一种基于旋转塔的牧草收取系统及方法与流程

1.本发明属于种植设备技术领域，更具体地说，涉及一种基于旋转塔的牧草收取系统及方法。


背景技术：

2.当前，中国高质量饲料存在成本高、对国外种质依赖高、生产受土地资源限制等问题，使得高品质的畜牧业发展受到了阻碍。尤其是，部分地区存在土地资源紧缺，适宜种植牧草区域较少，气候因素限制等问题，导致全年稳定提供的、高品质的饲料存在巨大缺口。是我国发展高品质、全年稳定生产的畜牧业的主要挑战之一。
3.水培牧草作为一种牧草栽培的特殊培育方式，最早使用记录可追溯至1800年。当时主要被欧洲畜牧场农场主，用种子生产新鲜发芽牧草，并作为畜牧动物(奶牛为主)冬季的饲料，维持冬季的生产活动(产奶)并提升冬季产量。近年来，由于中东、非洲和亚洲等国家，受人口增长压力、饲料供应压力和土地资源压力等因素影响，导致新鲜饲料的生产无法充分供给畜牧业的需求，尤其是高品质的饲料供给。
4.现阶段牧草生产的主要挑战之一是，牧草产量很难增加。主要原因是土地资源压力日渐增加。谷物、油料作物和豆类生产的增加，导致牧草生产的土地资源面临巨大压力。为了满足对新鲜、高品质牧草不断增长的需求，替代方案之一是集约化的生产-水培牧草。水培牧草栽培使用具有环境控制功能的大型空间或生产设备，通过复杂的自动化传动、控制系统，在短时间内获得较高的水培牧草产量，并保证牧草产品具有高营养价值，有利于畜牧动物的健康与生长。水培牧草系统具有较高的水资源、土地资源利用效率，高度可控的环境条件，以及无杀虫剂、除草剂等化学物品参与的无害生产过程。这些优势使得水培牧草系统非常适合于恶劣的气候环境，例如沙漠，土壤贫瘠的地区或土地成本高昂的传统农业地区。尤其在半干旱，干旱和干旱多发的地区，或部分遭受长期缺水或灌溉基础设施不存在的地区，水培牧草的生产方式能极大的改善当地畜牧的饲料“难”问题。通过水培法，我们可以生产包括玉米，大麦，燕麦，高粱，黑麦，苜蓿和黑小麦的牧草。综上，水培牧草作为一种可维持全年连续生产、生产高品质新鲜牧草、土地资源利用效率高的生产模式，其可支持区域畜牧场完成部分高品质饲料的自给自足，具有较高的实用意义与经济价值。
5.为了解决上述问题，经检索，例如中国专利cn201880004922.6公开了一种用于提供流水线生长舱的系统，生长舱包括：限定环境封闭体积的外壳，形成限定路径的多个螺旋结构的轨道，以及接收植物并贯穿轨道的推车；用于确定植物产出的传感器，改变环境封闭体积的环境以改变植物产出的多个环境影响器，以及存储生长配方的生长舱计算设备，当该生长配方由生长舱计算设备的处理器执行时致动多个环境影响器中的至少一个。再如中国专利cn202110644632.1公开了一种植物水培生产系统，该植物水培生产系统包括传送部和具有出口、入口的生产塔主体，生产塔主体内存在有沿竖直方向呈螺旋状延伸的承载部，且承载部在生产塔主体上形成有多层结构；传送部位于承载部上并沿其可移动的设置，用于输送培养盘，且控制传送部的速度能使生产塔主体不同层的培养盘处于不同生长阶段；
而且能够根据不同生长阶段，精准调控水、二氧化碳等环境参数。
6.以上的专利公开了可以根据牧草的生长阶段来培养牧草，但是当牧草达到成品草的阶段，需要及时将牧草进行收获，然而这些专利并未公开相应的收获方式，一般还是采用人工收取，工作效率较低，且费时费力，此外，种植盘进入下次培养，需要进行清洗才能使用，因此，如何实现收取和清洗连续化生产，是目前面临待解决的问题。


