一种植物特征光谱LED多功能育苗床及育苗方法与流程

本发明属于一种无土育苗栽培设备及方法。

背景技术：

目前出现了无土育苗技术，即进行育苗时用泥炭、岩棉、砂砾、珍珠岩、蛭石以及其他基质或单纯采用营养液，而不用天然土壤。

无土育苗技术用于室内，室内环境条件可控制，不受天气影响，肥水充足、通气好，可提高培育植物的质量和产量。

此育苗方式可以进行技术规范化育苗，适于大规模、工厂化、立体化育苗。苗生长规范齐整，与床土育苗相比，其茎粗壮，叶面积大。

但是：

传统条形植物补光灯用荧光灯，常常因为培养环境比较潮湿，灯具容易受潮腐蚀，而且有一定的高压触电危险。

其次灯具发热严重，和种植的植物必须有一定的间隔空间，光谱相对固定无法选择。

目前的育苗均为单层，浪费空间，不能充分发挥室内空间的优势。

育苗床对水分和营养液的利用不充分。

照明光线单一，不能高效率育苗。

技术实现要素：

本发明提供一种植物特征光谱LED多功能育苗床，其目的是解决现有技术存在的缺点，使育苗床可以充分利用室内空间、给植物供给充分的营养，使植物得到合适的光照。

本发明还提供一种植物特征光谱LED育苗方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种植物特征光谱LED多功能育苗床，其特征在于：具有一个育苗架体，育苗架体上固设有从上到下排列的数个框架，框架上放置有底板，底板上安放育苗盒；

育苗盒上方对应的框架的底面的中部固设有喷雾头；育苗架体上竖向固设有一根进水主管，每个喷雾头以一根支管与进水主管相连，支管上设有电磁阀；所述电磁阀与可编程控制器电连接；

在底板上方的框架上固设有育苗灯，育苗灯的LED灯板上包括红光、蓝光、白光的LED灯珠；上述红光、蓝光、白光的LED灯珠与可编程控制器连接；

育苗灯包括一体成型的条形管状外壳，外壳的下半部分为透明PC材质的弧形体，外壳的上半部分为乳白PC材质的方形体；外壳内固设有LED灯板，外壳两端套设端盖；每个端盖分别伸出连接LED灯板的正极和负极的两根连接线；正极连接线的端部为外螺纹接头或内螺纹接头，负极连接线的端部为外螺纹接头或内螺纹接头；

底板上设有数条平行的凹槽，育苗盒底面开设有数个过水通孔，过水通孔位于凹槽的上方；育苗盒内容置有基质块，基质块上开设有从上到下贯穿基质块的植物插孔；

底板两侧分别设有与凹槽垂直的进水支管和出水支管，进水支管上具有与凹槽连通的进水口，进水支管与进水主管连接，出水支管上具有与凹槽连通的出水口，出水支管与出水主管连接，出水主管与水槽连接，进水主管与水泵连接，水泵与水槽连接。

架体上固设有空气温湿度监控模块，育苗盒内固设有基质温湿度监控模块，空气温湿度监控模块和基质温湿度监控模块与可编程控制器连接。

所述底板上的凹槽是弧形的凹槽，相邻弧形凹槽之间为弧形凸起，而使底板成为波纹形状。

植物插孔的数目和位置对应于过水通孔。

所述架体包括两对空心立柱，立柱包括具有从上到下排列的安装孔的外侧面、具有开口的内侧面、两个分别具有从上到下排列的安装孔的安装侧面；每对立柱的开口相对设置，位于每对立柱之间的支撑杆的两端插入该对立柱的两个内侧面开口中，以螺栓螺母组合穿过安装侧面的安装孔和支撑杆的安装孔而使支撑杆与立柱固连，立柱内具有管道容置腔；两对立柱之间从上到下排列有数对横梁，横梁的两端以螺栓螺母组合穿过外侧面的安装孔和横梁的安装孔而使横梁与立柱固连；每对横梁上架设有数根横杆，每对横梁及其上的横杆构成一个框架；进水主管和出水主管穿过管道容置腔。

横梁具有台阶面，相对的横梁的台阶面相对，横杆的两端架设在台阶面上。

安装侧面设有安装凹槽，安装凹槽的底部开设安装孔。

具有一个金属燃烧器，金属燃烧器包括一个筒型的燃烧筒，燃烧筒内设天然气燃烧头，天然气燃烧头连接具有调节阀的天然气管道，燃烧筒的外侧边连接两个弧形抱箍，弧形抱箍环绕进水主管后，穿过两个弧形抱箍的螺栓螺母组合将弧形抱箍紧固连接在进水主管上。

