TWI492706B - A multi - functional three - dimensional planting system - Google Patents

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TWI492706B TW101139456A TW101139456A TWI492706B TW I492706 B TWI492706 B TW I492706B TW 101139456 A TW101139456 A TW 101139456A TW 101139456 A TW101139456 A TW 101139456A TW I492706 B TWI492706 B TW I492706B
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Description

一種多功能立體種植系統
本發明涉及一種農業生產裝置，具體來說，特別是涉及一種多功能的農作物種植系統。
目前，農作物一般是種植在土地表面的土壤中，基本都是露天種植，需要大量的優質土地，而且在生產過程中，容易受到病蟲害，因此需要施以大量農藥，造成嚴重的藥物殘留，並且隨著城市化和工業化的進程，各種有害的粉塵、廢氣、及一些生活垃圾均會直接污染農作物，或者通過污染水源、土壤進而影響到農作物，使其產生藥物殘留、重金屬殘留等污染問題。
上面所說的是化學污染，但隨著轉基因作物的普及，農作物還有可能受到生物污染，比如被轉基因作物的花粉受精等。
人們食用了受污染的農作物後，會影響身體健康，導致產生疾病，這也是目前疾病種類增加，患病人群增加的重要因素之一。
因此，如何控制污染源，避免農作物受到各種污染，成為一個亟待解決的問題。
針對上述問題，本發明提供一種多功能立體種植系統，該系統使農作物在圍蔽結構內生長，隔絕了污染源，保證農作物不受到任何侵害，保持原生態。
本發明通過以下技術手段實現：一種多功能立體種植系統，包括處於外部的圍蔽結構、位於該圍蔽結構內用於栽種農作物的種植槽、 獨立的灌溉系統、二氧化碳供應系統、溫度控制系統、濕度控制系統。保證農作物在生長過程中不受到各種污染。
上述每個種植槽可以分別使用土耕、水耕、砂耕、吊掛氣耕、土壤替代物耕種等方式進行種植；也可以進行土壤前期的修復及培養；還可以進行微生物的培養。
本發明還可做以下改進：所述圍蔽結構內還設有立體的至少一層的室內種植區塊平臺；所述種植區塊平臺上設有至少兩組直立式的固定間隔架，所述固定間隔架上設有至少兩層的框架，所述框架置於固定間隔架橫樑上，種植槽放置於上述框架中；所述框架下設有滑輪，使框架能帶動種植槽如抽屜式向兩側滑動拉出。達到立體化種植的效果，充分利用空間，佔用面積小，適合當前“寸土寸金”的形式。並且排列有序、整齊，方便工作人員的操作和管理。
所述種植區塊平臺的層數優選1~10層，每一層種植區塊平臺高度優選2~5米；所述每組間隔架的寬度優選0.6~2米，高度最高可接近屋頂；所述固定間隔架可用金屬、塑膠、木質等多種材料搭建；所述每條固定間隔架橫樑之間的距離優選0.2~1.5米；所述框架可用金屬、塑鋼、塑膠等多種材料製作；所述如抽屜式的框架寬度優選0.5~3米，深度優選0.6~2米，即可拉出的距離優選0.3~1米，框架厚度優選0.1~0.5米；所述種植槽為盆狀盛裝工具，可為圓形、方形、多邊形等多種形狀，其可用金屬、塑膠、塑鋼、木料、竹料等多種材料製作。
所述灌溉系統包括灌溉水源、灌溉管道、水質處理池、粗放過濾 裝置、灌溉用水儲放池、精准過濾裝置、灌溉用水備用池、備用工作水槽、噴水裝置；所述灌溉管道依次連接水源、粗放過濾裝置、灌溉用水儲放池、精准過濾裝置、灌溉用水備用池、備用工作水槽、噴水裝置；所述水質處理池同時連接灌溉水源和粗放過濾裝置，所述備用工作水槽具有溫度調節、Ph值修正、補充組合微量元素和養分補給功能，從灌溉用水備用池引水後，多個備用工作水槽調配多種不同營養素，可以因不同平臺不同組固定間隔架不同品種的不同需要、不同過程階段，進行管路交叉連結進行灌溉；所述噴水裝置位於種植槽上方的直立式固定間隔架橫樑上。使整個灌溉過程全自動化，不但利於對灌溉過程的準確控制，同時還減少了需要投入的人力資源。
