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一种人工光立体栽培装置

阅读：632发布：2021-09-19

专利汇可以提供一种人工光立体栽培装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种人工光立体栽培装置，包括筒状栽培主体，所述筒状栽培主体中心轴线位置设置有圆柱状光源，所述筒状栽培主体圆周环绕所述圆柱状光源均匀设置有支柱，所述支柱与所述筒状栽培主体的安装基座活动连接；所述支柱上安装有栽培单元，每个所述栽培单元设置有多个栽培瓣，竖直相邻的所述栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的所述栽培单元的所述栽培瓣存在间隙。栽培单元上可以栽培多株植物，而且由于竖直相邻的栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的栽培单元的栽培瓣存在间隙。因此在可以同时提高光源栽培指数和栽培密度。并且每个栽培单元可以通过支柱均匀转动，进而保证了种植在栽培单元上的植物的光照均匀度。，下面是一种人工光立体栽培装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种人工光立体栽培装置，其特征在于，包括筒状栽培主体，所述筒状栽培主体中心轴线位置设置有圆柱状光源，所述筒状栽培主体圆周环绕所述圆柱状光源均匀设置有支柱，所述支柱与所述筒状栽培主体的安装基座活动连接；所述支柱上安装有栽培单元，每个所述栽培单元设置有多个栽培瓣，竖直相邻的所述栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的所述栽培单元的所述栽培瓣存在间隙。
2.根据权利要求1所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述安装基座包括上基座和下基座，所述支柱的一端设置在所述下基座上，所述支柱的另一端穿过所述上基座，所述支柱穿出所述上基座的支柱端头设置有第一齿轮，所述上基座上设置有电机，所述电机上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述电机转动输出轴固定连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮通过链条活动连接。
3.根据权利要求1所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述栽培单元包括栽培槽、栽培板和落水管，所述栽培板与所述栽培槽活动连接，所述栽培板对应所述栽培瓣的位置上设置有定植孔，所述栽培板中央设置有落水口，所述落水管的一端设置在所述栽培槽内且位于所述栽培板与所述栽培槽底部之间，所述落水管的另一端伸出所述栽培槽对应相邻的落水口。
4.根据权利要求3所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，每个所述栽培单元上的所述栽培瓣数量为3-5个，所述栽培瓣包括扇形栽培瓣，所述扇形栽培瓣分别对应的圆心角为
60°、45°或36°。
5.根据权利要求4所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，每个所述栽培单元上的所述落水管的数量为1-5个。
6.根据权利要求3-5任一项所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述栽培单元还包括隔柱，所述隔柱设置在所述落水孔中心位置，所述隔柱的一端与所述栽培槽固定连接，所述隔柱的另一端伸出所述栽培槽，所述隔柱中央贯穿设置有安装孔，所述安装孔的直径与所述支柱的直径相同。
7.根据权利要求6所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述支柱包括正方棱柱体、正五棱柱体和正六棱柱体，所述安装孔的形状与所述支柱的截面形状相同。
8.根据权利要求1所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述圆柱状光源包括基底和发光元件，所述基底为圆筒形结构，所述发光元件均匀设置在所述基底上。
9.根据权利要求1所述的人工光立体栽培装置，其特征在于，所述支柱数量为4-6根，不同所述支柱同步转动。

说明书全文

一种人工光立体栽培装置

技术领域

[0001] 本申请属于植物栽培技术领域，具体涉及一种人工光立体栽培装置。

背景技术

[0002] 立体栽培也叫垂直栽培，是立体化的植物栽培模式，通过栽培立柱或者以搭架、吊挂形式按垂直梯度分层栽培，向空间发展，充分利用温室空间和太阳能，以提高土地利用率和单位面积产量。

