漂浮移动栽培装置及栽培方法与流程

本发明涉及一种漂浮移动栽培装置，用于工厂化植物栽培，本发明还涉及一种漂浮移动栽培方法。

背景技术：

植物工厂中的高架立体密集规模化生产模式，提高了单位土地的栽培面积，为生产的机械化、自动化提供了条件。

目前，已知的高架立体密集型植物工厂中的栽培架层数超过20层，总高度可超过10米，长度超过20米。如图6、图7所示，为现有的植物工厂的俯视图和局部侧视图。这种类型的植物工厂1栽培工艺和操作方法还是沿用温室平面栽培技术，工人站在操作平台45上沿栽培架10的长度方向围绕栽培床20操作，因此在两组栽培架之间需设置操作通道11，在栽培架的两端为运输通道12。由于植物工厂1采用高架立体密集型的栽培架10，栽培架层数增加、高度提高，因此，在栽培架之间的操作通道中使用移动的升降平台40进行操作。但操作方式仍然是使升降平台40沿着栽培架长度方向进行操作，而且升降平台40需要频繁地移动位置和进行升降，工人劳动强度大，安全系数低，生产效率也相对低下。通常，为了解决这样的问题，在苗菜定植到栽培架上进行培养后一般就不再进行操作，而是直接将成菜进行采收。因此，定植时采用的栽培板使用了适合成菜生长的栽培孔的密度，而这样的密度相对于苗菜的生长过于宽松，浪费了生长空间。而且，在栽培架的长边两侧设置操作通道供升降平台的移动，使得操作通道11必须满足一定的宽度，即使可以同时兼顾两侧的栽培架10，一组栽培架每层最多只能并排设置两个栽培床20，栽培架上还设置有照明装置30用于对栽培床上的植株提供人工光源。因此，占用了更多的生产空间，单位土地面积的栽培架容纳数量减少。

当前植物工厂进行植物栽培，通常包括以下的流程：播种-育苗-定植-苗菜上架培养-成菜采收下架-包装存储上市。以植物工厂栽培散叶生菜为例，生菜育苗、定植后的完整生产周期为20天，把定植苗上架时为苗菜，苗菜培养10天后成为小菜，小菜再培养10天成为成菜，成菜采收包装后称为商品菜。

其中的“上架培养”(简称上架)和“采收下架”(简称下架)是指在高架立体密集型植物工厂中采用的一种生产模式。将定植后的栽培板设置于植物栽培架上的栽培床中称为上架，将成熟的成菜从栽培床的栽培板上采收，并收集栽培板称为下架。

如图6、图7所示，升降平台40将待上架的苗菜栽培板50上架到栽培床20中，平移(或升降)升降平台40对另一操作空间(平面)进行操作，直至完成整个栽培架10中的上架工作。下架操作类似，只是将成菜从栽培板上采摘，收集空的栽培板进行重新定植。以有12层栽培架为例，其高6米，长约20米。以现有技术在栽培架两侧长度方向上操作，苗菜上架和成菜采收下架不仅要沿栽培架上下移动还要沿两侧横向移动，一条栽培架完成一轮操作，每个操作空间最多上架、下架操作9块板，而且在横向移动的距离大约1760米。因此，在现有技术中需频繁升降和移动升降平台40，对操作工人的安全造成威胁，而且效率低下，一次升降只能完成较小操作空间中的工作。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种漂浮移动栽培装置及栽培方法，能够合理地在高架立体密集型植物工厂中使用，提高了生产效率，减轻了工人的劳动强度，更充分利用了生产空间，而且通过使用配套的栽培工艺和专用设备，可以制订出简易、实用和安全的生产操作方法，提高机械化、自动化和智能化水平。

为实现本发明的目的，提供一种漂浮移动栽培装置，用于植物工厂，其包括：多层的植物栽培架；设置在栽培架上的栽培床和设置在栽培床中的栽培板；所述栽培床的长度大于其宽度和高度；所述植物栽培架的每一层沿宽度方向并排设置至少两个所述栽培床，在同一个操作层上包括成菜栽培床和苗菜栽培床，所述成菜栽培床和苗菜栽培床中填充有营养液，所述成菜栽培床中沿长度方向并排设置多个沿长度方向漂浮移动的成菜栽培板，所述苗菜栽培床中沿长度方向并排设置多个能沿长度方向漂浮移动的苗菜栽培板。

