一種家庭化微型植物工廠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的植物種植及蔬菜生產(chǎn)裝置，尤其涉及一種家庭化微型植物工廠。該家庭化微型植物工廠包括殼體，呈可控開/關(guān)式；培養(yǎng)系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，用于固定植株；霧培系統(tǒng)，位于所述培養(yǎng)系統(tǒng)下部，用于提供栽培植株所需營養(yǎng)及水份；以及環(huán)境控制系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，包括：變送器模塊、核心控制模塊以及執(zhí)行模塊；所述變送器模塊與所述核心控制模塊相連；所述核心控制模塊與所述執(zhí)行模塊相連。本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠栽培管理簡單、低成本、低能耗，能夠充分利用家庭環(huán)境中適宜植株生長的環(huán)境因子。此外，還具有空間利用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種家庭化微型植物工廠
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的植物種植及蔬菜生產(chǎn)裝置，尤其涉及一種家庭化微型植物工廠。
【背景技術(shù)】
[0002]廣義的植物工廠是指在一定生產(chǎn)管理下的全年無休的植物生產(chǎn)系統(tǒng)；狹義的植物工廠是指在完全人工環(huán)境下全年無休的植物生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0003]近年來，世界植物工廠發(fā)展很快，產(chǎn)生了多種發(fā)展趨勢，其中有用于規(guī)?；参锷a(chǎn)的大型植物工廠，其次，微型化、家庭化應(yīng)用植物工廠也是其重要的發(fā)展方向之一。
[0004]植物工廠是植物栽培的最高境界，它為植物提供了生長發(fā)育的最佳環(huán)境，從而提高植物的生產(chǎn)效率。隨著人們生活水平的提高及對事物需求的改變，健康、綠色等越來越受到人們的喜愛，家庭用的微型植物工廠不僅可以滿足人們對蔬菜的需求；而且可以使人們在都市中親近自然，陶冶情操；同時(shí)可以讓人們能夠種出符合自己標(biāo)準(zhǔn)的綠色蔬菜、健康蔬菜。因此，家庭化微型植物工廠有廣闊的應(yīng)用前景。
[0005]然而目前，家庭用的植物工廠環(huán)境因子控制方式多采用完全密閉式的控制方式，成本較高；多采用水培的栽培方式，栽培工藝、管理過程較為復(fù)雜。
[0006]因此，針對以上不足，本發(fā)明提供了一種栽培管理簡單、低成本、低能耗，能夠充分利用家庭環(huán)境中適宜植株生長的環(huán)境因子的家庭用微型植物工廠。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)栽培技術(shù)栽培管理復(fù)雜、成本高、能耗大的問題。
[0009]( 二 )技術(shù)方案
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種家庭化微型植物工廠，包括殼體，呈可控開/關(guān)式；培養(yǎng)系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，用于固定植株；霧培系統(tǒng)，位于所述培養(yǎng)系統(tǒng)下部，用于提供栽培植株所需營養(yǎng)及水份；以及環(huán)境控制系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，包括:變送器模塊、核心控制模塊以及執(zhí)行模塊；所述變送器模塊與所述核心控制模塊相連；所述核心控制模塊與所述執(zhí)行模塊相連。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述培養(yǎng)系統(tǒng)為圓柱體的栽培墻，所述栽培墻上嵌有若干栽培槽，所述栽培槽與水平面呈45度角。
[0012]優(yōu)選地，所述內(nèi)腔上部有齒輪以及轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)所述栽培墻。
[0013]優(yōu)選地，所述殼體由玻璃側(cè)拉門和玻璃側(cè)壁周向圍合形成，且所述側(cè)壁外部設(shè)置有遮陽百葉窗，用以控制所述殼體的開放與封閉狀態(tài)。
[0014]優(yōu)選地，所述霧培系統(tǒng)包括:儲(chǔ)水箱、壓力式噴霧泵、噴霧管道以及噴霧頭。
[0015]優(yōu)選地，所述變送器模塊包括:溫濕度變送器、二氧化碳變送器以及光照變送器。
[0016]優(yōu)選地，所述核心控制模塊為ARM單片機(jī)核心控制器，所述核心控制模塊讀取所述變送器模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)過所述核心控制模塊內(nèi)部預(yù)設(shè)程序處理后控制執(zhí)行模塊動(dòng)作，用于調(diào)節(jié)所述殼體內(nèi)部溫度、濕度、二氧化碳或光照的一種或多種。
[0017]優(yōu)選地，所述執(zhí)行模塊包括:通風(fēng)排氣扇以及至少一個(gè)LED燈管。
[0018]優(yōu)選地，核心控制模塊還可以控制所述壓力式噴霧水泵的開/關(guān)時(shí)間，以及噴霧的間隔、持續(xù)時(shí)間。
