TWM486939U

TWM486939U - 多層矩陣立體模組霧根植物工廠裝置

Info

Publication number: TWM486939U
Application number: TW102200124U
Authority: TW
Inventors: xiao-ling Shi
Original assignee: xiao-ling Shi
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-10-01

Description

多層矩陣立體模組霧根植物工廠裝置

本實用新型涉及(多層)矩陣立體模組霧根系統智慧化的植物工廠，主要是將植物在矩陣模組的栽培箱中，由電腦控制溫度，光度，濕度，空氣，二氧化碳等系統，在矩陣立體栽培箱活動封閉式的空間裡栽培生長，而【矩陣立體模組栽培箱】採活動模組板的操作，由水泵供液系統或超聲波造霧供液系統，提供植物生長的磁化營養液，所建置的自動化電腦控制系統的新型植物工廠。

植物工廠技術的發展已有多年歷史，無論是國外或國內所採取的系統都是以水培或改良型水培植物燈系統作為植物工廠生產的體系。在上述的體系中通常包括以下幾個組成：栽培苗床，用作植物水培的場所；空氣循環系統，為植物提供空氣迴圈；溫度調節系統，控制植物生長環境的溫度；濕度調節系統，控制控制植物生長環境的濕度；光源系統，提供植物光合作用所需的光；CO2(二氧化碳)供給系統，提供植物生長所需的二氧化碳。採用上述各項系統組成的植物工廠，在使用上有著下列的諸多缺點：如提供廠房溫室溫度的供暖系統太耗電能；使用水培栽培系統太耗水與營養液；使用的平面或立體的栽培床產能低；人工光源-植物生長燈的紅藍光波長的設計光源不夠精準，影響植物工廠內操作人員的視覺。

本實用新型實施的目的是針對現有技術結構上的缺點，提出一種模組化植物工廠，為了達到上述實用新型目的，本實用新型實施提出的一種模組化植物工廠是通過以下技術方案實現的：一種模組化植物工廠，包括栽培箱和營養液供給系統，其特徵在於：所述栽培箱兩側的側板均由至少一塊定植板構成，所述栽培箱內部設有與所述霧化栽培系統連通的多個噴頭，該些噴頭被設置成朝向所述定植板；另外，所述植物工廠還包括設於所述栽培箱外的照射所述定植板的光源板，所述光源板和所述栽培箱之間形成有供植物生產的空間。

所述栽培箱可滑動式設於軌道上，且所述軌道和該些定植板相互平行。

所述植物工廠還包括至少一個框架結構的培育架，所述培育架上形成有多個沿其長度方向排列的子框架，所述栽培箱一一對應的設於所述子框架底部的軌道上，且所述軌道以垂直於所述培育架長度方向設置，所述光源板固定安裝在所述子框架內位於所述軌道兩側的框體上。

所述植物工廠包括多個培育架，該些培育架呈矩陣式排列。

所述營養液供給系統至少包括通過管路依次串接連通的逆滲透淨水器、強磁磁化器、蓄水池和營養液池，所述營養液池通過篩檢程式和電磁閥連接到所述噴頭，所述栽培箱的回水口通過紫外線殺菌器連接到所述營養液池組。

所述營養液供給系統還包括超聲波霧化器，所述超聲波霧化器上設有風機，所述超聲波霧化器通過管道連通位於所述噴頭。

所述植物工廠還包括通過管路連接到所述子框架內的供氣發生器和二氧化碳發生器。

所述植物工廠還包括通過管路連接到所述子框架內的供暖發生器、溫度控制發生器和濕度控制發生器，所述子框架內設置有溫度感測器和濕度感測器。

所述植物工廠還包括控制系統，所述控制系統連接所述溫度感測器、濕度感測器、供氣發生器、二氧化碳發生器、供暖發生器、溫度控制發生器和濕度控制發生器，並通過時間繼電器控制連接所述電磁閥和超聲波霧化器。

