CN218789661U - 一种分层轮作的植物种植装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分层轮作的植物种植装置，包括培育架，具有多个栽培层；播种机构，设置于培育架侧部，用于存储植物种子并经驱动将植物种子投放至多个栽培层中的一个或多个；多条传送皮带，沿培育架长度方向延伸，并沿培育架宽度方向间隙布设于多个栽培层中的一个或多个，以用于承载植物种子并作为植物种子的生长基底；其中，播种机构包括与多个栽培层中的一个或多个对应设置的播种部，播种部包括沿培育架宽度方向延伸并具有多个排料孔的播种管和按照与排料孔对应的方式配置在播种管侧部的缓存仓，其中，缓存仓远离播种管的一端具有多个播种口。

Description

一种分层轮作的植物种植装置

技术领域

本实用新型涉及植物培育技术领域，尤其涉及一种分层轮作的植物种植装置。

背景技术

牧草，一般指供饲养的牲畜食用的草或其他草本植物。牧草再生力强，一年可收割多次，富含各种微量元素和维生素，因此成为饲养家畜的首选。牧草品种的优劣直接影响到畜牧业经济效益的高低。广义的牧草包括青饲料和作物。作为牧草的条件最好是具备生长旺盛草质柔嫩、单位面积产量高、再生力强、一年内能收割多次、对家畜适口性好、营养上含有丰富的优质蛋白和长骨骼所必需的适量的磷钙及丰富的维生素类等。

CN211510066U公开了一种智能牧草种植培育架，该培育架包括培育架本体、喷淋装置、水控制模块、光照装置以及光控制模块，其中：培育架本体包括若干层架体，喷淋装置和光照装置均安装于架体之间，水控制模块与喷淋装置控制连接，水控制模块用于控制喷淋装置的喷淋时间，光照装置与光控制模块控制连接，光控制模块用于控制光照装置的照射时间。

CN204119929U公开了一种智能无土种植牧草轮作系统，包括保温箱体和中央控制单元，保温箱体内部设置有轨道、托盘培养架和牧草培养皿，中央控制系统对保温箱体内部的温度、湿度和光照强度进行自动化控制，保温箱体采用不透光材质制成，使牧草的生长环境完全封闭，并且具有良好的保温、隔热效果。通过液位传感器和报警装置对牧草培养皿和营养液存储箱中营养液量进行监测，在营养液量较低时发出报警信息，使营养液量满足牧草的生长需要。

现今人们通常采用无土栽培技术来培育牧草，具体包括在室内或室外通过无土栽培装置来培育牧草，牧草通过自然生长方式来培植，这种培育方式通常被称为开放式培育方法，期间牧草的生长将会受到自然环境的影响，而现有利用无土栽培装置培育牧草的培植方法通常侧重于对牧草生长过程的监控，缺少牧草种子播撒以及牧草成熟收获等牧草生产全过程的执行机构，并且现有牧草培育装置的生产培育效率及其产量普遍较低。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种分层轮作的植物种植装置，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种分层轮作的植物种植装置，包括：

培育架，具有多个栽培层；

播种机构，设置于培育架侧部，用于存储植物种子并经驱动将植物种子投放至多个栽培层中的一个或多个；

多条传送皮带，沿培育架长度方向延伸，并沿培育架宽度方向间隙布设于多个栽培层中的一个或多个，以用于承载植物种子并作为植物种子的生长基底；

其中，播种机构包括与多个栽培层中的一个或多个对应设置的播种部，播种部包括沿培育架宽度方向延伸并具有多个排料孔的播种管和与排料孔对应并配置在播种管侧部的缓存仓，其中，缓存仓远离播种管的一端具有多个播种口。

