用于种植植物的设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于种植植物的设备，包括：框架；联接至所述框架的驱动机构，所述驱动机构还包括水驱动轮，所述水驱动轮能够操作以由水源经由管道驱动；以及多个搁架托盘，所述多个搁架托盘以垂直的方式设置在所述框架上并且联接至所述驱动机构，所述搁架托盘中的每一个都能够支承至少一株植物；其中，所述驱动机构构造成旋转所述多个搁架托盘，使得从所述水源供应的水的至少一部分能够用于驱动所述水驱动轮。
【专利说明】用于种植植物的设备
【技术领域】
[0001]本实用新型的实施方式提供了一种设备，特别是呈可旋转的立式搁架系统形式的设备，该设备考虑了对用于种植所有类型的植物的空间的有效利用。
【背景技术】
[0002]传统的农业方法通常涉及利用大块肥沃的土地来种植植物。利用这些方法，就必须开垦大面积的土地。例如，多种蔬菜或其它农产品可遍及数公顷的土地以长排的形式种植。
[0003]这些传统的农业方法存在许多缺点。首先，在世界上的许多地方，由于地形和/或土地正被投入到诸如住宅、制造等之类的其它用途这一事实，因此大片耕地会是无法利用的。此外，这些耕地面积的生产率通常取决于天气。在雨水和阳光充足的年份，所提供的产量会是良好的。在天气不配合的其它年份，产量会是较差的乃至颗粒无收。即使利用现代化的肥料和灌溉，也几乎不存在对生产力提供较大改进的机会。
[0004]由于这些方法依赖于大片土地来生产农产品，因此生活在耕地供应量有限的大都市和/或国家的人必须依靠其它都市或国家来为他们提供充足的食物。这种依赖是不合乎要求的，这是因为它将这些人置于为他们提供食物的其他人——种植者和经销商——的怜悯下。
[0005]此外，传统的农业方法通常是劳动密集型的。该工作会是非常困难的，并且经济回报存在很大变数。由此，年轻一代将务农视为是一种不理想的职业选择。
[0006]在商业化的农业操作中，利用非常大型的机器来减少所需的劳动量。然而，这些机器的使用是非常危险的。由于这些机器通常是柴油驱动的，因此它们也会在其操作中产生大量的污染。
[0007]已经在室内洁净室和室外环境两者中尝试了对于这些问题中的某些问题的各种解决方案。例如，作为耕作方法的水耕法被吹捧成通过确保植物获得基本矿物养分、借助稍加控制的环境就能够比传统耕作提供更高的产量。其它方法可包括使用生长在温室类环境中的多种植物的多个搁架。这些方法需要大量的能量来产生植物生长所需的人造光。这些方法也会是劳动密集型的且是资源密集型的。例如，通过常规耕作技术产生的产量可以是每年每公顷约90吨。产生这些产量的成本可以被选定为一般值I。来自多个搁架系统的产量可多达每年每公顷240吨。然而，由于实施这些方法需要进行环境控制、照明等，因此成本会是与常规耕作相关联的成本的50倍。
[0008]因此，这会是在研发解决上述问题中的一个或更多个问题的系统和方法的技术上的重大改进。
实用新型内容
[0009]本实用新型的一方面提供了一种用于种植植物的旋转立式搁架设备，该系统包括:框架；联接至所述框架的驱动机构；以及联接至所述驱动机构的多个搁架托盘，所述搁架托盘中的每一个都能够支承至少一株植物；其中，所述驱动机构构造成旋转所述多个搁架托盘。
[0010]在替代实施方式中，随着所述搁架托盘旋转，搁架托盘可被保持在大致水平的方位中。该驱动机构可由水、电、和太阳能中的至少一者提供动力。
[0011]在其它实施方式中，该驱动机构还可包括:联接至所述框架的一侧的多个第一链轮，所述多个第一链轮构造成接收并驱动第一驱动元件；联接至所述框架的相对侧的多个第二链轮，所述多个第二链轮构造成接收并驱动第二驱动元件；及构造成利用水力来驱动所述链轮中的至少一个的水驱动轮；其中，所述多个搁架托盘中的每一个都联接至所述第一驱动元件和所述第二驱动元件。第一驱动元件和第二驱动元件可包括第一滚子链和第二滚子链。
[0012]在替代实施方式中，该系统还可包括:设置成由来自外部源的流水提供动力的主水轮；通过所述主水轮的转动提供动力的发电机；电连接至所述发电机的水泵，所述水泵构造成将水泵送到高位罐中。该高位罐可提供用于驱动所述水驱动轮并灌溉所述植物的水源。该驱动机构可构造成以所需的速度旋转所述托盘。该系统还可包括用于在所述植物旋转的同时自动灌溉所述植物的装置。
[0013]本实用新型的另一方面提供了一种用于种植植物的方法，该方法包括如下步骤:提供用于种植植物的旋转立式搁架系统，该系统包括:框架；联接至所述框架的驱动机构；及联接至所述驱动机构的多个搁架托盘，所述搁架托盘中的每一个都能够支承至少一株植物；及驱动所述驱动机构以旋转所述多个搁架托盘。
[0014]在替代实施方式中，该方法还可包括用于在所述植物旋转的同时自动灌溉所述植物的步骤。提供至所述驱动机构的动力可由水、电、和太阳能中的至少一者来提供。
