植物速生裝置的制造方法
【專利摘要】植物速生裝置由調(diào)光系統(tǒng)、調(diào)氣系統(tǒng)、調(diào)濕系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、調(diào)肥系統(tǒng)、種植系統(tǒng)六部分構(gòu)成，是采用調(diào)氣、調(diào)濕、調(diào)光、調(diào)肥、調(diào)溫及滴灌技術(shù)設(shè)計(jì)的，以提供植物生長人造優(yōu)化環(huán)境，縮短植物生長周期、提高產(chǎn)量為特征的植物工廠。該封閉式植物工廠可以不受自然環(huán)境制約，擁有適合植物快速生長的多種保障裝備，例如，所采用的直立圓柱形種植田(16)可以自轉(zhuǎn)，既利于種植于圓柱形種植田(16)側(cè)面的植物能夠獲得人工光源(2)的垂直光照，還可以借助自轉(zhuǎn)縮短“晝夜”交替的光照周期，加快植物成熟速度。因此，該植物工廠不僅可以用于提高植物生長速度，還可以用于在惡劣環(huán)境或在太空中生產(chǎn)植物。其技術(shù)屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。
【專利說明】
植物速生裝置
1、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]植物速生裝置是為植物生長提供優(yōu)化人造環(huán)境，達(dá)到縮短植物生長周期、提高產(chǎn)量的目的，采用調(diào)氣、調(diào)濕、調(diào)光、調(diào)肥、調(diào)溫及滴灌技術(shù)設(shè)計(jì)的植物工廠。其技術(shù)屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。
2、
【背景技術(shù)】
[0002]植物生長離不開光照、水分、肥料、和氣體;為植物提供適宜的光照和溫度、充足的水分和均衡的養(yǎng)分及氣體組分，有利于加速植物生長必需的生化反應(yīng)和光合作用，達(dá)到縮短植物生長周期、提高產(chǎn)量的目的。適宜的光照和溫度是植物生長進(jìn)行生化反應(yīng)和光合作用的能量來源；當(dāng)植物進(jìn)行吸熱生化反應(yīng)時(shí)，升溫利于促進(jìn)生長；當(dāng)植物進(jìn)行放熱生化反應(yīng)時(shí)，降溫利于促進(jìn)生長。充足的水分和均衡的養(yǎng)分及均衡的氣體組分是植物生長進(jìn)行生化反應(yīng)和光合作用的基本反應(yīng)物，增加反應(yīng)物濃度減小生成物濃度可以提高反應(yīng)速度。因此，調(diào)氣、調(diào)濕、調(diào)光、調(diào)肥，調(diào)溫是促進(jìn)植物生長的有效手段，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)特征。此外，因?yàn)榉忾]式人造環(huán)境可以不受自然環(huán)境制約，所以采用調(diào)氣、調(diào)濕、調(diào)光、調(diào)肥、調(diào)溫及滴灌技術(shù)設(shè)計(jì)的植物工廠適合在惡劣環(huán)境或在太空中生產(chǎn)植物。
3、【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]植物速生裝置由調(diào)光系統(tǒng)、調(diào)氣系統(tǒng)、調(diào)濕系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、調(diào)肥系統(tǒng)、種植系統(tǒng)六部分構(gòu)成。調(diào)光系統(tǒng)解決植物生長的光照問題，可以根據(jù)植物生長需要提供適宜波段的光照強(qiáng)度和光照量，還可以模擬晝夜變化，縮短晝夜變化周期，增加人造光照天數(shù)，促進(jìn)植物以超常速度生長或早熟。