技术实现要素：

7.1.要解决的问题
8.针对上述的技术问题，本发明提供一种基于旋转塔的牧草收取系统及方法，可以实现牧草的快速收取，提高工作效率，降低劳动成本。
9.2.技术方案
10.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
11.本发明的基于旋转塔的牧草收取系统，包括：
12.a)形成为限定路径的多层螺旋结构旋转塔的轨道；
13.b)与所述轨道衔接的接驳台，所述接驳台用于输出承载成品草的种植盘；所述种植盘包括托盘本体，所述托盘本体的底部内侧具有至少一个用于卡住种子的凹槽且种子下端与凹槽的底部具有间隙；所述托盘本体的四周边缘处具有侧壁，在长度方向上的侧壁开具有至少两个槽口；
14.c)置于接驳台一侧的下料部件，所述下料部件具有一由槽口伸入种植盘内的叉头及控制叉头转动的驱动装置。
15.于本发明一种可能实施方式中，所述接驳台由所述轨道延伸形成。
16.于本发明一种可能实施方式中，所述接驳台由支架和平板组成，平板与轨道无缝对接。
17.于本发明一种可能实施方式中，所述支架形成一个内部空腔，平板平铺在空腔上方，平板上设置有通孔。
18.于本发明一种可能实施方式中，所述下料部件的主要结构为：包括安装座、叉头、驱动装置及液压摆臂，所述驱动装置固定在安装座上，所述液压摆臂的后端与驱动装置的输出端连接，液压摆臂的前端与叉头连接，叉头的宽度略小于所述槽口的宽度。
19.于本发明一种可能实施方式中，所述驱动装置为伺服电机、液压马达或气动泵。
20.于本发明一种可能实施方式中，所述下料部件还包括：固定种植盘的装置，所述装置置于所述接驳台的下方且正对种植盘。
21.于本发明一种可能实施方式中，所述装置包括伸缩杆及位于伸缩杆前端的吸盘，所述伸缩杆驱动吸盘上移且吸住种植盘。
22.于本发明一种可能实施方式中，所述装置包括磁力发生器，磁力发生器安装于所述接驳台上。
23.本发明还提供了一种基于旋转塔的牧草收取方法，采用上述的系统，包括：由种植盘的一侧插入牧草的根系中，将整盘牧草由竖直方向取出。
24.3.有益效果
25.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
26.(1)本发明的基于旋转塔的牧草收取系统，通过对系统的改造，配置下料部件，从而对待收获的成品牧草进行在线收获，提高了旋转塔的生产效率，同时提高了生产效率；
27.(2)本发明的基于旋转塔的牧草收取系统，结构简单，易于制造。
附图说明
28.图1为本发明的成品牧草的示意图。
29.图2为本发明的基于旋转塔的牧草收取系统结构示意图；
30.图3为本发明的接驳台一种实施例结构示意图；
31.图4为本发明的接驳台另一种实施例结构示意图；
32.图5为本发明的种植盘的结构示意图；
33.图6为本发明的下料部件的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.100、轨道；
36.200、接驳台；210、支架；220、平板；
37.300、种植盘；310、托盘本体；320、凹槽、330、侧壁；340、槽口；
38.400、下料部件；410、安装座；420、叉头；430、驱动装置；440、液压摆臂；450、固定种植盘的装置；451、伸缩杆；452、吸盘；453、磁力发生器。
具体实施方式
39.下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
40.下文对本发明的详细描述和示例实施例进行说明。
41.如图1至图6所示，本文公开的实施例包括水基于旋转塔的牧草收取系统以及控制旋转塔的plc控制器。该系统包括：a)形成为限定路径的多层螺旋结构旋转塔的轨道100；b)与所述轨道100衔接的接驳台200，所述接驳台200用于输出承载成品草的种植盘300；所述种植盘300包括托盘本体310，所述托盘本体310的底部内侧具有至少一个用于卡住种子的凹槽320且种子下端与凹槽320的底部具有间隙；所述托盘本体310的四周边缘处具有侧壁330，在长度方向上的侧壁330开具有至少两个槽口340；c)置于接驳台200一侧的下料部件400，所述下料部件400具有一由槽口340伸入种植盘300内的叉头420及控制叉头420转动的驱动装置430。
42.以及运输部件，所述运输部件在驱动力作用下围绕所述轨道作螺旋运动；其中，所述运输部件为链条式传送带，所述链条式传送带传动连接有驱动机构，然而，在图中并未进行示出。一些实施例给出所述驱动机构包括电机和传动齿轮，所述传动齿轮连接于所述电机的输出轴上，所述链条式传送带与所述传动齿轮啮合传动并在所述轨道100上行进。
