潮汐式种植系统的制作方法

本实用新型涉及农业种植领域，尤其涉及一种潮汐式种植系统。

背景技术：

植物无土栽培技术应用越来越广泛，使得植物的种植越来越方便，产出的农产品质量相对于传统农业生产有显著的提高。目前运用的最广泛的无土栽培方式为潮汐式种植系统。

现在潮汐式种植系统需要不停往营养池加营养液，然后利用虹吸原理把营养液排走。利用进水速度和出水速度之差来控制营养液水位的高低，进而实现潮汐式种植。这样方式水泵消耗的能源较多，水泵的损耗也较大；且虹吸式排液零件较多，遇到故障时对零件的更换和安装非常麻烦。另外，以虹吸排液的潮汐式种植系统较难实现立体式多层次水培的种植的要求；只能增加较多的水管和零件或者设置更复杂的虹吸系统来满足要求。这样会消耗很多的资源，且很难达到具体的种植要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种潮汐式种植系统，调整潮汐波幅的高度和间隔的时间更加简便。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种潮汐式种植系统，包括营养池，所述营养池内设有水泵，还包括供水管和至少一个种植盘，所述种植盘设于所述营养池的上方，所述供水管一端与所述水泵相连，所述供水管另一端与所述种植盘相通，所述种植盘与所述营养池之间设有排水管路，所述排水管路的顶部高于所述种植盘的底部，所述排水管路的顶部设有主排水口，所述种植盘与所述营养池通过所述排水管路相通，所述排水管路的侧壁上设有辅排水口，所述辅排水口设于所述主排水口与所述种植盘的底部之间。

作为优选，所述种植盘为多个，多个所述种植盘在竖直方向分层设置，多个所述种植盘上的所述排水管路上的所述辅排水口的排水量由上到下逐层递增。

作为优选，所述种植盘的数量为三个，三个所述种植盘分别为第一种植盘、第二种植盘和第三种植盘，所述排水管路的数量为三个，三个所述排水管路分别为第一排水管路、第二排水管路和第三排水管路，所述第三种植盘设于所述营养池的上方，所述第三种植盘上设有所述第三排水管路，所述第二种植盘设于所述第三种植盘的上方，所述第二种植盘上设有所述第二排水管路，所述第一种植盘设于所述第二种植盘的上方，所述第一种植盘上设有所述第一排水管路，所述供水管与所述第一种植盘相通。

作为优选，所述第一排水管路、所述第二排水管路与所述第三排水管路的数量相等，所述第一排水管路、所述第二排水管路与所述第三排水管路上分别设有的所述辅排水口的截面积相等，所述第二排水管路上设有的所述辅排水口的数量是所述第一排水管路上设有的所述辅排水口的数量的两倍，所述第三排水管路上设有的所述辅排水口的数量是所述第一排水管路上设有的所述辅排水口的数量的三倍。

作为优选，所述第一排水管路、所述第二排水管路与所述第三排水管路的数量相等，所述第一排水管路、所述第二排水管路与所述第三排水管路上分别设有的所述辅排水口的数量相等，所述第二排水管路上设有的所述辅排水口的截面积是所述第一排水管路上设有的所述辅排水口的截面积的两倍，所述第三排水管路上设有的所述辅排水口的截面积是所述第一排水管路上设有的所述辅排水口的截面积的三倍。

作为优选，所述第一排水管路、所述第二排水管路和所述第三排水管路上分别设有的所述辅排水口的数量相等，所述第一排水管路、所述第二排水管路和所述第三排水管路上分别设有的所述辅排水口的截面积相等，所述第二排水管路的数量是所述第一排水管路的数量的两倍，所述第三排水管路的数量是所述第一排水管路的数量的三倍。

作为优选，所述排水管路包括上水管、下水管、凸螺母和凹螺母，所述凸螺母的上端位于所述种植盘的底部的上方，所述凸螺母的下端位于所述种植盘的底部的下方，所述凸螺母的下端与所述凹螺母的上端相连，所述凸螺母的上端与所述上水管相连，所述凹螺母的下端与所述下水管相连，所述辅排水口设于所述凸螺母的上端的侧壁上或设于所述上水管的侧壁上。