一种植物特征光谱LED育苗方法，其特征在于：在种有植物的育苗盒上方以LED灯照射植物，LED灯包括红光、蓝光、白光LED灯珠，对红光、蓝光、白光的辐射强度值进行调整，以获得符合植物生理生化指标的光谱。

本发明的有益之处在于：

本发明通过多层底板安装在育苗架体上，从而实现多层育苗，不仅增加了空间利用率，还可以在不同层种植不同的植物；每层的植物上方设置一个喷雾头，并利用控制器控制每层设置的喷雾头，可以实现根据植物实际需水量定时喷灌，节水、节能、节省劳动力。

本发明采用红、蓝、白三种LED光源，通过PWM调光方式，可实现每一种光源的辐射强度值分别调整和组合，从而获得符合植物生理生化指标光谱；实现光谱、光强和光周期的智能、远程控制。

本发明通过一体成型的管状外壳，彻底避免了水雾从外壳连接处渗入的危险，正负极连接线的螺接结构，可以比单纯的插设结构防水性能提高；外壳上部分和下部分透光性的不同，使光线可以集中向下照射到植物上。

本发明的波纹式盘体的凹槽可以使水或营养液通过，而育苗盒内被灌溉的水就可以排出，从而育苗盒内的植物可以得到循环的新鲜的水和营养液，有利于植物生长，进水支管、进水主管、出水支管、出水主管、水泵、水槽构成的水循环系统，可以让营养液不断循环，在水槽中对营养液过滤杂质并添加营养液，从而使育苗盒内植物所得到的营养液的营养程度保持稳定而又不至于囤积太多的水份。而且水的循环使用可以起到节水的效果。

在主进水管上设置金属燃烧器，可以利用天然气燃烧的发热量加热主进水管中的水，冬天在北方也可以使植物得到温度较高的水，并且天然气燃烧消耗了室内的氧气，产生了二氧化碳，从而补充植物光合作用产生的二氧化碳，使室内气体得到平衡，有利于植物生长。

本发明通过横梁与立柱的连接配合横杆而形成可放置底板的框架，横梁可根据实际情况上下移动后再安装，适应不同高度的植物，最大程度利用室内空间；支撑杆提供强度制成后，在立柱内留有管道容置腔，可以穿过管道为植物供电供水。本发明的架体扩展性极高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明架体和框架结构图；

图2是本发明立柱端部立体图；

图3是立柱与支撑杆和横梁结合结构图；

图4是本发明底板、育苗盒、基质块结构图；

图5是本发明架体、水循环系统结构图；

图6是本发明燃烧器示意图。

图7是育苗灯和喷雾头位置图；

图8是喷雾头、电磁阀、支管、进水主管连接图；

图9是本发明多个育苗灯连接结构图；

图10是图9的A部的正极连接线和负极连接线连接状态放大图；

图11是图10的正极连接线和负极连接线分离状态放大图；

图12是外壳剖面图；

图13是控制电路示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

本发明是无土育苗技术使用的育苗设备。

如图1、图2、图3所示，本发明具有一个育苗架体，育苗架体上固设有从上到下排列的数个框架，框架上放置有底板，底板上安放育苗盒。

架体有四根空心立柱1构成，立柱1为轧制钢型材，立柱1包括具有从上到下排列的安装孔110的外侧面11、具有开口120的内侧面、两个安装侧面13，安装侧面13设有安装凹槽131，安装凹槽131的底部具有从上到下排列的安装孔130。

四根空心立柱1分为两对，每对立柱1的内侧面的开口120相对设置，位于每对立柱1之间的支撑杆2的两端插入该对立柱1的两个内侧面开口120中，以螺栓螺母组合穿过安装侧面13的安装孔130和支撑杆2的安装孔而使支撑杆2与立柱1固连，支撑杆14可以斜向设置，也可以横向设置，其目的是使每对立柱1固连，每对立柱1构成一个架体的稳定的侧面。由于安装侧面13设有安装凹槽131，所以螺栓螺母组合的位于安装侧面13之外的部分可以容置在凹槽131中，不会影响后续横梁16的安装。

安装好支撑杆14后，立柱1内还具有管道容置腔10，管道容置腔10的目的是穿过水管、电线等管道为育苗盒供水、为照明灯供电，管道容置腔10使各种管道得以固定。

两对立柱1之间从上到下排列有数对横梁15，横梁15的两端以螺栓螺母组合穿过外侧面11的安装孔110和横梁15的安装孔而使横梁15与立柱1固连；横梁15具有台阶面151，相对的横梁15的台阶面151相对，数根横杆16的两端架设在台阶面151上。每对横梁15及其上的横杆16构成一个框架。

