立体种植方法与流程

本发明涉及立体种植技术领域，具体而言，涉及一种立体种植方法。

背景技术：

农业是人类文明的基石，也是人类赖以生存的基础，随着世界人口的不断增加，城市面积也随之扩张，导致农业用地的面积不断减少，因此农业技术面临着需要在有限的土地资源上进一步提高农作物产量的问题，以目前的技术水平来看，立体种植技术是最能够有效解决上述问题的一种农业种植技术。

现有技术中的立体种植技术主要通过立体种植架来实现，立体种植架分为立柱式、搭架式以及吊挂形式。立柱式立体种植架中植物围绕立柱种植，且在竖直方向上设置多层。搭架式立体种植架为一多层设置的放置架，多层搁板设置在同一竖直平面内或多层搁板错位设置。吊挂式立体种植架主要包括在垂直梯度上分层设置的多排吊篮(或吊槽、吊袋等)。

然而，本申请发明人发现，植物生长需要进行光合作用，而光合作用必不可少的是阳光，使用现有技术中的立体种植架，无论是立柱式、搭架式还是吊挂式，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，植物对于阳光的利用率均不会很高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种立体种植机和立体种植系统，以缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。

本发明提供一种立体种植方法，通过立体种植机来实现，所述立体种植机包括：多个与地面平行设置的种植架，设置在所述种植架上的种植槽，与多个所述种植架分别连接的传动装置，通过所述传动装置驱动所述种植架运动的驱动装置，以及用于将多个所述种植架架离地面的支撑装置，多个所述种植架两两平行设置，所述驱动装置用于驱动多个所述种植架在竖直平面内沿封闭环形转动；该方法包括：步骤(a)：根据使用环境中的太阳运动轨迹调整所述种植架的方向；步骤(b)：根据所种植物的植株高度，调整相邻的两个所述种植架之间的距离；步骤(c)：将植物栽入所述种植槽内，并将所述种植槽放至所述种植架上；步骤(d)：开启所述驱动装置。

实际应用时，所述立体种植机还包括：设置在所述封闭环形底部的营养液槽，所述种植槽内填充有基质，且所述种植槽上设置有进液口，所述营养液槽内填充有营养液，当所述传动装置带动任意所述种植架运动至所述封闭环形的最低点时，所述种植槽的所述进液口均低于营养液液面的高度；所述步骤(c)中需根据植物的品种，选择合适的基质材料；该方法还包括步骤(e)：根据植物根系的需水量和所述基质的吸水速度调整所述营养液槽内的所述营养液液面的高度。

其中，所述立体种植机还包括用于控制所述传动装置启停以及运行速度的控制装置；该方法还包括步骤(f)：根据所述植物根系的需水量和所述基质的吸水速度，调整所述传动装置的运行速度，以及所述种植槽在所述营养液槽内停留的时间。

具体地，所述立体种植机还包括用于检测所述基质湿度的湿敏探头，所述湿敏探头和所述控制装置电连接；所述步骤(f)中：通过湿敏探头实时检测所述基质的湿度，调整所述传动装置的运行速度，以及所述种植槽在所述营养液槽内停留的时间。

进一步地，所述立体种植机还包括用于检测所述基质内的所述营养液的各组分浓度的营养液检测仪，所述营养液检测仪与所述控制装置电连接；所述步骤(f)中：还需要根据所述基质中所述营养液的浓度，调整所述传动装置的运行速度，以及所述种植槽在所述营养液槽内停留的时间。

进一步地，所述立体种植机还包括分别与所述营养液槽通过第一电磁阀连通的多个营养液储存箱，所述第一电磁阀与所述控制装置电连接；该方法还包括步骤(g)：根据所述基质中的所述营养液各组分的浓度，将所需的组分送入所述营养液槽内。

进一步地，所述立体种植机还包括设置在所述营养液槽底部的排液口，所述排液口处设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述控制装置电连接；该方法还包括步骤(h)：根据所述营养液槽内的所述营养液液面高度、所述基质的湿度以及所述基质内的所述营养液的浓度，控制所述营养液槽内的所述营养液液面的高度。