[0015]本实用新型提供一种用于种植植物的设备，其包括:框架；联接至框架的驱动机构，驱动机构进一步包括水驱动轮，水驱动轮能够操作以由水源经由管道驱动；以及多个搁架托盘，多个搁架托盘以垂直的方式设置在框架上并且联接至驱动机构，搁架托盘中的每一个都能够支承至少一株植物；其中，驱动机构构造成旋转多个搁架托盘，使得从水源供应的水的至少一部分能够用于驱动水驱动轮。
[0016]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的一个实施例中，水源由高位罐提供。
[0017]根据本实用新型的用于种植植物的设备的另一个实施例，当搁架托盘旋转时，搁架托盘被保持在大致水平的方位中。
[0018]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的再一个实施例中，驱动机构由水、电、和太阳能中的至少一者提供动力。
[0019]根据本实用新型的用于种植植物的设备的又一个实施例，驱动机构还包括:联接至框架的一侧的多个第一链轮，多个第一链轮构造成接收并驱动第一驱动元件；以及联接至框架的相对侧的多个第二链轮，多个第二链轮构造成接收并驱动第二驱动元件；其中，水驱动轮构造成利用水力来驱动链轮中的至少一个，多个搁架托盘中的每一个都联接至第一驱动元件和第二驱动元件。
[0020]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的还一个实施例中，第一驱动元件和第二驱动元件包括第一滚子链和第二滚子链。
[0021]根据本实用新型的用于种植植物的设备的另一个实施例，该设备还包括:主水轮，其定位成由来自外部源的流水提供动力；发电机，其通过主水轮的转动来提供动力；以及电连接至发电机的水泵，水泵构造成将水泵送到高位罐中。
[0022]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的再一个实施例中，驱动机构构造成以所需的速度旋转托盘。
[0023]根据本实用新型的用于种植植物的设备的又一个实施例，该设备还包括用于在植物旋转的同时自动灌溉植物的装置。
[0024]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的还一个实施例中，至少一个链条导板能够经由一个或更多个支承横杆连接至框架，以便为滚子链和搁架托盘提供支承。
[0025]根据本实用新型的用于种植植物的设备的另一个实施例，高位罐包括呈第一出口管形式的管道及回流管，其中，呈第一出口管形式的管道构造并布置成为水驱动轮供水，回流管在水已经经过水驱动轮并转动水驱动轮时收集水。
[0026]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的再一个实施例中，回流管连接至第二出口管，第二出口管从高位罐延伸并且定位在水驱动轮的上方。
[0027]根据本实用新型的用于种植植物的设备的又一个实施例，该设备能够操作以被定向成使得长面沿东/西方向定向。
[0028]在根据本实用新型的用于种植植物的设备的还一个实施例中，该设备能够由计算机远程操作。
[0029]根据本实用新型的用于种植植物的设备的另一个实施例，计算机能够操作以控制搁架托盘的旋转速度以及控制提供至所种植植物的水量。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]对所属领域技术人员而言，通过结合附图和仅作为示例做出的以下书面描述，本实用新型的实施方式将会得到更好地理解并且是易于明白的，其中:
[0031]图1示出了根据本实用新型的一个实施方式的用于种植植物的旋转立式搁架系统的俯视平面图；
[0032]图2示出了沿着如图1中所示的“Y”轴获得的用于种植植物的旋转立式搁架系统的主视平面图；
[0033]图3示出了沿着如图1中所示的“X”轴获得的用于种植植物的旋转立式搁架系统的一部分的侧视平面图；
[0034]图4示出了图2的用于种植植物的旋转立式搁架系统的一部分的特写主视平面图；
[0035]图5示出了图3的用于种植植物的旋转立式搁架系统的一部分的特写侧视平面图；
[0036]图6示出了如图1中所示的用于种植植物的旋转立式搁架系统的以虚线框“6”示出的一部分的特写俯视平面图；
[0037]图7示出了如图2中所示的用于种植植物的旋转立式搁架系统的以虚线框“7”示出的一部分的特写侧视平面图；
[0038]图8示出了可与图1至图7的系统一起使用的搁架托盘的一个实施方式的侧视图；[0039]图8a示出了图8的搁架托盘的一个端部的俯视图；
