一种智能控制的清洁能源立体种植设施

1.本发明涉及植物培育技术领域，特别是涉及一种智能控制的清洁能源立体种植设施。


背景技术：

2.水培（hydroponics）是一种新型的植物无土栽培方式，又名营养液培，其核心是将植物的根系直接浸润于营养液中，这种营养液能替代土壤，向植物提供水分、养分、氧气等生长因子，使植物能够正常生长。为了充分利用有限的空间，立体种植越来越受到人们的青睐。然而立体种植过程中，由于空间的遮挡，植物难以获得充足的光照成为立体种植必须要解决的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种智能控制的清洁能源立体种植设施。
4.一种智能控制的清洁能源立体种植设施，包括：立体栽培架、支撑柱、底座、储液容器、第一太阳能板、旋转盘、驱动组件和电池模块；所述支撑柱垂直设置于所述旋转盘上，所述第一太阳能板设置于所述支撑柱上，且所述第一太阳能板设置于所述旋转盘的上方，所述第一太阳能板与所述电池模块电连接，所述电池模块与所述驱动组件电连接；所述立体栽培架设置为圆筒状，所述立体栽培架的数量为多个，各所述立体栽培架设置于所述旋转盘上，且各所述立体栽培架的轴向垂直于所述旋转盘，各所述立体栽培架围绕所述支撑柱设置，各所述立体栽培架设置于所述第一太阳能板的下方，所述立体栽培架的内部设置有栽培腔，所述立体栽培架的侧面开设有栽培孔，各所述栽培孔与所述栽培腔连通；所述旋转盘转动设置于所述底座上，所述驱动组件与所述旋转盘驱动连接，所述底座设置于所述储液容器的上方，所述栽培腔内设置有毛细填充材料，所述毛细填充材料与所述储液容器内的营养液连接。
5.在其中一个实施例中，所述支撑柱的内部设置有连通腔，所述支撑柱的侧面开设有多个连通孔，各所述立体栽培架开设有与所述栽培腔连通的进液孔，每一连通孔通过一连通管与一所述立体栽培架的进液孔连通，所述连通腔和所述连通管内设置有吸水填充材料，所述吸水填充材料的一端与所述储液容器内的营养液连接，所述吸水填充材料的另一端与所述毛细填充材料连接。
6.在其中一个实施例中，所述立体栽培架远离所述旋转盘的一端的端面开设有气孔。
7.在其中一个实施例中，所述第一太阳能板朝向所述旋转盘的一面设置有若干导热片。
8.在其中一个实施例中，所述支撑柱的中部设置有光源体，所述电池模块与所述光
源体电连接。
9.在其中一个实施例中，还包括控制模块、时钟模块和亮度传感器，所述控制模块与所述光源体、所述时钟模块以及所述亮度传感器电连接，所述控制模块用于通过所述时钟模块获取时间信息，通过所述亮度传感器获取环境亮度，且所述控制模块还用于在第一预设时间内，当所述环境亮度小于预设亮度阈值时，控制所述光源体点亮。
10.在其中一个实施例中，所述驱动组件包括驱动电机和减速齿轮组，所述电池模块与所述驱动电机电连接，所述驱动电机通过所述减速齿轮组与所述旋转盘驱动连接。
11.在其中一个实施例中，所述支撑柱远离所述旋转盘的一端转动设置有风力发电组件，所述风力发电组件包括发电机和风轮叶片，所述发电机与所述风轮叶片连接，所述发电机与所述电池模块电连接。
12.在其中一个实施例中，所述风轮叶片的一面上设置有第二太阳能板，第二太阳能板与电池模块电连接。
13.本发明的有益效果是：第一太阳能板将太阳能转化为电能，通过电池模块为驱动组件供电，从而驱动旋转盘，使得旋转盘可在驱动组件的驱动下转动，使得旋转盘上的立体栽培架能够随之转动，这样，使得不同位置上的立体栽培架上的植物均能够从不同角度接收阳光，使得不同位置上的立体栽培架上的植物得到均匀光照，使得植物生长效果更佳。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
15.图1为一实施例的智能控制的清洁能源立体种植设施的一方向结构示意图；图2为一实施例的智能控制的清洁能源立体种植设施的内部结构示意图；图3为一实施例的智能控制的清洁能源立体种植设施的电气元件逻辑连接结构示意图；图4为一实施例的智能控制的清洁能源立体种植设施的吸水填充材料与毛细填充材料结构示意图；图5为图4中a处局部放大示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.如图1和图3所示，其为本发明一实施例的智能控制的清洁能源立体种植设施，包括：立体栽培架200、支撑柱120、底座110、储液容器300、第一太阳能板400、旋转盘100、驱动组件和电池模块610；所述支撑柱120垂直设置于所述旋转盘100上，所述第一太阳能板400设置于所述支撑柱120上，且所述第一太阳能板400设置于所述旋转盘100的上方；本实施例