优选地，播种机构还包括种子分料口和排料管，其中，种子分料口配置在培育架顶部，排料管按照使种子分料口和播种部管道连通的方式连接于种子分料口和播种部。

优选地，本实用新型还包括驱动装置，驱动装置配置在培育架的沿其长度方向远离播种机构的另一侧，并配置为控制传送皮带在沿培育架长度方向上的运动。

优选地，本实用新型还包括与播种机构同侧配置的切割机构，切割机构配置为切割由传送皮带传送并途径切割机构的目标植物。

优选地，切割机构包括导杆、滑块、气缸和喷头，其中，滑块滑动连接于导杆，气缸传动地连接于滑块，以用于驱动滑块沿导杆移动，其中，滑块上连接有用于提供切割水柱的喷头。

优选地，本实用新型还包括控制单元，控制单元配置为控制播种部相对于传送皮带的转动，以通过播种部执行针对传送皮带的播种操作。

优选地，本实用新型的播种口是由缓存仓远离播种管一端的开口以渐缩的方式形成的。

优选地，本实用新型还包括用于供给水分/营养液成分的喷雾单元和用于提供种子生长发育所需光线的光照单元，其中，喷雾单元和/或光照单元配置在培育架的各栽培层底部。

优选地，喷雾单元包括多条喷雾管道和配置在喷雾管道上的多个雾化喷头，其中，喷雾管道以与传送皮带并行延伸的方式设置于培育架的各栽培层底部，多个雾化喷头沿喷雾管道延伸方向间隙布设，以用于向其对应的一条或多条传送皮带上的植物种子提供营养液喷雾。

优选地，本实用新型还包括用于采集各项环境参数的至少一种采集单元。特别地，采集单元包括但不限于温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、气体浓度传感器等环境传感器。

本实用新型的有益技术效果包括：本实用新型提供一种集自动播种、培育及收割功能一体化的植物种植装置，弥补了现有牧草培育装置普遍缺少针对牧草种子播撒以及牧草成熟收获等牧草生产全过程的执行机构的缺陷，在减少过多人工操作介入的同时，能够实现牧草种子的播种以及牧草流水线形式的生产收割，提高了植物工厂的生产运行效率，实现牧草一年多次快速生产、收割。特别地，除牧草之外，本实用新型提供的植物种植装置还适合除牧草之外的其它生长收获周期短、单位面积产量高的作物播种、培育及收割过程，其应用广泛，具有显著的产业经济价值。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种优选实施方式的植物种植装置的轴测结构示意图之一；

图2是本实用新型提供的一种优选实施方式的植物种植装置的轴测结构示意图之二；

图3是本实用新型提供的一种优选实施方式的播种部的局部结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种优选实施方式的切割机构的局部结构示意图。

附图标记列表

1：培育架；2：种子分料口；3：排料管；4：播种部；5：传送皮带；6：驱动装置；7：切割机构；41：播种管；42：缓存仓；43：播种口；71：导杆；72：滑块；73：气缸；74：喷头；410：排料孔。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本实用新型涉及一种植物培育装置。进一步地，本实用新型具体涉及一种具有可控的播种机构的分层植物栽培架，或一种多层种植装置。另一方面，本实用新型还涉及一种植物培育系统，可包括上述的植物培育装置、分层植物栽培架或多层种植装置。

本实用新型提供了一种可用于分层轮作的植物种植装置，该植物种植装置尤其是适用于牧草的自动播种、培育及收割全过程。除此之外，本实用新型的植物种植装置还可用于其它作物的自动播种、培育及收割全过程，具体包括例如牧草一类的具有短生长收获周期、高单位面积产量的作物。

图1和图2示出了本实用新型的植物种植装置的结构示意图，具体地，如图1和图2所示，本实用新型的植物种植装置可以包括培育架1、播种机构、传送皮带5、驱动机构6和切割机构7。

根据一种优选实施方式，培育架1可用于植物培育。播种机构可用于存储待培育的植物种子并经驱动将植物种子投放至培育架1上。具体地，培育架1上设置的多条传送皮带5可用于承载待培育的植物种子并作为植物种子的生长基底。切割机构7则可以用于将植物种子发育成熟后的作物进行分块切割。