所述種植槽底面設有斜度，排水口位於種植槽底部最低的位置，使多餘的水分由排水口排出，並由管道連接灌溉水源，進入灌溉系統迴圈利用。每一個種植槽及其所對應的框架組成一個“個體種植區塊”。
所述灌溉系統的工作流程為：首先對灌溉水源進行水質檢驗，如確認不含重金屬、化學毒性、傳染性病菌、傳染性病蟲害，則進入粗放過濾裝置進行粗過濾，如水質檢驗不合格，則進入水質處理池中進行處理，使水質合格後再進入粗放過濾裝置進行粗過濾，以除臭濾汙降低水硬度，之後進入灌溉用水儲放池，再次進行水質檢驗，檢驗合格後進入精准過濾裝置，檢驗不合格則返回粗放過濾裝置再次進行粗過濾，經過精准過濾的水進入灌溉用水備用池中備用，之後再分別輸入至位於各種植區塊平臺上的備用工作水槽中，在該備用工作水槽中 分別進行溫度調節、Ph值修正、補充組合微量元素和養分補給之後，灌溉用水輸送到位於種植槽上方的噴水裝置中以花灑噴淋方式灌溉。
所述供熱保溫系統包括供熱控制系統、保溫控制系統、低溫水櫃、依次連接的溫控水源、回水箱、鍋爐、熱水保溫櫃、設置于各種植區塊平臺的環繞水管及散熱片，提供熱源增加室內溫度，所述供熱控制系統根據各種植區塊平臺預先設定該層的室內溫度及實際測量溫度來控制該層供水泵的啟動與終止。回水管道、連接鍋爐和熱水保溫櫃的回流管道；並設有水泵作為水迴圈流動的動力；所述熱水保溫櫃中設有水溫及水位感應器。
所述種植槽底部的U型環繞水管，還設有連接U型環繞水管和回水箱的回水管道、連接低溫水櫃；並設有水泵作為水迴圈流動的動力；所述低溫控制系統根據天氣嚴寒時土壤溫度過低，低溫水櫃以固定溫度輸送至U型環繞水管；所述低溫水櫃同時連接熱水保溫櫃和回水箱，並與U型環繞水管連接；所述保溫控制系統通過控制熱水保溫櫃和回水箱的流入比列來控制低溫水櫃溫度，再將溫水輸送至U型環繞水管；所述供熱保暖系統的供熱工作流程為：溫度控制所用水由溫控水源流入回水箱中，然後進入鍋爐中加熱，鍋爐加熱好後進入熱水保溫櫃中保存，如熱水保溫櫃中熱水溫度下降不符合要求，則由管道反向輸送回鍋爐進行再加熱，之後重新進入熱水保溫櫃中保存，然後再由供熱控制系統控制將熱水保溫櫃中的熱水供給U型環繞水管，最後由回水管道返回回水箱，完成一個迴圈。
所述供熱保暖系統的保溫工作流程為：由保溫控制系統控制熱水 保溫櫃和回水箱流入低溫水櫃的比列來控制低溫水櫃中的水溫，該水溫優選10~30攝氏度，並將適宜水溫的水供給U型環繞水管，最後由回水管道返回回水箱，完成一個迴圈。
所述降溫系統包括降溫機組、降溫水管路和噴頭；所述降溫機組位於各種植區塊平臺上，所述降溫水管路連接噴水霧降溫的噴頭。所述降溫機組可以是製冷機組，也可以是水冷凝式迴圈降溫機組。
上述溫度控制系統從土壤底部對土壤加溫進行溫度控制，可以更快更有效地達到預定溫度，並且由於土壤直接接觸農作物根部，相比由改變室溫來控制溫度的方式，具有更加明顯和直接的效果。
還包括光源裝置；所述光源裝置包括紅、藍、綠三種顏色的光源，所述光源既可以組合仿太陽光，也可以根據實際需要選取其中的一種或兩種搭配組合形成有色光源。同樣，也可以使用日常光源。
還包括喇叭和攝像裝置，其中，位於種植區塊平臺的喇叭可以為農作物播放舒緩優美的音樂，使農作物具有更加和諧的生長環境；攝像裝置可即時拍攝農作物的生成過程並儲存，作為監控及溯源的資料。
所述濕度控制系統包括濕度監控系統、水霧噴灑裝置和除濕裝置；所述濕度監控系統根據實測濕度控制水霧噴灑裝置和除濕裝置的開啟和關閉，當濕度不足時，開啟水霧噴灑裝置增加環境濕度；當濕度太高時，開啟除濕裝置，使種植環境降低濕度。所述水霧噴灑裝置還可為水霧風機。
所述圍蔽結構設有保溫裝置，該保溫裝置設於牆體本身或牆體內側；且所述圍蔽結構為透明、半透明或不透明。
所述圍蔽結構上設有窗及在視窗上的紗窗，為半封閉式。在有需要時，可以開啟玻璃窗進行空氣對流。
所述圍蔽結構為全封閉式。
所述的圍蔽結構為樓房式的建築結構。