[0003] 由于太阳光有限，以及栽培层架的相互遮挡作用，立体栽培通常需要配合人工光源才能真正实现多层栽培。当前的人工光立体栽培中，一般是3-5层的水平栽培架，每一层下面是栽培床，上面是水平排列的光源或者光源板，这些光源从位于植物上方的特定高度处产生用于植物的光，使得光从上方抵达植物。在这种立体栽培模式下，光源栽培指数(有效栽培面积与光源面积的比)基本为1，也就是光源面积与栽培床面积基本一致，需要的光源较多，另外，由于光源呈平面分布，光源所散发的热量被水平地均匀传递至栽培空间中去，大大增加了其排除难度。

[0004] 专利ZL201510248438.6(植物栽培装置)公开了一种基于中心辐射方式的植物栽培装置，所述植物栽培装置包括竖直圆筒形植物栽培架，所述植物栽培架上有多层栽培槽和圆筒形光源，所述光源竖直设置在所述植物栽培架的中心位置。这种植物栽培装置具有高光源空间效率、可利用自然光照并且光源热量易于管理的优点。在应用中发现，采用上述栽培装置时，作物面向光源和背向光源的部位的受光差异很大，导致作物生长不均匀，此外，在确保光源栽培指数的前提下，上述栽培装置单位面积可种植的作物数量较低，而在确保栽培密度的前提下，光源栽培指数较低，栽培密度与光源栽培指数之间存在矛盾，无法同时提高。发明内容

[0005] 针对上述现有技术存在的问题，本申请提供的技术方案如下：

[0006] 第一方面，本申请实施例提供了一种人工光立体栽培装置，包括筒状栽培主体，所述筒状栽培主体中心轴线位置设置有圆柱状光源，所述筒状栽培主体圆周环绕所述圆柱状光源均匀设置有支柱，所述支柱与所述筒状栽培主体的安装基座活动连接；所述支柱上安装有栽培单元，每个所述栽培单元设置有多个栽培瓣，竖直相邻的所述栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的所述栽培单元的所述栽培瓣存在间隙。

[0007] 采用上述实现方式，栽培单元上可以栽培多株植物，而且由于竖直相邻的栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的栽培单元的栽培瓣存在间隙。因此在可以同时提高光源栽培指数和栽培密度。并且每个栽培单元可以通过支柱均匀转动，进而保证了种植在栽培单元上的植物的光照均匀度。

[0008] 结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述安装基座包括上基座和下基座，所述支柱的一端设置在所述下基座上，所述支柱的另一端穿过所述上基座，所述支柱穿出所述上基座的支柱端头设置有第一齿轮，所述上基座上设置有电机，所述电机上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述电机转动输出轴固定连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮通过链条活动连接。各个位于支柱端头的第一齿轮以及电机电机转动输出轴的第二齿轮通过链条链接为共同运动体，电机转动时可以通过第二齿轮带动各个第一齿轮同方向转动，从而带动各个支柱及支柱上的栽培单元同步转动。

[0009] 结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述栽培单元包括栽培槽、栽培板和落水管，所述栽培板与所述栽培槽活动连接，所述栽培板对应所述栽培瓣的位置上设置有定植孔，所述栽培板中央设置有落水口，所述落水管的一端设置在所述栽培槽内且位于所述栽培板与所述栽培槽底部之间，所述落水管的另一端伸出所述栽培槽对应相邻的落水口。栽培板上的定植孔用来定植植物，栽培板中央为落水口，落水管安装于栽培槽内，包括进水口和出水口，进水口位于栽培槽内，略低于栽培板，出水口伸出栽培槽，其位置可直到其下的栽培单元的落水口内。

[0010] 结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，每个所述栽培单元上的所述栽培瓣数量为3-5个，所述栽培瓣包括扇形栽培瓣，所述扇形栽培瓣分别对应的圆心角为60°、45°或36°。当栽培瓣数量为3-5个时，所述扇形栽培瓣分别对应的圆心角为60°、45°或36°，使得栽培瓣大小与栽培瓣之间的空缺大小基本一致。这样当纵向相邻的栽培瓣相互交错时，可以尽可能减少上层栽培单元对下层栽培单元的遮挡，可以尽可能提高栽培单元的竖直分布密度。

