RU217964U1

RU217964U1 - plant growing device

Info

Publication number: RU217964U1
Application number: RU2022121203U
Authority: RU
Inventors: Павел Павлович Долгих; Сергей Валерьевич Трепуз
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2023-04-26

Abstract

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к оборудованию для выращивания растений в искусственных условиях методом гидропоники, и может быть использована при проведении экспериментов в светокультуре, а именно получении экспериментальных данных о продуктивности растений в зависимости от условий выращивания. Задача полезной модели - уменьшение габаритных размеров устройства для выращивания растений, улучшение условий проведения научно-исследовательских работ и повышение эффективности работы оборудования. Новым является то, что имеется корпус, в который жестко вмонтированы рабочие камеры для выращивания и технологический отсек, при этом каждая из рабочих камер для выращивания содержит каркас, в нижнюю часть которого вмонтирован стеллаж для лотков с субстратом, снабженный снизу поддоном для слива питательного раствора, а сверху содержащий поливочный шланг с перфорацией, сверху к каркасу крепится в первой рабочей камере для выращивания источник облучения с солнечным спектром, во второй рабочей камере для выращивания - источник облучения с биколорным спектром, в третьей рабочей камере для выращивания - источник облучения с регулируемым спектром, технологический отсек содержит емкость для питательного раствора с помещенными вовнутрь ее погружным насосом, подвижным поплавковым датчиком уровня, неподвижным датчиком доливки воды и закрытой сверху съемной крышкой с отверстием с прикрепленным к ней в верхней части доливочным трубопроводом, снабженным соленоидным клапаном, при этом рабочие камеры для выращивания имеют общий воздуховод с вентилятором и общий подающий трубопровод, расположенный внутри общего сливного трубопровода, притом погружной насос соединен посредством подающего трубопровода, расположенного внутри сливного трубопровода, с поливочным шлангом с перфорацией, а каждый поддон для слива питательного раствора имеет связь через сливной трубопровод с емкостью для питательного раствора, при этом доливочный трубопровод через соленоидный клапан связан с неподвижным датчиком доливки воды.

The utility model relates to the field of agriculture, in particular to equipment for growing plants in artificial conditions by hydroponics, and can be used when conducting experiments in light culture, namely, obtaining experimental data on plant productivity depending on growing conditions. The objective of the utility model is to reduce the overall dimensions of the device for growing plants, improve the conditions for conducting research work and increase the efficiency of the equipment. What is new is that there is a housing in which working chambers for growing and a technological compartment are rigidly mounted, while each of the working chambers for growing contains a frame, in the lower part of which a rack for trays with a substrate is mounted, equipped with a bottom tray for draining the nutrient solution, and from above containing a perforated watering hose, from above to the frame is attached in the first working chamber for growing an irradiation source with a solar spectrum, in the second working chamber for growing - an irradiation source with a bicolor spectrum, in the third working chamber for growing - an irradiation source with an adjustable spectrum, the technological compartment contains a container for a nutrient solution with a submersible pump placed inside it, a movable float level sensor, a fixed sensor for adding water and a removable cover closed from above with a hole attached to it in the upper part of the filling pipeline, equipped with a solenoid valve, while working chambers for growing have a common air duct with a fan and a common supply pipeline located inside the common drain pipeline, moreover, the submersible pump is connected by means of a supply pipeline located inside the drain pipeline to a perforated watering hose, and each nutrient solution drain pan is connected through a drain pipeline to a container for nutrient solution, while the top-up pipeline is connected through a solenoid valve to a fixed water top-up sensor.

Description

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к оборудованию для выращивания растений в искусственных условиях методом гидропоники, и может быть использована при проведении экспериментов в светокультуре, а именно получении экспериментальных данных о продуктивности растений в зависимости от условий выращивания.The utility model relates to the field of agriculture, in particular to equipment for growing plants in artificial conditions by hydroponics, and can be used when conducting experiments in light culture, namely, obtaining experimental data on plant productivity depending on growing conditions.

