一种集成种植系统的制作方法

1.本发明涉及农业设备技术领域，尤其是一种集成种植系统。


背景技术：

2.植物种植很大程度上依托于大面积的耕地良田，对土地依赖性大，虽然人们已经开始尝试用种植盆栽培植物，但目前现有种植盆的结构和功能较为单一，需要手动进行挖坑、填埋种子、压实土壤、浇水施肥等步骤，种植过程费时费力，且种植标准不能形成统一；另外，经过一轮种植后的土壤通常会积累一些病害，此时种植者被迫要更换新的土壤，使得可持续种植理念难以实现。


技术实现要素：

3.本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种集播种、施肥、培育、土壤处置于一体，操作简单方便且能实现种植标准化、可持续化的集成种植系统。
4.本发明是通过以下途径来实现的：一种集成种植系统，其要点在于，包括如下组成：种养殖装置、播种装置、施肥装置及土壤处理装置；所述种养殖装置包括由种植盆体、供水底座组成的种植装置以及由养殖水箱、浮球阀底座组成的养殖装置；种植盆体嵌置于供水底座上方，多组种植装置经由水管连接并连通各个供水底座而组成适配地形条件的点状网格系统；养殖水箱设置于浮球阀底座上方并通过设置于养殖水箱中部的出水管与浮球阀底座上部连通，浮球阀底座中装配有水位控制器；所述供水底座下部通过水管与浮球阀底座下部连通，由此将一组或多组养殖装置串接在点状网格系统中为各组种植装置供水供肥；养殖水箱中能够养殖各种水中动植物，种植盆体内装有土壤，且种植盆体面积有多种，大小比例为1:2:4:8；所述播种装置包括把手、负压风机、气腔室、吸管，所述气腔室为一种包括上板和下板的密闭空腔结构，该气腔室的形状大小与种植盆体的最小面积相匹配，把手、负压风机均固定连接在气腔室上板外部，负压风机风道的一风口经由气腔室上板连通气腔室内腔，吸管上端固定连接在气腔室下板上并与气腔室内腔连通，吸管下端为吸附端，用于吸附种子，该吸附端与气腔室下板的垂直距离适配种子的播种深度，且该吸附端的端口直径小于种子直径；手持把手将播种装置的气腔室下板平行于种植盆体中的土壤表面下压，从而使吸附有种子的吸管向下插入土壤中，当气腔室下板接触到土壤后继续下压以完成对土壤压实，此时吸管的长度设置就能使种子正好达到适宜的播种深度，然后关闭风机释放种子，完成种子的播种；根据种植盆体面积大小，播种装置对于每个种植盆体的播种操作为1-8次；所述施肥装置包括三通进水管、肥料容器腔、二级稀释腔、三级混合腔、第一连接管、第二连接管、出肥口、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀，三通进水管第一通口水管连接水源、第二通口水管连接到肥料容器腔的进水口、第三通口水管连接到三级混合腔，第二通口水管上设置有第一开关阀，第三通口水管上设置有第四开关阀，肥料容
器腔通过第一连接管与二级稀释腔连接，该第一连接管上设置有第二开关阀，二级稀释腔通过第二连接管与三级混合腔连接，该第二连接管上设置有第三开关阀，出肥口设置在三级混合腔一侧边，出肥口通过水管与一组或多组养殖装置的浮球阀底座连接并连通，常态下，出肥口开关关闭，在需要供肥时，在施肥装置完成三级化肥稀释后，关闭养殖水箱的出水管开关，并打开出肥口的开关，三级稀释后的肥水经由浮球阀底座所在的点状网格系统输送至各个种植装置的供水底座，以为种植盆体供肥；所述土壤处理装置包括保温层、导热网、热交换水管、发热装置及循环泵，保温层为一种包括可