所述的圍蔽結構為樓房式的建築結構。
與現有技術相比，本發明具有的有益效果為：
1)本發明的一種多功能立體種植系統，使農作物在圍蔽結構內長，保證農作物在生長過程不受到外界的各種污染，保持原生態。
2)本發明的一種多功能立體種植系統，使用立體化種植，充分利用空間，佔用面積小，適合當前“寸土寸金”的形式。並且排列有序、整齊，方便工作人員的操作和管理。
3)本發明的一種多功能立體種植系統，設有獨立的灌溉系統、二氧化碳供應系統、溫度控制系統、濕度控制系統、光源裝置，為全自動化操作，對每一個步驟均可做到準確的控制，同時還降低了所耗費的人力資源。
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明，但並不對本發明造成任何限制。
如圖1-11所示，包括處於外部的圍蔽結構1、位於該圍蔽結構1內用於栽種農作物的的種植槽2、獨立的灌溉系統、二氧化碳供應系統、溫度控制系統、濕度控制系統，保證農作物在生長過程中不受到 各種污染。
上述每個種植槽2可以分別使用土耕、水耕、砂耕、吊掛氣耕、土壤替代物耕種等方式進行種植；也可以進行土壤前期的修復及培養；還可以進行微生物的培養。
所述外層圍蔽結構1內還設有立體的三層的室內種植區塊平臺3，每一層種植區塊平臺3高度為4米；每一層種植區塊平臺3上設有四組直立式由金屬搭建的固定間隔架4，每組間隔架的寬度為1.5米；所述固定間隔架4上設有多層由塑鋼製成的框架5，所述框架5置於固定間隔架4橫樑6上，所述每條固定間隔架4橫樑6之間的距離為1米；塑膠製作的種植槽2放置於上述框架5中；所述框架5下設有滑輪7，使框架5能帶動種植槽2如抽屜式向兩側滑動拉出。所述如抽屜式的框架5寬度為1.5米，深度為1米，框架5厚度為0.25米；達到立體化種植的效果，充分利用空間，佔用面積小，適合當前“寸土寸金”的形式。並且排列有序、整齊，方便工作人員的操作和管理。
所述灌溉系統包括灌溉水源、灌溉管道、水質處理池、粗放過濾裝置、灌溉用水儲放池、精准過濾裝置、灌溉用水備用池、備用工作水槽、噴水裝置10；所述灌溉管道依次連接水源、粗放過濾裝置、灌溉用水儲放池、精准過濾裝置、灌溉用水備用池、備用工作水槽、噴水裝置10；所述水質處理池同時連接灌溉水源和粗放過濾裝置，所述備用工作水槽具有溫度調節、Ph值修正、補充組合微量元素和養分補給功能，從灌溉用水備用池引水後，多個備用工作水槽調配多種不同 營養素，可以因不同平臺不同組固定間隔架不同品種的不同需要、不同過程階段，進行管路交叉連結進行灌溉；所述噴水裝置10位於種植槽2上方的直立式固定間隔架4橫樑上。使整個灌溉過程全自動化，不但利於對灌溉過程的準確控制，同時還減少了需要投入的人力資源。
所述種植槽2底面設有斜度，排水口12位於種植槽2底部最低的位置，使多餘的水分由排水口12排出，並由管道連接灌溉水源，進入灌溉系統迴圈利用。每一個種植槽2及其所對應的框架5組成一個“個體種植區塊”。
所述灌溉系統的工作流程為：首先對灌溉水源進行水質檢驗，如確認不含重金屬、化學毒性、傳染性病菌、傳染性病蟲害，則進入粗放過濾裝置進行粗過濾，如水質檢驗不合格，則進入水質處理池中進行處理，使水質合格後再進入粗放過濾裝置進行粗過濾，以除臭濾汙降低水硬度，之後進入灌溉用水儲放池，再次進行水質檢驗，檢驗合格後進入精准過濾裝置，檢驗不合格則返回粗放過濾裝置再次進行粗過濾，經過精准過濾的水進入灌溉用水備用池中備用，之後再分別輸入至位於各種植區塊平臺3上的備用工作水槽中，在該備用工作水槽中分別進行溫度調節、Ph值修正、補充組合微量元素和養分補給之後，灌溉用水輸送到位於種植槽2上方的噴水裝置10中以花灑噴淋方式灌溉。
所述供熱保溫系統包括供熱控制系統、保溫控制系統、低溫水櫃、依次連接的溫控水源、回水箱、鍋爐、熱水保溫櫃、設置于各種 植區塊平臺3的環繞水管及散熱片，提供熱源增加室內溫度，所述供熱控制系統根據各種植區塊平臺3預先設定該層的室內溫度及實際測量溫度來控制該層供水泵15的啟動與終止。回水管道、連接鍋爐和熱水保溫櫃的回流管道；並設有水泵15作為水迴圈流動的動力；所述熱水保溫櫃中設有水溫及水位感應器。
