一种立体式植物培育工厂制造技术

本发明专利技术涉及一种立体式植物培育工厂，植物培育工厂设置有控制中心，包括：信息采集中心、营养配置中心、传送调控中心以及服务器，控制中心用于根据信息采集中心获得的植株状态信息和环境信息并结合植株栽培方案设置有若干种植模式。培育工厂的种植模块设置有移动轨道，种植空间被移动轨道分隔为若干功能区间。在移动轨道承载植株在种植空间的若干功能区间之间移动并控制植株位于不同功能区间的情况下，服务器控制营养配置中心和传送调控中心执行上述种植模式。本申请的植物培育工厂通过移动轨道分隔功能区间并通过移动轨道及辅助设备在培养、种植收获及清洁等过程的适应性调整来实施针对上述过程的若干自动化种植模式。整来实施针对上述过程的若干自动化种植模式。整来实施针对上述过程的若干自动化种植模式。

【技术实现步骤摘要】
一种立体式植物培育工厂


[0001]本专利技术涉及植物种植培养
，具体为一种立体式植物培育工厂。

技术介绍

[0002]现代农业为改善土壤、光照、空间等栽培条件对于植物培植过程的限制而逐步发展出可实施无土栽培的植物工厂，无土栽培是指以水、草炭或森林腐叶土、蛭石等介质作植株根系的基质固定植株，植物根系能直接接触营养液的栽培方法，无土栽培使得植物培植过程脱离土壤限制，极大地扩展了农业生产的空间，发展前景十分广泛。其特点是以人工创造的作物根系生长环境取代土壤环境，不仅能满足作物对养分、水分、空气等条件的需要，而且对这些条件加以控制调节，可促进作物生长并获得营养生长与生殖生长的平衡。
[0003]雾培技术属于无土栽培技术的一种，它是利用喷雾装置将营养液雾化为小雾滴状，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术，雾培技术进一步将降低了植物根系对于固态物质的需求，显著提升植物根系与营养气雾的接触而植物提升营养吸收效率，也可改善无土栽培技术中根系水气矛盾，便于结合植物工厂进行自动化控制和进行立体栽培。
[0004]为充分利用竖向空间以提升植物培育工厂单位面积的种植效率，现有植物培育工厂中的培育床或培育架也提供了雾培装置结合活动结构及立式结构的技术方案。
[0005]例如，关于雾培装置结合立式分层结构的技术方案中，公开号为CN112568116A的专利公开了一种智能化的多层组合式垂直雾培系统及控制方法，雾培系统包括雾培支架，为多层组合式垂直结构，若干小型雾培装置，放置在雾培支架的支撑横梁上。该专利的技术方案仅通过固定结构将培养空间分为叠加或并列的模块化子空间，雾培装置或光源结构布置重叠，尤其是在分隔结构仅使用轻质非密封材料的情况下，气雾作用和光照作用存在相互干扰的情况，例如气雾遮挡光线或是腐蚀电路设备。另外，分层设置的雾培装置或光源结构无法充分利用气雾或光线的扩散能力。
[0006]关于雾培装置结合活动式结构或传送结构的技术方案中，公告号为CN103563679B的专利提供了一种自动化育秧苗床，该专利的技术方案将雾培装置与连续传送结构相组合，可通过高度变化的链式循环传送结构来调整接受光照气雾等营养条件的位置及角度，从而形成可充分利用竖向空间的活动式种植结构。但该方案用于承载植株并跟随传送结构相对光源装置或雾培装置进行移动的承载机构为非连续结构，使得气雾可在整个培养空间内弥散分布，使得该自动化秧苗培育床无法有效限定气雾培养的作用范围，造成气雾密度下降或气雾浪费，气雾弥散至光源植株的作用区域也会对光照产生遮挡散射，使得气雾培养效果和光照培养效果均会受到不同程度的削弱。
[0007]基于上述分析，现有植物工厂中，设置有雾培技术的培育床或培育架通过固定结构实现分层设置的方案无法充分利用气雾或光线的扩散能力且存在相互干扰的风险；现有活动式雾培装置或传送结构也无法对培养空间进行功能分区并通过负载植株的活动式结构充分利用植物工厂的竖向空间，尤其是在植株不同部位对于气雾光线营养需求不同的情
况，现有分区结构或活动结构无法通过结构调整来实现若干功能空间在不同培养状态或培养模式下的连通或封闭功能，从而使得植物工厂的培育床或培育架不能在培养、种植收获及清洁等过程进行适应性调整以实施针对上述过程的若干自动化种植模式。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0009]针对现有技术所提出的至少一部分不足之处，本申请提供了一种立体式植物培育工厂，植物培育工厂设置有针对若干功能结构的控制中心，包括：信息采集中心，用于获取植株状态信息和环境信息；营养配置中心，用于配置植株各生长阶段所需营养液并控制作用于植株的气雾参数；传送调控中心，用于控制负载植株进行运动的种植模块在种植空间的运动参数；服务器，用于根据信息采集中心获得的植株状态信息和环境信息并结合植株栽培方案获得适应于植株不同种植阶段的若干种植模式；其中，种植模块设置有沿种植空间纵向布置的移动轨道，使得种植空间被移动轨道分隔为若干功能区间；在移动轨道负载植株在种植空间的若干功能区间之间移动使得植株位于不同功能区间的情况下，服务器控制营养配置中心和传送调控中心执行若干种植模式中的一项或多项。
