植物的种植设备和方法与流程

本发明涉及影响植物生长的方法和植物生长设备或系统。

背景技术：

在现有技术的影响植物生长的方法中，使用由具有多个led(发光二极管)灯的光照装置，这些led发射植物敏感波长的范围内的光照。另外，现有技术也公开了对应的植物生长装置。例如，在de202011102688u1中描述了这样的方法和装置。通过引用的方式，本发明将de202011102688u1的公开结合到此处。

虽然人造光源对植物生长有积极的影响，但在植物生长过程中人造光源会造成的大量能源消耗。因此，在改进的技术方案中，当植物被光照时，光照装置和植物相对于彼此至少部分地做旋转运动。这样，在光照装置上只需要设置较少量的发光单元就能够对植物种植的整个范围内进行光照。然而，虽然这种改进方案能够降低能耗，但是有些区域的植物得不到光照或充足光照。另一方面，这种方式也和自然环境下的光照区别较大，不利于植物的生长。

因此，存在着需求以进一步改进现有技术的影响植物生长的方法和装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的一个或多个问题，根据本发明的一种植物的种植设备包括：容纳装置，其用于容纳所植物；光照装置，其具有多个发光单元，所述多个发光单元能够发射植物敏感的发射波长；其中，所述光照装置在所述容纳装置相对于彼此至少部分地做旋转运动；其中，所述光照装置的多个发光单元具有不同的发射方向。在植物被照亮时，光照装置和植物相对于彼此至少部分地旋转运动。这意味着，光照装置和/或植物相对于彼此做相对运动，包括旋转运动。光照装置优选在植物上方进行完全的旋转运动。

根据一个实施例，上述至少部分旋转运动可以是旋转运动与一个或多个平移运动的叠加。优选地，所述至少部分旋转运动是纯粹的或基本上纯粹的旋转运动。

根据一个优选实施例，所述光照装置具有第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分并不在同一直线上，并且设置在所述第一部分上的发光单元的发射方向不同于设置在所述第二部分上的发光单元的发射方向。

根据一个优选实施例，所述光照装置具有呈直线状延伸的形状，且设置在呈直线状延伸的所述光照装置上的所述多个发光单元具有不同的发射方向。

根据一个优选实施例，所述光照装置绕旋转轴转动，并且从所述旋转轴看去，所述多个发光单元设置在径向上。通过围绕旋转轴线旋转所述光照装置来进行至少部分的旋转运动。从所述旋转轴线开始，所述光照装置具有径向布置的led灯。优选地，led灯沿着多个径向轴径向布置。如果这些径向轴中的两个共线地布置，则是有利的。

根据一个优选实施例，所述多个发光单元的发射波长的选择取决于所要照射的所述植物的生长阶段，并且若所述植物的生长阶段越高，则蓝光的照射量越大，若所述植物的生长阶段越低，则蓝光的照射量越大。根据本发明，植物敏感发射波长范围优选为蓝色，绿色，橙色，黄色，红色，红外和/或紫外波长范围。所有这些发射波长范围都能够以不同方式影响植物。光强度可以在0到100％之间变化，也就是说，led灯可以在完全失效和完全激活之间的范围内调整到任何发射强度。

根据一个优选实施例，还包括空气流通装置，用于引起所述植物的摆动。

根据一个优选实施例，所述种植设备还包括至少一个传感器，所述光照装置的旋转可以根据所述传感器的测量值而调整，并且所述至少一个传感器可以是选自如下：温度传感器、湿度传感器、超声传感器、摄像机。

根据一个优选实施例，所述光照装置在光照周期中照射所述植物，所述光照周期包括第一阶段和第二阶段，并且光照在所述第一阶段逐渐变强，光照在所述第二阶段逐渐变弱。

根据本发明的另一方面，提供了一种植物的种植方法，包括：使用容纳装置容纳所植物；使用光照装置照射所述容纳装置中的所述植物，所述光照装置具有多个发光单元，所述多个发光单元能够发射植物敏感的发射波长；其中，所述光照装置在所述容纳装置上方做至少部分的旋转运动；其中，所述光照装置的多个发光单元具有不同的发射方向。