根据一种优选实施方式，如图1和图2所示，本实用新型的培育架1为立体多层结构，其具有多个栽培层。进一步地，传送皮带5可沿培育架1长度方向延伸，并且多条传送皮带5可沿培育架1宽度方向间隙布设于各栽培层。

在一些可选实施方式中，培育架1可具有3～5个栽培层。具体而言，培育架1长约8～17m，优选10～15m，更优选12.5m。进一步地，栽培支架宽例如约2～5m，优选2.5m。栽培支架高例如约3～6m，优选4m。

根据一种优选实施方式，本实用新型中，播种机构布设在培育架1长度方向的其中一端(如图1左端)。进一步地，播种机构可以包括种子分料口2、排料管3以及播种部4。具体地，如图1所示，种子分料口2配置在培育架1沿其长度方向一侧的顶部。多条长度各异的排料管3管道连接至该种子分料口2底部的出料口。进一步地，各排料管3远离种子分料口2的一端沿培育架1的高度方向延伸并各自连接至分布于各栽培层的播种部4。

根据一种优选实施方式，如图1所示，当需要利用播种部4播种时，驱动播种部4转动以使播种部4按照相对于各栽培层所在平面保持预定夹角的方式设置，从而使播种部4内的植物种子经由播种部4的出口滑落至对应的传送皮带5上。

根据一种优选实施方式，播种部4配置为可转动的。具体而言，种子分料口2可用于暂存植物种子，种子分料口2内的植物种子可通过其底部的出料口排入各排料管3。进一步地，各排料管3内的植物种子基于重力势能下落并滚入与各栽培层对应设置的播种部4内。通过转动下放播种部4(例如使播种部4相对其所对应的栽培层保持预定倾角)可将植物种子播撒至传送皮带5上。优选地，当播种工序完成后，可将播种部4回转复位。

根据一种优选实施方式，如图3所示，播种部4可包括播种管41、缓存仓42以及播种口43。具体地，播种管41连接至排料管3出口以通过排料管3管道连通于种子分料口2。进一步地，播种管41以沿培育架1的宽度方向延伸的方式配置在各栽培层侧部。特别地，在一些可选实施方式中，播种管41可由两个彼此对称的半圆形管道可拆卸组合形成。

根据一种优选实施方式，如图3所示，播种管41侧部间隙开设有若干排料孔410。优选地，排料孔410用作植物种子的排出通道。进一步地，播种管41的外侧面连接有缓存仓42。特别地，缓存仓42以与播种管41的排料孔410对应并将排料孔410包含的方式配置在缓存仓42外侧。优选地，缓存仓42与播种管41之间可采用可拆卸连接方式。

根据一种优选实施方式，如图3所示，缓存仓42可由两块盖板与播种管41的部分外侧面彼此围合形成。特别地，缓存仓42具有作为种子暂存空间的空腔。进一步地，缓存仓42可以具有多个独立的种子贮存腔。特别地，多个种子贮存腔之间可以是间隔独立的。优选地，每一独立的种子贮存腔可以对应预定数量的排料孔410(如2～4个)。

根据一种优选实施方式，如图3所示，缓存仓42远离播种管41的一侧具有多个播种口43。具体地，大致呈条形的播种口43是由缓存仓42远离播种管41一端的开口以渐缩的方式形成的。特别地，各播种口43的开口长度优选小于或等于其对应的传送皮带5的宽度。

根据一种优选实施方式，在通过本实用新型的播种机构进行播种时，首先通过外部提升机构(图中未示出)将待播撒的种子从种子存储罐提升至播种机构的种子分料口2中。进一步地，可控制种子分料口2与各层排料管3之间的阀门开启以使植物种子能够进入到各栽培层对应的播种部4中。