Известна вегетационная установка (Патент РФ №132309, кл. A01G 9/24, 2013 - аналог), содержащая камеру для выращивания растений, источники излучения, систему микроклимата, систему полива растений, систему управления, устройство управления режимом облучения, систему определения параметров и регулирования состава газовой среды растений, воздуховоды, устройство кондиционирования воздуха.A vegetative installation is known (RF Patent No. 132309, class A01G 9/24, 2013 - analogue), containing a chamber for growing plants, radiation sources, a microclimate system, a plant watering system, a control system, an irradiation mode control device, a system for determining parameters and regulating composition of the gas environment of plants, air ducts, air conditioning device.

Недостатком известной вегетационной установки является увеличенные габаритные размеры в силу нерациональности размещения системы полива.The disadvantage of the known vegetative installation is the increased overall dimensions due to the irrational placement of the irrigation system.

Из уровня техники известно, что в большинстве случаев вегетационные установки с гидропонными технологиями предназначены для культивирования растений в ограниченных пространствах. Поэтому такие установки должны быть компактными и малогабаритными.It is known from the prior art that, in most cases, vegetation plants with hydroponic technologies are designed for cultivating plants in confined spaces. Therefore, such installations should be compact and small-sized.

Известна вегетационная установка (Патент РФ №2303346, кл. A01G 9/24, 2005 - аналог), состоящая из камеры для выращивания растений с возможностью ее разделения на два отсека, системы микроклимата, источников излучения, устройства регулирования высоты подвеса излучателей, системы полива растений, системы управления.A vegetative installation is known (RF Patent No. 2303346, class A01G 9/24, 2005 - analogue), consisting of a chamber for growing plants with the possibility of dividing it into two compartments, a microclimate system, radiation sources, a device for adjusting the height of the suspension of emitters, a system for watering plants , control systems.

Известное техническое решение не позволяет обеспечить возможность проведения сравнительных параллельных экспериментов с варьированием условий облучения растений при поддержании других параметров микроклимата и режима полива на одном уровне, что ухудшает условия проведения научно-исследовательских работ.The known technical solution does not allow for the possibility of conducting comparative parallel experiments with varying plant irradiation conditions while maintaining other microclimate parameters and irrigation regime at the same level, which worsens the conditions for research work.

Известно, что целью проведения фотобиологических экспериментов является изучение физиологических реакций растений на электромагнитные воздействия оптического излучения различного спектрального состава, интенсивности и продолжительности. Притом в таких экспериментах важно учитывать, что для сравнения должны использоваться источники облучения принятые за эталонные (соответствующие общепринятым показателям для исследуемых культур), а также источники облучения с изменяемыми параметрами.It is known that the purpose of conducting photobiological experiments is to study the physiological reactions of plants to electromagnetic effects of optical radiation of various spectral composition, intensity and duration. Moreover, in such experiments, it is important to take into account that for comparison, irradiation sources taken as reference (corresponding to generally accepted indicators for the studied crops), as well as irradiation sources with variable parameters, should be used.

Известна малогабаритная гидропонная установка (Патент РФ №42930, кл. A01G 9/14, A01G 31/02, 2004 - прототип), содержащая рабочую камеру, стеллаж для лотков, источники облучения, емкость для питательного раствора, трубопроводы, воздуховод.A small-sized hydroponic installation is known (RF Patent No. 42930, class A01G 9/14, A01G 31/02, 2004 - prototype), containing a working chamber, a rack for trays, radiation sources, a container for a nutrient solution, pipelines, an air duct.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность работы установки, так как система полива не позволяет в автоматическом режиме восполнять естественный расход воды во время выращивания.The disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of the installation, as the irrigation system does not automatically replenish the natural water consumption during cultivation.