[0040]图9示出了可用于对图1至图8中所示的用于种植植物的旋转立式搁架系统进行控制的计算机系统的一个实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0041]本实用新型的实施方式提供了一种旋转立式搁架系统及方法，该系统及方法考虑了对用于种植所有类型的植物的空间和能源两者的有效利用。在优选实施方式中，该系统完全由来自例如江河或溪流的流水提供动力。由此，如将在下面更为详细地描述的那样，该系统及方法的优选实施方式在每个方面都可被视为是“绿色的”。
[0042]图1示出了根据本实用新型的一个实施方式的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的俯视平面图。图2示出了沿着如图1中所示的“Y”轴获得的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的主视平面图。图3示出了沿着如图1中所示的“X”轴获得的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的一部分的侧视平面图。图4示出了图2的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的一部分的特写主视平面图。图5示出了图3的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的一部分的特写侧视平面图。图6示出了如图1中所示的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的以虚线框“6”示出的一部分的特写俯视平面图。图7示出了如图2中所示的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的以虚线框“7”示出的一部分的特写侧视平面图。图8示出了可与图1至图7的系统100 —起使用的搁架托盘260的一个实施方式的侧视图。图8a示出了图8的搁架托盘260的一个端部的俯视图。
[0043]继续参照图1至图8a，该系统100包括一个或更多个搁架组件200以及一个或更多个水力组件300。搁架组件200包括支承框架210、一个或更多个驱动机构220、以及联接至驱动机构220的多个搁架托盘260。如将在下面更为详细描述的那样，多个搁架托盘260中的每一个搁架托盘均可构造成支承至少一株植物。在系统100的所示实施方式中，每个搁架组件均包括两个驱动机构220，每个驱动机构220均独立地支承多个搁架托盘260。然而，应当理解的是，在单个搁架组件200中可设置单个驱动机构220、或多于两个的驱动机构 220。
[0044]尽管下面将系统100描述为由来自溪流、江河等的流水提供动力，但应当理解的是系统100还可由提供水力的风力涡轮机/泵组件来提供动力。作为选择，可使用太阳能动力泵。由此，在这些实施方式中，该系统100是完全自给自足的。无需外部能源。在其它替代实施方式中，该系统100可由电、或由水、风、太阳能、和电力的任意组合来提供动力。
[0045]支承框架
[0046]支承框架210可包括多个立式支承件212以及联接至立式支承件212的多个水平横杆214。在所示实施方式中，支承框架210包括四个角部立式支承件212和四个立式支承件216。同样，在所示实施方式中，支承框架210包括四个下部水平横杆214a、四个中央水平横杆214b、以及四个上部水平横杆214c。此外，支承框架包括四个驱动机构水平横杆215以及四个立式驱动机构支承件219，这四个立式驱动机构支承件219可连接至驱动机构水平横杆215和/或水平横杆214中的一个或更多个。作为示例且是非限定性地，多个支承件可利用多种类型的机构紧固件、支架、焊接、钎焊等结合在一起。可将链条引导件218连接至水平横杆214a、214b、214c和215中的一个或更多个以便为滚子链222和搁架托盘260提供支承。
[0047]应当理解的是，可根据搁架组件200的大小及驱动机构220的数目来使用支承框架210的多种构型。在所示实施方式中，支承框架210高约6.3米且约3.2米见方。在该实施方式中，搁架托盘260可为约3mX0.3mX0.075m。每个搁架托盘260均可具有构造成接收植物的一个或更多个隔间264 (参见例如图8)。在优选实施方式中，植物可被容纳在聚苯乙烯托盘262内。应当理解的是，还可将其它材料用于各个托盘262。每个聚苯乙烯托盘262均可包括用于保持各株植物的多个隔间。然而，如将在下面更为详细讨论的那样，根据所种植的植物的种类、可用空间等，支承框架210、搁架托盘260、和聚苯乙烯托盘262可具有比所示实施方式的尺寸/构型更大或更小的任何所需的尺寸/构型。