根据一种优选实施方式，传送皮带5优选与驱动机构6传动连接。驱动机构6可用于控制传送皮带5于培育架1上的运动方向及速率等。特别地，驱动机构6可以设置在培育架1与播种结构相对的另一侧。进一步地，处于每一栽培层中的一个或多个传送皮带5可配置独立的驱动机构6。换而言之，每一栽培层中的传送皮带5可分别独立控制，使得各栽培层中传送皮带的运动可以是彼此不同步的。

根据一种优选实施方式，驱动机构6可与本系统的控制单元(PLC)信号连接。进一步地，驱动机构6可以是驱动电机。

根据一种优选实施方式，当需要利用播种部4进行播种工作时，通过驱动机构6驱动链条运动以带动传送皮带5沿培育架1长度方向向远离播种机构的一端运动，同时可通过控制单元(PLC)驱动气缸工作以控制播种部4转动下放从而使播种部4的播种口43与传送皮带5相对应。此后，播种管41内的植物种子能够经由缓存仓42及播种口43排出并滑落至对应的传送皮带5之上。

根据一种优选实施方式，随着传送皮带5沿培育架1长度方向的持续运动，播种部4的播种管41内的植物种子陆续经由播种部4的播种口43排出并依次间隙阵列于传送皮带5上。优选地，当传送皮带5运动至培育架1的末端(即相对于播种机构的另一端)时，播种工序完成。进一步地，播种工序完成后，可通过控制单元(PLC)将播种部4回转复位。

根据一种优选实施方式，播撒在传送皮带5上的种子厚度是可根据实际种植需求进行调整的。具体而言，基于实际种植需求，培育架1的整体高度以及各栽培层的层高是可预先确定的，故种子分料口2距各栽培层的播种部4的高度是已知的，由此种子分料口2内的植物种子滑落至各栽培层的播种部4时产生的势能是可计算得出的。特别地，根据重力势能、动能的转化关系，可以设计播种管41的长度。

进一步地，根据播种管41与各栽培层之间的净高、播种部4与传送皮带5之间的倾角，以及播种管41、缓存仓42的摩擦系数等相关影响参数，播种管41内的植物种子的下落速度是可计算出的，鉴于此，可以通过调整传送皮带5的运动速度以配合播种管41内的植物种子的下落速度的方式来调整传送皮带5上的种子播撒厚度。

根据一种优选实施方式，本实用新型中，针对各栽培层的播种工序不必同时进行，也即各栽培层的播种作业可以是相互独立的，培育人员可以根据实际种植需求利用播种机构为培育架1的其中一个或多个栽培层单独或同时执行播种工序。换而言之，根据实际种植需求，分层轮作表示针对各栽培层的播种工序可以是分批次/时段进行的。

根据一种优选实施方式，待种子在传送皮带5上生长预定时间后，种子发芽生长达到成熟的可切割状态。进一步地，可通过切割机构7对生长至目标状态的作物进行切割。优选地，该切割机构7为水切割机构。特别地，本实用新型的切割机构7优选与播种机构同侧设置。在一些可选实施方式中，切割机构7也可设置在播种机构的对侧，也即培育架1长度方向的另一端。

根据一种优选实施方式，如图4所示，本实用新型的切割机构7可包括导杆71、滑块72、气缸73以及喷头74。具体地，切割机构7具有一壳体。导杆71在该壳体内横向延伸且两端连接至壳体内壁。滑块72滑动连接于导杆71。气缸73传动地连接于滑块72，用于驱动滑块72沿导杆71移动。进一步地，滑块72上连接有用于提供高压水柱的喷头74。

根据一种优选实施方式，切割机构7可以包括多个喷头74。例如，切割机构7包括2～4个喷头74。优选地，切割机构7包括3个喷头74。进一步地，3个喷头74的间距大约600～700m。优选地，各喷头74约为650m。气缸73的行程约为700mm。切割机构7可切割宽度大约为2m。

