TWM551815U - 模擬自然環境之植物植栽裝置 - Google Patents

Description

模擬自然環境之植物植栽裝置

本創作係與植物工廠有關，特別是關於一種模擬自然環境之植物植栽裝置。

植物工廠的定義，主要是指是指環境可以受到控制，且可以完全不管外在環境惡劣程度，達到全年無休的量產植物之場所。而量產植物則需要二大條件，包括：生長環境必須可控制，另一個要件則是減少植物生長的逆境。

例如在溫室中的光量控制，須以遮蔭網遮掩過多陽光，如果光線部則，亦需要以人工方式補光，以補自然光照之不足；此外，溫、濕度之調控，亦是十分重要。而達到全年穩定量產的設施，就稱之為「植物工廠」。

隨著科技進步，現代農業科技發達，利用「植物工廠」所植栽的作物，以達到「二低三無」的階段，所謂二低，是指低生菌數、低硝酸鹽，而三無則是無農藥、無重金屬、無蟲卵。在樂活天堂與健康養生的同時，此類型飲食文化與食材已蔚為流行。近年來，台灣已有多間科技大廠，紛紛投入資金，建置環控式植物工廠，搭上健康養生的「綠金」風潮。而萵苣在西式餐點料理，其生菜沙拉中用量頗大，其價格亦高於一般葉菜。

緣是，本發明之主要創作目的在於提供一種模擬自然環境之植物植栽裝置，其可提供之物較佳的生長環境。

為達成前述之創作目的，本創作所提供之應用模擬自然環境之植物植栽裝置，包含有：一箱體，其中具有一培養室；一植栽單元，設置於該箱體的培養室中，具有一盆體以及一植栽架，其中，該植栽架設置於該盆體的開口處，使該盆體的底部與該植栽架之間保留一預定空間；該植栽架具有複數個孔洞，供栽種預定植物，並使植物的根部可到達該植栽架下方的空間；一水供給單元，提供水注入該盆體中；一光單元，設置於該箱體之培養室中，以提供該培養室預定的照明；一溫度單元，設置於該箱體之培養室中，以調整該培養室中的溫度；一濕度單元，設置於該箱體之培養室中，以調整該培養室中的濕度；一空氣循環單元，設於該箱體，用以將外界之空氣導入該培養室中以及將該培養室中的空氣導出；一營養供給液單元，提供預定之營養液注入該盆體中；一感測單元，具有複數個偵測器，用以偵測該牌仰式中各項數據；以及一控制單元，分別電性連接該感測單元、該水供給單元、該光單元、該溫度單元、該濕度單元，以及該營養供給液單元，根據該感測單元所傳回的數據，據以控制該等單元。

在一實施例中，該營養液的成分包括：乳酸菌株(嗜熱鏈球菌(streptococcus thermophiles))，以有機肥料為基礎，透過二次發酵製成，生成瞟玲、葉酸、甲酸。

在一實施例中，該營養液為可溶性有機肥料。

在一實施例中，該空氣循環單元將氣流速率調整到 0.3~1m/s。

在一實施例中，該光單元將各階段日累計光量調整到小於17mol/m2。

在一實施例中，該濕度單元將該培養室中的濕度維持在70~85%。

在一實施例中，該培養室中的二氧化碳濃度維持在1000~2000ppm。

在一實施例中，該感測單元包含：設於該培養室中之一溫度感測器、一濕度感測器、一二氧化碳感測器與一照度感測器，以及設置於該盆體中的水位感測器與濃度感測器。

據此，利用本創作所提供之植栽裝置，可培育出品質優良的葉菜類植物，符合現代人的需求。

上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧植栽裝置

12‧‧‧箱體

14‧‧‧培養室

16‧‧‧視窗

18‧‧‧植栽單元

20‧‧‧盆體

22‧‧‧植栽架

24‧‧‧光單元

26‧‧‧LED燈

28‧‧‧溫度單元

30‧‧‧加熱器

32‧‧‧降溫器

34‧‧‧濕度單元

36‧‧‧加濕器

38‧‧‧除濕器

40‧‧‧空氣循環單元

42‧‧‧進風扇

44‧‧‧排風扇

46‧‧‧水供給單元

48‧‧‧營養液供給單元

50‧‧‧感測單元

52‧‧‧溫度感測器

54‧‧‧濕度感測器

56‧‧‧二氧化碳感測器

58‧‧‧照度感測器

60‧‧‧控制單元

62‧‧‧顯示螢幕

64‧‧‧操作件

72‧‧‧水位感測器

74‧‧‧濃度感測器

第1圖為本創作一較佳實施例之立體圖。

第2圖為本創作一較佳實施例之剖視圖。

第3圖為本創作一較佳實施例之方塊圖。

請參閱第1圖至第3圖所示，本創作一較佳實施例所提供之模 擬自然環境之植物植栽裝置10，主要包含有：一箱體12、一植栽單元18、一光單元24、一溫度單元28、一濕度單元34、一空氣循環單元40、一水供給單元46、一營養供給液單元48、一感測單元50，以及一控制單元60。