[0048]支承框架210可由能够支承搁架组件200的多种部件的重量的任何材料制成。作为示例且是非限制性地，该支承框架210可由多种金属、硬塑料、复合材料、木材等制成。在优选实施方式中，四个角部立式支承件212和四个驱动机构立式支承件216可由IOOmmX IOOmmX6mm厚的钢的方形中空部制成。水平横杆214a、214b、214c和215可以由IOOmmX 50mmX6mm厚的钢的方形中空部件制成。尽管所示支承框架的实施方式为支承框架210提供了大致立方的结构，但应当理解的是也可使用其它形状。作为示例且非限制性地，根据需要，支承框架210可为平行四边形、梯形、或其它形状和构型。
[0049]图8示出了可与本系统100 —起使用的搁架托盘260的一个实施方式的侧视图。图8a示出了图8的搁架托盘260的一个端部的俯视图。在该实施方式中，搁架托盘260包括单个大隔间264，该单个大隔间264可包括用于接收多个植物托盘262的下板269。搁架托盘260可大致呈矩形形状，但是应当理解的是也可使用其它形状。搁架托盘260可具有位于长矩形端部的任一端部上的板266。该板266为搁架托盘260提供了经由孔268到滚子链222的连接。如在图8a中所最佳地示出的那样，托盘支承件275经由孔268联接至每个搁架托盘260的每个端部。滚子链222可联接至托盘支承件275中的每个。加强板276可用于提供足够的结构刚度以支承搁架托盘260的重量。在某些实施方式中，搁架托盘260还可包括位于下板269下方的一个或更多个支承通道270以在支承植物的重量时提供弯曲刚度。同样，搁架托盘260可包括一个或更多个上部凸缘271以提供额外的弯曲刚度。应当理解的是，可使用不同数目、类型、和尺寸的通道270及多种构型的上部凸缘271。同样，搁架托盘可由足够硬的材料构造而成，使得无需通道270或上部凸缘271。
[0050]在优选实施方式中，搁架托盘260可由已经被弯曲以形成托盘和通道270的大致形状的铝制成。应当理解的是，在不背离本实施方式的范围的情况下也可使用其它材料，这些其它材料包括但不限于木材、塑料、其它类型的金属和/或金属合金。
[0051 ] 搁架组件上的驱动机构
[0052]下面的讨论将集中在联接至支承框架210的单个驱动机构220上。然而，应当理解的是，该讨论同样适用于可联接至支承框架210的每个驱动机构220。同样，后续讨论将集中在水力驱动机构220上。然而，应当理解的是，如所属领域技术人员已知的那样，使用电或其它驱动装置的类似结构可适于驱动根据本文中所提供的教示的多个搁架托盘260。
[0053]图7示出了如图2中所示的用于种植植物的旋转立式搁架系统100的以虚线框“7”示出的一部分的特写侧视平面图。如在图2至图7中所最佳示出的那样，驱动机构220可包括一对滚子链222。每个搁架托盘260均可联接至滚子链222并位于滚子链222之间。在所示实施方式中，驱动机构220包括围绕轮毂232旋转的水驱动轮230 (图3)。下面提供了关于水驱动轮230的具体功能的详情。在替代实施方式中，电动马达(未示出)可替代水驱动轮230。
[0054]一对单齿链轮234a、234b联接至轮毂232。链条236a将链轮234a连接至附接于直齿锥齿轮237的对应的链轮237a。直齿锥齿轮237又连接至长的中间轴239。中间轴
239连接至下部直齿锥齿轮237b。连接至下部直齿锥齿轮237b的可拆卸的手摇曲柄239a考虑到了水驱动轮230的旁路手动控制。
[0055]如在图7中所最佳示出的那样，链条236b将链轮234a连接至附接于减速器240的输入端的对应的链轮240a。在该实施方式中，减速器240附接至上部驱动机构水平横杆215。减速器240包括联接至驱动链242的输出链轮240b，其中，驱动链242联接至驱动链轮242a，该驱动链轮242a又经由驱动该滚子链222的主驱动链244a来驱动主链轮244。在本实施方式中，主链轮244连接至立式驱动机构支承件219。滚子链222进一步围绕上部链轮246和一对下部链轮248a、248b运送(图2)。上部链轮246可连接至上部水平横杆214c。主链轮244、上部链轮246和下部链轮248a、248b构造成在搁架托盘260旋转时为搁架托盘260提供足够大的空隙。
[0056]尽管上述讨论集中在位于驱动机构220的一侧上的多个驱动部件(主链轮244、滚子链222、上部链轮246和这对下部链轮248a、248b)上，但应当理解的是可在相对侧上设置类似的结构。合起来，驱动机构220的多个部件由此构造成提供旋转搁架托盘260所需的旋转能。由此，每个搁架托盘260均连接至位于框架210的相对端处的滚子链222。搁架托盘260的端板266中的孔268可位于搁架托盘260的重心上方的足够远的距离处，以在搁架托盘260旋转过360度时为搁架托盘260提供稳定性。
