所述的移动终端采用手机或平板。

人员手机扫描二维码，通过云服务器与主控制器通讯，向主控制输入指令，并查看温度、湿度等数据。二维码代表了一个数据序列，二维码的译码误码率为千万分之一，通过二维码，人员可以远程、快速、准确的得到水培设备的信息数据，大大提升了水培设备操作的便捷程度。

如图3、图4、图5、图6、图7所示；所述的一种智能植物水培设备中，所述的层板3为矩形板，所述的支架包括四根立柱1和连接件，所述的连接件包括连接螺栓和T型紧固螺栓，立柱1与层板3的拐角一一对应设置；所述层板3的拐角的第一边沿处竖直设置有第一立柱连接板6，层板3的拐角的第二边沿处竖直设置有第二立柱连接板7，第一立柱连接板6设置有与T型紧固螺栓螺帽匹配的第一矩形孔8，第二立柱连接板7设置有与T型紧固螺栓螺帽匹配的第二矩形孔9；所述的立柱1的第一连接壁对应第一立柱连接板6设置第一T型槽10，所述的立柱1的第二连接壁对应第二立柱连接板7设置第二T型槽11；

立柱1的第一连接壁通过第一T型槽10、第一矩形孔8和T型紧固螺栓的配合与层板3的第一立柱连接板6紧固连接；立柱1的第二连接壁通过第二T型槽11、第二矩形孔9和T型紧固螺栓的配合与层板3的第一立柱连接板6紧固连接；所述的立柱1的上端面通过连接螺栓与顶箱4固定连接，所述立柱1的下端面通过连接螺栓与底线的上壁板固定连接。

具体来说，T型紧固螺栓的螺帽穿过第一矩形孔8或第二矩形孔9，对应的插入第一T型槽10或第二T型槽11中，旋转90度后，螺帽被T型槽卡住，无法拔出，再通过螺母将T型紧固螺栓拧紧，从而将第一连接壁和第一立柱连接板6，第二连接壁和第二立柱连接板7紧固连接，从而实现了立柱1与层板3的快速装配连接。

本实施例中，层板3一条边两端的立柱1连接板之间一体化设置有种植组件安装板16，所述的种植组件安装板16的上端面为阶梯型，便于与种植组件配合安装。

立柱1的底端设置有第一下连接孔14、底箱2顶板上设置第二下连接孔，连接螺栓穿过第二下连接孔和第一下连接孔14固定连接立柱1和底箱2。立柱1的顶端设置有第一上连接孔15、底箱2顶板上设置第二上连接孔，连接螺栓穿过第一上连接孔15和第二上连接孔固定连接立柱1和顶箱4。

在运输过程中，水培设备的底箱2、多个层板3、顶箱4、立柱1四大部分分别运输，使用时，这四个部分可能过T型紧固螺栓、连接螺栓装配起来；使运输的体积远远小于装配后使用的体积，节省大量的运输费用与存储费用，也减小了在运输、存储过程中意外损坏的可能性。

所述的第一T型槽10和第二T型槽11为竖向设置的通槽，从而使得人员可根据植物的高度等实际需求，灵活选择层板3之间的高度。

所述的一种智能植物水培设备还包括定位销12，所述的立柱1竖向设置有立柱销孔13，所述的立柱销孔13为通孔；所述顶箱4的上端面对应立柱销孔13设置上销孔，所述底箱2顶板对应立柱销孔13设置下销孔；所述的定位销12竖直穿过下销孔、立柱销孔13和上销孔。定位销12的设置使被定位的立杆、底箱2和顶箱4在一定的制造误差下保证位置对应关系，保证连接螺栓顺利地紧固立杆与底箱2和立杆与顶箱4，同时减少装配后水培设备的形位误差，保证了装配完成的水培设备的稳定性。

更进一步的，所述的立柱1内竖直设置有管线安装槽17，总线、上水管路和下水管路排布在管线安装槽17中，使得水培设备线路整洁。

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。

Claims (10)