拆卸上板的空腔结构，导热网设置在保温层内腔的下部，热交换水管为一种首尾相连的闭合水管，从保温层上板引入，经由导热网下方后再从保温层上板引出，发热装置及循环泵均设置在热交换水管上；种植盆体中的土壤在经过多次种植后，将种植盆体搬离供水底座，并掀开土壤处理装置的保温层上板，将种植盆体中的土壤倒入保温层中的导热网，此时通过发热装置及循环泵的设置能使热交换水管快速达到70度的高温，高温经由导热网传递到土壤，从而完成对土壤的杀菌、杀虫和除杂，处理后的土壤经培养后用于再次种植。
5.所述种植装置、养殖装置及施肥装置经连接形成点状网格系统，由养殖装置给各点种植装置供水，由施肥装置供肥，种植装置与播种装置适配，形成规格化播种：供水时，养殖水箱中的水通过水管会先流入浮球阀底座再沿着网格系统分别流入同一水平面的其他供水底座，而养殖水箱内的水则可用来养鱼，这样一来养殖水箱中可以提供微量的天然肥料。而需要施肥时，则通过施肥装置来实现：先在施肥装置的肥料容器腔中装入定量的高浓缩化肥，并在二级稀释腔中注入定量的水，在三通进水管接入水源后，打开第一开关阀，水会进入肥料容器腔与肥料容器腔中的肥料进行一级稀释；再打开第二开关阀，经过一级稀释后的肥水会进入二级稀释腔与二级稀释腔中的水进行二级稀释；接着打开第三开关阀，经过二级稀释后的肥水会进入三级混合腔，此时若需要更低浓度的肥水，则可以打开第四开关阀向三级混合腔内再注入水，达到三级稀释的目的，经过三级稀释后就可以通过出肥口将肥水输送到浮球阀底座中，再通过水管流入供水底座。三个级次的稀释中，一级稀释（肥料容器腔）和三级稀释为动态稀释，既通过不断加水进行流动式稀释，因此所需容器体积小，二级稀释为静态稀释，在固定容量下进行流通稀释，三个级次的稀释呈几何递增的放大方式，因此稀释程度高，其稀释比可以达到万分之一级别，对植物和土壤无冲击；由于整个稀释过程中，三个腔体均为密闭腔，每级稀释均通过连接管连接，使得肥水都是在密闭环境中进行稀释，很大程度上避免了因肥料挥发而导致的浪费，也杜绝了肥料外露所可能导致的污染，确保了作业人员的人身安全，绿色环保。
6.播种时，手持播种装置将吸管的吸附端面向种子，打开负压风机的开关，气腔室内腔及吸管的中空腔中会产生负压气体，将种子吸附在端口直径小于种子直径的吸管吸附端上，然后手持把手将播种装置的气腔室下板平行于土壤表面下压，从而使吸管向下插入土壤中，由于吸管吸附端口与气腔室下板的垂直距离适配种子的播种深度，因此当气腔室下板接触到土壤时，吸管的长度设置就能使种子正好达到适宜的播种深度，接着关闭负压风机的开关，气腔室内腔及吸管的中空腔中的负压气体消失，吸管上的种子因失去气体吸力自然落在土壤中，完成种子播种在土壤中的目的，无需另行手动挖坑填埋，在气腔室下板接触到土壤后继续下压，这时的气腔室下板就能对土壤进行压实操作，无需再手动压实就能
保证土壤和种子的紧密接触。
7.最后，将经过一轮种植后的土壤从土壤处理装置的保温层上板倒入，土壤会掉落在导热网上，此时通过发热装置以及循环泵能使热交换水管在较短时间内达到70度的高温，高温经由导热网传递到土壤，经过一段时间的消毒几乎可以杀死土壤里所有的病毒、细菌、虫卵和杂质，使得处理后的土壤是无病毒、无虫卵、无草籽的干净土壤，可再次用于种植，实现种植的可持续化。
8.由此，本发明能够实现种植规模化、标准化以及可持续性；且种植地点不再局限于土地、大棚，可种植的品类多，适应性广，大大简化了操作，甚至可种植于屋顶、山岩等地。