調(diào)氣系統(tǒng)解決植物生長的氣體控制問題，可以根據(jù)植物生長需要提供適宜組分的氣相養(yǎng)分(即氣肥)。調(diào)濕系統(tǒng)解決植物生長所需的氣態(tài)水分控制問題。調(diào)溫系統(tǒng)解決植物生長不同階段的溫度控制問題。調(diào)肥系統(tǒng)解決植物生長所需的養(yǎng)分溶液種類與定量控制問題。種植系統(tǒng)可以解決植物生長的基地和垂直光照問題。
[0004]種植系統(tǒng)由圓柱形密封倉(15)、直立圓柱形螺旋種植田(16)，海綿體填充物(17)構(gòu)成。除各系統(tǒng)的控制柜外，裝置的其余部分均安置在圓柱形密封倉(15)內(nèi)。圓柱形螺旋種植田(16)由圓柱形外殼(20)內(nèi)填裝海綿體填充物(17)構(gòu)成。在圓柱形外殼(20)表面環(huán)繞有螺旋形凹槽(21)，凹槽(21)的環(huán)形平臺有用于插入植物根系的種植孔(22)。在圓柱形螺旋種植田(16)軸線方向可以插入滴灌裝置(14)供給水肥溶液。圓柱形螺旋種植田(16)垂直固定于執(zhí)行齒輪(4)之上，可以與執(zhí)行齒輪(4)同步轉(zhuǎn)動，并且處于圓柱形密封倉(15)內(nèi)與外界隔離的人造環(huán)境之中。
[0005]調(diào)光系統(tǒng)由光源控制柜(I)、圓柱形光源(2)、中央齒輪(3)、執(zhí)行齒輪(4)、電動機(jī)
(5)構(gòu)成。光源控制柜(I)通過調(diào)制圓柱形光源(2)的光譜和光強(qiáng)，并通過電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)控制對植物的光照角度和光照周期。圓柱形光源(2)位于圓柱形密封倉(15)對稱軸位置，并與圓柱形種植田(16)保持平行；中央齒輪(3)與執(zhí)行齒輪(4)位于圓柱形密封倉
(15)底部；電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)轉(zhuǎn)動時(shí)，中央齒輪(3)帶動周邊的執(zhí)行齒輪(4)轉(zhuǎn)動；固定于執(zhí)行齒輪(4)之上的圓柱形種植田(16)與執(zhí)行齒輪(4)同步轉(zhuǎn)動，利于種植于圓柱形種植田(16)側(cè)面的植物都能夠獲得垂直光照，還可以借助自轉(zhuǎn)模擬晝夜交替的自然環(huán)境。
[0006]調(diào)氣系統(tǒng)由氣源控制柜(6)、氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)、氣源(8)構(gòu)成。氣源(8)由分別充裝各種氣體的若干高壓儲罐構(gòu)成。氣源控制柜(6)按照植物生長不同階段所需的氣體比例調(diào)制混合氣體，并通過氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)充入密封倉(15)中循環(huán)，滿足植物對氣肥的需求。
[0007]調(diào)濕系統(tǒng)由濕度控制器(9)、加濕器(10)、濕度傳感器(24)、儲水罐(19)構(gòu)成。加濕器(10)將儲水罐(19)中的液態(tài)水轉(zhuǎn)換為氣態(tài)水，通過濕度傳感器(24)和濕度控制器(9)調(diào)節(jié)密封倉(15)中的氣相濕度，以滿足植物生長需要。
[0008]調(diào)溫系統(tǒng)由溫度控制器(11)、地面加熱器(12)、溫度傳感器(18)構(gòu)成。位于密封倉(15)內(nèi)部地面的加熱器(12)通過溫度傳感器(18)和溫度控制器(11)調(diào)節(jié)密封倉(15)內(nèi)氣溫，以滿足植物生長對溫度的要求。
[0009]調(diào)肥系統(tǒng)由液態(tài)肥料控制柜(13)、肥料倉(23)、滴灌裝置(14)構(gòu)成。肥料控制柜