所述植物栽培架的每一层沿宽度方向并排设置两个成菜栽培床或两个苗菜栽培床，设置所述成菜栽培床的层高高于设置所述苗菜栽培床的层高，两层成菜栽培床和一层苗菜栽培床构成所述同一个操作层。

所述植物栽培架的每一层沿宽度方向并排设置三个栽培床，包含一个苗菜栽培床和两个成菜栽培床，构成所述同一个操作层。

所述成菜栽培板和苗菜栽培板具有不同数量的栽培孔，所述成菜栽培床和所述苗菜栽培床中的营养液成分不同。

所述苗菜栽培板中栽培孔的数量是成菜栽培板中栽培孔数量的2倍。

本发明还提供一种漂浮移动栽培方法，所述方法使用上述技术方案中的漂浮移动栽培装置。

设植物栽培架长度方向的一端为第一侧，另一端为第二侧；在同一个操作层上，所述成菜栽培床中成菜成熟和苗菜栽培床中苗菜长成为小菜为第一状态；在第一状态时，执行第一步骤：在上述第一侧，从成菜栽培床中采收成熟的成菜，并下架采收完成后的成菜栽培板；执行第二步骤：将成菜栽培床中的成菜栽培板朝向上述第一侧移动，在上述第二侧，在成菜栽培床中上架空的成菜栽培板，将同一个操作层的苗菜栽培床中苗菜栽培板上的小菜移栽至新上架的空的成菜栽培板中，下架小菜被移栽后的空的苗菜栽培板；执行第三步骤：将栽有小菜的苗菜栽培板在苗菜栽培床中朝向上述第二侧移动，在上述第一侧，在苗菜栽培床中上架栽有苗菜的苗菜栽培板；重复上述第一步骤至第三步骤，直至同一个操作层中的成熟的成菜被采收，苗菜栽培板中所有的小菜被移栽到成菜栽培床的成菜栽培板中；此时，该操作层中所有苗菜栽培板中为苗菜，所有成菜栽培板中为小菜，成为第二状态；在第二状态下，保持一个周期的生长，所述操作层由第二状态转变为第一状态，完成生产循环周期。

所述同一个操作层中包含两层成菜栽培床和一层苗菜栽培床；所述苗菜栽培板中栽培孔的数量是成菜栽培板中栽培孔数量的2倍，在上述第二步骤中，将一个苗菜栽培板中的小菜移栽到两个成菜栽培板中。

所述同一个操作层为位于植物栽培架的同一层上的一个苗菜栽培床和两个成菜栽培床；所述苗菜栽培板中栽培孔的数量是成菜栽培板中栽培孔数量的2倍，在上述第二步骤中，将一个的苗菜栽培板中的小菜移栽到两个成菜栽培板中。在本发明的漂浮移动栽培装置及栽培方法中，植物苗菜上架和成菜采收下架，在栽培架的两端通过栽培板的漂浮移动顶推后面的栽培板进行移动，实现双向同时操作，植物在栽培板上移动，工人基本固定在原地进行操作，以栽培板的漂浮移动替代横向走动，操作简单，劳动强度低，生产效率高，同时还大大降低了安全风险。

本发明提供的漂浮移动栽培装置及栽培方法，将操作面从栽培架的长度方向改到宽度方向，同时还可以大大提高时间空间利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明示例性的实施方式，不作为对本发明技术方案的具体限定。

图1示出了在植物工厂中设置的本发明的漂浮移动栽培装置。

图2示出了本发明的漂浮移动栽培装置的局部侧视示意图。

图3示出了本发明漂浮移动栽培装置的操作状态示意图。

图4示出了本发明漂浮移动栽培装置的第一状态示意图。

图5示出了本发明漂浮移动栽培装置的第二状态示意图。

图6为在植物工厂中设置了现有栽培装置的示意图。

图7为在植物工厂中设置了现有栽培装置的局部侧视示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，是示例性的实施例，并不作为本发明的具体限定。