上述结构的育苗床结构稳定，并且可调性高，因为育苗床需要经常更换所种植的植物，各种植物高度不同，可以调整横梁15与不同外侧面安装孔110的配合而调整每层框架之间的高度，以适应不同的植物。

支撑杆14也可以很方便地增加或者减少或者调解倾斜角度，以得到不同强度的育苗床架体。

并且，本结构可以向四周扩展：

例如，横梁15方向，向两侧固定新的横梁15以扩展出新的框架，也即将侧边的横梁15固定在立柱1上，这个横梁15的另一端固定新的立柱1，复制上述结构，得到新的架体和框架，并且可以一直延伸下去。

或者，支撑杆14方向，以穿过两根立柱1的外侧面11的安装孔110的方式，在立柱1上安装新的立柱1，再复制本结构得到新的架体和框架。

所以，本育苗床结构可扩展性强。

如图4所示，框架上放置有底板2，底板2上安放育苗盒3，育苗盒3中种植植物34。

底板2是波纹盘，也即为波纹状起伏的板体，具有多条平行的弧形凹槽21，在相邻弧形凹槽21之间为弧形凸起22。

底板2放置育苗盒3，育苗盒3底面开设有数个过水通孔31，过水通孔31位于凹槽21的上方。

育苗盒3内容置有基质块32，基质块32的材质可以是海绵或岩棉，基质块32上开设有从上到下贯穿基质块32的植物插孔33，植物插孔33的数目和位置对应于过水通孔31。

需要育苗的植物34插入基质块32的植物插孔33。

如图5所示，底板2两侧分别设有与凹槽21垂直的进水支管62和出水支管72，进水支管62和出水支管72分别安装固定在立柱1上。底板2位于进水支管62的一侧略微高于位于出水支管72的一侧。

进水支管62上具有与凹槽21连通的进水口61，也即进水支管62上开设的进水口61位于凹槽21的上方，并且进水支管62与竖直的进水主管6连接。

出水支管72上具有与凹槽21连通的出水口71，实际上出水支管72具有开放的长条槽做为出水口71，长条槽也即出水口71位于凹槽21的下方，出水支管72与竖直的出水主管7连接。

进水主管6和出水主管7分别安装固定在立柱1上。

上述出水主管7与水槽73连接，进水主管6与水泵74连接，水泵74与水槽73连接。水槽73中可以安装滤网。

实际使用时，水槽73内的营养液经过水泵74抽取到进水主管6后，输送到每一层底板2侧边的进水支管62，然后从进水口61落到凹槽21中，在凹槽21中流动的过程中，营养液被基质块32吸纳，被植物插孔33中的植物34吸收，多余的水或营养液从过水通孔31流出到凹槽21再流走，也可以直接从植物插孔33中伴随植物34掉落的碎屑从过水通孔31流出到凹槽21再流走，水落入出水口71后，从出水支管72输送到出水主管7，再送到水槽73中，水中的杂质通过滤网过滤，操作者可以定时向水槽73中加入营养粉，富营养的营养液再次通过水泵74进入进水主管6，如此循环。

这样，植物34始终得到新鲜的水或营养液的滋养，解决了营养被吸收后的废水无法排出，再灌水水又过多的现有技术的问题。营养液循环利用，避免了水被排出抛弃，起到节水的作用。

图6所示的金属燃烧器100包括一个筒型的燃烧筒101，燃烧筒101 内设天然气燃烧头102，燃烧筒101的外侧边连接两个弧形抱箍103。

为了在北方的养殖屋内为植物提供温水和足够的二氧化碳，如图2所示在进水主管6上安装金属燃烧器100，也即将弧形抱箍103环绕进水主管6后，穿过两个弧形抱箍103的螺栓螺母组合104将弧形抱箍103紧固连接在进水主管上。天然气燃烧头102连接具有调节阀105的天然气管道106。

抱箍结构安装简单，而且可以方便地调节金属燃烧器100的位置。

这样，当水温太低不利于植物时，可以打开调节阀105点燃天然气，由于金属燃烧器100的金属导热作用，进水主管6内的水被加热，温度调节可以通过调节阀105调节火力实现，还可以在进水主管6上安装多个金属燃烧器100以保证水温，在天然气燃烧时，可以消耗室内的氧气而产生二氧化碳，从而有利于植物的光合作用。