实际应用时，所述立体种植机还包括：设置在所述种植架上的照度仪，以及led植物补光灯，所述照度仪和所述led植物补光灯均与所述控制装置电连接；该方法还包括步骤(i)：根据所述植物的品种确定所需的光照强度，判断所述植物当前是否达到所需的光照强度，并为未达到所需光照强度的所述植物补光。

相对于现有技术，本发明提供的立体种植方法具有以下优势：

本发明提供的立体种植方法中，为了使种植槽内的植物受到最大的光照强度，需要根据太阳的运动轨迹调整种植架的方向，即支撑装置的朝向，同时还需要根据植物的植株高度，调整相邻两个种植架之间的距离，以降低多个种植架沿封闭环形运动时，植物植株与相邻的种植架发生干涉的几率，同时由于多个种植架两两平行设置，因此合理地调整相邻两个所述种植架之间的距离还能够尽可能的改善相邻的两个种植架彼此遮光的情况，将植物栽入种植槽内，并将种植槽放至种植架上，开启驱动装置后，驱动装置通过传动装置带动多个种植架沿封闭环形运动，每个种植架上的植物均能够在一个运动周期内(即种植架随传动装置沿封闭环形运动一圈)得到充足的光照，因此使用本发明提供的立体种植方法能够缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。

本发明还提供一种立体种植方法，通过立体种植大棚实现，所述立体种植大棚包括：多个立体种植机，设置在所述立体种植大棚内的多个温感探头，以及设置在所述立体种植大棚内的多个温控装置，所述温感探头和所述温控装置均与所述控制装置电连接；该方法包括步骤100：通过本发明提供的另一种立体种植方法控制所述立体种植机；步骤200：实时监测并调节所述立体种植大棚内的温度。

实际应用时，所述立体种植大棚内还包括：二氧化碳探头，以及新风装置，所述二氧化碳探头和所述新风装置均与所述控制装置电连接；该方法还包括步骤300：实时监测并调节所述立体种植大棚内的二氧化碳浓度。

上述立体种植方法与本发明提供的另一种立体种植方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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附图。

图1为本实施例提供的立体种植机的立体结构示意图；

图2为本实施例提供的立体种植机中支撑装置的结构示意图；

图3为本实施例提供的立体种植机中传动装置的结构示意图；

图4为本实施例提供的立体种植机中传动装置与营养液槽位置关系示意图；

图5为图3中a部分局部放大图。

图标：10－种植架；11－种植槽；111－进液口；20－传动装置；21－第一传动带；22－第二传动带；23－传动轮；24－传动轴；25－连接件；30－支撑装置；31－第一支架；32－第二支架；33－固定架；40－营养液槽；41－营养液储存箱；42－排液口；43－营养液液面。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本实施例提供的立体种植机的立体结构示意图；图2为本实施例提供的立体种植机中支撑装置的结构示意图；图3为本实施例提供的立体种植机中传动装置的结构示意图；图4为本实施例提供的立体种植机中传动装置与营养液槽位置关系示意图；图5为图3中a部分局部放大图。

本发明实施例提供一种立体种植方法，如图1所示，通过立体种植机来实现，立体种植机包括：多个与地面平行设置的种植架10，设置在种植架10上的种植槽11，与多个种植架10分别连接的传动装置20，通过传动装置20驱动种植架10运动的驱动装置，以及用于将多个种植架10架离地面的支撑装置30，多个种植架10两两平行设置，驱动装置用于驱动多个种植架10在竖直平面内沿封闭环形转动；该方法包括：步骤(a)：根据使用环境中的太阳运动轨迹调整种植架10的方向；步骤(b)：根据所种植物的植株高度，调整相邻的两个种植架10之间的距离；步骤(c)：将植物栽入种植槽11内，并将种植槽11放至种植架10上；步骤(d)：开启驱动装置。

