構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，由嵌有透光材料的箱體構(gòu)成，所述的箱體內(nèi)設(shè)置有植物栽培設(shè)施，該箱體嵌裝在窗體內(nèi)，所述箱體的外向側(cè)與內(nèi)向側(cè)分別安裝有用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)溫度、濕度及二氧化碳濃度的通風(fēng)孔。該箱體內(nèi)設(shè)置有高溫差區(qū)域與低溫差區(qū)域，其解決了現(xiàn)有家庭種植裝置設(shè)置于室內(nèi)導(dǎo)致光照不足，溫差小，作物生長受限等現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過控制裝置實(shí)現(xiàn)了溫差、濕度及二氧化碳自動(dòng)調(diào)節(jié)等。
【專利說明】
構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)種植設(shè)施，具體為一種以居室窗體為基礎(chǔ)通過加裝種植設(shè)備，改造為一種內(nèi)嵌式智能蔬菜種植窗，即一種構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界各國大多蔬菜是在采收后經(jīng)儲(chǔ)運(yùn)(加工)再銷售的辦法進(jìn)入家庭消費(fèi)，在此過程中，由于中間環(huán)節(jié)較長，不但蔬菜成本會(huì)大幅上升，而且蔬菜采摘后，其水分、營養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重，其中以維生素C為例，蔬菜越新鮮含維生素C越高，儲(chǔ)存過久，蔬菜中的氧化酶使維生素C氧化而大量損失。
[0003]為解決上述問題，近年來，室內(nèi)蔬菜種植設(shè)備大量流行，其主要技術(shù)方案是設(shè)置一種固定或可移動(dòng)的獨(dú)立箱體于陽臺(tái)內(nèi)或窗體內(nèi)側(cè)，利用日間光照及箱體內(nèi)的補(bǔ)光設(shè)施、溫控等多種環(huán)境調(diào)節(jié)和控制裝置，提供植物生長環(huán)境。由于陽光要穿過兩道玻璃及其間的空間，導(dǎo)致箱體內(nèi)光照不足，其中的植株缺乏營養(yǎng)而生長較差，為此大量采用補(bǔ)光裝置，使得這種方法種植成本很高，難以大量推廣，不能滿足用戶日常生活需求。此外還有各種簡(jiǎn)易室內(nèi)蔬果種植設(shè)施，由于采光不足導(dǎo)致產(chǎn)量太低，只能用于少量種植觀賞。
[0004]上述種植設(shè)施的缺陷還在于其整體種植裝置設(shè)置于室內(nèi)，而室內(nèi)溫度為了滿足人體需要而保持相對(duì)恒溫，使得種植箱體內(nèi)溫度受室內(nèi)恒溫系統(tǒng)影響，溫差較小，不利于植物營養(yǎng)積累，直接影響產(chǎn)量。同時(shí)由于溫差較小，土壤內(nèi)水份蒸發(fā)量小，經(jīng)常處于水飽和狀態(tài)，不利于植株根系生長，進(jìn)而影響植物生長及產(chǎn)量的提高。
[0005]中國專利201410724589X公開的“一種家庭果蔬生產(chǎn)系統(tǒng)”，其通過滑軌系統(tǒng)將一個(gè)種植箱體懸掛于窗體外部，這種方式克服了置于室內(nèi)的種植裝置存在的多種缺陷，其不足是安裝成本高，使用不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種更加接近自然生長環(huán)境的室內(nèi)種植系統(tǒng)，該系統(tǒng)將現(xiàn)有窗戶或陽臺(tái)改造成智能蔬菜種植設(shè)施，即一種構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的一種構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，包括外向側(cè)嵌有透光材料的箱體，所述的箱體內(nèi)設(shè)置有植物栽培設(shè)施，其特征是所述的箱體嵌裝在窗體內(nèi)，所述箱體的外向側(cè)與內(nèi)向側(cè)分別安裝有用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)溫度、濕度及二氧化碳濃度的通風(fēng)孔。