中，所述第一太阳能板400与所述旋转盘100之间存在一定距离，所述第一太阳能板400与所述旋转盘100之间的距离可以根据季节、所种植的植物所设置；所述第一太阳能板400与所述电池模块610电连接，所述电池模块610与所述驱动组件电连接；所述立体栽培架200设置为圆筒状，所述立体栽培架200的数量为多个，各所述立体栽培架200设置于所述旋转盘100上，且各所述立体栽培架200的轴向垂直于所述旋转盘100，各所述立体栽培架200围绕所述支撑柱120设置，各所述立体栽培架200设置于所述第一太阳能板400的下方，所述立体栽培架200的内部设置有栽培腔，所述立体栽培架200的侧面开设有栽培孔201，各所述栽培孔201与所述栽培腔连通；所述旋转盘100转动设置于所述底座110上，所述驱动组件与所述旋转盘100驱动连接，所述底座110设置于所述储液容器300的上方，所述栽培腔内设置有毛细填充材料，所述毛细填充材料与所述储液容器300内的营养液连接。
18.本实施例中，立体栽培架200用于栽培植物，植物的根系设置在栽培腔内，储液容器300内设置有营养液，该营养液用于为植物提供水分和营养，毛细填充材料将储液容器300内的营养液吸上栽培腔，使得植物的根系能够通过毛细填充材料吸收营养液。植物的根系位于栽培腔内，植物的枝叶由种植孔伸展至外部，并且植物沿着种植孔向外生长。
19.第一太阳能板400将太阳能转化为电能，将电能存储在电池模块610，电池模块610为驱动组件供电，驱动组件驱动旋转盘100转动，使得旋转盘100可在驱动组件的驱动下转动，使得旋转盘100上的立体栽培架200能够随之转动，这样，使得不同位置上的立体栽培架200上的植物均能够从不同角度接收阳光，使得不同位置上的立体栽培架200上的植物得到均匀光照，使得植物生长效果更佳。
20.在其中一个实施例中，如图4所示，所述支撑柱120的内部设置有连通腔121，所述支撑柱120的侧面开设有多个连通孔122，各所述立体栽培架200开设有与所述栽培腔连通的进液孔203，每一连通孔122通过一连通管710与一所述立体栽培架200的进液孔203连通，所述连通腔121和所述连通管710内设置有吸水填充材料125，所述吸水填充材料125的一端与所述储液容器300内的营养液连接，所述吸水填充材料125的另一端与所述毛细填充材料205连接。
21.一个实施例中，旋转盘100的中部开设有进液孔203，所述支撑柱120的连通腔121通过进液孔203与储液容器300的内部连通，这样，该吸水填充材料125即可通过进液孔203延伸至储液容器300内，对储液容器300内的营养液进行吸收。一个实施例中，旋转盘100的中部开设有进液孔203，所述支撑柱120的一端穿过进液孔203至少部分设置于储液容器300的内部。
22.应该理解的是，支撑柱120位于旋转盘100的中心，因此，支撑柱120与旋转盘100同心转动，因此，该吸水填充材料125转动时，以其自身的中心轴线转动，这样能够减小转动造成的阻力，并且避免了每一立体栽培架200上的毛细填充材料205延伸至储液容器300内，避免多个毛细填充材料205绕旋转盘100的中心轴线转动而导致的阻力增大，从而减小能耗。
23.本实施例中，由于吸水填充材料125与毛细填充材料205相互连接，使得吸水填充材料125吸收的营养液能够被毛细填充材料205吸收。为了使得吸水填充材料125的吸收的营养液能够更好地被毛细填充材料205吸收，在一个实施例中，如图4和图5所示，所述吸水填充材料125的靠近所述毛细填充材料205的一端开设有若干排液槽126，每一所述排液槽126的底部凸起设置有半球形的挤出部127，所述毛细填充材料205靠近所述吸水填充材料