根据一个优选实施例，所述光照装置具有第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分并不在同一直线上，并且设置在所述第一部分上的发光单元的发射方向不同于设置在所述第二部分上的发光单元的发射方向。

根据一个优选实施例，所述光照装置具有呈直线状延伸的形状，且设置在呈直线状延伸的所述光照装置上的所述多个发光单元具有不同的发射方向。

本发明的一个实施例涉及在具有开始时段和结束时段的照明时段期间照射植物的步骤，其中所述发射强度在开始时段期间逐步地增加，并且在结束时段期间逐渐地减小。优选地，除了照明时段之外，该方法还包括黑暗时段。在黑暗时期，植物通常不被所述光照装置照射。然而，取决于植物种类和不断增长的目标，可能会出现黑暗时期的取消。该方法包括在黑暗时期开始时停用所有led灯。光照装置的至少部分旋转运动可以在黑暗时段继续。这种运动引起气流。

优选地，发光时段和黑暗时段以交替的顺序设置。例如，根据需要，发光时段可以设置为12至20小时以及黑暗时段4至12小时。

在一个优选实施例中，所述光照装置以0.25至5.0转/分钟的转速移动。这种转速对于积极影响植物生长是有效的。

当通过不同类型的led实现不同的发射波长范围时，取决于所需的发射波长范围，所述不同类型的led可以单独安装和拆卸。led可以调整到所需的发射波长范围。优选地，所述led灯的发射波长范围根据待照射的相应植物的生长阶段来选择。

在优选实施例中，所述光束的所述不同发射波长范围从蓝光，红光，绿光，远红光和/或紫外光的波长范围中选择。例如,蓝色波长可以位于400和499nm的范围内，而红色波长位于600至700nm的范围内。优选地，无论植物生长阶段如何，所有植物都用红光发射波长进行照射。优选地，在植物生长的较高阶段被提高计量的蓝色光照射。

在一个优选实施例中，该方法包括使用气流装置来吹拂需要照射的植物。优选地，旋转的光照装置可以是该气流装置的一部分。因此，能源消耗和成本可以进一步降低。或者，也可以使用独立的气流装置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种植物的种植方法，包括：使用容纳装置容纳所述植物；使用光照装置照射所述容纳装置中的所述植物，所述光照装置具有多个发光单元，所述多个发光单元能够发射植物敏感的发射波长；其中，所述光照装置和所述容纳装置相对于彼此至少部分地做旋转运动；其中，所述光照装置的多个发光单元具有不同的发射方向。

与没有光照装置和植物至少部分的相对旋转相比，相对旋转能够减少能量消耗。尤其是，与在植物照射期间必须覆盖所有种植区域的静态照明系统的led灯的数量相比，可以减少led灯的数量。更进一步地，本发明使得光照装置的多个发光单元具有不同的发射方向，这使得种植设备的光照更接近某些情况下的自然状态。另外，不同的发射方向也避免了容易被阴影遮蔽的区域，从而使得各区域的植物都得到充足的光线照射。

附图说明

通过以下结合附图对本发明具体实施方式的描述，可以进一步理解本发明的优点、特点和特征。附图包括：

图1示出了根据本发明一个实施例的植物种植设备；

图2示出了根据本发明一个实施例的植物种植设备；

图3示出了根据本发明一个实施例的植物种植设备；

图4示出了根据本发明一个实施例的植物种植设备；

图5是现有技术的植物种植设备的俯视图；

图6是现有技术的植物种植设备的侧视图；

图7是光照装置的其中一个发光单元的示意图；及

图8示出了现有技术的植物种植设备的示意图。

具体实施方式

附图中仅示出了本发明的一些实施例。并且，本领域技术人员应该理解，实现本发明并不要求附图中的所有这些组件，并且可以在不偏离本发明的精神和范围下对这些组件的类型和布置做出改变。