該箱體12為一具有特定形狀的中空物件，其中具有一培養室14。該箱體12上具有一視窗16，供人員觀察該培養室14的狀況。

該植栽單元18設置於該箱體12的培養室14中。該植栽單元18具有一盆體20以及一植栽架22。該植栽架22設置於該盆體20的開口處，使該盆體20的底部與該植栽架22之間保留一預定空間，其中可容置水與營養液。該植栽架22具有複數個孔洞，供栽種預定植物，使植物的根部可到達該植栽架22下方的空間。

該光單元24具有複數個設置於該箱體12之培養室14中的LED燈26，並利用利用PWM信號來調控LED燈26，以提供預定照度與波長之光。

該溫度單元28具有複數個設置於該箱體12之培養室14中的加熱器30與降溫器32，受控制改變該培養室14的溫度。

該濕度單元34具有複數個設置於該箱體12之培養室14中的加濕器36與除濕器38，受控制改變該培養室14的濕度。

該空氣循環單元40具有複數個風扇，其中至少一個進風扇42將該箱體12外的空氣吹入該培養室14中，至少一個排風扇44將該培養室14中的空氣導出，以產生循環之功。

該水供給單元46具有一水槽、一幫浦，以及一連接該水槽與該植栽單元18的水管。水槽中裝有水，該幫浦將該水槽中的水經由該水管 注入該盆體20中。

該營養供給液單元48具有一營養液槽、一幫浦，以及一連接該營養液槽與該植栽單元18的營養液管。營養液槽中裝有營養液，該幫浦將該營養液槽中的營養液經由該營養液管注入該盆體20中。在本實施例中，該影養液的成分包括：乳酸菌株(嗜熱鏈球菌(streptococcus thermophiles))，以有機肥料為基礎，透過二次發酵製成，生成瞟玲、葉酸、甲酸等有機物，使原本不容性的有機肥料轉化為可溶性有機肥料，其中的磷鉀鈣的比例接近1：1：1。以取代傳統植物工廠所使用的非天然液態合成肥料，或傳統有機肥料但存在許多不溶解物的缺點。

該感測單元50包含：設於該培養室14中之一溫度感測器52、一濕度感測器54、一二氧化碳感測器56與一照度感測器58，以及設置於該盆體20中的水位感測器與濃度感測器。該等感測器均分別電性連接置該控制單元60，將所測到的數據傳回。

該控制單元60分別電性連該光單元24、該溫度單元28、該濕度單元34、該空氣循環單元40、該水供給單元46與該營養液供給單元48，以及該感測單元50之各感測器，根據各感測器所傳回的訊號，據以控制前述個單元的啟動、停止與調整。

舉例說明，當該溫度感測器52傳來的數據顯示該培養室14中的溫度過低時，該控制單元60則啟動該溫度單元28之加熱器30，以提升溫度，直至該溫度感測器52傳來的數據到達預定溫度後，該控制單元60則關閉該溫度單元28之加熱器30。反之，當該溫度感測器52傳來的數據顯示該培養室14中的溫度過低時，該控制單元60則啟動該空氣循環單元40之風 扇，以期將熱導出該箱體12。當濕度感測器54傳來的數據顯示該培養室14中的濕度過低時，該控制單元60則啟動該濕度單元34之加濕器36，以提升濕度；如濕度較高時，則啟動該溫度單元28與該空氣循環單元40。當二氧化碳感測器56傳來的數據顯示該培養室14中的二氧化碳濃度過高時，該控制單元60則啟動該則啟動該空氣循環單元40之風扇。當二氧化碳感測器56傳來的數據顯示該培養室14中的照度過高或過低時，該控制單元60則調整該光單元24的照度。當該水位感測器傳來的數據顯示該盆體20中的水位過低時，該控制單元60則啟動該水供給單元46提供水；當該濃度感測器傳來的數據顯示該盆體20中的營養液的濃度過高或過低時，該控制單元60則啟動該營養液供給單元48與該水供給單元46。調整濃度。

該控制單元60更包含有一顯示螢幕62與一操作件64，該操作件64具有複數個按鍵，供設定前述各項設定數值，該顯示螢幕62則顯示以上各種數據與相關資訊。在一實施例中，該螢幕62為觸控螢幕，以形成該操作件64，讓使用者可透過觸控螢幕輸入資料。