Известно, что за определенный период времени часть питательного раствора усваивается растениями и испаряется. Для нормальной работы автоматической системы полива, необходимо, чтобы уровень питательного раствора всегда был постоянным.It is known that over a certain period of time, part of the nutrient solution is absorbed by plants and evaporates. For the proper operation of an automatic irrigation system, it is necessary that the level of the nutrient solution is always constant.

Задача полезной модели - уменьшение габаритных размеров устройства для выращивания растений, улучшение условий проведения научно-исследовательских работ и повышение эффективности работы оборудования.The objective of the utility model is to reduce the overall dimensions of the device for growing plants, improve the conditions for conducting research work and increase the efficiency of the equipment.

Технический результат, в отличие от прототипа, достигается тем, что имеется корпус, в который жестко вмонтированы рабочие камеры для выращивания и технологический отсек, при этом каждая из рабочих камер для выращивания содержит каркас, в нижнюю часть которого вмонтирован стеллаж для лотков с субстратом, снабженный снизу поддоном для слива питательного раствора, а сверху содержащий поливочный шланг с перфорацией, сверху к каркасу крепится в первой рабочей камере для выращивания источник облучения с солнечным спектром, во второй рабочей камере для выращивания - источник облучения с биколорным спектром, в третьей рабочей камере для выращивания - источник облучения с регулируемым спектром, технологический отсек содержит емкость для питательного раствора с помещенными вовнутрь ее погружным насосом, подвижным поплавковым датчиком уровня, неподвижным датчиком доливки воды, и закрытой сверху съемной крышкой с отверстием с прикрепленным к ней в верхней части доливочным трубопроводом, снабженным соленоидным клапаном, при этом рабочие камеры для выращивания имеют общий воздуховод с вентилятором и общий подающий трубопровод, расположенный внутри общего сливного трубопровода, притом погружной насос соединен посредством подающего трубопровода, расположенного внутри сливного трубопровода, с поливочным шлангом с перфорацией, а каждый поддон для слива питательного раствора имеет связь через сливной трубопровод с емкостью для питательного раствора, при этом доливочный трубопровод через соленоидный клапан связан с неподвижным датчиком доливки воды.The technical result, in contrast to the prototype, is achieved by the fact that there is a body in which the working chambers for growing and the technological compartment are rigidly mounted, while each of the working chambers for growing contains a frame, in the lower part of which a rack for trays with a substrate is mounted, equipped with from below with a tray for draining the nutrient solution, and from above containing a perforated watering hose, from above to the frame is attached to the frame in the first working chamber for growing an irradiation source with a solar spectrum, in the second working chamber for growing - an irradiation source with a bicolor spectrum, in the third working chamber for growing - an irradiation source with an adjustable spectrum, the technological compartment contains a container for a nutrient solution with a submersible pump placed inside it, a movable float level sensor, a fixed sensor for adding water, and a removable cover closed from above with a hole with a topping pipeline attached to it in the upper part, equipped with a solenoid valve, while the working chambers for growing have a common air duct with a fan and a common supply pipeline located inside the common drain pipeline, moreover, the submersible pump is connected via a supply pipeline located inside the drain pipeline to a perforated watering hose, and each tray for draining the nutrient solution has a connection through a drain pipeline with a container for a nutrient solution, while the top-up pipeline is connected through a solenoid valve to a fixed water top-up sensor.

На фиг. 1 представлено устройство для выращивания растений.In FIG. 1 shows a device for growing plants.