[0057]在优选实施方式中，多个链轮由钢或其它合适的材料制成。如所属领域技术人员所知的那样，多个链轮可被确定尺寸并构造成具有不同的直径和齿数。然而，应当理解的是，如所属领域技术人员已知的那样，驱动机构220的多个部件可由不同的材料制成。同样，尽管驱动元件被示出为链条222、236a、236b、242、和244a，但应当理解的是也可根据系统100的尺寸使用包括但不限于例如带轮和皮带的其它驱动元件。水力组件
[0058]如上所述，所示实施方式可完全由从外部水源(未示出)流出的水提供动力。在本实施方式中，水力组件300可包括由诸如溪流、江河等之类的外部水源转动的主水轮310。主水轮310安装在允许主水轮310自由地旋转的轮毂312上。在一个实施方式中，主水轮310可构造成驱动发电机330和/或水泵340。作为示例且非限制性地，发电机330可用于为系统100提供照明，为可用于控制系统100的计算机700提供动力。
[0059]水力组件300还可包括储罐350，该储罐350被提升至水驱动轮230上方的位置以提供用以驱动水驱动轮230的水源。这将在下面进行更为详细地讨论。作为示例且非限制性地，储罐350可安装在多个罐支承柱352上。在本实施方式中，储罐350可通过水泵340经由进水管线342填充。在替代实施方式中，可使用商用水源来驱动主水轮310。
[0060]在所示实施方式中，水泵340可通过皮带或链条344提供动力。皮带/链条344联接至链轮316及泵输入链轮346，其中，链轮316联接至位于主水轮310上的轮毂312的一个端部，泵输入链轮346连接至位于水泵340上的输入轮毂348。随着主水轮310旋转，链条344旋转位于水泵340上的输入轮毂348，以将水经由进水管线342泵送到罐350中。[0061]主水轮310可由多种材料制成，这多种材料包括但不限于多种类型的木材、塑料、金属复合材料等。在优选实施方式中，主水轮310可由铝或低碳钢制成。在所示实施方式中，主水轮的直径为约2米。然而，应当理解的是，如上文关于框架210和驱动机构220所讨论的那样，主水轮310的尺寸及系统100的其它部件的尺寸可根据种植操作的尺寸按照需要进行缩放。
[0062]罐350可具有构造并布置成将水提供至水驱动轮230的第一出口管360。在优选实施方式中，一旦水已经通过水驱动轮230并使水驱动轮230转动，水就可被聚集并被传送至回流管362。回流管362可连接至从储罐350延伸的第二出口管364。第二出口管364的出口 366可定位在主水轮310的上方以便为主水轮310提供额外的驱动力，从而提高了系统100的效率。
[0063]在优选实施方式中，系统100还可包括出水口 370，该出水口 370连接至回流管362以随着植物旋转而将水提供至植物。作为选择，出水口可连接至第一出口管360。可使用一个或更多个控制阀来控制水到植物、水轮、及系统的其它部件的流动。
[0064]系统操作
[0065]根据系统100的尺寸，存在多种设计考虑因素，这些设计考虑因素可被加以考虑以提供系统100的有效运转。作为示例且非限制性地，这种设计考虑因素可包括正在种植的植物的类型、搁架托盘260之间的间距、搁架托盘260的重量、其中安装有系统100的特定位置中的可用日光量等。系统100设计成是非常灵活的且可适于种植任何种类的植物。
[0066]参照图1至图9和以上讨论，现在将讨论系统100的操作的一个示例。出于说明的目的，将利用莴苣作为示例性的植物来描述系统100的操作。然而，应当理解的是，该系统100可适于根据需要种植任何类型的植物。作为示例且非限制性地，该系统100可用于种植任何类型的食物、药草、鲜花等。另外，如以上所讨论的那样，尽管对操作进行的讨论将集中于安装在单个框架210上的单个驱动组件220上，但应当理解的是，可根据需要利用多个框架/驱动组件来构造该系统100。在大规模的操作中，该系统100可包括数百乃至数千驱动组件。应当理解的是，所有这种可缩放的系统都被视为落在所附权利要求的范围内。
[0067]在本实施方式中，搁架托盘260可约为3mX0.3mX 0.075m并且被分开成垂直距离约0.4米。这考虑到了在收获前，要有足够的空间来适应莴苣的生长，并且还使得莴苣能够接收足够的光照。利用该构型，每个搁架托盘260可重达约50公斤。塔的尺寸为高约6.3米，宽3.2米，且深0.95米。在该构型中，每个支承框架210可包括由每个驱动机构220驱动的总共28个搁架托盘。每个搁架托盘260均可具有构造成接收可容纳在聚苯乙烯托盘262内的莴苣的一个或更多个隔间264。该聚苯乙烯托盘可各自具有用于种植莴苣的多个隔间262a。作为示例且非限制性地，每个聚苯乙烯托盘262可包括六个单独的隔间，并且每个搁架托盘260可包括用以接收聚苯乙烯托盘262的一个或更多个隔间264。