[0011] 结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，每个所述栽培单元上的所述栽培瓣数量为3-5个，每个所述栽培单元上的所述落水管的数量为1-5个。其中栽培瓣的数量优选为3个，落水管的数量优选为与栽培瓣的数量一致，其中每个栽培瓣的中央分布有一个进水口与对应的落水管相连通。

[0012] 结合第一方面第二至四种任一可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述栽培单元还包括隔柱，所述隔柱设置在所述落水孔中心位置，所述隔柱的一端与所述栽培槽固定连接，所述隔柱的另一端伸出所述栽培槽。所述隔柱中央贯穿设置有安装孔，所述安装孔的直径与所述支柱的直径相同。隔柱的长度决定了垂直方向上相邻栽培单元之间的间距。

[0013] 结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述支柱包括正方棱柱体、正五棱柱体和正六棱柱体，所述安装孔的形状与所述支柱的截面形状相同。

[0014] 结合第一方面，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述圆柱状光源包括基底和发光元件，所述基底为圆筒形结构，所述发光元件均匀设置在所述基底上。

[0015] 结合第一方面，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述支柱数量为4-6根，不同所述支柱同步转动。附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1为本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置的结构示意图；

[0018] 图2为本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置的上基座处放大图；

[0019] 图3为本申请实施例提供的一种栽培单元的结构示意图；

[0020] 图4为本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置的俯视图；

[0021] 图5为本申请实施例提供的一种隔柱的结构示意图；

[0022] 图6为本申请实施例提供的一种圆柱状光源的结构示意图；

[0023] 图7为本申请实施例提供的栽培单元的状态变化示意图；

[0024] 图8为本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置的结构尺寸示意图；

[0025] 图9为传统技术中一种栽培装置的结构尺寸示意图；

[0026] 图1-图9中，符号表示为：

[0027] 1-筒状栽培主体，2-圆柱状光源，3-支柱，4-栽培单元，5-栽培瓣，6-上基座，7-下基座，8-第一齿轮，9-电机，10-第二齿轮，11-链条，12-栽培槽，13-栽培板，14-落水管，15-定植孔，16-落水口，17-隔柱，18-安装孔，19-基底，20-发光元件。

具体实施方式

[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0029] 图1为本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置，参见图1，本申请实施例提供的人工光立体栽培装置包括筒状栽培主体1，所述筒状栽培主体1中心轴线位置设置有圆柱状光源2，所述筒状栽培主体1圆周环绕所述圆柱状光源2均匀设置有支柱3，所述支柱3与所述筒状栽培主体1的安装基座活动连接。所述支柱3数量为4-6根，不同所述支柱3同步转动。所述支柱3上安装有栽培单元4，每个所述栽培单元4设置有多个栽培瓣5，竖直相邻的所述栽培单元4的栽培瓣5相互交错，水平相邻的所述栽培单元4的所述栽培瓣5存在间隙。

[0030] 所述安装基座包括上基座6和下基座7，所述支柱3的一端设置在所述下基座7上，所述支柱3的另一端穿过所述上基座6，如图2所示，所述支柱3穿出所述上基座6的支柱3端头设置有第一齿轮8，所述上基座6上设置有电机9，所述电机9上设置有第二齿轮10，所述第二齿轮10与所述电机9转动输出轴固定连接，所述第二齿轮10与所述第一齿轮8通过链条11活动连接。各个位于支柱3端头的第一齿轮8以及电机9电机9转动输出轴的第二齿轮10通过链条11链接为共同运动体，电机9转动时可以通过第二齿轮10带动各个第一齿轮8同方向转动，从而带动各个支柱3及支柱3上的栽培单元4同步转动。当然本实施例中转动单元可设置于上基座6上，也可以设置于下基座7上，具体不在赘述。