125的一端凸起设置有若干吸水突触206，每一所述吸水突触206的末端设置有两个突触分叉207，每一突触分叉207的宽度由靠近吸水突触206的一端至末端逐渐减小，两个突触分叉207之间形成吸水槽，每一所述吸水突触206插设于以所述排液槽126内，且每一吸水槽的侧壁和底部贴合于一所述挤出部127，这样，能够使得吸水填充材料125与毛细填充材料205充分连接，相互交叉，使得吸水填充材料125与毛细填充材料205之间的连接更为紧密，并且使得吸水填充材料125与毛细填充材料205能够相互渗透，使得毛细填充材料205能够深入吸水填充材料125进行吸水，进而使得毛细填充材料205能够更好地将吸水填充材料125吸收的营养液吸收。其中，挤出部127有利于营养液在排液槽126内形成尖端效应，营养液能够堆积在挤出部127中，便于吸水突触206的吸水槽吸收，而两个突触分叉207插入至挤出部127与排液槽126的侧壁之间，使得吸水填充材料125与毛细填充材料205之间连接更为稳固，此外，突触分叉207也能够吸收部分营养液，由于突触分叉207的宽度由末端至根部逐渐增大，有利于突触分叉207更好地吸收营养液。应该理解的是，由于吸水填充材料125的一端浸泡在营养液中，另一端与毛细填充材料205连接，由于靠近营养液的一端的吸水密度大，使得营养液能够在吸水填充材料125内由吸水密度大的一端向吸水密度小的一端移动，此外，在毛细填充材料205中，靠近吸水填充材料125的一端吸水密度大，远离吸水填充材料125的一端吸水密度小，使得毛细填充材料205能够充分吸收吸水填充材料125的营养液，并且使得毛细填充材料205吸收的营养液能够向上输送，使得立体栽培架200上各植物均能够吸收到营养液。
24.在一个实施例中，请再次参见图4和图5，毛细填充材料205包括海绵层205a和位于海绵层205a内的土壤层205b，本实施例中，海绵层205a包覆在土壤层205b的外侧，海绵层205a的材质为海绵，土壤层205b的材质为土，海绵层205a和土壤层205b均为多孔结构，能够吸附水分，并且使得水分能够由下至上吸收，并且通过海绵层205a的包覆，能够有效避免土壤层205b散落、泄露，而植物的根系穿过海绵层205a深入土壤层205b中，能够更好地从土壤层205b中吸收营养液。在一个实施例中，吸水填充材料125包括海绵材料，本实施例中，吸水填充材料125采用海绵，一方面，能够更好地将营养液吸收并且向毛细填充材料205输送，并且由于吸水填充材料125不含土壤，能够有效避免土壤散落在营养液中。值得一提的是，上述实施例中，排液槽126开设于海绵材料上，吸水突触206为海绵层205a凸起延伸形成，通过均为海绵的海绵材料和海绵层205a的连接，能够使得毛细填充材料205和吸水填充材料125更好地、充分地连接，且连接更为稳定，有利于营养液的输送。
25.在其中一个实施例中，如图1和图2所示，所述立体栽培架200远离所述旋转盘100的一端的端面开设有气孔202。
26.本实施例中，通过在立体栽培架200的顶部开设气孔202，一方面有利于栽培腔内的空气流通，另一方面，能够使得毛细填充材料的顶部的营养液易于蒸发，使得毛细填充材料的顶部的吸水密度较小，进而有利于毛细填充材料对吸水填充材料的营养液的吸收。
27.在其中一个实施例中，所述第一太阳能板400朝向所述旋转盘100的一面设置有若干导热片（图未示）。
28.为了在阴天或者阳光不充分的时间里，为植物提供光源，在其中一个实施例中，如图2所示，所述支撑柱120的中部设置有光源体123，所述电池模块610与所述光源体123电连接。本实施例中，能够为植物提供生长所需的照明，能够在阳光不充分的情况下为植物提供
补充照明，使得植物能够进行充分地光合作用，有利于植物的成长。一个实施例中，该光源体123为led（light-emitting diode，发光二极管）灯，一个实施例中，该光源体123为带状，该带状光源体123围绕支撑柱120设置。
29.为了合理地控制光源体123照明，在其中一个实施例中，如图3所示，智能控制的清洁能源立体种植设施还包括控制模块620、时钟模块630和亮度传感器640，所述控制模块620与所述光源体123、所述时钟模块630以及所述亮度传感器640电连接，所述控制模块620用于通过所述时钟模块630获取时间信息，通过所述亮度传感器640获取环境亮度，且所述控制模块620还用于在第一预设时间内，当所述环境亮度小于预设亮度阈值时，控制所述光源体123点亮。