具体而言，待种子达成可切割状态(例如切割牧草)时，可通过控制单元(PLC)控制播种机构的播种部4抬起，并且通过培育架1侧部的驱动机构6反转，以使传送皮带5沿培育架1长度方向向靠近播种机构的一端运动，从而将成熟作物沿播种机构所在方向传送。进一步地，在成熟作物经过切割机构7之时，切割机构7的滑块72被配置为横向往复运动，同时利用喷头74形成的高压水柱可将成熟作物切割成一定大小的块体。待传送皮带5回转至初始位置时，作物切割完成。特别地，基于实际需求，作物的切割体积可以通过控制切割机构7的滑块72的运动速度和/或传动皮带的运动速度来调整。

根据一种优选实施方式，除播种机构外，本实用新型的植物种植装置还包括用于供给水分/营养液成分的喷雾单元(图中未示出)和用于提供种子生长发育所需光线的光照单元(图中未示出)。

根据一种优选实施方式，喷雾单元可以包括多条喷雾管道和配置在喷雾管道上的多个雾化喷头。具体地，喷雾管道的进液口可以连接于进液总管。进液总管管道连通于营养液存储罐(图中未示出)。喷雾管道可设置在培育架1的各栽培层底部并与传送皮带并行延伸。喷雾管道上间隙布设有多个雾化喷头。单个雾化喷头可提供一定范围的喷雾区域。多个雾化喷头用于共同向其下方传送皮带5上的植物种子提供营养液喷雾。

根据一种优选实施方式，光照单元可包括多个植物生长灯。具体地，植物生长灯为具有一种或多种发光颜色或光波波长的LED灯。具体地，植物生长灯可设置在培育架1的各栽培层的底部，以为其下方传送皮带5上的植物种子提供生长光照。特别地，若干植物生长灯沿培育架1的长度和宽度方向间隙布置。优选地，为了避免光线干扰，各栽培层的底部可以是不透光的。

根据一种优选实施方式，本实用新型中，植物工厂的顶部可集成有光伏组件。光伏组件可将白天的太阳能转化成电能并储存，夜晚给温控单元、喷雾单元和植物生长灯供电，保证牧草在晚上也处于较好的生长状态。

根据一种优选实施方式，播种工序完成后，可通过控制单元(PLC)控制喷雾单元喷洒水雾/营养液喷雾和控制光照单元输出种子生长发育所需的光照。

进一步地，根据种子生长阶段的不同，可以通过控制单元(PLC)调整相应的喷洒水雾/营养液喷雾的供给时长、浓度和生长光线的照射时长、强度以及相应的光质比等。优选地，喷洒水雾和/或提供光照可以是周期性地，也可以是连续地，这与待培育种子的具体生长阶段有关。

根据一种优选实施方式，本实用新型还可包括温控单元。具体地，温控单元可以包括散热装置、加热装置以及温度传感器。温度传感器可用于实时采集厂房内的温度信息，并将温度信息发送给控制单元(PLC)。特别地，控制单元(PLC)可基于厂房内的实时温度信息与预设温度阈值间的差异关系，控制散热装置或加热装置工作使厂房内的温度始终保持在适合牧草生长的范围。优选地，对于大部分冷季型牧草而言，适宜的环境温度大约为15～25℃。对于大部分暖季型牧草而言，适宜的环境温度大约为25～35℃。

根据一种优选实施方式，本实用新型的喷雾单元还可以包括干燥装置和湿度传感器。湿度传感器可配置在厂房内。湿度传感器用于实时采集厂房内的湿度信息，并将湿度信息发送给控制单元(PLC)。控制单元(PLC)可控制干燥装置或喷淋装置工作使厂房内的湿度保持在适合牧草生长的范围。