所述光源板由多個紅色LED(發光二極體)光源、多個藍色LED(發光二極體)光源和多個綠色LED(發光二極體)光源組合構成，所述栽培箱的側板由多塊可拆卸式設置的定植板拼接構成。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：採用模組化栽培箱，栽培箱內設置可沿導軌滑動的模組式的垂直設置的定植板，該些定植板採用可拆卸式設計，在植物定植與採收過程中均可方便的裝與卸。由此便於工作人員的操作流程，可節省85%的勞動力。而栽培箱設計為立體多層的矩陣式分佈，可依廠房溫室格局而設計排列。

除此之外，通過逆滲透淨水器及強磁磁化器，將城市用水過濾為純淨水並將純淨水轉化為磁化水，而營養液配方與磁化水調製後的植物營養液由自吸加強泵的泵送下經由供液管將營養液供應栽培箱內植物生長。通過LED(發光二極體)植物生長燈作為人工光源，通過溫度控制器；濕度控制器控制栽培箱內的溫濕度。通過供氣發生器、二氧化碳發生器控制栽培箱內的氣體成分。而上述的各功能系統都由控制系統智慧程式控制。LED(發光二極體)植物生長燈不但能提高光能的利用，在光源的供應上能節省80%的電力；在控溫系統上能節省50%的電力；在自吸加強泵與電磁閥，時間繼電器的霧根操作上，能節省70%營養液及水的消耗上，在降低勞動力上及產能的增加上都能有驚人的效果。