[0068]每个搁架托盘260在任一端部上均经由托盘支承件275连接至滚子链222(图8a)。随着来自第一出口管360的水经过水驱动轮230，水驱动轮转动，从而启动上述的多个链条和皮带以缓慢地旋转搁架托盘260。可根据以上所讨论的多个设计考虑因素来确定水的流速。例如，假定我们希望该系统每12小时期间提供三个完整的旋转周期。为了实现该目的，我们必须确定驱动链222的所需的旋转速度。
[0069]在该实施方式中，驱动链长约12.24米。为了在每12小时期间提供三个完整的旋转，就必须在4小时内完成一个旋转。由此，驱动链222的速度可利用如下公式来计算:
[0070]速度=链长(毫米(mm)) /时间(分(min))(I)
[0071]在利用公式I中所提供的链长值和时间值的情况下，为了确保每四小时一个旋转，链条222必须以51mm/min的速度移动。在所示系统100中，假定多个齿轮比和减速器240，水轮230每分钟转动约24转以使链条222以每分钟51mm的速度移动。根据搁架托盘260的重量和间距以及所需的旋转速度，可随后调整驱动水轮230的水的流量以提供该旋转速度(每分钟24转)。在该实施方式中，该流量随后被调整成每分钟约19升。
[0072]在该实施方式中，作为示例且非限制性地，驱动机构220可构造成以每秒约I毫米的速度移动搁架托盘260。对于系统100的所示实施方式，这又导致旋转托盘260在12小时期间的三个完整的周期/旋转。在假定天气状况正常的情况下，这为所有搁架托盘260(及其中所容纳的植物)提供了足够的机会去接收自然阳光。在替代实施方式中，可在室内使用该系统100并且提供人造光源。在其它替代实施方式中，当低照明状况存在较长一段时间时(即，在一年中一部分时间期间处于高纬度地区中)，可在外部系统100中提供人造光源。
[0073]应当理解的是，可将多个范围在给定时期内用于系统100的旋转数目。作为示例且非限制性地，该系统100可构造成每24小时期间提供0.5转至20转。同样，水的流速、搁架托盘260的重量和间距、系统100的多种尺寸、可用日光量等都可根据需要由使用者加以改变。
[0074]如上所讨论的那样，在本实施方式中，单个支承框架210占据土地面积约4.5m2(3mX 1.5m)。使用支承框架210种植莴苣产生的产量估计为每年12，000颗。如在【背景技术】部分中所讨论的那样，在同一面积上，传统的耕作技术估计每年仅提供300颗的产量。由此，产量已经增加了 40倍。就【背景技术】部分中所讨论的系统而言，本系统的产量可处于每年每公顷1000吨至4000吨的范围内。另外，由于该系统100构造成以水力运转，因此该系统利用了执行常规耕作所需的资源的五分之一。该系统100的效率由此是【背景技术】部分中所讨论的托盘系统的效率的250倍。
[0075]应当理解的是，可根据所种植植物的种类来调整该系统100的尺寸。由此，可根据需要调整支承框架210的高度和宽度、搁架托盘260之间的距离、特定系统100中所使用的支承框架210的数目等。同样，也可根据需要调整齿轮装置、水轮的尺寸等。在优选实施方式中，该系统100可被定向成使得长面沿东/西方向定向，以使得提供给植物的日光量最大化。
[0076]在优选实施方式中，可利用计算机控制该系统100。作为示例且非限制性地，可执行多种算法来控制搁架托盘260的旋转速度、提供给所种植植物的水量等。例如，可在系统100中设置传感器以测量链条222的速度。可利用计算机控制阀来调整到水轮230的水流速以提供所需的链条速度。
[0077]由此，以上描述的某些部分在有关计算机存储器内的数据的算法及操作的功能或符号表示方面被明确或隐含地提出。这些算法描述及功能或符号表示是由数据处理领域中的技术人员用于将他们工作的内容最为有效地传达给所属领域的其他技术人员的手段。这里的算法通常设想成导致预期结果的自给的步骤序列。这些步骤是需要物理量的物理操作的那些步骤，这些物理量为例如能够被存储、传送、组合、比较、及以其它方式操作的电信号、磁信号或光信号。
[0078]除非另外特别声明并且如从以下描述中明白的那样，将会理解到的是，在整个本说明书中，利用诸如“扫描”、“计算”、“确定”、“替换”、“生成”、“初始化”、“输出”等之类的术语进行的讨论指的是计算机系统或类似的电子装置的动作和过程，其中，计算机系统或类似的电子装置将表示为在计算机系统内的物理量的数据操作并转换成同样表示为计算机系统或其它信息存储装置、传输装置或显示装置内的物理量的其它数据。
[0079]本说明书还公开了用于执行所述方法的操作的设备。这种设备可专为所需目的制造而成，或者可包括通用计算机或由存储在计算机中的计算机程序选择性地启动或重新构造的其它装置。文中提出的算法和显示器并非本能地与任何特定的计算机或其它设备相关。多种通用机器可与根据文中的教示的程序一起使用。作为选择，用以执行所需方法步骤的更多专用设备的构造会是适当的。常规通用计算机的结构将通过以下描述呈现出来。