作为优选，所述第一排水管路在所述第二种植盘上的投影与所述第二排水管路的位置无重合，所述第二排水管路在所述第三种植盘上的投影与所述第三排水管路的位置无重合。

作为优选，所述种植盘内设有种植板和湿度传感器，所述种植板设于所述主排水口的上方，所述湿度传感器设于所述主排水口的上方，所述湿度传感器设于所述种植板的下方。

作为优选，所述供水管的排水量小于所述第一排水管路上的所述主排水口的排水量，所述供水管的排水量大于所述第一排水管路上的所述辅排水口的排水量。

本实用新型的有益效果：通过设置主排水口和辅排水口，构成潮汐式种植系统，潮汐的波浪高度和频率容易掌控,在潮汐式种植系统断电停止工作时辅排水口可将水位降到安全值，避免植物因根部长期水淹而缺氧坏死。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中的潮汐式种植系统的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是排水管路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例二中的潮汐式种植系统的结构示意图；

图5是潮汐式种植系统的控制原理图；

图中：

1、营养池；

2、水泵；

3、供水管；

4、种植盘；401、第一种植盘；402、第二种植盘；403、第三种植盘；

5、种植板；

6、排水管路；61、凸螺母；611、辅排水口；62、凹螺母；63、下水管；64、上水管；641、主排水口；601、第一排水管路；602、第二排水管路；603、第三排水管路；

7、潮汐高液位；

8、潮汐低液位；

9、湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一：

如图1-3所示的一种潮汐式种植系统，包括营养池1，营养池1内设有水泵2，还包括供水管3和至少一个种植盘4，种植盘4设于营养池1的上方，供水管3一端与水泵2相连，供水管3另一端与种植盘4相通。具体地，水泵2通过供水管3将营养池1中的营养液抽入种植盘4中。于本实施例中，水泵2可提供多种不同的输出功率，根据不同的需求提供相应的输出功率。种植盘4与营养池1之间设有排水管路6，排水管路6用于将种植盘4内的营养液流回营养池1中。排水管路6的顶部在种植盘4的底部的上方，排水管路6的顶部设有主排水口641，主排水口641由上到下贯穿排水管路6，种植盘4与营养池1通过排水管路6相通，排水管路6的侧壁上设有辅排水口611，辅排水口611贯穿排水管路6的侧壁，辅排水口611设于主排水口641与种植盘4的底部之间。

具体地，如图1所示，排水管路6用于贯通种植盘4和营养池1，实现营养液的循环。在使用时，种植盘4内设置有潮汐高液位7和潮汐低液位8。如图3所示，排水管路6的最上端为主排水口641。如图2所示，主排水口641与潮汐高液位7实际为平齐，为了区分线条将潮汐高液位7绘制的略高于主排水口641；排水管路6的上端的侧壁上设置有辅排水口611，辅排水口611与潮汐低液位8平齐。当液位达到潮汐高液位7时营养液同时通过主排水口641和辅排水口611进入排水管路6再流入营养池1，当液位低于潮汐高液位7且高于潮汐低液位8时，营养液通过辅排水口611进入排水管路6再流入营养池1。

当种植盘4为多个时，多个种植盘4在竖直方向分层设置，种植盘4上的排水管路6上的辅排水口611的排水量由上到下逐层递增。这样确保每层种植盘4内的营养液只通过辅排水口611进入排水管路6时，每层种植盘4内的营养液的液面都会同时下降。

将供水管3的排水量设置为小于最上层种植盘4上的主排水口641的排水量，使得单位时间内供水管3的供水量小于主排水口641的排水量，确保种植盘4内的营养液不会高于潮汐高液位7；将供水管3的排水量设置为大于最上层的种植盘4上的辅排水口611的排水量，使得单位时间内供水管3的供水量大于辅排水口611的排水量，确保在供水状态下种植盘4内的营养液能高于潮汐低液位8。