[0008]所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是所述的箱體內(nèi)空間設(shè)置為高溫差區(qū)域與低溫差區(qū)域。
[0009]所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是設(shè)置有與箱體連通的外部通風(fēng)管路，所述的外部通風(fēng)管路上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)，所述通風(fēng)管路的進(jìn)風(fēng)口置于人工或天然熱源或冷源處，所述的箱體內(nèi)溫度控制區(qū)間為攝氏8-35度，濕度控制區(qū)間為60-70%。
[0010]所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是所述的透光材料采用可調(diào)節(jié)透光率的玻璃。
[0011]所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是設(shè)置有智能控制系統(tǒng)，所述的智能控制系統(tǒng)包括安裝于箱體內(nèi)向側(cè)的PLC控制器暨控制面板、與所述PLC控制器相連的信號(hào)采集器及開關(guān)控制器;所述的信號(hào)采集器包括溫度、濕度、二氧化碳傳感器;所述的開關(guān)控制器包括設(shè)置于通風(fēng)孔和/或通風(fēng)管路上的風(fēng)機(jī)開關(guān)控制裝置、設(shè)置于噴淋系統(tǒng)的水栗開關(guān)控制裝置及可調(diào)節(jié)透光玻璃開關(guān)控制裝置。
[0012]所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是所述的箱體設(shè)置有獨(dú)立供電裝置，所述供電裝置與外部太陽能電池裝置及市電相連。
[0013]本發(fā)明的一種構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，將建筑物窗體改造為可以種植蔬果的生產(chǎn)設(shè)施，為家庭住戶提供一個(gè)四季相伴的鮮活菜籃子。由于將種植箱體構(gòu)建于窗體上，通過透光材料，箱體的外側(cè)直接接受光照，可完全滿足箱體內(nèi)植物生長需要。在箱體的外側(cè)與內(nèi)側(cè)設(shè)置通風(fēng)孔，通過智能控制系統(tǒng)，可使箱體與外部環(huán)境連通，適時(shí)調(diào)節(jié)箱體內(nèi)溫度、濕度，使得內(nèi)部環(huán)境更加接近自然狀態(tài)，避免了日光大棚生長環(huán)境造成的多種缺陷。箱體內(nèi)側(cè)設(shè)置的通風(fēng)孔既可用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)溫度(濕)度，更可用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)二氧化碳濃度，在日間將箱體內(nèi)植物生長產(chǎn)生的氧氣排到室內(nèi)，同時(shí)將室內(nèi)較高二氧化碳濃度的空氣吸入箱體內(nèi)，提高箱體內(nèi)二氧化碳含量，促進(jìn)植物生長。將箱體內(nèi)分為高溫差區(qū)域與低溫差區(qū)域，可以在箱體內(nèi)分別種植適應(yīng)不同溫差的品種。尤其在低瑋度地區(qū)由于溫差太小，致使果實(shí)類蔬菜品種生長受到限制，通過本發(fā)明的裝置，在箱體內(nèi)設(shè)置專門的高溫差區(qū)域，人為地制造較大溫差，滿足果實(shí)類蔬菜品種生長要求。將太陽能供電裝置箱體設(shè)置獨(dú)立的供電系統(tǒng)并與太陽能供電裝置相連，可使種植系統(tǒng)減少工業(yè)電力消耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。
【附圖說明】
[0014]圖1是構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例示意圖；
圖2是控制系統(tǒng)方框圖。