[0019]優(yōu)選地，所述殼體底部設(shè)置有滾輪，用以方便移動(dòng)所述家庭化微型植物工廠。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):該家庭化微型植物工廠包括殼體，呈可控開/關(guān)式；培養(yǎng)系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，用于固定植株；霧培系統(tǒng)，位于所述培養(yǎng)系統(tǒng)下部，用于提供栽培植株所需營養(yǎng)及水份；以及環(huán)境控制系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，包括:變送器模塊、核心控制模塊以及執(zhí)行模塊；所述變送器模塊與所述核心控制模塊相連；所述核心控制模塊與所述執(zhí)行模塊相連。本發(fā)明采用外殼開/關(guān)可控調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)，既可以充分利用家庭化環(huán)境進(jìn)行培養(yǎng)植株，又可以防止外部灰塵、蟲子等對植株產(chǎn)生不利影響，同時(shí)降低了傳統(tǒng)植物工廠所需的生產(chǎn)成本；環(huán)境中自然光的利用以及LED燈的補(bǔ)光方式，有效節(jié)約了能耗；霧培的栽培方式簡化了栽培工藝，降低了管理復(fù)雜程度同時(shí)避免了傳統(tǒng)水培容易造成植物根系殘留的問題；栽培槽與水平面呈45度角的設(shè)計(jì)，有效的增大了空間利用率；根據(jù)植株生長期不同，采用分階段的管理方式來實(shí)現(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn)。因此，本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠栽培管理簡單、低成本、低能耗，能夠充分利用家庭環(huán)境中適宜植株生長的環(huán)境因子。此外，還具有空間利用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的內(nèi)部霧培系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的栽培槽與栽培墻的相對位置關(guān)系示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的栽培槽與栽培墻的側(cè)向示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的壓力式噴霧水泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的通風(fēng)排氣扇的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的噴霧頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖10是本發(fā)明家庭化微型植物工廠的環(huán)境控制系統(tǒng)的框圖。
[0032]圖中1:栽培墻；2:栽培槽；3:120度弧形玻璃側(cè)壁及遮陽百葉窗；4:ARM單片機(jī)；5:滾輪；6:壓力式噴霧泵；7:噴霧管道；8:儲(chǔ)水箱；9:通風(fēng)排氣扇；10:60度弧形玻璃側(cè)拉門；11:齒輪；12:轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)；13:C02變送器；14:光照變送器；15:設(shè)備層；16:噴霧頭；17:溫濕度變送器；18 =LED燈管。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0034]本實(shí)施例的家庭化微型植物工廠包括:可控開/關(guān)調(diào)節(jié)的殼體；位于殼體內(nèi)部的培養(yǎng)系統(tǒng)；位于培養(yǎng)系統(tǒng)下部的霧培系統(tǒng)；以及位于殼體內(nèi)部的環(huán)境控制系統(tǒng)，包括:變送器模塊、核心控制模塊以及執(zhí)行模塊，變送器模塊與核心控制模塊相連，核心控制模塊與執(zhí)行模塊相連。
[0035]如圖1所示，其中，外殼包括兩個(gè)120度弧形玻璃側(cè)壁及遮陽百葉窗3，以及兩個(gè)60度弧形玻璃側(cè)拉門10，60度弧形玻璃側(cè)拉門10與120度弧形玻璃側(cè)壁依次相連，構(gòu)成360度的全面覆蓋。當(dāng)60度弧形玻璃側(cè)拉門10關(guān)閉時(shí)，本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠形成較為密閉的空間，能夠有效的防止外部灰塵、昆蟲等對植株產(chǎn)生不利影響。其中，為了出于便于維護(hù)以及植株的摘取，玻璃側(cè)拉門采用60度弧形的設(shè)計(jì)。如果側(cè)拉門太大，側(cè)立壁的角度太小，那么遮陽百葉窗的遮陽降溫效果會(huì)大打折扣，故選擇了 60°的側(cè)拉門和120°的弧形玻璃壁。也可以根據(jù)實(shí)際需要來選取不同的弧形設(shè)計(jì)，并不以此為限。