[0031] 参见图3和图4，从外观上看，每个栽培单元4突出的栽培瓣5，栽培瓣5大小和形状一致。所述栽培单元4包括栽培槽12、栽培板13和落水管14，所述栽培板13与所述栽培槽12活动连接，所述栽培板13对应所述栽培瓣5的位置上设置有定植孔5，所述栽培板13中央设置有落水口16，所述落水管14的一端设置在所述栽培槽12内且位于所述栽培板13与所述栽培槽12底部之间，所述落水管14的另一端伸出所述栽培槽12对应相邻的落水口16。栽培板13上的定植孔5用来定植植物，栽培板13中央为落水口16，落水管14安装于栽培槽12内，包括进水口和出水口，进水口位于栽培槽12内，略低于栽培板13，出水口伸出栽培槽12，其位置可直到其下的栽培单元4的落水口16内。

[0032] 进一步如图3所示，所述栽培瓣5包括扇形栽培瓣5，所述扇形栽培瓣5的数量为3个，则每个所述栽培瓣5对应的圆心角为60°。栽培瓣5为扇形，可以尽量减少转动时栽培单元4之间的相互干扰，尽可能提高栽培单元4的水平分布密度。扇形栽培瓣5对应的圆心角为60°使得栽培瓣5大小与栽培瓣5之间的空缺大小基本一致，这样当纵向相邻的栽培瓣5相互交错时，可以尽可能减少上层栽培单元4对下层栽培单元4的遮挡，可以尽可能提高栽培单元4的竖直分布密度。当然上述只是给出了栽培瓣5为3给出了栽培瓣5为3个情况，本申请实施例中栽培瓣还可以为更多，假设栽培瓣为N个，则每个所述栽培瓣5对应的圆心角为(360/
2N)°。进一步如图4所示，垂直方向上相邻的两个栽培单元4上的栽培瓣5相互交错。从顶视角度看，相邻两个栽培单元4在水平面上的投影互补构成了一个完整的圆形。

[0033] 本申请实施例中，每个所述栽培单元4上的所述栽培瓣5数量为3-5个，每个所述栽培单元4上的所述落水管14的数量为1-5个。其中栽培瓣5的数量优选为3个，落水管14的数量优选为与栽培瓣5的数量一致，其中每个栽培瓣5的中央分布有一个进水口与对应的落水管14相连通。

[0034] 如图5所示，本申请实施例中所述栽培单元4还包括隔柱17，通过所述隔柱17栽培单元4可以可拆卸地堆叠在支柱3上。具体地，所述隔柱17设置在所述落水孔中心位置，所述隔柱17的一端与所述栽培槽12固定连接，所述隔柱17的另一端伸出所述栽培槽12。所述隔柱17中央贯穿设置有安装孔18，所述安装孔18的直径与所述支柱3的直径相同。隔柱17的长度决定了垂直方向上相邻栽培单元4之间的间距。

[0035] 本申请实施例中所述支柱3包括正方棱柱体、正五棱柱体和正六棱柱体，所述安装孔18的形状与所述支柱3的截面形状相同。需要指出的是，本申请实施例中对所述支柱3的形状不作具体限定。

[0036] 所述圆柱状光源2包括基底19和发光元件20，所述基底19为圆筒形结构，所述发光元件20均匀设置在所述基底19上。如图6所示，圆柱状光源2竖直安置于栽培主体的中心位置，也就是与圆筒形植物栽培主体基本同轴，其长度应与各层栽培单元4的高度之和基本一致，可在植物栽培主体的不同高度处产生均匀一致的光照，确保各层栽培单元4上的植物均接受到充分的光照。所述光源包括基底19和发光元件20，基底19为圆筒形构造，具有较好的导热性，其制造材料可以是铝等金属，也可以是高导热性的塑材。进一步地，基底19还可以是双层圆筒结构，可以使冷却液体流经两层筒体之间，以进一步加快热量排除速度。发光元件20可以发出符合植物生长需求的光线，发光元件20可以是不同颜色发光二极管或激光二极管的组合。发光元件20的引线端固定于基底19上，并与基底19具有良好的热联接，其电子部件产生的热量可以迅速传递至基底19上。