本創作的目的在利用恆溫恆濕環控技術，建構一個可模擬自然環境的室內該箱體，用來探討與分析各種農作物最佳生長環境，方便建立環控系統的參數資料庫。標準植物工廠的環控參數包括(a)風：使用該空氣循環單元將氣流速率調整到0.3~1m/s；(b)光：使用該光單元將各階段日累計光量調整到最適當(<17mol/m²)；(c)溫度：葉片溫度與空氣溫度維持在日夜最適值；(d)濕度：空氣濕度維持在70~85%(VPD調整到最適當)(e)CO₂：濃度維持在1000~2000ppm；(f)營養液的酸鹼度及導電度調整栽培作物的最適值當，變動達最小；(g)菌：有害微生物的繁殖與生長控制在 最低(過濾與滅菌)。本發明所建立該箱體提供植物適當生長環境，期望達到以下目標：

(1)二氧化碳濃度控制：使其光合作用能旺盛的進行，密閉環境導入含較高濃度的二氧化碳，提供植物光合作用所需的二氧化碳，待植物充份將二氧化碳轉換成氧氣，送入室內提供居住環境中人類需要的氧氣，形成一個人類與植物共榮共生的環境。

(2)濕度控制：濕度控制採用水霧加濕及空調除濕，濕度的控制在植物生長過程中扮演相當重要的角色。為了維持該箱體內的恆定氣流，都會使用強制循環回風，噴出的水霧經常會從回風口排出，使得相對濕度不易維持。相對濕度越低，葉片上的水分會隨蒸發的速率愈高，葉片會乾枯。

(3)溫度控制：本創作之溫度單元將採冷暖兩用之設計，若環境溫度高於箱內溫度需求則使用冷氣，環境溫度低於箱內溫度需求則轉為熱泵。

(4)紫外光線模擬：該箱體內的植物進行旺盛的光合作用，需要足夠的光線，利用PWM信號來調控LED燈做為光源。

(5)風力控制：該空氣循環單元在該箱體兩側加裝風扇，利用送風及抽風可造成空氣在該箱體內對流，模擬空氣流動自然現象。

整合前述設備發展出適合室內栽培的該箱體，使得植物栽培不受天候影響，栽種植物經栽培監控系統量化及特性曲線繪製後，建立各栽培植物環控參數模組化。栽種植物模式化、栽培監控系統量化、植物生長特性模組化並進行環控參數資源加以整合，開發室內植栽系統，並以實 驗方式探討植物種類及成長特性為本專利主要目標。

綜上，利用本創作所提供之植栽裝置，可培育出品質優良的葉菜類植物，符合現代人的需求。

上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧植栽裝置

12‧‧‧箱體

14‧‧‧培養室

18‧‧‧植栽單元

20‧‧‧盆體

22‧‧‧植栽架

24‧‧‧光單元

26‧‧‧LED燈

42‧‧‧進風扇

44‧‧‧排風扇

Claims (7)

1. 一種模擬自然環境之植物植栽裝置，包含有：一箱體，其中具有一培養室；一植栽單元，設置於該箱體的培養室中，具有一盆體以及一植栽架，其中，該植栽架設置於該盆體的開口處，使該盆體的底部與該植栽架之間保留一預定空間；該植栽架具有複數個孔洞，供栽種預定植物，並使植物的根部可到達該植栽架下方的空間；一水供給單元，提供水注入該盆體中；一光單元，設置於該箱體之培養室中，以提供該培養室預定的照明；一溫度單元，設置於該箱體之培養室中，以調整該培養室中的溫度；一濕度單元，設置於該箱體之培養室中，以調整該培養室中的濕度；一空氣循環單元，設於該箱體，用以將外界之空氣導入該培養室中以及將該培養室中的空氣導出；一營養供給液單元，提供預定之營養液注入該盆體中；一感測單元，具有複數個偵測器，用以偵測該牌仰式中各項數據；以及一控制單元，分別電性連接該感測單元、該水供給單元、該光單元、該溫度單元、該濕度單元，以及該營養供給液單元，根據該感測單元所傳回的數據，據以控制該等單元。
2. 依據請求項1所述之模擬自然環境之植物植栽裝置，其中該營養液的成分包括：乳酸菌株(嗜熱鏈球菌(streptococcus thermophiles))，以有機肥料為基礎，透過二次發酵製成，生成瞟玲、葉酸、甲酸。
3. 依據請求項1所述之模擬自然環境之植物植栽裝置，其中該空氣循環單元將氣流速率調整到0.3~1m/s。
4. 依據請求項1所述之模擬自然環境之植物植栽裝置，其中該光單元將各階 段日累計光量調整到小於17mol/m²。
5. 依據請求項1所述之模擬自然環境之植物植栽裝置，其中該濕度單元將該培養室中的濕度維持在70~85%。
6. 依據請求項5所述之模擬自然環境之植物植栽裝置，其中該培養室中的二氧化碳濃度維持在1000~2000ppm。
7. 依據請求項5所述之模擬自然環境之植物植栽裝置，其中該感測單元包含：設於該培養室中之一溫度感測器、一濕度感測器、一二氧化碳感測器與一照度感測器，以及設置於該盆體中的水位感測器與濃度感測器。