如图1所示，示出了在植物工厂中设置的本发明的漂浮移动栽培装置。图中植物工厂1的中部为培养区，培养区摆放多个栽培架10，栽培架10的每一层沿栽培架宽度方向并排设置两个营养液栽培床20，在两个栽培架10之间为辅助通道13，在栽培架的长度方向的两端为生产交通通道14。栽培架10长度方向的两端为第一、第二操作区，平台车40分别设置在第一、第二操作区。

图2示出了本发明的漂浮移动栽培装置的局部侧视示意图。图3示出了本发明漂浮移动栽培装置的操作状态示意图。如图1、图2所示，本发明的漂浮移动栽培装置包括：多层的植物栽培架10；设置在栽培架10上的栽培床20和设置在栽培床20中的栽培板；所述栽培床的长度大于其宽度和高度；所述植物栽培架10的每一层沿宽度方向并排设置至少两个所述栽培床20，在同一个操作层上包括成菜栽培床22和苗菜栽培床21。在一个栽培架上可以包括多个操作层，通常是方便平台车操作的高度范围内。成菜栽培床22和苗菜栽培床21中填充有营养液，如图3所示，所述成菜栽培床22中沿长度方向并排设置多个可沿成菜栽培床的长度方向漂浮移动的成菜栽培板220，所述苗菜栽培床21中沿长度方向并排设置多个可沿苗菜栽培床21的长度方向漂浮移动的苗菜栽培板210。

如图2所示，所述植物栽培架10的每一层沿宽度方向并排设置两个成菜栽培床22或两个苗菜栽培床21，设置所述成菜栽培床22的层高高于设置所述苗菜栽培床的层高21，两层成菜栽培床22和一层苗菜栽培床21构成同一个操作层。

如图3所示，所述植物栽培架的每一层沿宽度方向并排设置三个栽培床，包含一个苗菜栽培床21和两个成菜栽培床22，一层即构成同一个操作层。

如图3所示，所述成菜栽培板220和苗菜栽培板210具有不同数量的栽培孔，所述成菜栽培床22和所述苗菜栽培床21中的营养液成分不同。

所述苗菜栽培板210中栽培孔的数量是成菜栽培板220中栽培孔数量的2倍。

图3示出了本发明漂浮移动栽培装置的操作状态示意图；图4示出了本发明漂浮移动栽培装置的第一状态示意图；图5示出了本发明漂浮移动栽培装置的第二状态示意图。

根据本发明的漂浮移动栽培方法，本发明的方法包括了从苗菜到成菜的生产过程，从种子萌发到苗菜的过程可以采用现有已知的任何方式。根据本发明的方法使用上了本发明上述技术方案中的漂浮移动栽培装置，如图3所示，设植物栽培架长度方向的一端为第一侧(图中左侧，也可为右侧)，另一端为第二侧(与第一侧相对的一侧)；通过平台车40将操作平台41抬升至针对操作层操作的高度，两个工人分别在两端的平台上同时操作。在同一个操作层上，成菜栽培床22中成菜222成熟和苗菜栽培床21中苗菜长成为小菜212为第一状态；在第一状态时，执行第一步骤：在上述第一侧，从成菜栽培床22中采收成熟的成菜222，并下架采收完成后的成菜栽培板220；此时，成菜栽培床22中空出一个成菜栽培板220的位置。执行第二步骤：可以采用从第一侧用引绳拉拽或从第二侧顶推的方式将成菜栽培床22中的成菜栽培板220朝向上述第一侧移动，成菜栽培床22在第二侧空出一个栽培板的位置。在第二侧，从提供箱52中取出空的成菜栽培板220，在空出的栽培板位置处上架空的成菜栽培板220，将同一个操作层的苗菜栽培床21中苗菜栽培板210上的小菜212移栽至新上架的空的成菜栽培板220中，下架小菜被移栽后的空的苗菜栽培板210，收集移栽后空的苗菜栽培板210，放置于收集箱51中。此时苗菜栽培床空出位置。执行第三步骤：可以采用从第一侧用引绳拉拽或从第二侧顶推的方式将栽有小菜212的苗菜栽培板210在苗菜栽培床21中朝向上述第二侧移动，使得第一侧苗菜栽培床21空出位置。在第一侧，从苗菜箱50中取出定制好苗菜211的苗菜栽培板210，进行上架操作，在苗菜栽培床21中上架栽有苗菜211的苗菜栽培板210。重复上述第一步骤至第三步骤，直至同一个操作层中的成熟的成菜222被采收，苗菜栽培板210中所有的小菜212被移栽到成菜栽培床22的成菜栽培板220中；此时，该操作层中所有苗菜栽培板210中为苗菜211，所有成菜栽培板220中为小菜212，成为如图4所示第二状态；在第二状态下，保持一个周期的生长，所述操作层由第二状态转变为第一状态，完成生产循环周期。