所述種植槽2底部的U型環繞水管11，還設有連接U型環繞水管11和回水箱的回水管道、連接低溫水櫃；並設有水泵作為水迴圈流動的動力；所述低溫控制系統根據天氣嚴寒時土壤溫度過低，低溫水櫃以固定溫度輸送至U型環繞水管11；所述低溫水櫃同時連接熱水保溫櫃和回水箱，並與U型環繞水管11連接；所述保溫控制系統通過控制熱水保溫櫃和回水箱的流入比列來控制低溫水櫃溫度，再將溫水輸送至U型環繞水管11；所述供熱保暖系統的供熱工作流程為：溫度控制所用水由溫控水源流入回水箱中，然後進入鍋爐中加熱，鍋爐加熱好後進入熱水保溫櫃中保存，如熱水保溫櫃中熱水溫度下降不符合要求，則由管道反向輸送回鍋爐進行再加熱，之後重新進入熱水保溫櫃中保存，然後再由供熱控制系統控制將熱水保溫櫃中的熱水供給U型環繞水管11，最後由回水管道返回回水箱，完成一個迴圈。
所述供熱保暖系統的保溫工作流程為：由保溫控制系統控制熱水保溫櫃和回水箱流入低溫水櫃的比列來控制低溫水櫃中的水溫，並將適宜水溫的水供給U型環繞水管11，最後由回水管道返回回水箱，完成一個迴圈。
所述降溫系統包括降溫機組、降溫水管路和噴頭；所述降溫機組位於各種植區塊平臺3上，所述降溫水管路連接噴水霧降溫的噴頭。所述降溫機組為水冷凝式迴圈降溫機組。
上述溫度控制系統從土壤底部對土壤加溫進行溫度控制，可以更快更有效地達到預定溫度，並且由於土壤直接接觸農作物根部，相比由改變室溫來控制溫度的方式，具有更加明顯和直接的效果。
還包括光源裝置9；所述光源裝置9包括紅、藍、綠三種顏色的光源，所述光源既可以組合仿太陽光，也可以根據實際需要選取其中的一種或兩種搭配組合形成有色光源。
還包括喇叭和攝像裝置，其中，位於種植區塊平臺3的喇叭可以為農作物播放舒緩優美的音樂，使農作物具有更加和諧的生長環境；攝像裝置可即時拍攝農作物的生成過程並儲存，作為監控及溯源的資料。
所述濕度控制系統包括濕度監控系統、水霧噴灑裝置和除濕裝置；所述濕度監控系統根據實測濕度控制水霧噴灑裝置和除濕裝置的開啟和關閉，當濕度不足時，開啟水霧噴灑裝置增加環境濕度；當濕度太高時，開啟除濕裝置，使種植環境降低濕度。所述水霧噴灑裝置還可為水霧風機。
所述圍蔽結構1設有保溫裝置，該保溫裝置設於牆體本身或牆體內側；且所述圍蔽結構1為透明、半透明或不透明。
所述圍蔽結構1上設有窗及在視窗上的紗窗，為半封閉式。在有需要時，可以開啟窗進行空氣對流。
所述的圍蔽結構1為樓房式的建築結構。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
1‧‧‧圍蔽結構
2‧‧‧種植槽
3‧‧‧種植區塊平臺
4‧‧‧固定間隔架
5‧‧‧框架
6‧‧‧橫樑
7‧‧‧滑輪
8‧‧‧角鋼
9‧‧‧光源裝置
10‧‧‧噴水裝置
11‧‧‧U型環繞水管
12‧‧‧排水口
13‧‧‧U型環繞水管出口
14‧‧‧U型環繞水管入口
15‧‧‧水泵
圖1為本發明的一種多功能立體種植系統立面圖；圖2為種植區塊平臺3俯視圖；圖3為圖2的A面視圖；圖4為圖2的B面視圖；圖5為可移動框架5及種植槽示意圖；圖6為光源及灌溉噴水示意圖；圖7為種植槽俯視圖；圖8為種植槽側視圖；圖9為灌溉系統流程示意圖；圖10為供熱保暖系統供熱流程示意圖；圖11為供熱保暖系統保暖流程示意圖；
1‧‧‧圍蔽結構
3‧‧‧種植區塊平臺
4‧‧‧固定間隔架

Claims (11)

  1. 一種多功能立體種植系統，其特徵在於：包括一通過圍蔽結構(1)圍蔽起的立體空間、位於該立體空間內的用於栽種農作物的種植槽(2)、獨立的灌溉系統、二氧化碳供應系統、溫度控制系統、濕度控制系統；所述圍蔽結構(1)內通過設置至少一層與圍蔽結構(1)相連接的種植區塊平臺(3)將立體空間完整的分隔成至少一個種植空間；所述種植區塊平臺(3)上設有至少兩組直立式的固定間隔架(4)，所述固定間隔架(4)上設有至少兩層的框架(5)，所述框架(5)置於固定間隔架(4)橫樑(6)上，種植槽(2)放置於上述框架(5)中；所述框架(5)下設有滑輪(7)，使框架(5)能帶動種植槽(2)如抽屜式向兩側滑動拉出；所述灌溉系統包括灌溉水源、灌溉管道、水質處理池、粗放過濾裝置、灌溉用水儲放池、精准過濾裝置、灌溉用水備用池、備用工作水槽、噴水裝置(10)；所述灌溉管道依次連接水源、粗放過濾裝置、灌溉用水儲放池、精准過濾裝置、灌溉用水備用池、備用工作水槽、噴水裝置(10)；所述水質處理池同時連接灌溉水源和粗放過濾裝置，所述備用工作水槽具有溫度調節、Ph值修正、補充組合微量元素和養分補給功能，所述噴水裝置(10)位於種植槽(2)上方的直立式固定間隔架(4)橫樑上。