(13)將肥料倉(23)中的不同組分根據(jù)植物生長需要調(diào)配成復(fù)合肥料溶液，通過滴灌裝置
(14)充入構(gòu)成圓柱形種植田(16)內(nèi)部的海綿體填充物(17)中，供給植物根系吸收利用。
[0010]肥料倉(23)、儲水罐(19)、氣源(8)、電動機(jī)(5)均安置在圓柱形密封倉(15)底部。
[0011]各系統(tǒng)的控制柜均安置在圓柱形密封倉(15)外部，便于人工操作。
4、
【附圖說明】
[0012]圖1是植物速生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是植物速生裝置垂直剖面結(jié)構(gòu)圖。圖3是圓柱形螺旋種植田(16)垂直剖面結(jié)構(gòu)圖。圖4是圓柱形螺旋種植田(16)水平剖面結(jié)構(gòu)圖。圖5是齒輪傳動結(jié)構(gòu)俯視圖。
5、
【具體實(shí)施方式】
[0013]植物速生裝置由調(diào)光系統(tǒng)、調(diào)氣系統(tǒng)、調(diào)濕系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、調(diào)肥系統(tǒng)、種植系統(tǒng)六部分構(gòu)成。
[0014]調(diào)光系統(tǒng)由光源控制柜(I)、圓柱形光源(2)、中央齒輪(3)、執(zhí)行齒輪(4)、電動機(jī)
(5)構(gòu)成。調(diào)氣系統(tǒng)由氣源控制柜(6)、氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)、及由充裝各種氣體的高壓儲罐組成的氣源(8)構(gòu)成。調(diào)濕系統(tǒng)由濕度控制柜(9)、加濕器(10)、濕度傳感器(24)、儲水罐
(19)構(gòu)成。調(diào)溫系統(tǒng)由溫度控制柜(11)、地面加熱器(12)、溫度傳感器(18)構(gòu)成。調(diào)肥系統(tǒng)由液態(tài)肥料控制柜(13)、肥料倉(13)、滴灌裝置(14)構(gòu)成。種植系統(tǒng)由圓柱形密封倉(15)、直立圓柱形螺旋種植田(16)，海綿體填充物(17)構(gòu)成。各系統(tǒng)的控制柜均安置在圓柱形密封倉(15)外部，便于人工操作。
[0015]圓柱形光源(2)位于圓柱形密封倉(15)對稱軸位置，并與直立的圓柱形種植田
[16]保持平行;肥料倉(23)、儲水罐(19)、氣源(8)、電動機(jī)(5)、中央齒輪(3)與執(zhí)行齒輪(4)均位于圓柱形密封倉(15)底部；電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)轉(zhuǎn)動時(shí)，中央齒輪(3)帶動周邊的執(zhí)行齒輪(4)轉(zhuǎn)動；垂直固定于執(zhí)行齒輪(4)之上的圓柱形種植田(16)與執(zhí)行齒輪(4)同步轉(zhuǎn)動，既利于種植于圓柱形種植田(16)側(cè)面的植物都能夠獲得垂直光照，還可以借助自轉(zhuǎn)模擬晝夜交替的環(huán)境。圓柱形光源(2)、氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)、加濕器(10)、溫度傳感器
(18)、滴灌裝置(14)及濕度傳感器(24)均安裝在圓柱形密封倉(15)內(nèi)的頂部。
[0016]圓柱形螺旋種植田(16)由圓柱形螺旋外殼(20)內(nèi)填裝海綿體填充物(17)構(gòu)成。在圓柱表面環(huán)繞有螺旋形凹槽(21)，凹槽(21)的環(huán)形平臺有用于插入植物根系的種植孔
(22)。在圓柱形螺旋種植田(16)軸線方向可以插入滴灌裝置(14)供給水肥溶液。