[0080]另外，本说明书也隐含地公开了一种计算机程序，对于所属领域技术人员来说。可通过计算机代码来实施文中所述方法的各个步骤会是显然的。计算机程序并非意在被限制于任何特定的编程语言及其实施。将会理解到的是，多种编程语言及其编码可被用于实施包含在文中的本公开内容的教示。此外，计算机程序并非意在受限于任何特定的控制流。存在该计算机程序的许多其它变型，所述其它变型可在不背离本实用新型的精神或范围的情况下使用不同的控制流。
[0081]此外，该计算机程序的步骤中的一个或更多个步骤可被并行地执行而非顺序地执行。这种计算机程序可存储在任何计算机可读介质上。计算机可读介质可包括诸如磁盘或光盘、记忆芯片之类的存储装置或适于与通用计算机接口连接的其它存储装置。该计算机可读介质还可包括诸如例示在互联网系统中的硬接线介质，或者诸如例示在GSM(全球移动通信)移动电话系统中的无线介质。在于这种通用计算机上加载并执行时，该计算机程序有效地导致了一种执行优选方法的步骤的设备。
[0082]本实用新型还可实现为硬件模块。更为具体地，在硬件的意义上，模块是被设计用于与其它部件或模块一起使用的功能性硬件单元。例如，可利用分立的电子部件来实现模块，或该模块可形成诸如特定用途集成电路(ASIC)之类的整个电子电路的一部分。还存在许多其它的可能性。所属领域技术人员将理解到的是，该系统还可实现为硬件模块和软件模块的组合。
[0083]示例性实施方式的方法和系统可在图9中示意性地示出的计算机系统700上实施。它可被实施为诸如在计算机系统700内执行并且指示计算机系统700实施示例性实施方式的方法的计算机程序之类的软件。
[0084]计算机系统700可包括计算机模块702、诸如键盘704和鼠标706之类的输入模块及诸如显示器708和打印机710之类的多个输出装置。
[0085]计算机模块702可经由适用的收发装置714连接至计算机网络712，以使得能够访问例如互联网或诸如局域网(LAN)或广域网(WAN)之类的其它网络系统。
[0086]在该示例中的计算机模块702包括处理器718、随机存取存储器(RAM)720和只读存储器(R0M)722。计算机模块702还包括多个输入/输出(I/O)接口，例如用于显示器708的I/O接口 724及用于键盘704的I/O接口 726。计算机模块702的部件通常经由互连的总线728并且以相关领域技术人员已知的方式通信。[0087]应用程序可提供给计算机系统700的使用者，其中，该应用程序编码在诸如CD-ROM或闪存之类的数据存储介质上编码并且利用数据存储装置730的对应的数据存储介质驱动器来读取。该应用程序在其执行中被处理器718来读取和控制。程序数据的中间存储可利用RAM720来实现。
[0088]本实用新型的如上所述的实施方式提供了优于现有技术的若干个优点。利用传统耕种方法，以垂直的方式叠置、其间存在用于种植和接收光照的足够大的空间的搁架托盘大幅增加了在类似大小的土地上的产量。作为示例且非限制性地，搁架托盘可由铝制成，铝是可重复利用的并且增强了系统内的绿色环境架构的主流意识形态。在一个实施方式中，可以使用6063铝。然而，应当理解的是，可使用包括但不限于木材、塑料、复合材料、金属和金属合金的多种类型的材料。
[0089]该系统既是有适应性的又是可塑造的。托盘之间的高度差可被调整成适合不同的植物/农作物/蔬菜。搁架托盘的深度也可容易地定制成用于需要更深或更宽间距的其它蔬菜。也可控制对植物的供水量以确保最佳的种植模式。
[0090]人工照明可用于补偿任何意外的天气变化，即对于蔬菜/植物/农作物而言自然光是非常珍贵的阴天或雨天。同样，可根据具体应用来调整框架的尺寸。例如，可在商业应用中使用非常大型的框架(10米高或更高)，而在住宅的阳台底座中可设置I米的框架。
[0091]本实用新型的如所描述的实施方式还将“绿色”动力结合到整个系统中。通过利用水来驱动该系统，在任何所需植物的生产中均无需消耗商用动力。该系统由此是无污染的并且在农作物产量方面是高效的。
[0092]通过利用本实用新型如文中所述的实施方式，可对耕作环境进行管理和控制以确保足够的照明、充足的供水、有效的土壤成分等，从而提供优质蔬菜和/或其它产品的定期供应。与农务的传统方法相比较，该实施方式将现代化工厂生产理念引入到植物栽培中。该实施方式提供了大幅提升的产量和生产率，并且需要更少的人员来管理。考虑到该实施方式通常且几乎总是在任何城市的某些偏遥郊区中来实现，与古老思想相对照，该实施方式使得几乎能够在任何地方实现基本的自给农业。