  2. 根據權利要求1所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述種植槽(2)底面設有斜度，排水口(12)位於種植槽(2)底部最低的位置，使多餘的水分由排水口(12)排出，並由管道連接灌溉水源。
  3. 根據權利要求1所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述溫度控制系統包括供熱保溫系統和降溫系統； 所述供熱保溫系統包括供熱控制系統、保溫控制系統、低溫水櫃、依次連接的溫控水源、回水箱、鍋爐、熱水保溫櫃、設置于各種植區塊平臺(3)的環繞水管及散熱片，提供熱源增加室內溫度，所述供熱控制系統根據各種植區塊平臺(3)預先設定該層的室內溫度及實際測量溫度來控制該層供水泵(15)的啟動與終止。回水管道、連接鍋爐和熱水保溫櫃的回流管道；並設有水泵(15)作為水迴圈流動的動力；所述熱水保溫櫃中設有水溫及水位感應器。所述種植槽(2)底部的U型環繞水管(11)，還設有連接U型環繞水管(11)和回水箱的回水管道、連接低溫水櫃；並設有水泵作為水迴圈流動的動力；所述低溫控制系統根據天氣嚴寒時土壤溫度過低，低溫水櫃以固定溫度輸送至U型環繞水管(11)；所述低溫水櫃同時連接熱水保溫櫃和回水箱，並與U型環繞水管(11)連接；所述保溫控制系統通過控制熱水保溫櫃和回水箱的流入比列來控制低溫水櫃溫度，再將溫水輸送至U型環繞水管(11)；所述降溫系統包括降溫機組、降溫水管路和噴頭；所述降溫機組位於各種植區塊平臺(3)上，所述降溫水管路連接噴水霧降溫的噴頭。
  4. 根據權利要求2所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：還包括光源裝置(9)；所述光源裝置(9)包括紅、藍、綠三種顏色的光源。
  5. 根據權利要求2所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：還包括音響設備和攝像裝置。
  6. 根據權利要求2所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述濕度控制系統包括濕度監控系統、水霧噴灑裝置和除濕裝置；所述濕度監控系 統根據實測濕度控制水霧噴灑裝置和除濕裝置的開啟和關閉。
  7. 根據權利要求1所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述圍蔽結構(1)上設有保溫裝置；且所述圍蔽結構(1)為透明、半透明或不透明。
  8. 根據權利要求1-7任一項所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述圍蔽結構(1)上設有窗及在視窗上的紗窗，為半封閉式。
  9. 根據權利要求1-7任一項所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述圍蔽結構(1)為全封閉式。
  10. 根據權利要求8所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述的圍蔽結構(1)為樓房式的建築結構。
  11. 根據權利要求9所述的多功能立體種植系統，其特徵在於：所述的圍蔽結構(1)為樓房式的建築結構。
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