于本实施例中，当种植盘4中的液位达到了潮汐高液位7时，供水管3供应的营养液同时通过主排水口641和辅排水口611流入排水管路6进而流回营养池1，保证了液位不会太高进而影响种植盘4中的植物的正常生长。当种植盘4中的液位低于潮汐高液位7时，供水管3供应的营养液无法通过辅排水口611全部流回营养池1，液面会逐渐上升最终达到预设定的潮汐高液位7。当供水管3停止供应营养液时，种植盘4内的营养液通过辅排水口611流入排水管路6进而流回营养池1

排水管路6包括下水管63、凸螺母61和凹螺母62，凸螺母61的上端设于种植盘4的底部的上方，凸螺母61的下端设于种植盘4的底部的下方，凸螺母61的下端与凹螺母62的上端相连，凹螺母62的下端与下水管63相连。优选的，还包括上水管64，上水管64与凸螺母61的上端相连。辅排水口611设于凸螺母61的上端的侧壁上。

具体地，在安装时，先在种植盘4的底部开一个直径为1寸的孔，凸螺母61下端的螺口从种植盘4的底部穿过种植盘4底部的孔，凹螺母62在种植盘4下方，与凸螺母61对接并拧紧。用下水管63与凹螺母62连接将排水管路6加长并延伸至营养池1的底部，排水管路6与营养池1的底部之间留5厘米排水空间。

于本实施例中，通过排水管路6的结构设定，可灵活的设定潮汐高液位7的位置。具体地，排水管路6上的凸螺母61设置在种植盘4的底部的上方，上水管64连接在凸螺母61的上端，在需要改变潮汐高液位7的位置时只需要调整上水管64的长度就可以实现。为了避免上水管64对潮汐低液位8的位置的影响，将辅排水口611设置在凸螺母61的侧壁上；具体需要时，辅排水口611也可设置在上水管64的侧壁上。同时，在不同的使用环境下种植盘4与下方的营养池1之间的距离也不一样。而最为优选的方案是将排水管路6的下端设置在营养池1的底部的上方5厘米处，同样的通过排水管路6的结构设定，凸螺母61的下端设置在种植盘4底部的下方，凸螺母61下端连接一个凹螺母62，凹螺母62下端连接有下水管63。所以如果需要满足不同情况下排水管路6的下端与营养池1底部的距离要求，只需要改变下水管63的长度就可以实现。

具体地，种植盘4内设有种植板5，种植板5的位置高于主排水口641的位置，种植板5与主排水口641之间设有湿度传感器9。

于本实施例中，为了更好的培育植物，在种植盘4内设置的种植板5，种植板5用来支撑植物的生长，种植板5高于潮汐高液位7。已经具有完整组织的植物的根部以上的组织在种植板5的上面，植物的根部组织处于种植板5的下面。种植板5与潮汐高液位7之间存在间隙，为了更好的对植物生长情况进行控制，在种植板5与潮汐高液位7之间设置有湿度传感器9。湿度传感器9用于监测植物根部所处的环境的营养液的情况，在营养液低于最优液位时湿度传感器9会启动相应的报警装置，为植物的良好生长提供了保证。

于本实施例中，潮汐式种植系统的具体控制方式如图5所示：

湿度传感器9用于监测植物的生长环境，湿度传感器9将植物的生长环境反馈到控制系统中，控制系统将植物的生长环境的信息通过互联网传递到用户。用户对植物的生长环境的信息进行评估，并作出相应的指令，用户的指令信息通过互联网反向传递到控制系统，控制系统根据用户的指令信息对水泵2传达作出相应动作的指令。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：种植盘4的数量为多个。

如图4所示，优选的，当种植盘4的数量为三个时，相邻种植盘4之间设有排水管路6，三个种植盘4分别为第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403，相应的排水管路6分为第一排水管路601、第二排水管路602和第三排水管路603。第三种植盘403设于营养池1的上方，第三种植盘403上设有第三排水管路603，第三排水管路603贯通第三种植盘403与营养池1；第二种植盘402设于第三种植盘403的上方，第二种植盘402上设有第二排水管路602，第二排水管路602贯通第二种植盘402与第三种植盘403；第一种植盘401设于第二种植盘402的上方，第一种植盘401上设有第一排水管路601，第一排水管路601贯通第一种植盘401与第二种植盘402；供水管3与第一种植盘401相通。