[0015]圖中:1-外向通風(fēng)孔;2-電動(dòng)天窗;3-噴淋裝置;4-傳感器;5-外側(cè)面板;6-隔板;7-控制面板;8-加熱系統(tǒng);9-水栗;10-水箱;13-采摘門；14-視頻采集口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)作詳細(xì)說明。
[0017]圖1-2所示，本實(shí)施例是一個(gè)尚未安裝到窗體內(nèi)的種植箱體，該箱體為六邊形封閉式結(jié)構(gòu)，其中外側(cè)面板5必須采用透光材料制作，其余可任選，為了保持室內(nèi)采光，最好全部采用透光材料制作。箱體內(nèi)可以設(shè)置一到兩層活動(dòng)隔板6，根據(jù)需要將箱體內(nèi)分為兩至三個(gè)層次的種植空間，如果去掉全部隔板則可用一個(gè)種植空間種植植株較高的蔬果。提高隔板的密封性，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)不同層次空間內(nèi)溫差，可將箱體內(nèi)空間人為控制為高溫差區(qū)域與低溫差區(qū)域，分別用于種植不同品種的蔬果，解決了低瑋度地區(qū)因溫差較小而不能種植果實(shí)類品種的問題。箱體內(nèi)有滴灌裝置、噴淋裝置3、水栗9和水箱10構(gòu)成一個(gè)水分及濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng);設(shè)置有獨(dú)立電源裝置，該電源裝置與外部太陽能供電裝置及市內(nèi)供電系統(tǒng)相邊，平時(shí)利用太陽能供電并將多余的電能存貯，遇連續(xù)陰天或故障時(shí)切換到市電連接。該箱體可以整體預(yù)制后嵌入窗體框內(nèi)固定；亦可在已有窗體上，利用窗體玻璃作為該箱體的外向側(cè)透光面板，箱體的其余部分安裝于室內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)相對(duì)封閉的箱體。
[0018]在箱體內(nèi)由隔板6可將內(nèi)部空間分隔為二個(gè)或二個(gè)以上種植空間，通過控制面板對(duì)各個(gè)小種植空間溫度濕度進(jìn)行調(diào)控，將其設(shè)置為高溫區(qū)域與低溫區(qū)域或高溫差區(qū)域與低溫差區(qū)域，分別種植相應(yīng)作物，如低溫差區(qū)域可種植葉菜類品種，高溫差區(qū)域可種植果實(shí)類作物?；蛘吒邷貐^(qū)域種植適合高溫環(huán)境的蔬果或花卉，低溫區(qū)域種植適合低溫生長的蔬果或花卉。
[0019]上述箱體的外側(cè)面板5所用的透光材料采用市售的可調(diào)節(jié)透光率的玻璃，用于減少夏季光照強(qiáng)度，該透光玻璃由溫控PLC控制裝置進(jìn)行控制，通過溫度傳感器4檢測(cè)箱體內(nèi)溫度，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)通電，透光玻璃色彩加深，阻擋部分光線進(jìn)入箱體內(nèi)。
[0020]本發(fā)明采用的控制裝置包括固定在內(nèi)向側(cè)面板上的PLC控制裝置暨控制面板7，與所述控制裝置電連接的分別設(shè)置于不同高度的溫度傳感器、濕度傳感器及二氧化碳傳感器，這些傳感器分別將各自位置的溫度、濕度與二氧化碳濃度數(shù)據(jù)傳到控制裝置內(nèi)，根據(jù)采集數(shù)據(jù)通過專用軟件分別控制滴灌裝置、噴淋裝置3、水栗9、電動(dòng)天窗2、通風(fēng)孔1、外部通風(fēng)管路上的引風(fēng)機(jī)、加熱系統(tǒng)8等裝置的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)溫度、濕度、水分、二氧化碳濃度等影響作物生長因素的精準(zhǔn)調(diào)控。
[0021]在箱體上多個(gè)部位分別設(shè)置通風(fēng)孔I用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)溫度、濕度及二氧化碳濃度。通風(fēng)孔上安裝有微型風(fēng)機(jī)連接控制裝置。