A‧‧‧城市水源

B‧‧‧蓄水池

C1‧‧‧營養液池

C2‧‧‧營養液池

D1‧‧‧管道

D2‧‧‧管道

D3‧‧‧管道

D4‧‧‧回流管

D10‧‧‧供氣管

D10-1‧‧‧供二氧化碳管

D11‧‧‧供暖管

D11-1‧‧‧溫度感測器

D12‧‧‧溫度管線

D12-1‧‧‧濕度感測器

D13‧‧‧濕度管線

D14‧‧‧光源管線

D‧‧‧供液管

10‧‧‧逆滲透淨水器

20‧‧‧強磁磁化器

30‧‧‧篩檢程式

31‧‧‧篩檢程式

40‧‧‧自吸加強泵

41‧‧‧自吸加強泵

50‧‧‧電磁閥

51‧‧‧電磁閥

60‧‧‧時間繼電器

61‧‧‧時間繼電器

62‧‧‧時間繼電器

63‧‧‧時間繼電器

70‧‧‧栽培箱

71‧‧‧噴頭

72‧‧‧軌道

73‧‧‧定植板

74‧‧‧定植孔

80‧‧‧人工光源發生器

81‧‧‧光源板

82‧‧‧紅色LED(發光二極體)光源

83‧‧‧藍色LED(發光二極體)光源

84‧‧‧綠色LED(發光二極體)光源

90‧‧‧二氧化碳發生器

901‧‧‧供氣發生器

91‧‧‧供暖發生器

92‧‧‧溫度控制發生器

93‧‧‧濕度控制發生器

100‧‧‧控制系統

101‧‧‧紫外線殺菌器

110‧‧‧培育架

111‧‧‧子框架

201‧‧‧超聲波造霧箱

202‧‧‧造霧器

203‧‧‧水位儀

204‧‧‧風機

圖1所示：本實施例中提供一種模組化植物工廠，主要由控制室和溫室兩部分所組成之圖式。

圖2所示：本實施模組化植物工廠之控制室組成圖式。

圖3所示：本實施模組化植物工廠之溫室組成圖式。

圖4所示：本實施模組化植物工廠之溫室中光源板81及各色LED(發光二極體)光源81、83、84之圖式。

圖5所示：本實施模組化植物工廠溫室中軌道72與定植板73、定植孔74之圖式。

圖6所示：本實施模組化植物工廠溫室中栽培箱之培育架110內各組成與所述霧化系統連結，以智慧控制溫室內人工環境的氣體成分、濕度、溫度等條件之圖式。

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明，以便於技術人員的理解：如圖1~6所示，符號分別表示：城市水源A、蓄水池B、營養液池C1、營養液池C2、管道D1、管道D2、管道D3、回流管D4、供氣管D10、供二氧化碳管D10-1、供暖管D11、溫度感測器D11-1、溫度管線D12、濕度感測器D12-1、濕度管線D13、光源管線D14、、供液管D；逆滲透淨水器10、強磁磁化器20、篩檢程式30、篩檢程式31、自吸加強泵40、自吸加強泵41、電磁閥50、電磁閥51、時間繼電器60、時間繼電器61、時間繼電器62、時間繼電器63、栽培箱70、噴頭71、軌道72、定植板73、定植孔74、人工光源發生器80、光源板81、紅色LED(發光二極體)光源82、藍色LED(發光二極體)光源83、綠色LED(發光二極體)光源84、二氧化碳發生器90、供氣發生器901、供暖發生器91、溫度控制發生器92、濕度控制發生器93、控制系統100、紫外線殺菌器101、培育架110、子框架111、超聲波造霧箱201、造霧器202、水位儀203、風機204。

參見圖2~3所示，本實施例中提供一種模組化植物工廠，主要由控制室和溫室兩部分組成，其中：

一、溫室

溫室作為用來栽培植物的設施。在本實施例中，溫室高度為7.5米，溫室內的空間中建置有3層矩陣式模組化的培育架110，每層培育架110由多個平行設置的培育架110組成，這些培育架110形狀結構均相同，每個培育架110高度為2.36米。

參見圖6，培育架110為框架式結構，其內形成有多個沿其長度方向排列的子框架111，每個子框架111的底部設置有一個軌道72，這個軌道72垂直于所述培育架110長度方向設置，且設於子框架111底部的中間位置。子框架111位於軌道72兩側的框體上安裝有光源板81。參見圖3所示，光源板81上裝配有紅色LED(發光二極體)光源82(波長為655nm)、藍色LED(發光二極體)光源83(波長為446nm)、綠色LED(發光二極體)光源84(波長為548nm)和光源控制器80，光源發生器80與控制系統100連接。並且每組光源板81上設計一個與下一個光源板81連接的接頭，由此提供一種模組化的光源板81。光源板81用於提供植物生長的人工光源，不僅能夠改善一般植物工廠植物燈的高耗能狀況，降低植物工廠的耗電成本，且能精確調節光源的發光強度，提高光能利用率，更可避免人員在工廠長期操作時間裡造成管理人員在視力上的污染及疲勞。

軌道72上可滑動式支撐有栽培箱70。栽培箱70為長方體結構，栽培箱70的底部可滑動式設於軌道72上，栽培箱70平行於軌道72的兩個側面用於栽培植物。可參見圖4所示，這兩個側面尺寸均為2m×2m，計4個平方，每個側面由四塊1m×1m的定植板73組合構成，每塊定植板73上具有多個定植孔74，每個定植孔74的直徑為2.5cm，這些定植孔74的株距、行距為15cm×20cm，共計有33個。栽培植物時，在每個定植板73上的定值孔74中放置種子，這些定植板73均採用可拆卸式模組化設計，可方便的扣上與取下，在工作人員進行定植和採收時提供操作上的便利。

另外，栽培箱70內還設置有多個噴頭71，這些噴頭71通過供液管D與所述霧化栽培系統連通，並被設置成朝向所述定植板72，用於將磁化養液經由氣霧方式提供栽培箱70上植物根系的生長。