如图2所示，所述同一个操作层中包含两层成菜栽培床22和一层苗菜栽培床21；所述苗菜栽培板中栽培孔的数量是成菜栽培板中栽培孔数量的2倍，在上述第二步骤中，将一个苗菜栽培板中的小菜移栽到两个成菜栽培板中。如此，两个工人可以在栽培架的两侧同时完成一个操作层上的操作，而无需移动位置和高度。

在另一个实施例中，如图3至图5所示，同一个操作层为位于植物栽培架的同一层上的一个苗菜栽培床和两个成菜栽培床；所述苗菜栽培板中栽培孔的数量是成菜栽培板中栽培孔数量的2倍，在上述第二步骤中，将一个的苗菜栽培板中的小菜移栽到两个成菜栽培板中。如此，两个工人可以在栽培架的两侧同时完成一个操作层上的操作，而无需移动位置和高度。

以生菜为例具体地说，定植后的苗菜在培养区上架培养，苗菜在培养10天后长成小菜，此时进行一次间苗移栽，苗菜栽培板上有24个栽培孔，一个苗菜栽培板中的小菜可以移栽到2个分别具有12个栽培孔的成菜栽培板上，再培养10天长成成菜。在栽培架的一端为苗菜栽培板的上架区42和成菜栽培板的下架区42，另一端为移栽换板区43。2个工人分别在栽培架两端同时操作，其中一个工人将上架的苗菜栽培板从上架区42向移栽换板区43推动，在下架区42下架成熟的成菜；另一个工人在移栽换板区43将苗菜栽培板中的小菜，移栽到成菜栽培板中，并将移栽后的成菜栽培板朝向下架区42推动，。2个人相向操作完成不同工作，被称为“相向单工操作”。如果在两端的两个工人完成相同的工作则称为“相向双工操作”。

在多层的栽培架中，以图2所示的每层具有两列栽培床的情况，在底部1-3层的第一操作层上，工人可以站在地面上进行操作；在4-6层的第二操作层以及以上的各个操作层上，工人可以通过升降平台40、41站在操作平台42、43上进行操作。操作期间没有横向移动，只需在完成一个操作层后进行升降操作即可，工人的劳动强度低，生产效率高。苗菜和小菜同期培养，空间利用率高，相同栽培板数量的情况下提高产菜量33％以上。

而且采用了“相向单、双工操作”工艺，由于栽培架长度方向两个栽培架之间的通道不需要升降平台的通过，可以尽可能减小宽度，只要满足植株生长的通风条件和相关设施的维护宽度即可，进一步节省了空间，培养区单位土地面积的栽培架数量增加了约25％。

如图2所示，植株分为两个阶段进行培养，苗菜培养10天，小菜培养10天；10天苗菜的外形高度比10天的小菜矮，栽培架中用于苗菜培养的层高可以设置成比小菜培养的层高矮，用于苗菜培养所需光源31的强度比用于小菜培养所需光源32的强度更小。栽培架的层高和光源强度、甚至光照波长都可以根据培养的植株不同生长阶段的需求不同，进行具体针对性的设计，减少了栽培架的高度，也减少了光源的能耗。

另外，栽培板漂浮只用于栽培板移动，栽培板移动时植物培养为暗期，不存在光线照射营养液而产生绿藻污染营养液的情况。

综上，对于本领域普通技术人员来说，根据本发明的上述实施例所作出的任何修改、变动，在不脱离本发明宗旨的情况下，均应包含于本发明的保护范围之内。