[0022]箱體外設(shè)置通風(fēng)管路，該通風(fēng)管路的出風(fēng)口置于箱體內(nèi)，在管路上設(shè)置引風(fēng)機(jī)。該出風(fēng)口可與前述通風(fēng)孔I中的一個(gè)或幾個(gè)相接或者單獨(dú)設(shè)置。該管路的進(jìn)風(fēng)口根據(jù)季節(jié)不同分別連接熱源或冷源，其中熱源可以是室內(nèi)采暖設(shè)備，進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于該熱源附近即可，不需要物理連接，通過引風(fēng)機(jī)直接將該處的熱空氣經(jīng)過濾網(wǎng)后吸入箱體內(nèi)。冷源可以是室內(nèi)的制冷設(shè)備如空調(diào)或者住宅樓的地下室內(nèi)，夏季將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置上述冷源處，當(dāng)箱體內(nèi)溫度高于設(shè)定值時(shí)，引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，將冷源處的低溫空氣引入箱體內(nèi)。通過上述通風(fēng)管路及匹配的控制裝置，將箱體內(nèi)溫度控制在8-35攝氏度以內(nèi)，濕度控制在60-70%內(nèi)。當(dāng)白天箱體內(nèi)植物光合作用使得二氧化碳濃度低于外部時(shí)，二氧化碳檢測(cè)傳感器發(fā)出信號(hào)，開啟風(fēng)機(jī)將外部空氣吸入箱體內(nèi)，提高箱體內(nèi)的二氧化碳濃度。通過該通風(fēng)管路還可使箱體內(nèi)空氣流動(dòng)起來，使得箱體內(nèi)更加接近自然環(huán)境。
[0023]圖中還有采摘門13，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控的視頻采集口14。
[0024]以下是本發(fā)明的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，光照強(qiáng)度8萬Iux左右，遮光率為30%，60%兩個(gè)梯度，利用可變透光率玻璃和遮陽網(wǎng)達(dá)到，溫度為15-35攝氏度，當(dāng)箱體內(nèi)溫度大于35攝氏度時(shí)，啟動(dòng)內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行降溫，〈30攝氏度關(guān)閉內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng);可滿足不同類型作物生長要求，內(nèi)通風(fēng)量為10%(樣機(jī)容量)/秒，樣機(jī)內(nèi)基質(zhì)濕度控制為10-20%，啟動(dòng)滴灌裝置，基質(zhì)內(nèi)水分飽和達(dá)到100%時(shí)，停止?jié)菜?br>[0025]上述溫度、濕度、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)及水分調(diào)節(jié)裝置等開關(guān)由嵌入PLC控制裝置的專用軟件管理，本發(fā)明提供所述智能種植系統(tǒng)的硬件設(shè)備及附屬裝置。
[0026]該裝置的最大特點(diǎn)在于將蔬菜生長發(fā)育理論用裝置進(jìn)行了功能性檢驗(yàn)，解決了室內(nèi)蔬菜種植機(jī)產(chǎn)量低，生長速度緩慢的弱點(diǎn)，最大程度利用光能，實(shí)現(xiàn)光合產(chǎn)物積累最大化;利用透光率可調(diào)節(jié)的玻璃和材料結(jié)合通風(fēng)孔和外置通風(fēng)管路系統(tǒng)作用，在居室內(nèi)利用外界和室內(nèi)熱容量交換實(shí)現(xiàn)了變溫管理，滿足了蔬菜光合產(chǎn)物到營養(yǎng)和繁殖器官運(yùn)輸?shù)目赡?，從而?shí)現(xiàn)了蔬菜的快速生長和產(chǎn)量大幅增加；同時(shí)結(jié)合市民和農(nóng)民的分段管理栽培，實(shí)現(xiàn)蔬菜的持續(xù)供應(yīng)，滿足市民日常生活需求；同時(shí)可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用App終端進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)遠(yuǎn)程調(diào)控，將蔬菜種植系統(tǒng)上升為一種虛擬現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)代娛樂分享終端。