每一個栽培箱70能沿著軌道72方便的推出，每顆植株從種子育苗到培養成定植苗，乃至到採收都在定植板73上培育到採收，使植物工廠在操作的過程上的能節省過多的勞動力，可節百分之85的勞動力，並達到植物工廠操作的標準流程化目的。而且採用這樣的溫室結構，還可最大利用定植板73的面積，將空間運用到最大化(比較平面栽種面積高6-7倍)。

培育架110上層為2米*0.36米的空間，裡面裝置著供液管D，供氣管(供二氧化碳管D10-1和供氣管D10為同一管道)及供暖管D11等功能管道。

二、控制室

控制室主要用於輸送溫室植物生長所需的氣體、營養液，以及控制溫室內的溫濕度。

其中，營養液供給系統包括通過管路依次串接連通的逆滲透淨水器10、強磁磁化器20、蓄水池B、營養液池C1和營養液池C2，營養液池C1通過篩檢程式30、自吸加強泵40和電磁閥50連接到供液管D、營養液池C2通過篩檢程式31、自吸加強泵41和電磁閥51連接到供液管D。在運行時，城市水源A經由管道由逆滲透淨水器10及強磁磁化器20將城市用水過濾成含EC值(電導度)0.1以下的磁化純淨水，再由管道D1進入蓄水池B中，調製植物不同成長階段所需的營養配方以管道D2導入營養液池C1，以管道D3導入營養液池C2，並經由上述篩檢程式、自吸加強泵，進入供液管D並輸送至噴頭71中，以供應植物生長。而電磁閥50連線時間繼電器60、電磁閥51連線時間繼電器61，時間繼電器60和61連接到控制系統100中，由此控制著營養液供應的啟動與停止。

另外，栽培箱70內多餘的營養液通過回水口進入回流管D4，之後通過紫外線殺菌器101進行殺菌效果，並返回營養液池C2中，以實現營養液的充分利用。

除此之外，營養液供給系統還裝配一組輔助供液元件，具體的說該輔助供液元件為超聲波霧化器，該超聲波霧化器包括超聲波造霧箱201，超聲波造霧箱201內設置造霧器202和水位儀203，超聲波造霧箱201上還設有風機204，並通過管道連通噴嘴71，由此將霧化後的營養液送入栽培箱70內。該造霧器202受時間繼電器62的控制，而風機受時間繼電器63的控制，該時間繼電器62和63連接到控制系統100中，由此分別控制造霧器202與風機203的啟動控制。

控制室還包括：供氣發生器901和二氧化碳發生器90。供氣發生器901通過供氣管D10、二氧化碳發生器90通過二氧化碳管D10-1接入溫室中。

供暖發生器91、溫度控制發生器92和濕度控制發生器93。供暖發生器91通過供暖管D11接入溫室中；溫度控制發生器92通過溫度管線D12接入溫室中；濕度控制發生器93通過濕度管線D13接入溫室中。

上述管路接入溫室後，分別經由培育架110的上層空間並供給子框架111內的植物生長空間。

另外，培育架110內還設置有位於植物葉面處的溫度感測器D11-1與濕度感測器D12-1，該些溫度感測器D11-1與濕度感測器D12-1通過濕度管線D12和溫度管線D13接入控制系統100中，以監控溫室內人工環境的濕度與溫度。而供氣發生器901、二氧化碳發生器90、供暖發生器91、溫度控制發生器92和濕度控制發生器93均被接入控制系統100中，通過系統100程式控制上述發生器，以智慧控制溫室內人工環境的氣體成分、濕度、溫度等條件。

以上通過實施例對於本實用新型的發明意圖和實施方式進行詳細說明，但是本實用新型所屬領域的一般技術人員可以理解，本實用新型以上實施例僅為本實用新型的優選實施例之一，為篇幅限制，這裡不能逐一列舉所有實施方式，任何可以體現本實用新型權利要求技術方案的實施，都在本實用新型的保護範圍內。

需要注意的是，以上內容是結合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式僅限於此，在上述實施例的指導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本實用新型的保護範圍內。