[0017]電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)轉(zhuǎn)動時(shí)，中央齒輪(3)帶動周邊的執(zhí)行齒輪(4)轉(zhuǎn)動。
[0018]植物速生裝置優(yōu)化實(shí)施方案是:采用鋼結(jié)構(gòu)有機(jī)玻璃板材制作直徑約5米高度約3米圓柱形密封倉(15)。采用聚氯乙烯塑料制作直徑約I米、高度約2米、厚度約2厘米的圓柱形螺旋種植田(16)外殼(20)。采用脫脂棉絮制作海綿體填充物(17)。將外殼(20)內(nèi)填裝海綿體填充物(17)制成圓柱形螺旋種植田(16)。在外殼(20)的圓柱表面環(huán)繞有間距約0.2米、高度約0.2米、深度約為10厘米的螺旋形凹槽(21)，凹槽(21)的環(huán)形平臺設(shè)置用于插入植物根系的若干個(gè)直徑約5厘米的種植孔(22)。在圓柱形螺旋種植田(16)軸線方向插入管道滴灌裝置(14)供給水肥溶液。然后將圓柱形螺旋種植田(16)固定于直徑約1.2米執(zhí)行齒輪(4)之上，再將執(zhí)行齒輪(4)輪齒與直徑約2米的中央齒輪(3)輪齒置于同一水平面嚙合
[0019]采用光源控制柜(I)通過調(diào)制圓柱形光源(2)的光譜和光強(qiáng)，通過電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)控制對植物的光照角度和光照周期。采用發(fā)光效率較高的LED(有機(jī)電致發(fā)光體)制作圓柱形光源(2)。圓柱形光源(2)位于圓柱形密封倉(15)對稱軸位置，并與直立的圓柱形種植田(16)保持平行；中央齒輪(3)與執(zhí)行齒輪(4)位于圓柱形密封倉(15)底部平面；電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)轉(zhuǎn)動時(shí)，中央齒輪(3)帶動周邊的執(zhí)行齒輪(4)轉(zhuǎn)動；固定于執(zhí)行齒輪(4)之上的圓柱形種植田(16)與執(zhí)行齒輪(4)同步轉(zhuǎn)動，使種植于圓柱形種植田(16)側(cè)面的植物都能夠獲得垂直光照，還可以借助自轉(zhuǎn)縮短(模擬)晝夜交替的周期。
[0020]氣源(8)由分別充裝氧氣、二氧化碳等氣體的高壓儲罐構(gòu)成。氣源控制柜(6)按照植物生長不同時(shí)段所需的氣體種類及相互比例將氣源(8)的氣體混合后，通過氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)充入密封倉(15)中循環(huán)，滿足植物對氣肥的需求。
[0021]采用位于圓柱形密封倉(15)頂部的加濕器(10)將儲水罐(19)中的液態(tài)水轉(zhuǎn)換為氣態(tài)水，通過濕度傳感器(24)和濕度控制柜(9)調(diào)節(jié)密封倉(15)的氣相濕度，滿足植物生長需要。
[0022]采用位于密封倉(15)內(nèi)部地面的加熱器(12)，通過溫度傳感器(18)和溫度控制柜
(11)調(diào)節(jié)密封倉(15)內(nèi)氣溫，以滿足植物生長對溫度的要求。
[0023]采用肥料控制柜(13)將肥料倉(23)中的不同組分根據(jù)植物生長需要調(diào)配成復(fù)合肥料液體，通過固定在圓柱形密封倉(15)頂部的管道滴灌裝置(14)將肥料液體充入圓柱形種植田(16)外殼(20)內(nèi)的海綿體填充物(17)中，供給植物根系吸收利用。
[0024]肥料倉(23)、儲水罐(19)、氣源(8)、電動機(jī)(5)均安置在圓柱形密封倉(15)底部。