相对于现有技术，本发明实施例提供的立体种植方法具有以下优势：

本发明实施例提供的立体种植方法中，如图1所示，为了使种植槽11内的植物受到最大的光照强度，需要根据太阳的运动轨迹调整种植架10的方向，即支撑装置30的朝向(一般情况下种植架10的长度方向和阳光照射方向垂直设置，或夹角在30°以内)，同时还需要根据植物的植株高度，调整相邻两个种植架10之间的距离，以降低多个种植架10沿封闭环形运动时，植物植株与相邻的种植架10发生干涉的几率，同时由于多个种植架10两两平行设置，因此合理地调整相邻两个种植架10之间的距离还能够尽可能的改善相邻的两个种植架10彼此遮光的情况，将植物栽入种植槽11内，并将种植槽11放至种植架10上，开启驱动装置后，驱动装置通过传动装置20带动多个种植架10沿封闭环形运动，每个种植架10上的植物均能够在一个运动周期内(即种植架10随传动装置20沿封闭环形运动一圈)得到充足的光照，因此使用本发明实施例提供的立体种植方法能够缓解现有的立体种植架，在植物排列的密集程度不变的情况下，由于阳光照射角度会随时间变化而改变，植物之间存在相互遮光，导致植物无法高效利用太阳光的技术问题。

此外，为了实现带动多个种植架10沿封闭环形转动，如图3所示，传动装置20包括：在竖直平面内沿封闭环形设置的第一传动带21和第二传动带22，以及分别与第一传动带21和第二传动带22匹配设置的多个传动轮23，第一传动带21和第二传动带22相对设置在多个种植架10的两侧，多个传动轮23两两对应设置，且对应设置的两个传动轮23之间通过传动轴24连接，第一传动带21和第二传动带22与种植架10均通过连接件25连接，任意一个传动轮23与驱动装置连接，通过驱动装置将动力传送至传动轮23上，传动轮23通过与之相连的传动轴24带动与之相对设置另一传动轮23同步转动，进而使对应设置的第一传动带21和第二传动带22同步转动，第一传动带21和第二传动带22通过连接件25带动种植架10沿封闭环形运动，且运动过程中，种植架10的两端的运动状态相同，确保种植架10运行平稳。

实际应用时，如图1和图3所示，传动轮23可设置四个，两两一组，且两组传动轮23上下间隔设置，将第一传动带21和第二传动带22撑起，形成封闭环形的形状。

其中，为了保证种植架10在运动过程中始终与地面平行，如图5所示，连接件25的一端与第一传动带21或第二传动带22固定连接，连接件25的另一端与种植架10铰接连接，连接件25在运行过程中会随着第一传动带21或第二传动带22的运转而改变连接件25自身的方向，因此将连接件25与种植架10铰接连接，即使连接件25的方向发生变化，种植架10也能够在重力的作用下，始终与地面保持平行，从而使种植槽11内的植物能够平稳生长。

具体地，为了将多个种植架10架离地面，如图2所示，支撑装置30包括：分别设置在多个种植架10两侧的第一支架31和第二支架32；多个传动轴24分别与第一支架31和第二支架32通过轴承连接，第一支架31和第二支架32之间设置有固定架33，固定架33设置在封闭环形的中间，从而确保固定架33不会与运行中的种植架10发生干涉，通过第一支架31和第二支架32固定多个传动轴24，进而确定第一传动带21和第二传动带22的位置，此时根据连接件25以及种植架10的尺寸，即可调整第一支架31和第二支架32的高度，或传动轴24在第一支架31和第二支架32上的位置，从而确保当种植架10运行至最低点时，种植架10的底部与地面留有间隙，种植架10与地面之间不容易发生擦碰。

此处还需要补充说明的是，若本发明实施例提供的立体种植机设置在室内，支撑装置30可以为吊装结构，通过吊装结构将位于最上部的一组传动轮23固定到天花板或龙门架上，再将驱动装置与任意一个传动轮23连接。