43.对于实施例的种植盘300，目前市售的塑料材质或金属材质的均可，优选为塑料材
质的。在本发明的一些实施例中，种植盘300的边缘处具有侧壁330，其底部内侧具有至少一个用于卡住种子的凹槽320且种子下端与凹槽320的底部具有间隙；种植盘300底部具有排水孔。
44.此外，结合图5可以看出，种植盘300的侧壁330上开设有至少一个通风孔；侧壁330的上端具有翻边结构；种植盘300的外侧面上具有加强筋。优选的，所述凹槽320为圆弧凹槽320，圆弧凹槽320的截面半径为0.5-1mm，在喷雾灌溉过程中，圆弧凹槽320中可以储存一些水分或营养液，牧草的根系围绕圆弧凹槽320生长，从而使得大部分的牧草根系缠绕在一起，在收获时利于整盘取出，避免了部分牧草散落等情况的发生，解决了种植盘300内牧草根系因缺水造成卷取上翘，不利于团聚的问题；所述排水孔具有多个，分别分布在种植盘300底部的中部和边部，对于一些水分或营养液需求较大的牧草类型，需要控制种植盘300中的水分或营养液的量，因此采用堵孔装置对排水孔和通风孔进行封堵，优选的，堵孔装置为硅胶塞或橡胶塞，堵孔装置的横截面为圆形或扇形。
45.本实施中，上述的营养液由以下组分组成：四水合硝酸钙52.8-53.8g；七水硫酸镁20.0-21.0g；磷酸二氢钾0.8-1.5g；七水合硫酸亚铁0.6-0.9g；七水硫酸锌0.12-0.23g；四水硫酸锰0.15-0.25g；五水硫酸铜0.050-0.015g；硼酸0.015-0.025g；氯化钠0.02-0.04g；硫酸钾16.08-18.08g；硝酸铵3.33-3.53g。
46.具体的方法为：将营养液存储于营养液存储罐中，当载有牧草种子的种植盘300进入旋转塔区域时，经系统的液泵，将营养液由供液管输送至旋转塔的各层螺旋结构中；在营养液进入各层螺旋结构后，经由种植盘300上方的喷雾头，以喷雾灌溉的形式，将营养液均匀的以小液滴的形式，喷洒在牧草表面，每2小时1次；每次喷洒半分钟，每个喷洒口所负责区域喷洒1升营养液，将牧草充分浸润。
47.该装置充分考虑到牧草的生长状态，不仅可以有效提升营养液的利用效率，可以有效提升旋转塔的整体资源利用效率，可支持全年持续的高品质牧草生产，同时加强整体种植效率。
48.在本发明的另一些实施例中，在种植盘300内置一块磁铁(图中未标注)，在充分考虑本发明的运动轨迹及力学分析，一方面充分利用磁铁与运输部件之间的吸引力，增大种植盘300与运输部件接触，从而避免了种植盘300在螺旋上升过程的倾斜滑动；另一方面磁铁产生的部分磁场可以促进牧草根系的生长，进一步地提高了牧草根系的缠绕程度，利于牧草的收获。
49.在本发明的另一些实施例中，所述接驳台200由所述轨道100延伸形成，轨道100不断地向前移动，使得种植盘300不间断地输送过来。
50.此外，如图3和图4所示，所述接驳台200由支架210和平板220组成，平板220与轨道100无缝对接。充分利用轨道100的推力将种植盘300推送到接驳台200上。所述支架210形成一个内部空腔，平板220平铺在空腔上方，平板220上设置有通孔，种植盘300落下的部分碎屑(例如种壳等)由通孔落入内部空腔中，减少碎屑的散落，利于现场的清洁。
51.进一步的，所述下料部件400的主要结构为：包括安装座410、叉头420、驱动装置430及液压摆臂440，所述驱动装置430固定在安装座410上，所述液压摆臂440的后端与驱动装置430的输出端连接，液压摆臂440的前端与叉头420连接，叉头420的宽度略小于所述槽口340的宽度。所述驱动装置430为伺服电机、液压马达或气动泵。
52.在本发明的另一些实施例中，所述下料部件400还包括：固定种植盘的装置450，所述装置置于所述接驳台200的下方且正对种植盘300。优选的，所述装置包括伸缩杆451及位于伸缩杆451前端的吸盘452，所述伸缩杆451驱动吸盘452上移且吸住种植盘300。优选的，所述装置包括磁力发生器453，磁力发生器453安装于所述接驳台200上。
53.本发明的基于旋转塔的牧草收取方法，采用上述的牧草收取系统，包括：由种植盘300的一侧插入牧草的根系中，将整盘牧草由竖直方向取出。如图1所示，牧草的根系交织在一起，使得整个牧草形成一个整体。
54.以上所述仅为本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干赶紧和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。