Устройство для выращивания растений содержит корпус 1, в который жестко вмонтированы рабочие камеры для выращивания 2 и технологический отсек 3. Каждая из рабочих камер для выращивания 2 содержит каркас 4, в нижнюю часть которого вмонтирован стеллаж для лотков с субстратом 5, снабженный снизу поддоном для слива питательного раствора 6, а сверху содержащий растения в горшках 7 и поливочный шланг с перфорацией 8. Сверху к каркасу 4 крепится в первой рабочей камере для выращивания 2 источник облучения с солнечным спектром 9, во второй рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с биколорным спектром 10, в третьей рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с регулируемым спектром 11. Рабочие камеры для выращивания 2 имеют общий воздуховод 12 с вентилятором 13 и общий подающий трубопровод 14, расположенный внутри общего сливного трубопровода 15, одним концом закрепленного с поддоном для слива питательного раствора 6, а другим концом помещенным в емкость для питательного раствора 16. Технологический отсек 3 содержит емкость для питательного раствора 16 с помещенными вовнутрь ее погружным насосом 17, подвижным поплавковым датчиком уровня 18, неподвижным датчиком доливки воды 19, и закрытой сверху съемной крышкой с отверстием 20 с прикрепленным к ней в верхней части доливочным трубопроводом 21, снабженным соленоидным клапаном 22. В технологический отсек 3 вмонтирован также щит управления 23, который посредством электрических проводов 24 имеет связь с источником облучения с солнечным спектром 9, источником облучения с биколорным спектром 10, источником облучения с регулируемым спектром 11, вентилятором 13, погружным насосом 17, неподвижным датчиком доливки воды 19 и соленоидным клапаном 22.The device for growing plants contains a housing 1, in which working chambers for growing 2 and a technological compartment 3 are rigidly mounted. Each of the working chambers for growing 2 contains a frame 4, in the lower part of which a rack for trays with substrate 5 is mounted, equipped with a bottom drain pan nutrient solution 6, and on top containing plants in pots 7 and a perforated watering hose 8. From above, to the frame 4 is attached to the first working chamber for growing 2 an irradiation source with a solar spectrum 9, in the second working chamber for growing 2 - an irradiation source with a bicolor spectrum 10, in the third working chamber for growing 2 - an irradiation source with an adjustable spectrum 11. Working chambers for growing 2 have a common air duct 12 with a fan 13 and a common supply pipeline 14 located inside a common drain pipeline 15, at one end fixed with a tray for draining the nutrient solution 6, and the other end placed in the container for the nutrient solution 16. The technological compartment 3 contains a container for the nutrient solution 16 with a submersible pump 17 placed inside it, a movable float level sensor 18, a fixed sensor for adding water 19, and a removable lid closed from above with a hole 20 with a top-up pipeline 21 attached to it in the upper part, equipped with a solenoid valve 22. A control panel 23 is also mounted in the technological compartment 3, which, through electric wires 24, is connected to an irradiation source with a solar spectrum 9, an irradiation source with a bicolor spectrum 10, a source irradiation with an adjustable spectrum 11, a fan 13, a submersible pump 17, a fixed sensor for adding water 19 and a solenoid valve 22.