9.本发明可以进一步具体为：所述种植盆体的底部开设有若干个导水孔，导水孔上覆盖有导水棉绳，导水棉绳的两端穿过最边缘的两个导水孔伸入供水底座下部。
10.导水棉绳可以持续将供水底座中的水或肥水导入种植盆体的土壤中，从而使得种植盆体的土壤可以保持适当的湿度。
11.所述播种装置的吸管垂直于气腔室下板安装，或者与气腔室下板表面呈70-80
°
倾角安装；吸管上端通过螺纹固定连接在气腔室下板上，吸管吸附端端口可拆卸连接有中空套管，该套管的中空腔与吸管管体的中空管腔连通。
12.不同的安装角度可以适配不同种子的播种方式；由于吸管与气腔室下板采用螺纹连接，因此吸管上端部分可旋入气腔室内，使得吸管实现长度的自由调节，以对应不同种子播种深度的需求，另一方面由于不同种子的形状大小问题，需要适配不同口径的吸附端，因此这样的可调整连接能够实现不同吸管的拆卸更换，以对应不同种子形状大小的适配需求。此外，通过套管的设置也可以进一步适配形状、体积不同的种子，而无需重新更换吸管，确保吸管与气腔室下板连接的稳定性。
13.所述吸管设置有多个，等间距均匀分布在气腔室下板上，所述间距为种子的适配播种间距。
14.播种装置可以同时播种多粒种子，并保证每粒种子间的播种间距最为适宜。
15.所述播种装置的气腔室上板外部还固定连接有正压风机，正压风机出风口连接并连通到负压风机风道的另一风口，把手上设有控制负压风机及正压风机的双极开关。
16.在关闭负压风机后开启正压风机，正压风机的出风能完成对种子的吐放，防止关闭负压风机后，种子仍吸附在吸管上而未落入土壤中的状况。此外，通过双极开关的设置使得一个开关就能完成种子的吸取与吐放，快速简便，而且该双极开关同一时间仅可开启一个风机，可以有效避免两个风机同时开启的干扰。
17.所述施肥装置的肥料容器腔为一种可拆卸的高浓缩肥料瓶，且高浓缩肥料瓶侧边或上方开设有肥料灌装口。
18.在肥料容器腔中的化肥耗尽后，既可以直接更换高浓缩肥料瓶，也可以从肥料灌装口处灌入高浓缩肥，以进行肥料补充；由于肥料容器腔中肥料浓度最高，对腔体可能会产生一定的影响，为了确保肥料容器腔的有效运行，采用带灌装口的可拆卸肥料瓶，一方面在肥料瓶自身允许下，采用有限次灌注补充肥料，避免浪费，另一方面在肥料瓶使用多次灌注后，采用拆换的方式更换肥料瓶，确保肥料容器腔的正常使用。
19.所述高浓缩肥料瓶中加有防腐霜，所述三级混合腔上开有至少两个透明观察窗，
其中一个设置在第二连接管靠近三级混合腔的一端，另一个设置在出肥口一侧。
20.通过防腐霜的加入可以使肥料着色，以更直观地看出经过二级稀释后的肥料浓度，再根据该肥料浓度选择是否还需要向三级混合腔中继续注入水，注水后再通过设置在三级混合腔上的另一透明观察窗观察三级稀释后的肥料浓度，实现肥料浓度可视化。
21.所述施肥装置的二级稀释腔容量为肥料容器腔容量的3-10倍。
22.由于二级稀释腔为静态稀释，是采用放大容量的方式进行稀释的，故而需要容器能够容纳更大量的水，以将肥料稀释到较低浓度。
23.在所述施肥装置的三通进水管第一通口水管上设置有总阀，且总阀、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀均为可控制流量的控制阀。
24.根据需要可以调节总阀及四个开关阀的开口大小，有利于控制各个腔内的肥水比例，达到精确控制肥料浓度的目的，施肥效果更佳；当四个开关阀其中任意一个或多个失灵时，均可以通过关闭总阀来阻断水源流入装置，避免肥料和水的浪费。