1.一种智能植物水培设备，其特征在于：包括支架、底箱、多个层板、顶箱、水流循环系统和水培控制系统；

所述的底箱设置于支架的底部，所述的顶箱可拆卸的设置于支架顶端，所述的多个层板自下而上的间隔设置于底箱和顶箱之间，每个层板分别与支架可拆卸连接；所述的层板上设置有种植组件；所述的每个层板的正上方均固定设置有照明灯模块；

所述的水流循环系统包括水箱、水泵、上水管路和下水管路；所述的水箱设置于底箱中，所述的水箱、水泵、上水管路、每层种植组件、下水管路构成水流循环回路；

所述的水培控制系统包括主控制器、水泵-传感器控制器、用于显示信息和输入信息的触摸屏、用于调节每个照明灯模块供电回路中电流大小的光源驱动模块；所述的主控制器与水泵-传感器控制器相连接，主控制器与触摸屏相连接，水泵-传感器控制器的控制输出端连接水泵的控制输入端，所述的主控制器的控制输出端通过光源驱动电路分别连接每个照明灯模块的控制输入端。

2.根据权利要求1所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的照明灯模块包括第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块，U所述的第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块发出的光的波长均不相等；所述的主控制器的控制输出端通过光源驱动电路分别连接第一照明灯模块、第二照明灯模块和第三照明灯模块的控制输入端。

3.根据权利要求2所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的水培控制系统还包括用于检测监测区域中是否有人的红外传感器，所述红外传感器的信号输出端连接主控制器的第一输入端。

4.根据权利要求3所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的水培控制系统还包括用于检测水培设备种植空间中温度的温度传感器和用于检测水培设备种植空间中湿度的湿度传感器，所述的温度传感器的信号输出端连接主控制器的第二输入端，所述湿度传感器的信号输出端连接主控制器的第三信号输入端。

5.根据权利要求4所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的水培控制系统包括总线，所述的主控制器通过总线分别连接水泵-传感器控制器、触摸屏、光源驱动模块、红外传感器、温度传感器、湿度传感器。

6.根据权利要求1所述的智能植物水培设备，其特征在于：还包括二维码、第一无线通讯模块、云服务器、第二无线通讯模块和移动终端，所述的移动终端通过第二无线通讯模块与云服务器相连接；云服务器通过第一无线通讯模块与主控制器相连接。

7.根据权利要求1所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的层板为矩形板，所述的支架包括四根立柱和连接件，所述的连接件包括连接螺栓和T型紧固螺栓，立柱与层板的拐角一一对应设置；所述层板的拐角的第一边沿处竖直设置有第一立柱连接板，层板的拐角的第二边沿处竖直设置有第二立柱连接板，第一立柱连接板设置有与T型紧固螺栓螺帽匹配的第一矩形孔，第二立柱连接板设置有与T型紧固螺栓螺帽匹配的第二矩形孔；所述的立柱的第一连接壁对应第一立柱连接板设置第一T型槽，所述的立柱的第二连接壁对应第二立柱连接板设置第二T型槽；

立柱的第一连接壁通过第一T型槽、第一矩形孔和T型紧固螺栓的配合与层板的第一立柱连接板紧固连接；立柱的第二连接壁通过第二T型槽、第二矩形孔和T型紧固螺栓的配合与层板的第一立柱连接板紧固连接；所述的立柱的上端面通过连接螺栓与顶箱固定连接，所述立柱的下端面通过连接螺栓与底线的上壁板固定连接。

8.根据权利要求7所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的第一T型槽和第二T型槽为竖向设置的通槽。

9.根据权利要求8所述的智能植物水培设备，其特征在于：还包括定位销，所述的立柱竖向设置有立柱销孔，所述的立柱销孔为通孔；所述顶箱的上端面对应立柱销孔设置上销孔，所述底箱顶板对应立柱销孔设置下销孔；所述的定位销竖直穿过下销孔、立柱销孔和上销孔。

10.根据权利要求9所述的智能植物水培设备，其特征在于：所述的立柱内竖直设置有管线安装槽。