[0025]各系統(tǒng)的控制柜均安置在圓柱形密封倉(15)外部，便于人工操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.植物速生裝置，由調(diào)光系統(tǒng)、調(diào)氣系統(tǒng)、調(diào)濕系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、調(diào)肥系統(tǒng)、種植系統(tǒng)六部分構(gòu)成，其特征是:調(diào)光系統(tǒng)由光源控制柜(I)、圓柱形光源(2)、中央齒輪(3)、執(zhí)行齒輪(4)、電動機(jī)(5)構(gòu)成;光源控制柜(I)通過調(diào)制圓柱形光源(2)的光譜和光強(qiáng)，及通過電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)控制對植物的光照角度和光照周期；圓柱形光源(2)位于圓柱形密封倉(15)對稱軸位置，并與直立的圓柱形種植田(16)保持平行；中央齒輪(3)與執(zhí)行齒輪(4)位于圓柱形密封倉(15)底部；電動機(jī)(5)驅(qū)動中央齒輪(3)轉(zhuǎn)動時(shí)，中央齒輪(3)帶動周邊的執(zhí)行齒輪(4)轉(zhuǎn)動；固定于執(zhí)行齒輪(4)之上的圓柱形種植田(16)與執(zhí)行齒輪(4)同步轉(zhuǎn)動，既利于種植于圓柱形種植田(16)側(cè)面的植物都能夠獲得垂直光照，還可以借助自轉(zhuǎn)縮短“晝夜”交替的光照周期;調(diào)氣系統(tǒng)由氣源控制柜(6)、氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)、氣源(8)構(gòu)成;氣源(8)由已充裝各種不同氣體的若干高壓儲罐構(gòu)成;氣源控制柜(6)按照植物生長不同階段必需的氣體比例調(diào)制混合氣體，通過氣體循環(huán)導(dǎo)氣管(7)充入密封倉(15)中循環(huán)，滿足植物對氣肥的需求；調(diào)濕系統(tǒng)由濕度控制柜(9)、加濕器(10)、濕度傳感器(24)、儲水罐(19)構(gòu)成;加濕器(10)將儲水罐(19)中的液態(tài)水轉(zhuǎn)換為氣態(tài)水，通過濕度傳感器(24)和濕度控制柜(9)調(diào)節(jié)密封倉(15)中的氣相濕度滿足植物生長需要;調(diào)溫系統(tǒng)由溫度控制柜(11)、地面加熱器(12)、溫度傳感器(18)構(gòu)成;位于密封倉(15)內(nèi)部地面的加熱器(12)通過溫度傳感器(18)和溫度控制柜(11)調(diào)節(jié)密封倉(15)內(nèi)氣溫，以滿足植物生長對溫度的要求；調(diào)肥系統(tǒng)由液態(tài)肥料控制柜(13)、肥料倉(23)、滴灌裝置(14)構(gòu)成;肥料控制柜(13)將肥料倉(23)中的不同組分根據(jù)植物生長需要調(diào)配成復(fù)合肥料溶液，通過滴灌裝置(14)充入圓柱形種植田(16)內(nèi)部的海綿體填充物(17)中，供給植物根系吸收利用；種植系統(tǒng)由圓柱形密封倉(15)、直立圓柱形螺旋種植田(16)，海綿體填充物(17)構(gòu)成；圓柱形螺旋種植田(16)由圓柱形外殼(20)內(nèi)填裝海綿體填充物(17)構(gòu)成；在圓柱形外殼(20)表面環(huán)繞有螺旋形凹槽(21)，凹槽(21)的環(huán)形平臺有用于插入植物根系的種植孔(22);在直立圓柱形螺旋種植田(16)軸線方向可以插入滴灌裝置(14)供給水肥溶液;圓柱形螺旋種植田(16)垂直固定于執(zhí)行齒輪(4)之上，可以與執(zhí)行齒輪(4)同步轉(zhuǎn)動，并且處于圓柱形密封倉(15)內(nèi)與外界隔離的人造環(huán)境之中；肥料倉(23)、儲水罐(19)、氣源(8)、電動機(jī)(5)均安置在圓柱形密封倉(15)底部，光源控制柜(I)、氣源控制柜(6)、濕度控制柜(9)、溫度控制柜(11)、肥料控制柜(13)均安置在圓柱形密封倉(15)外部。
【文檔編號】A01G31/02GK205455108SQ201620024245
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月2日
【發(fā)明人】劉南林
【申請人】劉南林