25.与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：能够实现种植规模化、标准化以及可持续性；且种植地点不再局限于土地、大棚，可种植的品类多，适应性广，大大简化了操作，甚至可种植于屋顶、山岩等地。
附图说明
26.图1为本发明一种集成种植系统的示意图；图2为本发明种养殖装置的结构示意图；图3为本发明种养殖装置2*2模块的结构示意图；图4为本发明种养殖装置2*4模块的结构示意图；图5为本发明种养殖装置2*4*2层模块的结构示意图；图6为本发明播种装置的结构示意图；图7为本发明施肥装置的结构示意图；图8为本发明土壤处理装置的结构示意图。
27.附图标记：11、种植盆体；12、供水底座；13、养殖水箱；14、浮球阀底座；15、水位控制器；16、导水孔；17、导水棉绳。
28.21、把手；22、负压风机；23、正压风机；24、气腔室；25、吸管；26、套管；27、双极开关。
29.31、三通进水管；32、肥料容器腔；33、二级稀释腔；34、三级混合腔；351、第一连接管；352、第二连接管；36、出肥口；37、透明观察窗；38、总阀；381、第一开关阀；382、第二开关阀；383、第三开关阀；384、第四开关阀；39、肥料灌装口。
30.41、保温层；42、导热网；43、热交换水管；44、循环泵；45、发热装置。
具体实施方式
31.下面结合附图来对本发明进行更详尽的描述。
32.最佳实施例：如图1所示，一种集成种植系统包括种养殖装置、播种装置、施肥装置及土壤处理
装置，种养殖装置由种植装置和养殖装置组成，种植装置与播种装置适配；种植装置、养殖装置及施肥装置经连接形成点状网格系统，由养殖装置给各点种植装置供水，由施肥装置供肥，形成规格化种植；种植后的土壤经土壤处理装置消毒，确保土壤肥力和健康，实现可持续种植；且打破了种植空间的概念，种植地点不再局限于土地、大棚，有阳光的地方都是良田，甚至可种植于屋顶、山岩等地。
33.如图2-5所示，所述种养殖装置包括由种植盆体11、供水底座12组成的种植装置以及由养殖水箱13、浮球阀底座14组成的养殖装置；以种植装置为基础，可设置有1*1、1*2、2*2、2*4、单层、多层等多种模块，同一水平面上的一个模块装有一个养殖装置，单个小模块1*1，单个大模块2*4，由多个2*4模块组合成更大的模块，点组成线，线组成面，面组成体；种植盆体11嵌置于供水底座12上方，且种植盆体11面积有多种，大小比例为1:2:4:8；种植盆体的底部开设有若干个导水孔16，导水孔16上覆盖有导水棉绳17，导水棉绳17的两端穿过最边缘的两个导水孔16伸入供水底座12下部；多组种植装置经由水管连接并连通各个供水底座12而组成适配地形条件的点状网格系统；养殖水箱13设置于浮球阀底座14上方并通过设置于养殖水箱13中部的出水管与浮球阀底座14上部连通，浮球阀底座14中装配有水位控制器15；所述供水底座12下部通过水管与浮球阀底座14下部连通，由此将一组或多组养殖装置串接在点状网格系统中为各组种植装置供水供肥；需要供水时，向养殖水箱13内注入水源，养殖水箱13中的水通过水管会先流入浮球阀底座14再沿着网格系统分别流入同一水平面的其他若干个供水底座12，供水底座12中流入水后，导水棉绳17可以持续将供水底座12中的水或肥水导入种植盆体11的土壤中，从而使得种植盆体11的土壤可以保持适当的湿度。水位控制器15的设置可以保证同一水平面上的供水底座12与浮球阀底座14水位一致，利于标准化种植；而养殖水箱13内的水则可用来养鱼，这样一来养殖水箱13中可以提供微量的天然肥料。