实际应用时，为了实现对植物周期性灌溉，如图4所示，立体种植机还包括：设置在封闭环形底部的营养液槽40，种植槽11内填充有基质，且种植槽11上设置有进液口111，营养液槽40内填充有营养液，当传动装置20带动任意种植架10运动至封闭环形的最低点时，种植槽11的进液口111均低于营养液液面43的高度，基质一般为多孔结构，当种植槽11上的进液口111伸入营养液的液面以下时，在毛细作用下，营养液渗入基质中，实现自动对植物水分以及营养物质的补充，当种植架10升起后，种植槽11内的部分营养液又会随着种植架10的运行而被植物根系吸收、蒸发或从进液口111中排出，从而保证了基质的透气性，更有利于植物根系生长；步骤(c)中需根据植物的品种，选择合适的基质材料(例如：泥炭、园艺蛭石和珍珠岩按2：1：1配比，主用于高持水量的盆花和观赏植物；泥炭、珍珠岩和蛭石按1：1：1配比，主用于耐旱和低持水量盆花和观赏植物)，以保证植物健康地生长；该方法还包括步骤(e)：根据植物根系的需水量和基质的吸水速度调整营养液槽40内的营养液液面43的高度，不同的植物根系的蓄水量不同，同时不同的基质材料由于内部孔隙结构不同，吸水速度也不相同，因此应合理调节营养液槽40内营养液液面43的高度，以满足植物根系的需水量。

此处需要补充说明的是，采用此种灌溉方式(即种植槽11浸入营养液槽40中)，与传统的喷淋式灌溉方式相比，由于通过基质直接吸收营养液，能够避免植物叶面产生水膜，使叶片接受更多的光照行光合作用，促使蒸腾拉力从根部吸收更多的营养元素；并且稳定的根部介质水气含量，能够避免毛细根因靠近种植槽11的边部及底部干旱而死；相对湿度容易控制，保持叶面干燥，减少化学药物的使用量。

其中，为了更合理地调整种植架10的运行周期，以使植物根系能够始终处于合理的生长环境，立体种植机还包括用于控制传动装置20启停以及运行速度的控制装置；该方法还包括步骤(f)：根据植物根系的需水量和基质的吸水速度，调整传动装置20的运行速度，以及种植槽11在营养液槽40内停留的时间，不同植物根系对于营养液的吸收速度不同，同时不同基质的存水时间也不同，因此为了保证在种植架10的一个运行周期内，基质不容易过度失水，应合理控制种植架10的运行速度，同时确保基质能够充分吸水，应调整种植架10在营养液槽40内的停留时间，以使植物根系能够始终处于合理的生长环境。

具体地，为了实时监测基质内的湿度，立体种植机还包括用于检测基质湿度的湿敏探头，湿敏探头和控制装置电连接；步骤(f)中：通过湿敏探头实时检测基质的湿度，调整传动装置20的运行速度，以及种植槽11在营养液槽40内停留的时间，每种植物根据其生长特性的不同，都存在一个适宜生长的湿度范围，通过湿敏探头实时监测基质的湿度值，若湿度值接近适宜生长的湿度范围的下限，则通过控制装置加快传动装置20的运行速度，使种植槽11尽快浸入营养液中，当种植槽11浸入营养液中后，基质吸收营养液，基质内的湿度上升，当基质的湿度达到适宜生长的湿度范围的上限时，控制装置通过传动装置20将种植槽11移出营养液，从而使基质内的湿度始终处于合适的范围内。

进一步地，为了实时检测植物根系对营养液的吸收情况，立体种植机还包括用于检测基质内的营养液的各组分浓度的营养液检测仪，营养液检测仪与控制装置电连接，营养液检测仪可以为多种离子选择电极组合而成，用于检测营养液中各组分的离子浓度；步骤(f)中：还需要根据基质中营养液的浓度，调整传动装置20的运行速度，以及种植槽11在营养液槽40内停留的时间，实际应用时，由于植物对营养液中的营养物质的吸收速率不同，可能存在基质的湿度还在合理范围内，然而营养液中的营养物质已经大部分被植物根系吸收，导致基质内营养液的离子浓度过低，不利于植物根系生长的情况，为了降低上述情况发生的几率，通过营养液检测仪实时监测基质内营养液的离子浓度，当浓度过低时，通过控制装置加快传动装置20的运转速度，使种植槽11尽快浸入营养液中，补充营养物质。