30.本实施例中，第一预设时间指的是白天中某一个时间段，比如，该第一预设时间为当地时间早上7:00至下午18:00。本实施例中，时钟模块630用于提供时间信息，亮度传感器640用于检测环境亮度，使得控制模块620可以根据时间信息和环境亮度控制光源体123工作。具体地，当处于白天的第一预设时间内，亮度较低的情况下，控制模块620控制光源体123点亮，而在夜晚时，即便亮度较低，也不点亮光源体123，这样，一方面，能够节省电能，另一方面，能够使得植物生长符合昼夜规律，避免在夜晚对植物进行照明。
31.在其中一个实施例中，如图3所示，所述驱动组件包括驱动电机650和减速齿轮组，所述电池模块610与所述驱动电机650电连接，控制模块620与所述驱动电机650电连接，所述驱动电机650通过所述减速齿轮组与所述旋转盘100驱动连接。
32.本实施例中，电机通过减速齿轮组驱动旋转盘100转动，这样，能够使得旋转盘100转动较为缓慢，有利于立体栽培架200上的植物能够充分吸收阳光。
33.为了实现驱动组件与旋转盘100的驱动连接，并且避免由于驱动结构而影响吸水填充材料125的吸水，在一个实施例中，如图4所示，旋转盘100的背向所述支撑柱120的一面的中部凸起设置有驱动轴150，驱动轴150的内部开设有浸液腔152，浸液腔152与进液孔对齐且相互连通，所述驱动轴150的侧面开设有若干浸液口（图未示），所述浸液腔152内设置一支撑网151，所述吸水填充材料125的一端穿过所述进液孔延伸至所述浸液腔152内，且所述吸水填充材料125的一端抵接于所述支撑网151，所述驱动轴150远离所述旋转盘100的一端的外侧设置有外齿轮，所述减速齿轮组与所述外齿轮啮合，所述储液容器300的底部设置有密封盒，所述驱动电机650、减速齿轮组以及所述外齿轮均设置于所述密封盒内。
34.本实施例中，该支撑网151既实现了对吸水填充材料125的支撑，又能够使得吸水填充材料125与营养液的连接。该驱动轴150为空心筒状结构，通过在旋转盘100上设置驱动轴150，该驱动轴150通过外齿轮与减速齿轮组啮合，实现驱动电机650对旋转盘100的驱动。而由于外齿轮、减速齿轮组以及驱动电机650设置于密封盒内，能够有效避免外齿轮、减速齿轮组以及驱动电机650浸泡在营养液中。应该理解的是，该驱动轴150穿过密封盒与减速齿轮组连接，该密封盒与驱动轴150之间的连接能够保持密封盒内与储液容器300的内部的隔离，该结构属于现有技术，本实施例中对此不累赘描述。
35.在一个实施例中，如图3所示，控制模块620与驱动电机650电连接，控制模块620用于控制驱动电机650工作。本实施例中，控制模块620用于在白天，每间隔一第二预设时间控制驱动电机650工作，并且控制旋转盘100转动预设角度，这样，能够使得立体栽培架200上的植物在白天每隔一段时间则转动一个角度，使得每个立体栽培架200上的植物都能够得
到充分照明、均匀照明。值得一提的是，该第二预设时间为控制驱动电机650工作的时间间隔，比如，该第二预设时间为15分钟，比如，该第二预设时间为30分钟，比如，该第二预设时间为1小时，又如，该第二预设时间为90分钟。
36.为了获得更为充足的电能，在其中一个实施例中，请一并结合图1和图3，所述支撑柱120的远离所述旋转盘100的一端转动设置有风力发电组件500，所述风力发电组件500包括发电机520和风轮叶片510，所述发电机520与所述风轮叶片510连接，所述发电机520与所述电池模块610电连接。
37.本实施例中，风力发电组件500用于将风能转化为电能。风轮叶片510在受到风力时转动，进而带动发电机520转动，从而实现发电机520的发电。这样，培养装置即可通过太阳能板为电池模块610充电，也能够通过该风力发电组件500为电池模块610充电，使得电池模块610具有更充裕的电能。
38.在其中一个实施例中，所述风轮叶片510的一面上设置有第二太阳能板511，第二太阳能板511与电池模块610电连接。本实施例中，在风轮叶片510上设置第二太阳能板，这样，能够增大接收太阳能的面积，进而增大获得的太阳能。
39.为了避免旋转盘100频繁转动而导致风力发电组件500无法充分接收风能，在一个实施例中，控制模块620用于检测发电机520产生的电能，当所述发电机520产生的电能大于预设电能时，在第三预设时间内维持所述驱动电机650停止工作。本实施例中，当发电机520产生的电能较大时，表明此时风轮叶片510较为准确地朝向来风的方向，能够较好地在风力的作用下转动，从而产生较大电能。