34.如图6所示，播种装置包括2把手1、双极开关27、负压风机22、正压风机23、气腔室24、吸管25、套管26；气腔室24为一种包括上板和可拆卸下板的密闭空腔结构，该气腔室24的形状大小与种植盆体11的最小面积相匹配，并根据种植盆体11面积大小的不同，需要进行1-8次的播种操作；把手21、负压风机22、正压风机23均固定连接在气腔室24上板外部，负压风机22风道的一风口经由气腔室24上板连通气腔室24内腔，另一风口与正压风机23出风口连接并连通，控制负压风机22及正压风机23的双极开关27设在把手21上；不锈钢材质的吸管25上端通过螺纹固定连接在气腔室24下板上并与气腔室24内腔连通，吸管25或者垂直于气腔室24下板安装或者与气腔室24下板表面呈70-80
°
倾角安装；吸管25下端为吸附端，该吸附端与气腔室24下板的垂直距离适配种子的播种深度，且该吸附端的端口直径小于种子直径，该吸附端端口还可拆卸连接有中空套管26，该套管26的中空腔与吸管25管体的中空管腔连通；上述吸管25设置有多个，等间距均匀分布在气腔室24下板上，所述间距为种子的适配播种间距。
35.需要播种时，插上电源后手持播种装置将吸管25的吸附端面向种子，打开双极开关27上的负压电机开关，气腔室24内腔及吸管25的中空腔中会产生负压，负压气体产生的吸力能将种子吸附在吸管25上，由于吸管25吸附端的端口直径小于种子直径，种子不会倒吸入气腔室24内腔中。手持把手21将播种装置移动到土壤上后，将气腔室24下板平行于土壤表面下压，不锈钢材质的吸管25可以很轻松地插入土壤，由于吸管25吸附端口与气腔室
24下板的垂直距离适配种子的播种深度，因此当气腔室24下板接触到土壤时，种子正好达到了适宜的播种深度，此时关闭双极开关27，气腔室24内腔及吸管25中空腔内的负压气体消失，吸管25上的种子失去气体吸力就会落入土中，若担心仍有部分种子吸附在吸管25上，则可以打开双极开关27上的正压电机开关，对种子产生一个吹力，保证种子能全部播种在土壤中，整个播种过程快速便捷，无需人工挖坑填埋。由于吸管25上端与气腔室24下板采用螺纹连接，因此吸管25上端部分可旋入气腔室24内，使得吸管25实现长度的自由调节，以对应不同种子不同播种深度的需求，同时这样的可调整连接能够实现不同吸管25的拆卸更换，以解决种子形状大小不同导致的需要适配不同口径吸附端的问题；此外，吸附端端口可拆卸连接有中空套管26，通过套管26的设置能进一步适配形状、体积不同的种子，而无需重新更换吸管25，确保吸管25与气腔室下板连接的稳定性。在气腔室24下板上等间距均匀设置有多个上述吸管25，该间距为种子的适配播种间距，通过多个吸管25的设置可以达到同时播种多粒种子的目的，并保证每粒种子间的播种间距最为适宜；当气腔室24下板接触到土壤后继续下压播种装置1-2公分，此时的气腔室24下板能对土壤起到压实作用，使得土壤和种子接触的更为紧密，利于种子从土壤中吸收自身生长所需要的养分和水，种植者也无需再对土壤进行压实，节省人力和时间。