Устройство для выращивания растений работает следующим образом (фиг. 1). При включении в сеть с щита управления 23 подается питание по электрическим проводам 24 на источник облучения с солнечным спектром 9, источник облучения с биколорным спектром 10 и источник облучения с регулируемым спектром 11. Энергия в виде потока фотосинтетически активной радиации (ФАР) поступает к растениям в горшках 7. Одновременно с этим с щита управления 23 также по электрическим проводам 24 подается питание на вентилятор 13 и по воздуховоду 12 в камеры для выращивания 2 осуществляется приток воздуха. Происходит процесс фотосинтеза. В это же самое время по программе, настроенной в щите управления 23 на определенный цикл работы и паузы, включается в работу погружной насос 17, при этом подвижный поплавковый датчик уровня 18 находится в верхнем положении h₂, и питательный раствор из емкости для питательного раствора 16 поступает по подающему трубопроводу 14, расположенному внутри сливного трубопровода 15, через поливочный шланг с перфорацией 8 к растениям в горшках 7. Происходит полив и уровень питательного раствора в емкости для питательного раствора 16 снижается. После этого подвижный поплавковый датчик уровня 18 достигает нижнего положения h₁ и подает сигнал на отключение погружного насоса 17. Далее питательный раствор самотеком сливается через стеллаж для лотков с субстратом 5 в поддон для слива питательного раствора 6, насыщая корни растений питательными веществами и кислородом. Затем по сливному трубопроводу 15 питательный раствор сливается в емкость для питательного раствора 16, наполняя ее до верхнего уровня h₁, фиксируемого неподвижным датчиком доливки воды 19 и подвижным поплавковым датчиком уровня 18.Device for growing plants works as follows (Fig. 1). When connected to the network from the control panel 23, power is supplied through electric wires 24 to the irradiation source with the solar spectrum 9, the irradiation source with the bicolor spectrum 10 and the irradiation source with the adjustable spectrum 11. Energy in the form of a flux of photosynthetically active radiation (PAR) is supplied to the plants in pots 7. At the same time, from the control panel 23, power is also supplied to the fan 13 through the electric wires 24, and air is supplied to the growing chambers 2 through the air duct 12. The process of photosynthesis takes place. At the same time, according to the program set in the control panel 23 for a certain cycle of work and pause, the submersible pump 17 is switched on, while the movable float level sensor 18 is in the upper position h ₂ , and the nutrient solution from the nutrient solution tank 16 flows through the supply pipe 14, located inside the drain pipe 15, through the perforated watering hose 8 to the potted plants 7. Watering occurs and the level of the nutrient solution in the nutrient solution tank 16 decreases. After that, the movable float level sensor 18 reaches the lower position h ₁ and gives a signal to turn off the submersible pump 17. Next, the nutrient solution drains by gravity through the tray rack with the substrate 5 into the nutrient solution drain pan 6, saturating the plant roots with nutrients and oxygen. Then, through the drain pipeline 15, the nutrient solution is drained into the reservoir for the nutrient solution 16, filling it up to the upper level h ₁ , fixed by the fixed sensor for adding water 19 and the movable float level sensor 18.

За определенный период времени часть питательного раствора усваивается растениями в горшках 7 и испаряется, снижаясь ниже верхнего уровня h₂, что приводит к срабатыванию неподвижного датчика доливки воды 19, подающего сигнал через щит управления 23 по электрическим проводам 24 на открытие соленоидного клапана 22, и вода из доливочного трубопровода 21 дополняет емкость для питательного раствора 16 до верхнего уровня h₂, после чего доливка воды прекращается. Весь цикл работы электрооборудования контролируется и регулируется с щита управления 23.For a certain period of time, part of the nutrient solution is absorbed by plants in pots 7 and evaporates, falling below the upper level h ₂ , which leads to the operation of a fixed sensor for adding water 19, which sends a signal through the control panel 23 through electric wires 24 to open the solenoid valve 22, and water from the top-up pipeline 21 supplements the container for the nutrient solution 16 to the upper level h ₂ , after which the water top-up stops. The entire cycle of operation of electrical equipment is controlled and regulated from the control panel 23.

Для ускорения проведения научно-исследовательских работ по определению влияния спектрального состава и интенсивности излучения на продуктивность и свойства зеленых растений во всех рабочих камерах для выращивания 2 поддерживают одинаковые параметры микроклимата и режим полива растений. Это обеспечивается за счет того, что рабочие камеры для выращивания 2 имеют общий воздуховод 12 с вентилятором 13 и общий подающий трубопровод 14, расположенный внутри общего сливного трубопровода 15.To speed up research work to determine the effect of the spectral composition and radiation intensity on the productivity and properties of green plants in all working chambers for growing 2, the same microclimate parameters and plant irrigation regime are maintained. This is ensured by the fact that the working chambers for growing 2 have a common air duct 12 with a fan 13 and a common supply pipe 14 located inside the common drain pipe 15.