以下将参考附图中所示的实施例来详细描述本发明。为了透彻地描述本发明，以下描述了许多具体的细节。但是，本领域技术人员可以理解的是，在缺少部分或全部这些具体细节的情况下也可以实现本发明。在其他情况下，为了不使本发明的描述过余冗长，没有具体描述公知的内容，包括背景技术提及的现有技术中已经详细说明的步骤和/或结构。另外，尽管结合特定的实施例对本发明进行描述，但应该理解的是，该描述并不旨在将本发明限制于所描述的实施例。相反，该描述旨在覆盖由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换、改进和等同方案等。

图5示出了现有技术的植物种植设备的示意图。更具体地说是，植物种植设备的平面图。植物种植设备包括植物容纳装置1和光照装置2。光照装置2包括多个发光单元21,如led(发光二极管)灯，其适于发射植物敏感波长的范围内的光照，并且多个发光单元中的每个都具有可单独调节的发射强度。作为一个例子，光照装置具有10个发光单元21。然而，发光单元的数量可以是不同的。光照装置2可围绕旋转轴线a移动，发光单元21围绕所述旋转轴线a以线性方式径向布置，从而旋转轴线a是线性布置的发光单元21的中心。

植物容纳装置1是盘形的或其它适当形状的。光照装置2和植物容纳装置的形状和尺寸可以是相互适配。光照装置2被布置并且适于在植物容纳装置1的顶部上进行旋转运动。植物(未示出)由植物容纳装置1保持。在操作中，光照装置2在操作期间照射植物(未示出)，并且操作期间具有开始时段和结束时段的发光时段，发光时段使用发光单元发射植物敏感波长的光束lb(未示出)。发光单元21在被激活时发射并且具有可单独调节的发射强度。此外，光照装置2在照明时段期间做旋转运动。

图6是另一个实施例的植物种植设备的示意图。特别是，植物种植设备的侧视图。植物种植设备包括植物容纳装置1和光照装置2。光照装置2对应于图1的光照装置2。植物容纳装置1包括多个植物保持元件11。此外，植物容纳装置具有布置在植物容纳装置1的中心的另一旋转轴线a1。光照装置2被布置并适于在植物容纳装置1的顶部上进行旋转运动。可以理解的是，图2中显示的只是便于理解的例子，其它不脱离本发明构思的植物种植设备也在本发明的范围之内。

在操作中，照明设备2(或光照装置2)在具有第一阶段(开始时段)和第二阶段(结束时段)的照明时段期间使用led灯21发射植物敏感的发射波长范围的光束(未示出)。此外，光照装置2在照明时段期间做旋转运动。在开始阶段期间，led灯21的发射强度逐渐地增加，并且在结束阶段期间逐渐地减小。

图7是照明设备(或光照装置)的其中一个发光单元的示意图。光照装置2的发光单元21(如led灯)例如具有以例如4×4排布置的十六个led211。led211各自适于发射分别从蓝色、红色、绿色和远红色发射波长中选择的预定发射波长。

图8是另一个植物种植设备的示意图。特别是，植物种植设备的侧视图。图3中所示的植物种植设备对应于图2中所示的植物种植设备，但包括布置在植物容纳装置1下方的附加容器3，其适于容纳植物p的植物根部。容器3由植物种植设备控制并且适于向植物根提供植物营养素(未示出)和/或水(未示出)。从而提供了一种(例如)水培植物种植设备。在操作中，照明设备2的led灯21发射光束lb，如示意性地照射在植物p上。植物p布置在植物保持设备1的植物保持元件11中。

植物保持元件11是可移动的。相应地，若是需要的话，可以使得植物p在其生长期间从植物容纳装置的中心移动到植物容纳装置1的外边缘12。

图8中还示例性的示出了气流装置4。气流装置4产生空气流动，以吹拂植物。这使得植物种植设备中的小环境更加类似于自然环境。从光照的角度来看，空气的流动也容易使得植物得到更均匀的光照。尤其是，可以避免一个区域的植物长时间地被遮挡的情形。