[0036]培養(yǎng)系統(tǒng)位于殼體內(nèi)部，本發(fā)明采用的栽培墻I為圓柱體的整體設(shè)計(jì)，其中，栽培槽2嵌入于圓柱體栽培墻I上，栽培槽2與水平面呈a度角，本實(shí)施例中通過實(shí)驗(yàn)所得a為45度時(shí)對植株生長影響最小，但也可根據(jù)實(shí)際需求a選取不同的角度。如圖3、圖4所示，本實(shí)施例中選取栽培槽2為高430mm，直徑280mm，a為45度的圓柱體。進(jìn)一步地，圓柱體栽培墻I共分六層，定制模式以每層栽培槽2間距15cm，上下兩層間距15cm，總栽培數(shù)量8*6=48株。因此，角度的設(shè)計(jì)使得在栽培植株的數(shù)量與目前主流家庭微型植物工廠的栽培量相同時(shí)，占用的空間要小于目前主流家庭植物工廠的占用空間，進(jìn)而本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠的空間利用率更高。
[0037]進(jìn)一步地,本發(fā)明提供的家庭微型植物工廠的整體尺寸是1500mm*700mm的圓柱體，其中設(shè)備層15高度是450mm，栽培墻I是1050mm*400mm的圓柱體。
[0038]霧培系統(tǒng)位于培養(yǎng)系統(tǒng)下部，如圖2所示，其中，霧培系統(tǒng)包括儲(chǔ)水箱8、壓力式噴霧泵6、噴霧管道7以及噴霧頭16，用以在本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠培養(yǎng)植株時(shí)，提供植株生長所必需的營養(yǎng)及水份。進(jìn)一步地，霧培系統(tǒng)位于栽培墻I的下方，設(shè)備層15內(nèi)部。眾所周知，普通的水培系統(tǒng)容易造成植物根系殘留堵塞栽培管道等問題，周期性清理較頻繁且工作量較大；而霧培系統(tǒng)幾乎不存在上述殘留根系等問題。
[0039]環(huán)境控制系統(tǒng)位于殼體內(nèi)部，如圖10所示，其中，環(huán)境控制系統(tǒng)包括:變送器模塊、核心控制模塊以及執(zhí)行模塊。進(jìn)一步地，變送器模塊包括溫濕度變送器17、C02變送器13及光照變送器14 ;核心控制模塊包括ARM (Advanced RISC Machine，高級精簡指令集機(jī)器)單片機(jī)核心控制器；執(zhí)行模塊包括通風(fēng)排氣扇9及LED燈管18。本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠內(nèi)部的環(huán)境控制系統(tǒng)，根據(jù)家庭內(nèi)的環(huán)境因子的實(shí)時(shí)變化，產(chǎn)生如下控制:
[0040]其中，溫濕度變送器17位于栽培墻I的下部，用于采集殼體內(nèi)部的溫濕度情況。當(dāng)環(huán)境中的溫濕度超過預(yù)設(shè)的限定值時(shí)，ARM單片機(jī)4通過監(jiān)測溫濕度變送器17傳送的數(shù)據(jù)，發(fā)出報(bào)警聲并通過LED屏顯示，提醒人們調(diào)節(jié)家庭環(huán)境中的溫濕度。
[0041]光照變送器14位于栽培墻I的側(cè)壁上，用于采集家庭環(huán)境中的光照強(qiáng)度。當(dāng)環(huán)境中的光照能夠滿足植物的生長要求時(shí)，ARM單片機(jī)4通過監(jiān)測光照變送器14傳送的數(shù)據(jù)，控制LED燈管18關(guān)閉；當(dāng)環(huán)境中的光照不能夠滿足植物的生長要求時(shí)，ARM單片機(jī)4通過監(jiān)測光照變送器14傳送的數(shù)據(jù)，控制LED燈管18開啟。當(dāng)環(huán)境中的光照強(qiáng)度過高，ARM單片機(jī)4通過監(jiān)測光照變送器14傳送的數(shù)據(jù)，發(fā)出報(bào)警聲并通過LED屏顯示，提醒人們關(guān)閉120度弧形玻璃側(cè)壁及遮陽百葉窗3進(jìn)行遮陽處理。
[0042]C02變送器13位于栽培墻I的上部，當(dāng)本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠內(nèi)部C02濃度與外界C02的濃度差達(dá)到預(yù)設(shè)的限定值時(shí)，ARM單片機(jī)4通過監(jiān)測C02變送器13傳送的數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)出警報(bào)聲并通過LED屏顯示，提醒人們開啟通風(fēng)排氣扇9，使得內(nèi)外空氣得到交換。進(jìn)一步地，如圖1所示，通風(fēng)排氣扇9、ARM單片機(jī)4位于栽培墻I上部的側(cè)壁上。
[0043]進(jìn)一步地，ARM單片機(jī)4不僅可以根據(jù)變送器模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)殼體內(nèi)部的單一一種環(huán)境因子，還可以同時(shí)控制多種。
[0044]同時(shí)，壓力式噴霧水泵6的開啟和關(guān)閉時(shí)間，以及噴霧的間隔、持續(xù)時(shí)間，均通過ARM單片機(jī)4來設(shè)定控制。
[0045]進(jìn)一步地，利用本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠栽培的植株以生菜為例進(jìn)行具體描述，但其他葉用植物等也可作為本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠栽培的植株。生菜的成長周期約為24天，可以將生菜的生長期大至分為4個(gè)階段進(jìn)行種植管理。每個(gè)階段大至7天，4個(gè)階段為:定植期、生長中期、生長后期、成熟期，每個(gè)階段12棵生菜。處于成熟期的生菜可以采摘使用，食用完畢后再重新定植。通過此種管理方式，每周都有成熟的生菜可供食用，實(shí)現(xiàn)了植株的周年連續(xù)生產(chǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠的“工廠”屬性。