36.如图7所示，施肥装置包括三通进水管31、总阀38、第一开关阀381、肥料容器腔32、灌装口39、第一连接管351、第二开关阀382、二级稀释腔33、第二连接管352、第三开关阀383、三级混合腔34、出肥口36、透明观察窗37、第四开关阀384；三通进水管31第一通口水管连接水源，总阀38设在三通进水管31第一通口水管上；第二通口水管连接到肥料容器腔32的进水口，第一开关阀381设在三通进水管31第二通口水管上；第三通口水管连接到三级混合腔34，第四开关阀384设在三通进水管31第三通口水管上；肥料容器腔32的侧边或上方开设有肥料灌装口39，肥料容器腔32通过第一连接管351与二级稀释腔33连接，第二开关阀382设在该第一连接管351上；二级稀释腔33容量为肥料容器腔32的3-10倍，二级稀释腔33通过第二连接管352与三级混合腔34连接，第三开关阀383设在该第二连接管352上；出肥口36设置在三级混合腔34一侧边，出肥口36通过水管与一组或多组养殖装置的浮球阀底座14连接并连通；三级混合腔34上还开有至少两个透明观察窗37，其中一个设置在第二连接管352靠近三级混合腔34的一端，另一个设置在出肥口36一侧。
37.需要施肥时，先在肥料容器腔32中装入含有防腐霜的高浓缩肥料瓶，并向二级稀释腔33中注入定量的水，在三通进水管31接入自来水或高位水池水箱后，打开总阀38以及第一开关阀381，水会进入肥料容器腔32中与肥料容器腔32的高浓缩肥进行一级稀释，在向肥料容器池32持续加水的过程中，会使高浓缩肥的浓度从高慢慢降低直至无浓度，此时既可以选择更换高浓缩肥料瓶，也可以选择从灌装口39处灌入可溶于水的高浓缩肥，其操作与更换充电电池相似，快速便捷；一级稀释后打开第二开关阀382，经过一级稀释后的肥水会进入二级稀释腔33与二级稀释腔33内置的水进行二级稀释，在肥料容器池32中的肥料浓度持续降低的情况下，二级稀释腔33的肥料浓度也随之降低，最后逐步接近纯水，回到装置使用之前的状态，因此该装置只需在首次使用时向二级稀释腔33加入一次水，此后就无需重新拆装，防止外界环境污染稀释腔；二级稀释后打开第三开关阀393，肥水会进入三级混合腔34，此时若需要更低浓度的肥水，则可以打开第四开关阀384向三级混合腔34内再注入水，达到三级稀释的目的，由于高浓缩肥料中加入了防腐霜，通过透明观察窗37就可以清楚
观察到肥水的颜色，以判断肥料的稀释浓度，再根据需要调节第三开关阀83与第四开关阀84的开口大小，达到精确控制肥水浓度的目的，施肥效果更佳。
38.如图8所示，土壤处理装置包括保温层41、导热网42、热交换水管43、循环泵44及发热装置45，保温层41为一种包括可拆卸上板的空腔结构，导热网42设置在保温层41内腔的下部，热交换水管43为一种首尾相连的闭合水管，从保温层41上板引入，经由导热网42下方后再从保温层41上板引出，发热装置45及循环泵44均设置在热交换水管43上。
39.土壤处理时，先从供水底座12上搬离种植盆体11，并掀开土壤处理装置的保温层41上板，将种植盆体11中的土壤倒入在导热网42上，此时将热交换水管43接入水源，通过发热装置45及循环泵44的设置能使热交换水管43内部的水快速达到70度的高温，高温经由导热网42传递到土壤，经过一段时间的消毒就能完成对土壤的杀菌、杀虫和除杂，处使得处理后的土壤是无病毒、无虫卵、无草籽的干净土壤，可用于再次种植，实现种植的可持续化。除了上述土壤处理办法外，还可以将回收后的土壤和有机物厨余垃圾，或成品有机肥、矿物质椰糠等混合发酵，补充土壤肥力，修复物理结构，并依靠土壤发酵的自净能力，自然消除有毒物质和病虫害。
40.本发明未述部分与现有技术相同。