[0093]由于该理念相比于传统耕作依赖相当少的土地，因此该实施方式提供了一种针对世界上正用尽的耕作土地的迫切问题的解决方案。该实施方式还用作一种用以通过结构化的教育性的参观活动在这些引起成见的互联网占主导的时代中引导/鼓励我们的年轻一代开始了解自然的适宜途径。由于易于维护，该实施方式可结合在房屋、建筑物、和/或其它结构中。在这些位置中，该实施方式可用于例如种植种类繁多的鲜花及迄今为止将花园城市的普通观念提升到全新的水平。这些实施方式还提供了一种用于城区改造的高度补充的工具，这是因为这些实施方式推动了 “绿色”讯息。
[0094]所属领域技术人员将会理解的是，在不背离本实用新型的如广泛所述的精神或范围的情况下，可对本实用新型做出如【具体实施方式】中所示的多种变型和/或改型。因此，本实施方式在各方面均被认为是说明性的而非限制性的。
[0095]进一步理解到的是，多个旋转立式搁架设备可由诸如单个水源之类的单个动力源来供水和/或提供动力。
【权利要求】
1.一种用于种植植物的设备，其特征在于，所述设备包括: 框架； 联接至所述框架的驱动机构，所述驱动机构进一步包括水驱动轮，所述水驱动轮能够操作以由水源经由管道驱动；以及 多个搁架托盘，所述多个搁架托盘以垂直的方式设置在所述框架上并且联接至所述驱动机构，所述搁架托盘中的每一个都能够支承至少一株植物；其中，所述驱动机构构造成旋转所述多个搁架托盘，使得从所述水源供应的水的至少一部分能够用于驱动所述水驱动轮。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述水源由高位罐提供。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述搁架托盘旋转时，所述搁架托盘被保持在大致水平的方位中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述驱动机构由水、电、和太阳能中的至少一者提供动力。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其中，所述驱动机构还包括: 联接至所述框架的一侧的多个第一链轮，所述多个第一链轮构造成接收并驱动第一驱动元件；以及 联接至所述框架的相对侧的多个第二链轮，所述多个第二链轮构造成接收并驱动第二驱动元件； 其中，所述水驱动轮构造成利用水力来驱动所述链轮中的至少一个， 所述多个搁架托盘中的每一个都联接至所述第一驱动元件和所述第二驱动元件。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一驱动元件和所述第二驱动元件包括第一滚子链和第二滚子链。
7.根据权利要求2所述的设备，还包括: 主水轮，所述主水轮定位成由来自外部源的流水提供动力； 发电机，所述发电机通过所述主水轮的转动来提供动力；以及 电连接至所述发电机的水泵，所述水泵构造成将水泵送到所述高位罐中。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其中，所述驱动机构构造成以每24小时期间0.5转至20转之间的速度旋转所述托盘。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，还包括用于在所述植物旋转的同时自动灌溉所述植物的装置。
10.根据权利要求6所述的设备，还包括至少一个链条导板，所述至少一个链条导板能够经由一个或更多个支承横杆连接至所述框架，以便为所述滚子链和所述搁架托盘提供支承。
11.根据权利要求2所述的设备，其中，所述高位罐包括呈第一出口管形式的管道及回流管，其中，所述呈第一出口管形式的管道构造并布置成为所述水驱动轮供水，所述回流管在所述水已经经过所述水驱动轮并转动所述水驱动轮时收集水。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述回流管连接至第二出口管，所述第二出口管从所述高位罐延伸并且定位在所述水驱动轮的上方。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备能够操作以被定向成使得长面沿东/西方向定向。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备能够由计算机远程操作。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述计算机能够操作以控制所述搁架托盘的旋转速度以及控制提供至所种植植物的水量。
【文档编号】A01G9/02GK203646144SQ201320207423
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】黄顺和 申请人:天空城市Ip私人公司