根据一种优选实施方式，本实用新型还可包括用于采集各项环境参数的至少一种采集单元。具体地，用于采集环境参数的采集单元包括但不限于温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、气体浓度传感器等环境传感器。本实用新型中的控制单元(PLC)可与温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、气体浓度传感器等环境传感器信号连接。

根据一种优选实施方式，本实用新型中的控制单元(PLC)还可通过无线网络与上位控制终端连接。进一步地，本实用新型的植物种植装置还可包括与控制单元(PLC)连接的图像采集单元(如摄像装置)，通过图像采集单元工作人员可实时监控播种、牧草生长及牧草切割全过程。

根据一种优选实施方式，本实用新型中的控制单元(PLC)还可与报警单元控制连接，一旦控制单元(PLC)接收到异常数据，即可通过报警单元发出报警信号。特别地，报警信号不限于声或光的形式。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项实用新型构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项实用新型构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种分层轮作的植物种植装置，其特征在于，包括：

培育架(1)，具有多个栽培层；

播种机构，设置于所述培育架(1)侧部，用于存储植物种子并经驱动将所述植物种子投放至所述多个栽培层中的一个或多个；

多条传送皮带(5)，沿所述培育架(1)长度方向延伸，并沿所述培育架(1)宽度方向间隙布设于所述多个栽培层中的一个或多个，以用于承载所述植物种子并作为所述植物种子的生长基底；

其中，所述播种机构包括与所述多个栽培层中的一个或多个对应设置的播种部(4)，所述播种部(4)包括沿所述培育架(1)宽度方向延伸并具有多个排料孔(410)的播种管(41)和与所述排料孔(410)对应并配置在所述播种管(41)侧部的缓存仓(42)，其中，所述缓存仓(42)远离所述播种管(41)的一端具有多个播种口(43)。

2.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，所述播种机构还包括种子分料口(2)和排料管(3)，其中，所述种子分料口(2)配置在所述培育架(1)顶部，所述排料管(3)按照使所述种子分料口(2)和播种部(4)管道连通的方式连接于所述种子分料口(2)和播种部(4)。

3.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，还包括驱动装置(6)，所述驱动装置(6)配置在所述培育架(1)的沿其长度方向远离所述播种机构的另一侧，并配置为控制所述传送皮带(5)在沿所述培育架(1)长度方向上的运动。

4.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，还包括与所述播种机构同侧配置的切割机构(7)，所述切割机构配置为切割由所述传送皮带(5)传送并途径所述切割机构(7)的目标植物。

5.根据权利要求4所述的植物种植装置，其特征在于，所述切割机构(7)包括导杆(71)、滑块(72)、气缸(73)和喷头(74)，其中，所述滑块(72)滑动连接于导杆(71)，所述气缸(73)传动地连接于滑块(72)，以用于驱动所述滑块(72)沿导杆(71)移动，其中，所述滑块(72)上连接有用于提供切割水柱的喷头(74)。

6.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元配置为控制所述播种部(4)相对于所述传送皮带(5)的转动，以通过所述播种部(4)执行针对所述传送皮带(5)的播种操作。

7.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，所述播种口(43)由所述缓存仓(42)远离所述播种管(41)一端的开口以渐缩的方式形成。

8.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，还包括用于供给水分/营养液成分的喷雾单元和用于提供种子生长发育所需光线的光照单元，其中，所述喷雾单元和/或光照单元配置在所述培育架(1)的各栽培层底部。

9.根据权利要求8所述的植物种植装置，其特征在于，所述喷雾单元包括多条喷雾管道和配置在所述喷雾管道上的多个雾化喷头，其中，所述喷雾管道以与传送皮带(5)并行延伸的方式设置于培育架(1)的各栽培层底部，所述多个雾化喷头沿喷雾管道延伸方向间隙布设，以用于向其对应的一条或多条所述传送皮带(5)上的植物种子提供营养液喷雾。

10.根据权利要求1所述的植物种植装置，其特征在于，还包括用于采集各项环境参数的至少一种采集单元。

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