图8所示出的种植设备还可以包括至少一个传感器，光照装置的旋转可以根据所述传感器的测量值而调整，并且所述至少一个传感器可以是选自如下：温度传感器、湿度传感器、超声传感器、摄像机。例如，在外界光照较强的情况下，可以使得光照装置的放置速度变小。

从以上附图8可知，光照装置2的各个发光单元21的照射方向是大致相同的，即，从光照装置2大致向下地照射到保持元件11中的植物p。然而，在自然状态下，光照在很多情况下是散射的，即，从不同方向照射到植物上的。另外，由于光照只是从一个方向照射，所以有些区域也容易被阴影遮蔽，从而该区域的植物无法得到充足的光线照射。

相应地，在本发明的一个实施例中，光照装置2的多个发光单元21的照射方向并不相同，即，多个发光单元21具有至少两个不同的照射方向。例如，一部分发光单元21大致自上向下地照射植物，而另一部分发光单元21则斜向地照射植物，或者从水平方向照射植物。

附图1示出了根据本发明的一个实施例。其中，光照装置具有第一部分和第二部分，并且第一部分和第二部分并不在同一直线上。例如，第一部分是设置在水平方向的水平部分，而第二部分与水平方向呈钝角。图1所示的实施例中，第二部分由与水平方向呈钝角的左右两个倾斜部分构成。两个倾斜部分与水平部分固定连接(未示出)，能够同时绕旋转轴做旋转运动。这个固定连接可以通过机械结构来实现，或者在两个倾斜部分与水平部分之间也可以设置更多的发光单元。设置在第一部分上的发光单元的发射方向不同于设置在第二部分上的发光单元的发射方向。

附图2示出了根据本发明的另一个实施例。其中，光照装置具有第一部分和第二部分，并且第一部分和第二部分并不在同一直线上。第一部分是设置在水平方向的水平部分，而第二部分与水平方向垂直。图2所示的实施例中，第二部分由与水平方向呈直角的左右两个垂直部分构成。这两个垂直部分与水平部分固定连接(未示出)，能够同时绕旋转轴做旋转运动。这个固定连接可以通过机械结构来实现。在两个垂直部分与水平部分之间也可以设置更多的发光单元。设置在第一部分上的发光单元的发射方向不同于设置在第二部分上的发光单元的发射方向。

可以理解的是，光照装置的各个部分的发光单元根据需要是可以增加或减少的。附图中的发光单元的数量不对本发明产生限定。

附图3示出了根据本发明的另一光照装置，其具有呈直线状延伸的形状，且设置在呈直线状延伸的光照装置上的多个发光单元具有不同的发射方向。发光单元21如图所示的位于转动轴两侧的两个部分。仅出于示例性的目的，在每个部分上设置有5个发光单元。对于每个部分而言，其中2个发光单元大致自上向下照射位于下方的植物，而另3个发光单元则从斜向照射位于下方的植物。在该实施例中，照射方向并不是通过改变发光单元的整体朝向来实现的。相反，这是通过改变发光单元21的led211的方向来实现的。这可以在不改变各个发光单元的整体朝向的情况下来实现。

根据一个优选的实例，光照装置的多个发光单元可以具有多于两个的照射方向，使得光照装置所产生的光照更接近于自然光。

根据本发明的一个优选实施例，光照装置具有至少三个径向部分，多个发光单元设置在至少三个径向部分上。如附图4所示的实施例中，包括4个径向部分，其中以4个径向部分中的、水平方向在一直线上的2个径向部分为例，它们的侧视图可以如附图1、附图2、附图3或任何其它适当的形式。另外，可以理解的是，在其它实施例中可以包括更少数目或更多数目的径向部分。设置在这些径向部分上的发光单元照射的光照具有不同的方向。

虽然已详细描述了各种概念，但本领域技术人员可以理解，对于那些概念的各种修改和替代在本发明公开的整体教导的精神下也是可以实现的。