При этом разные режимы облучения (например, спектральный состав, продолжительность и интенсивность облучения) достигаются за счет того, что устройство для выращивания растений разделено на отдельные рабочие камеры для выращивания 2, каждая из которых содержит каркас 4, сверху которого крепится в первой рабочей камере для выращивания 2 источник облучения с солнечным спектром 9, во второй рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с биколорным спектром 10, в третьей рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с регулируемым спектром 11, режимы работы которых регулируются с щита управления 23.At the same time, different irradiation modes (for example, spectral composition, duration and intensity of irradiation) are achieved due to the fact that the device for growing plants is divided into separate working chambers for growing 2, each of which contains a frame 4, on top of which it is mounted in the first working chamber for cultivation 2 is an irradiation source with a solar spectrum 9, in the second working chamber for growing 2 - an irradiation source with a bicolor spectrum 10, in the third working chamber for growing 2 - an irradiation source with an adjustable spectrum 11, the operating modes of which are regulated from the control panel 23.

Опытный образец устройства для выращивания растений, на котором ведутся научно-исследовательские работы, изготовлен в лаборатории «Гидропоники и клонирования растений» ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет».A prototype device for growing plants, on which research work is being carried out, was made in the laboratory "Hydroponics and plant cloning" of the Krasnoyarsk State Agrarian University.

Представленное техническое решение имеет ряд преимуществ перед известной конструкцией:The presented technical solution has a number of advantages over the known design:

- уменьшаются габаритные размеры устройства для выращивания растений за счет расположения подающего трубопровода внутри сливного трубопровода;- the overall dimensions of the device for growing plants are reduced due to the location of the supply pipeline inside the drain pipeline;

- улучшаются условия проведения научно-исследовательских работ по определению влияния параметров излучения на продуктивность и свойства зеленых растений за счет того, что во всех рабочих камерах для выращивания при одинаковых параметрах микроклимата и режима полива растений, в одной рабочей камере при меняют источник облучения с солнечным спектром, в другой - источник облучения с биколорным спектром, в третьей - источник облучения с регулируемым спектром;- the conditions for conducting research work to determine the effect of radiation parameters on the productivity and properties of green plants are improved due to the fact that in all working chambers for growing under the same parameters of the microclimate and irrigation regime of plants, in one working chamber, an irradiation source with a solar spectrum is used , in the other - an irradiation source with a bicolor spectrum, in the third - an irradiation source with an adjustable spectrum;

- повышается эффективность работы оборудования за счет дополнительной установки неподвижного датчика доливки воды, имеющего связь с соленоидным клапаном доливочного трубопровода.- the efficiency of the equipment operation is increased due to the additional installation of a fixed water refill sensor, which is connected to the solenoid valve of the refill pipeline.

Устройство для выращивания растений может быть легко реализовано в сельском хозяйстве, при управляемом культивировании растений в искусственных контролируемых и регулируемых условиях среды.The plant growing device can be easily implemented in agriculture, with controlled cultivation of plants in artificial controlled and regulated environmental conditions.

Claims

A device for growing plants, containing sources of irradiation, a container for a nutrient solution, pipelines, an air duct, characterized in that there is a housing in which working chambers for growing and a technological compartment are rigidly mounted, while each of the working chambers for growing contains a frame, in the lower a part of which is mounted a rack for trays with a substrate, equipped with a tray for draining the nutrient solution from below, and containing a perforated watering hose from above, an irradiation source with a solar spectrum is attached to the frame from above in the first working chamber for growing, in the second working chamber for growing - an irradiation source with a bicolor spectrum, in the third working chamber for growing - an irradiation source with an adjustable spectrum, the technological compartment contains a container for a nutrient solution with a submersible pump placed inside it, a movable float level sensor, a fixed sensor for adding water and a removable lid closed from above with a hole attached to in the upper part of it, with a top-up pipeline equipped with a solenoid valve, while the working chambers for growing have a common air duct with a fan and a common supply pipeline located inside the common drain pipeline, moreover, the submersible pump is connected by means of a supply pipeline located inside the drain pipeline to a watering hose with perforation, and each nutrient solution drain pan is connected through a drain pipeline with a nutrient solution container, while the top-up pipeline is connected through a solenoid valve to a fixed water top-up sensor.