如图7、图8所示,进水主管6上设有手动阀61。

底板2上放置的育苗盒3上方对应的框架的底面的中部固设有喷雾头4。

进水主管6与喷雾头4之间以支管63连接，支管63上设有电磁阀64，电磁阀64与可编程控制器电200电连接。

实际使用时，育苗盒可以养殖同一种植物，也可以不同层的育苗盒养殖不同植物，每种植物在每个生长阶段，所需要的水量和灌溉时间是不同的，因此可以根据计划，对可编程控制器200编程，分别控制每个电磁阀64，从而单独控制每个喷雾头4，使每个喷雾头4根据其下方的植物的需要，定时定量地喷出灌溉水，从而真正实现精细化育苗，并且省水。

作为替换，可以把电磁阀64换成手动阀，手动阀60换成电磁阀，可编程控制器控制电磁阀。

如图9、图10、图11、图12所示，底板2上放置的育苗盒3上方对应的框架的底面固设有一排育苗灯5。

育苗灯5具有一体成型的条形管状外壳51，外壳51的下半部分为透明PC材质的弧形体52，外壳51的上半部分为乳白PC材质的方形体53；外壳5内安装有铝型材，铝型材中插设LED灯板；LED灯板上安装红光、蓝光、白光的LED灯珠，外壳5两端套设端盖54。

1：上述LED灯珠为SMD2835灯珠,蓝光波长：450-455nm，红光峰值波长：660nm，白光色温:6000K-6500K,全功率下蓝光、红光、白光辐射功率比：4：4.5：1.5，每盏30W，LED芯片的功率效率：蓝光≥50％，红光≥30％，白光≥30％。

2、在距离光源表面下方10cm处的PPDF达到：150μmol·m-2·s以上；

由于喷雾头4在一排育苗灯5中喷雾，如果采用现有技术的上下两部分卡设结构的外壳，雾气很容易从卡设位置侵入外壳而损坏LED灯板，本发明的一体成型的外壳5彻底解决了这种问题，外壳5两端由于距离雾气源头，所以套设端盖54并不会造成水气的侵入。

外壳5的下半部分为透明PC材质的弧形体52，外壳5的上半部分为乳白PC材质的方形体53使灯光朝下照射植物，避免光线的浪费现象。

如图10、图11、图12所示，每个端盖54分别伸出连接LED灯板的正极和负极的正极连接线55和负极连接线56；正极连接线55的端部为正极接头551，正极接头551为外螺纹接头或内螺纹接头，负极连接线56的端部为负极接头561，负极接头561为外螺纹接头或内螺纹接头，上述外螺纹接头和内螺纹接头都是尺寸配对并可以相互螺设的。一个育苗灯5的一端的正极连接线55的外螺纹正极接头551螺入相邻的育苗灯5的一端的正极连接线55的内螺纹正极接头551，如此依次连接，负极连接线56也依次连接，从而将同层的育苗灯5连接起来。这样的螺纹连接比较现有技术的插设式电极更加防水。

如图13所示：架体上固设有空气温湿度监控模块400，育苗盒3内固设有基质温湿度监控模块300，空气温湿度监控模块400和基质温湿度监控模块300与可编程控制器200连接。

可编程控制器200与远程控制接口700连接。

可编程控制器200与电磁阀64连接，电磁阀64与喷雾头4连接。

可编程控制器200与育苗灯5中的红光LED灯珠501、蓝光LED灯珠502、白光LED灯珠503连接。

开关选用带漏电保护功能的自动空气开关，工作电压AC90-305V，具有漏电保护器600，电源500与育苗灯5中的红光LED灯珠501、蓝光LED灯珠502、白光LED灯珠503连接，电源500与电磁阀64连接。

实际使用时，可以通过远程控制接口700控制可编程控制器200，空气温湿度监控模块400和基质温湿度监控模块300将信号传递给可编程控制器200，可编程控制器200控制电磁阀64进而控制喷雾头4的喷雾，以达到最好的灌溉效果。

采用LED灯，这种灯的光源主要是由红蓝白光源组成的，采用植物最敏感的光波段，结合植物对不同波长光线的需要，可通过可编程控制器200控制红光LED灯珠501、蓝光LED灯珠502、白光LED灯珠503，灵活调节，通过PWM调光方式，可实现每一种光源的辐射强度值分别调整和组合，从而获得符合植物生理生化指标光谱满足植物生长需求，有助于缩短植物生长周期，让植物产生最佳的光合作用，植物得到最佳的生长状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。