于本实施例中，供水管3的排水量小于第一排水管路601上的主排水口641的排水量，供水管3的排水量大于第一排水管路601上的辅排水口611的排水量。

具体地，供水管3向处于最上端的第一种植盘401供应营养液。当第一种植盘401内的液面达到潮汐高液位7时，第一种植盘401中的营养液同时通过主排水口641和辅排水口611进入第一排水管路601进而流入第二种植盘402。当第二种植盘402内的液面达到潮汐高液位7时，第二种植盘402中的营养液同时通过主排水口641和辅排水口611进入第二排水管路602进而流入第三种植盘403。当第三种植盘403内的液面达到潮汐高液位7时，第三种植盘403中的营养液同时通过主排水口641和辅排水口611进入第三排水管路603进而流回营养池1。

具体地，当第一种植盘401中的液面未达到潮汐高液位7时，第一种植盘401中的营养液通过辅排水口611进入第一排水管路601进而流入第二种植盘402。第二种植盘402中的营养液通过辅排水口611进入第二排水管路602进而流入第三种植盘403。第三种植盘403中的营养液通过辅排水口611进入第三排水管路603进而流回营养池1。

于本实施例中，当第一种植盘401中的液面未达到潮汐高液位7时，且第二种植盘402和第三种植盘403内的营养液由第一种植盘401内的营养液流入，可知在液面稳定时第二种植盘402和第三种植盘403内的营养液的液面也未达到潮汐高液位7。此时第一种植盘401中的营养液通过辅排水口611进入第一排水管路601进而流入第二种植盘402。第二种植盘402中的营养液通过辅排水口611进入第二排水管路602进而流入第三种植盘403。第三种植盘403中的营养液通过辅排水口611进入第三排水管路603进而流回营养池1。为了保证第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403内营养液的液面下降速度一致，本实施例优选以下三种方案：

方案一：首先将第一排水管路601、第二排水管路602与第三排水管路603这三种排水管路6的数量设置为相等，同时将第一排水管路601、第二排水管路602与第三排水管路603这三种排水管路6上设有的辅排水口611的截面积设置为相等，第二排水管路602上设有的辅排水口611的数量是第一排水管路601上设有的辅排水口611的数量的两倍，第三排水管路603上设有的辅排水口611的数量是第一排水管路601上设有的辅排水口611的数量的三倍。

具体地，为了验证方案一做了如下实验：

涨潮控制：营养液加到最高种植盆的条件是：1、6：00至19:00每次加营养液相隔1小时，19：00至次日6:00每4小时加液一次。2、植物根部环境的湿度达到用户的设定的最低湿度值时，立刻加液。

部件：凸螺母61上的辅排水口611的直径设置为0.6厘米，小口流速为3升/分钟。第一排水管路601上的凸螺母61上的辅排水口611的数量为1个；第二排水管路602上的凸螺母61上的辅排水口611的数量为2个；第三排水管路603上的凸螺母61上的辅排水口611的数量为3个。

营养液实现高低两个液位：第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403的底面长度都为400厘米，底面宽度为60厘米，潮汐高液位7为3厘米，潮汐低液位8为0.5厘米。由此可算出第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403在潮汐高液位7时分别有216升营养液，在潮汐低液位8时分别有36升营养液。

当水泵2以30升/分钟向第一种植盘401注入营养液，水位渐渐升高，水位至最低排水口是，部分营养液从辅排水口611溢出。由于进水的速度大于出水的速度，营养液液面继续往上升。当到达潮汐高液位7时，营养液同时从主排水口641和辅排水口611溢出，主排水口641的流速大于30升/分钟。第一种植盘401内的液位不再升高。营养液继续以30升/分钟的流速从第一种植盘401流向第二种植盘402。同理，第二种植盘402内的液位达到潮汐高液位7时，营养液流向第三种植盘403。同理，第三种植盘403内的液位达到潮汐高液位7时，营养液流向营养池1。

当第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403的水位同时处于潮汐高液位7时，所需时间为8.6分钟。