[0027]本發(fā)明采用市售的可調(diào)透光率的玻璃代替現(xiàn)有普通玻璃，作為智能蔬菜種植窗的太陽光采集面，根據(jù)光照強(qiáng)弱和智能蔬菜種植窗內(nèi)溫度靈活調(diào)節(jié)以適應(yīng)蔬菜生長需求;利用外接通風(fēng)口，調(diào)整蔬菜種植窗內(nèi)空氣濕度和溫度，利用內(nèi)接通風(fēng)口在調(diào)整蔬菜種植窗內(nèi)空氣濕度和溫度的同時(shí)調(diào)節(jié)二氧化碳和氧氣比例，以使智能蔬菜種植窗內(nèi)蔬菜快速生長；同時(shí)控制芯片集成了智能蔬菜種植窗內(nèi)蔬菜生長所需的水分、養(yǎng)分噴淋系統(tǒng)來滿足植物生長需求。本發(fā)明中的智能蔬菜栽培窗還包括智能芯片的種植過程的圖片采集和視頻截取功能，同時(shí)自動(dòng)化模塊可以根據(jù)植物生長需求，智能調(diào)控各個(gè)生長環(huán)境要素，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化栽培管理。用戶也可利用App遠(yuǎn)程控制蔬菜種植窗內(nèi)的噴淋，換氣系統(tǒng)，根據(jù)自身需求進(jìn)行特殊控制。
[0028]根據(jù)現(xiàn)有窗戶的大小，配套設(shè)計(jì)出相應(yīng)尺寸的智能蔬菜種植窗，生產(chǎn)出種植窗外殼，更換普通玻璃為可調(diào)整透光率的特殊玻璃，透光率調(diào)整，內(nèi)外通風(fēng)接口調(diào)整溫度，濕度，空氣等控制整合到智能芯片中，同時(shí)利用編程控制模擬植物最佳生長環(huán)境，根據(jù)其生長需求提供水分、養(yǎng)分供應(yīng)。為客戶生產(chǎn)出綠色或有機(jī)蔬菜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，包括外向側(cè)嵌有透光材料的箱體，所述的箱體內(nèi)設(shè)置有植物栽培設(shè)施，其特征是所述的箱體嵌裝在窗體內(nèi)，所述箱體的外向側(cè)與內(nèi)向側(cè)分別安裝有用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)溫度、濕度及二氧化碳濃度的通風(fēng)孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是所述的箱體內(nèi)空間設(shè)置為高溫差區(qū)域與低溫差區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是設(shè)置有與箱體連通的外部通風(fēng)管路，所述的外部通風(fēng)管路上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)，所述通風(fēng)管路的進(jìn)風(fēng)口置于人工或天然熱源或冷源處，所述的箱體內(nèi)溫度控制區(qū)間為攝氏8-35度，濕度控制區(qū)間為60-70%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是所述的透光材料采用可調(diào)節(jié)透光率的玻璃。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是設(shè)置有智能控制系統(tǒng)，所述的智能控制系統(tǒng)包括安裝于箱體內(nèi)向側(cè)的PLC控制器暨控制面板、與所述PLC控制器相連的信號(hào)采集器及開關(guān)控制器;所述的信號(hào)采集器包括溫度、濕度、二氧化碳傳感器；所述的開關(guān)控制器包括設(shè)置于通風(fēng)孔和/或通風(fēng)管路上的風(fēng)機(jī)開關(guān)控制裝置、設(shè)置于噴淋系統(tǒng)的水栗開關(guān)控制裝置及可調(diào)節(jié)透光玻璃開關(guān)控制裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)建于窗體內(nèi)的智能種植系統(tǒng)，其特征是所述的箱體設(shè)置有獨(dú)立供電裝置，所述供電裝置與外部太陽能電池裝置及市電相連。
【文檔編號(hào)】A01G9/16GK105830778SQ201610227709
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】趙宇
【申請(qǐng)人】晉中博士農(nóng)業(yè)科技有限公司