[0010]针对现有技术中设置有雾培技术的植物培育工厂大多采用固定式分隔结构以形成立体式种植结构而无法实现结构空间调整以适应培养、种植收获及清洁等过程的自动化进行的问题，本申请针对光照装置、雾培装置和用于负载植株的种植模块等功能结构分别设置对应的控制中心，包括用于配置植株各生长阶段所需营养液并控制作用于植株的气雾参数的营养配置中心和用于控制负载植株运动的种植模块在种植空间的运动参数的传送调控中心，信息采集中心用于获取植株状态信息和环境信息，使得植物培育工厂的服务器能够根据预存数据和信息采集中心的信息确定植株的培养方案。
[0011]为保证植物培育工厂在种植收获过程、干预过程及清洁过程等不同阶段的自动化水平，用于布置植株的种植空间被负载植株进行运动的移动轨道沿运动方向分隔为若干功能区间，使得负载植株的移动轨道能够根据不同种植阶段的需要控制植株所处的功能区间以及植株在各功能区间的运动参数，可显著提升本申请立式植物培育工厂利用光照条件和气雾条件的能力并通过服务器控制各功能结构形成适应不同种植阶段的自动化种植模式。
[0012]优选地，营养配置中心用于控制气雾单元的气雾参数，气雾单元设置有用于产生气雾的第一喷口和用于产生射流的第二喷口，使得气雾单元可通过改变第一喷口和第二喷口的启用比例和喷射参数来调整气雾参数。
[0013]气雾结构的气雾单元用于对植株根区实施气雾培养，气雾单元可布置在用于容纳植株根区的下半区。考虑到植株根区在生长过程中容易出现根系粘接的情况，则气雾作用中仅依靠雾态营养液无法充分浸润植株根系，即无法克服植株根系外湿内干的现象，导致雾态营养液与植株根系的相互接触作用难以满足植株的生长需要。
[0014]因此，本申请的气雾作用同时具备雾态的气雾作用以及液流态的射流作用，气雾作用和射流作用可通过不同的喷口发射并同时或间隔作用于植株根系，使得气雾和射流的
作用比例以及对应的作用参数可根据植株需要进行设置，例如，对于根系粘接较为严重的植株，可适当提升射流的作用比例，使得植株根系能够在外力作用下被拨散，为气雾的充分浸润接触提供条件；对于粘接程度不高的植株，射流也可通过拨动根系的方式来改善植株根系的垂散状态，可增加内部根系接触气雾的时间及面积，也可通过外力作用来促使植株根系进行自我更新，淘汰老弱根系并增加根系强度，从而提升植株根系对于营养液的吸收能力。
[0015]另外，气雾单元产生的气雾及射流能够从不同方向及角度作用于植株根区，相比于单一方向的气雾或气雾单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立体式植物培育工厂，其特征在于，所述植物培育工厂包括：信息采集中心(604)，用于获取植株状态信息和环境信息；营养配置中心(601)，用于配置所述植株各生长阶段所需营养液并控制作用于所述植株的气雾参数；传送调控中心(603)，用于控制负载所述植株进行运动的种植模块(500)在种植空间(100)的运动参数；服务器(600)，用于根据所述信息采集中心(604)获得的所述植株状态信息和所述环境信息并结合植株栽培方案获得适应于所述植株不同种植阶段的若干种植模式；其中，所述种植模块(500)设置有沿所述种植空间(100)纵向布置的移动轨道(501)，使得所述种植空间(100)被所述移动轨道(501)分隔为若干功能区间；在所述移动轨道(501)负载所述植株在所述种植空间(100)的若干所述功能区间之间移动使得所述植株位于不同所述功能区间的情况下，所述服务器(600)控制所述营养配置中心(601)和所述传送调控中心(603)执行若干所述种植模式中的一项或多项。2.根据权利要求1所述的植物培育工厂，其特征在于，所述营养配置中心(601)用于控制气雾单元(303)的气雾参数，所述气雾单元(303)设置有用于产生气雾的第一喷口和用于产生射流的第二喷口，使得所述气雾单元(303)通过改变所述第一喷口和所述第二喷口的启用比例和喷射参数来调整所述气雾参数。3.根据权利要求1或2所述的植物培育工厂，其特征在于，所述种植空间(100)沿纵向布置的若干所述功能区间包括用于种植收获的第一区(101)和用于气雾培养的第二区(102)，使得所述种植模块(500)能够通过所述移动轨道(501)负载所述植株在所述第一区(101)和所述第二区(102)之间移动。4.根据前述权利要求1至3之一所述的植物培育工厂，其特征在于，在所述植株布置于所述种植模块(500)的所述移动轨道(501)并将植株叶区和植株根区分置于所述移动轨道(501)竖向两侧的情况下，所述种植空间(100)通过所述移动轨道(501)将所述种植空间(100)分隔为用于容纳所述植株叶区的上半区和用于容纳所述植株根区的下半区。5.根据前述权利要求1至4之一所述的植物培育工厂，其特征在于，所述服务器(600)针对植株种植及植株收获过程设置有重置模式，所述传送调控中心(603)控制所述种植模块(500)的所述移动轨道(501)运动至第一区(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，杨其长，周成波，李宗耕，巫小兰，袁泉，
申请(专利权)人：中国农业科学院都市农业研究所，
类型：发明
国别省市：