40.为了更好地将风能转化为电能，在一个实施例中，所述控制模块620用于当检测到所述发电机520产生电能时，每间隔第四预设时间控制所述驱动电机650工作，以使得所述旋转盘100每间隔第四预设时间转动预设角度，检测在转动预设角度后的每一位置上发电机520产生的平均电能，以平均电能最大的位置作为接收风能位置，控制所述驱动电机650工作，使得旋转盘100转动至接收风能位置，并且第三预设时间内维持所述驱动电机650停止工作；当平均电能最大的位置大于两个时，以平均电能最大的多个位置作为候选位置，获取当前时间，根据当前时间确定太阳照射方向，基于太阳照射方向确定第二太阳能板的较佳吸收角度，基于上述较佳吸收角度从多个候选位置中确定给一个作为接收风能位置。本实施例中，第三预设时间为驱动电机停止工作的时间长度，一个实施例中，第三预设时间为30分钟，一个实施例中，第三预设时间为1小时，一个实施例中，第三预设时间为2分钟。该第四预设时间为驱动电机两次工作之间时间间隔，比如，该第四预设时间为15分钟，一个实施例中，第四预设时间为30分钟，一个实施例中，第四预设时间为1小时。
41.具体地，在旋转盘100转动预设角度后，控制驱动电机650维持停止工作状态，以在当前位置停留时间等于第四预设时间，在当前位置停留时间大于第四预设时间时，再次控制驱动电机650工作，这样，能够使得旋转盘100旋转360
°
后回到初始位置，并且在旋转盘100每次转动后，获取在该位置发电机520在第四预设时间内产生的平均电能，通过多个位置的平均电能的对比，即可获得在不同角度上的风力大小的数据，从而确定最佳的接收风能的位置，即为接收风能位置。当平均电能最大的位置有多个时，则根据当前的时间，确定太阳照射的角度，基于此确定第二太阳能板的朝向，使得第二太阳能板能够尽量朝向太阳照射的方向，这样，即可实现对风能最大程度的转化，也能够实现对太阳能充分的吸收。
42.应该理解的是，上述各实施例中，发电机520产生的电能包括电压、电流和功率中的任一种。此外，基于时间确定太阳的照射角度，可以根据预存的时间与太阳照射角度的映射关系确定，比如，预存一年内在该经纬度上，每日的不同时间点的太阳角度，即对每一个时间点与太阳角度形成对应关系，并存储。这样，即可通过当前时间获得太阳照射方向。上述实施例中，旋转盘100的转动角度可根据驱动电机的转速和时间控制，该预设角度可以是30
°
，也可以是45
°
，该第三预设时间为5分钟或10分钟，第四预设时间可以大于等于1小时，且小于或等于3小时。比如，在每5分钟控制旋转盘100转动45
°
，每转动一次后在该位置维持5分钟，检测在此期间发电机520产生的平均电能，则40分钟后，旋转盘100回到初始位置，对比在40分钟内各位置的平均电能，当某一位置的平均电能最大，则表明在该位置风轮叶片510能够精准朝向风向，能够更好地接收风能。
43.应该理解的是，在上述实施例中，通过旋转盘100的转动，带动吸水填充材料125的转动，使得吸水填充材料125能够更为充分地吸收营养液，为了使得吸水填充材料125能够与旋转盘100同步转动，避免因为营养液的阻力导致吸水填充材料125相对旋转盘100滞后转动，在一个实施例中，浸液腔152的侧壁凸起设置有若干定位针，每一所述定位针插入至吸水填充材料125，这样，通过定位针的插入，即可带动吸水填充材料125转动，使得吸水填充材料125与旋转盘100同步转动。通过吸水填充材料125的转动，能够使得吸水填充材料125充分与营养液接触，并且搅动营养液，有利于吸水填充材料125吸收营养液。为了增大与营养液的接触面积，进而使得吸水填充材料125能够更好地吸收营养液，在一个实施例中，吸水填充材料125于浸液口对应的位置凹陷设置吸液槽，每一吸液槽的侧壁的倾斜设置，在位于吸水填充材料125转动方向的前方的吸液槽的侧壁的坡度小于位于吸水填充材料125的转动方向的后方的侧壁的坡度，这样，由于设置吸液槽，能够有效增大与营养液的接触面积，有利于吸水填充材料125吸收营养液，另一方面，由于吸液槽的前方的侧壁倾斜角度较小，有利于营养液进入吸液槽，而后方的侧壁的倾斜角度较大，有利于在转动中挡止营养液，进而使得吸液槽能够充分吸收营养液。
44.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
45.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。