[0046]進(jìn)一步地，為了方便得以轉(zhuǎn)動(dòng)栽培墻I，在栽培墻I上部設(shè)置有齒輪11以及轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)12，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12提供驅(qū)動(dòng)力可以帶動(dòng)墻面轉(zhuǎn)動(dòng)，方便植株的采摘和定植。
[0047]進(jìn)一步地，在設(shè)備層15的底部設(shè)置有滾輪5，方便本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠的移動(dòng)，使得在家庭環(huán)境下培養(yǎng)植株更為方便。
[0048]需要說明的是，本文中所使用的“上”、“下”等方位詞是以圖中所示的構(gòu)件相對位置為基準(zhǔn)定義的，顯然，上述方位詞的應(yīng)用僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0049]綜上所述，本發(fā)明提供的家庭化微型植物工廠栽培管理簡單、低成本、低能耗，能夠充分利用家庭環(huán)境中適宜植株生長的環(huán)境因子。此外，還具有空間利用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)周年連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0050]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述家庭化微型植物工廠包括: 殼體，呈可控開/關(guān)式； 培養(yǎng)系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，用于固定植株； 霧培系統(tǒng)，位于所述培養(yǎng)系統(tǒng)下部，用于提供栽培植株所需營養(yǎng)及水份；以及 環(huán)境控制系統(tǒng)，位于所述殼體內(nèi)部，包括:變送器模塊、核心控制模塊以及執(zhí)行模塊；所述變送器模塊與所述核心控制模塊相連；所述核心控制模塊與所述執(zhí)行模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述培養(yǎng)系統(tǒng)為圓柱體的栽培墻，所述栽培墻上嵌有若干栽培槽，所述栽培槽與水平面呈45度角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述內(nèi)腔上部有齒輪以及轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，用于轉(zhuǎn)動(dòng)所述栽培墻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述殼體由玻璃側(cè)拉門和玻璃側(cè)壁周向圍合形成，且所述側(cè)壁外部設(shè)置有遮陽百葉窗，用以控制所述殼體的開放與封閉狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述霧培系統(tǒng)包括:儲(chǔ)水箱、壓力式噴霧泵、噴霧管道以及噴霧頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述變送器模塊包括:溫濕度變送器、二氧化碳變送器以及光照變送器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述核心控制模塊為八應(yīng)單片機(jī)核心控制器，所述核心控制模塊讀取所述變送器模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)過所述核心控制模塊內(nèi)部預(yù)設(shè)程序處理后控制執(zhí)行模塊動(dòng)作，用于調(diào)節(jié)所述殼體內(nèi)部溫度、濕度、二氧化碳或光照的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述執(zhí)行模塊包括:通風(fēng)排氣扇以及至少一個(gè)120燈管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述核心控制模塊還可以控制所述壓力式噴霧水泵的開/關(guān)時(shí)間，以及噴霧的間隔、持續(xù)時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭化微型植物工廠，其特征在于，所述殼體底部設(shè)置有滾輪，用以方便移動(dòng)所述家庭化微型植物工廠。
【文檔編號】A01G31/02GK104396474SQ201410505662
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】滕光輝, 付少明, 李志忠, 劉藝偉, 毛濤濤, 樊庚 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)