进一步地，为了合理调控营养液储存箱41内营养液的配比，立体种植机还包括分别与营养液槽40通过第一电磁阀连通的多个营养液储存箱41，第一电磁阀与控制装置电连接；该方法还包括步骤(g)：在多个营养液储存箱41内分别存入营养液的不同组分，通过营养液检测仪检测基质中的营养液各组分的浓度，再通过控制装置控制第一电磁阀，将所需的组分送入营养液槽40内，实际应用时，由于各个植物的生长过程不同，植物对营养液中各种组分的吸收速率也不相同，当营养液检测仪检测到基质内中营养液的某种组分浓度过低时，控制装置将存放该种组分的营养液储存箱41对应的第一电磁阀开启，将该种组分加入营养液槽40内的营养液中，以提高营养液槽40中该种组分的浓度，从而实现对营养液槽40内营养液组分的配比，促进植物更好地生长。

进一步地，为了实现对营养液槽40内营养液液面43的控制，立体种植机还包括设置在营养液槽40底部的排液口42，排液口42处设置有第二电磁阀，第二电磁阀与控制装置电连接；该方法还包括步骤(h)：根据营养液槽40内的营养液液面43高度、基质的湿度以及基质内的营养液的浓度，通过第二电磁阀将营养液槽40内的营养液部分或全部排出，实际应用时，基质的失水时间可能会较长，同时植物根系对营养液的吸收速率也较慢，若以此延长种植架10的运转周期，可能会导致植物光照不足，因此应根据植物的需光量不同，设置一个种植架10的运转周期的上限，若即使按照运转周期的上限运行，在种植架10运转一周后，基质内湿度以及营养液浓度依然很高，则此时可通过控制装置开启第二电磁阀，将营养液槽40内的营养液排干，从而实现种植槽11在多个运行周期中，仅浸入一次营养液，对植物合理灌溉。

实际应用时，为了对光照不足的植物进行补光，立体种植机还包括：设置在种植架10上的照度仪，以及led植物补光灯，照度仪和led植物补光灯均与控制装置电连接；该方法还包括步骤(i)：根据植物的品种确定所需的光照强度，通过照度仪判断植物当前是否达到所需的光照强度，并通过led植物补光灯为未达到所需光照强度的植物补光，从而确保植物所受光照符合要求，使光合作用顺利进行。

本发明实施例还提供一种立体种植方法，通过立体种植大棚实现，立体种植大棚包括：多个立体种植机，设置在立体种植大棚内的多个温感探头，以及设置在立体种植大棚内的多个温控装置，温感探头和温控装置均与控制装置电连接；该方法包括步骤100：通过本发明实施例提供的另一种立体种植方法控制立体种植机；步骤200：通过温感探头检测立体种植大棚的温度，并通过温控装置调节立体种植大棚内的温度，从而使立体种植大棚内的温度更适合植物生长。

此处需要补充说明的是，温控装置可以为空调系统等任何能够调节立体种植大棚内的温度的设备。

实际应用时，为了使植物光合作用所需的二氧化碳充足，立体种植大棚内还包括：二氧化碳探头，以及新风装置，二氧化碳探头和新风装置均与控制装置电连接；该方法还包括步骤300：通过二氧化碳探头检测立体种植大棚内的二氧化碳浓度，并通过新风装置调节二氧化碳的浓度，植物在光合作用时会消耗二氧化碳，由于立体种植大棚内为封闭环境，因此在经过长时间光合作用后，立体种植大棚内的二氧化碳浓度会有所降低，从而导致光合作用过程减弱，因此通过二氧化碳探头实时监测立体种植大棚内的二氧化碳浓度，当二氧化碳浓度低于设定值时，通过新风装置将立体种植大棚与外界空气进行交换，使立体种植大棚内的二氧化碳浓度恢复合理数值。

上述立体种植方法与本发明实施例提供的另一种立体种植方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。