[0037] 本申请实施例中作物栽培装置适宜于水培作物，营养液从每个支柱3最上面一层的栽培单元4进入，通过落水管14自上而下流过每一个栽培单元4，从最下面一层的栽培单元4流出并被回收。当然，本申请的作物栽培装置也可以采用基质栽培。

[0038] 在采用该装置栽培作物时，各个栽培单元4是按照一定的规则旋转的。在一个实施例中，每个栽培单元4有三个栽培瓣5，同一层中有4个栽培单元4。如图7，基于该实施例栽培作物时，可以每隔一定时间，譬如2小时，使各个栽培单元4以其支柱3为中心顺时钟(也可以逆时钟)方向转动30度角度，图7中，自左至右分别是第0h、2h和4时时某一层4个栽培单元4的状态。

[0039] 当然，转动的时间间隔可以是根据所栽培作物特性确定的任何合适的时间长度。优选的，使每个栽培单元4在24小时内总共转动360度。

[0040] 在一种情况下，可以保持各个栽培单元4以恒定的低速持续转动。

[0041] 通过上述方案，可以使得栽培单元4上每个栽培瓣5上的作物获得来自不同方向的光照，换言之，使作物的不同方向均可以获得一定光照，因此，可以提高作物的光照均匀度。

[0042] 该装置可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度。如图8和图9所示，分别展示了本申请装置一实施例和传统装置实施例的结构尺寸示意图。如表1和表2所示，采用传统的5层栽培光照方案时，栽培架总高度为200cm，此时栽培指数、光源栽培指数、光源栽培密度、栽培密度分别是5、1、100、500。采用相同的中心光照方案时，在同样的栽培架间距和和总高度的情况下，在不同的结构尺寸设计下，其栽培指数、光源栽培指数、光源栽培密度、栽培密度存在一定的差异，但总体看来，除光源栽培密度外，其余指标都低于传统的多层光照方案，显示其相比传统方案在栽培空间利用效率和光源利用效率上都不具备明显的优势。采用本申请的技术方案时，在不同的结构尺寸设计下，其栽培指数尽管均低于传统光照方案，但其光源栽培指数和光源栽培密度均远远高于传统的光照方案，是传统光照方案的数倍之多，与此同时，其栽培密度仅仅是略低于传统光照方案，可见，采用本申请的技术方案时，其空间利用效率没有明显的降低，但光源利用效率显著提高，也就是同样面积的光源可以为传统光照模式下数倍数量的作物提供光照。此外，考虑到可以根据栽培作物的特征来优化栽培瓣5的构型、数量，从而进一步提高栽培密度，因此，本申请的方案可以同时具有较高的光源栽培指数和栽培密度，相比传统光照模式具有显著的提高。

[0043] 表1本申请装置一实施例(每个栽培单元上有3个栽培瓣)在不同结构尺寸下的栽培指数、光源栽培密度和栽培密度

[0044]

[0045] 表2传统植物栽培装置在不同不同结构尺寸下和传统多层栽培光照方案的栽培指数、光源栽培密度和栽培密度

[0046]

[0047]

[0048] 由上述实施例可知，本申请实施例提供的一种人工光立体栽培装置，栽培单元上可以栽培多株植物，而且由于竖直相邻的栽培单元的栽培瓣相互交错，水平相邻的栽培单元的栽培瓣存在间隙。因此在可以同时提高光源栽培指数和栽培密度。并且每个栽培单元可以通过支柱均匀转动，进而保证了种植在栽培单元上的植物的光照均匀度。

[0049] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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