当第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403的水位由潮汐高液位7时逐渐降至潮汐低液位8时，潮汐高液位7与潮汐低液位8之差是60升，由于第一种植盘401的营养液流进第二种植盘402，而第二排水管路602上的辅排水口611比第一排水管路601上的辅排水口611多一个，所以第二种植盘402的排水时间与第一种植盘401的排水时间一致。同理，第三种植盘403的排水时间与第一种植盘401的排水时间一致。所以第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403的排水时间都为20分钟。

以潮汐周期为1小时来算：

潮汐低液位8至潮汐高液位7用时约9分钟，潮汐高液位7至潮汐低液位8用时约20分钟，水位保持潮汐低液位8的时间为31分钟。

方案二：首先将第一排水管路601、第二排水管路602与第三排水管路603这三种排水管路6的数量设置为相等，同时将第一排水管路601、第二排水管路602与第三排水管路603这三种排水管路6上设有的辅排水口611的数量设置为相等，将第二排水管路602上设有的辅排水口611的截面积设置为第一排水管路601上设有的辅排水口611的截面积的两倍，将第三排水管路603上设有的辅排水口611的截面积设置为第一排水管路601上设有的辅排水口611的截面积的三倍。

具体地，辅排水口611上设置有可调节孔径大小的电磁阀。在第一排水管路601、第二排水管路602和第三排水管路603这三种排水管路6的数量相等且第一排水管路601、第二排水管路602和第三排水管路603这三种排水管路6上设有的辅排水口611的数量相等时，只需要调节电磁阀进而调节辅排水口611的截面积，也即，第二排水管路602上的辅排水口611的截面积为第一排水管路601上的辅排水口611的截面积的两倍，第三排水管路603上的辅排水口611的截面积为第一排水管路601上的辅排水口611的截面积的三倍，就可实现第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403内营养液的液面下降速度一致。

方案三：首先将第一排水管路601、第二排水管路602与第三排水管路603这三种排水管路6上设有的辅排水口611的数量设置为相等，同时将第一排水管路601、第二排水管路602与第三排水管路603这三种排水管路6上设有的辅排水口611的截面积设置为相等，将第二排水管路602的数量设置为第一排水管路601的数量的两倍，将第三排水管路603的数量设置为第一排水管路601的数量的三倍。

具体地，在第一排水管路601、第二排水管路602和第三排水管路603这三种排水管路6上设有的辅排水口611的数量相等且第一排水管路601、第二排水管路602和第三排水管路603这三种排水管路6上设有辅排水口611的截面积相等时，改变第一排水管路601、第二排水管路602和第三排水管路603这三种排水管路6的数量。也即，第二排水管路602的数量为第一排水管路601的数量的两倍，第三排水管路603的数量为第一排水管路601的数量的三倍，就可实现第一种植盘401、第二种植盘402和第三种植盘403内营养液的液面下降速度一致。

具体地，为了满足上述方案的精确性，供水管3的出口在第一种植盘401上的投影与第一排水管路601的位置无重合点，第一排水管路601在第二种植盘402上的投影与第二排水管路602的位置无重合点，第二排水管路602在第三种植盘403上的投影与第三排水管路603的位置无重合点。这样设置避免了供水管3内的营养液直接进入第一排水管路601，避免了第一排水管路601的营养液直接进入第二排水管路602，避免了第二排水管路602的营养液直接进入第三排水管路603。也就保证了供水管3提供的营养液先进入第一种植盘401，接着通过第一排水管路601进入第二种植盘402，再通过第二排水管路602进入第三种植盘403，最后通过第三排水管路603回到营养池1，预先所设定的各种数值都不会有偏差。这样就可实现对潮汐式种植系统准确控制。

对于本实用新型上述实施例提供的潮汐式种植系统，种植盘4的数量不限于三个，数量选择为三个只是最佳的技术方案的选择，当种植盘4的数量不为三个时，相应的改变不同排水管路6上的辅排水口611的数量的比例关系、改变不同排水管路6上的辅排水口611的截面积的比例关系、改变不同种植盘4之间的排水管路6的数量的比例关系也可实现上述方案的有益效果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。