一种智能家用植物分层式水培种植装置的制作方法

本实用新型涉及一种种植装置，特别涉及一种智能家用植物分层式水培种植装置。

背景技术：

目前基于水培种植设备的植物工厂，应用范围和栽培面积都在不断扩大，然而产量和质量都在极大程度上受限于种植者的专业水平。不同营养液微量元素的配比，植物光谱的分配，温度、湿度等外界环境因素，及种植人员对植物在不同生长阶段所需的营养和外部环境的把控，均会对水培植物的长势造成极大的影响。因此，该技术只能有效应用于有专家指导的大型智能农场，无法在家用小型化设备中得到广泛普及。

如公告号为CN105210836A的中国实用新型专利公开了“一种用于家庭的垂直农场种植柜及其控制方法”，其通过对温度、湿度、水循环，灯光的自动控制功能，及不同生长区之间的隔离，为植物提供在不同生长阶段所需的外部环境。此种方式存在的缺陷在于，用户虽然能通过柜体外表面上的控制按键面板控制温度、湿度及灯光，但没有专业种植经验的用户，很难判断出不同植物在不同生长阶段所需的具体温度、湿度及灯光。而随着植物的不断生长，用户需要手动将植物从叶菜育苗区移植至叶菜幼苗生长区，再移植至叶菜幼苗成熟区，这给用户对植物不同生长阶段的把握和植物在不同生长阶段对所需外界环境因素的变化，更增加了难度。设备本身没有达到全自动的效果，而没有专业技术和种植经验的普通用户无法得到理想的种植效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种智能家用植物分层式水培种植装置，该装置能够为植物提供全自动式种植温室，确保植物的整个生长环境全自动调控至最佳状态，使普通用户可以便捷的种出最优质的水培作物。

本实用新型的技术方案如下：

一种智能家用植物分层式水培种植装置，包括一个箱体，其特殊之处是：所述箱体内部由下至上分成相互隔离的蓄水层、隔离层和种植层，其中隔离层和种植层为多组且由下至上叠加布置；所述蓄水层分别通过供水泵、排水泵及管路与每个隔离层连通，用于将蓄水层内存储的水和营养液通过供水泵打入每个隔离层，并将隔离层内的水和营养液通过排水泵抽回蓄水层；在相邻的隔离层和种植层之间分别设有安装板，在安装板上悬挂有多排网状种植槽，种植槽下端插入隔离层内，用于放置植物并获取营养液中的水分和营养；在箱体内位于每个种植层顶部分别设有植物灯，用于为植物提供光照；

还设有中央控制系统，所述供水泵、排水泵和植物灯分别与中央控制系统连接，用于控制供水泵、排水泵和植物灯的工作；

在箱体内位于每个种植层顶部对称设有摄像头，摄像头与中央控制系统连接，用于对植物种子的抽丝、发芽情况进行图像采集。

作为优选，在箱体两侧分别通过护板形成一个夹层，在其中一个夹层内设有雾化器，雾化器上连接进水管并插入蓄水层内；在箱体两侧的夹层内对应种植层处分别设有通风扇，用于将雾化器工作时产生的水雾吹入种植层中，利用水雾蒸发吸热以达到降温效果。

作为优选，在蓄水层内设有电加热棒，电加热棒与中央控制系统连接，用于加热蓄水层内的水和营养液。

作为优选，在每个安装板上位于种植层内的植物灯正下方分别设有光照传感器，光照传感器与中央控制系统连接，用于采集种植层内的光照强度。

作为优选，在每个种植层内分别设有环境传感器，环境传感器与中央控制系统连接，用于采集每个种植层内的温度和湿度。

作为优选，在蓄水层和每个隔离层内分别设有电子水位计，电子水位计分别与中央控制系统连接，用于测量蓄水层和每个隔离层的水位高度。

本实用新型的有益效果是：该装置将机器视觉和深度学习技术应用于精准灌溉系统中，能够为植物提供全自动式种植温室，有效地消除了传统水培系统对种植者专业技能和经验的依赖，以及人工的主观判断对植物生长效果的影响；确保植物的整个生长环境全自动调控至最佳状态，使普通用户可以便捷的种出最优质的水培作物。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖视图。

图2是图1的左视图。

图中：箱体1，蓄水层101，隔离层102，种植层103，注水口104，供水泵 2，雾化器3，电加热棒4，安装板5，上水管6，通风扇7，植物灯8，种植槽9，护板10，夹层11，电源变压器12，中央控制系统13，摄像头14，光照传感器 15，环境传感器16，排水管17，水槽18，排水泵19，电子水位计20，小门21。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以使本领域技术人员参照说明书内容能够据以实施。

如图1-图2所示，本实用新型涉及的一种智能家用植物分层式水培种植装置，包括一个箱体1，所述箱体1内部由下至上分成相互隔离的蓄水层101、隔离层 102和种植层103，其中隔离层102和种植层103为多组且由下至上叠加布置。所述蓄水层101位于箱体1内底部且分别通过供水泵2、排水泵19及管路与每个隔离层连通，用于将蓄水层内存储的水和营养液通过供水泵2打入每个隔离层，并将隔离层内的水和营养液通过排水泵19抽回蓄水层。在箱体1两侧分别通过螺钉固定有护板10并通过护板10形成一个夹层11，所述供水泵2位于蓄水层内并通过位于箱体1左侧夹层11内的上水管6与每个隔离层连通；所述排水泵 19及连接的排水管17位于箱体1右侧的夹层11内。在箱体1一侧靠近蓄水层上端设有注水口104，用于向蓄水层内注入水和营养液。在箱体1前面对应种植层103处分别设有开口并在开口处铰接有小门21，以便于操作。

在箱体1的每个隔离层内分别通过间隙配合插入有水槽18，所述上水管6 和排水管17分别与水槽18内腔连通。在相邻的隔离层和种植层之间分别设有安装板5，安装板5分别落在对应的水槽18上面。在安装板5上悬挂有多排网状种植槽9，种植槽9下端插入隔离层内的水槽18内腔，用于放置植物根部并获取营养液中的水分和营养。

在箱体1内位于每个种植层顶部分别设有二个相互平行的植物灯8，该植物灯8为多频谱植物光照度，植物灯8的蓝光红光比例及光照时长由中央控制系统 13通过云端数据库实时调控，用于为植物提供光照。所述中央控制系统13安装在箱体1顶部，所述供水泵2、排水泵19和植物灯8分别与中央控制系统13有线连接，用于控制供水泵2、排水泵19和植物灯8的工作。

在每个安装板5上位于种植层内的植物灯8正下方分别安装有光照传感器 15，光照传感器15与中央控制系统13通过数据线连接，用于采集种植层内的光照强度。在箱体1内位于每个种植层顶部对称设有摄像头14，摄像头14与中央控制系统13通过信号线连接，用于对植物种子的抽丝、发芽情况进行延时摄相，得到每一个时间段植株的生长状态，用其生成训练样本和标签，构架算法内的卷积神经网络，并对该网络作出参数调优。

在箱体1一侧内壁位于每个种植层内分别固定有环境传感器16，环境传感器16与中央控制系统通过数据线连接，用于采集每个种植层内的温度和湿度。

在箱体1左侧的夹层11内下部设有雾化器3，雾化器3上连接进水管并插入蓄水层内。在箱体1两侧壁及护板上对应种植层中部分别设有通风口并在两侧的夹层11内对应通风口处分别安装有通风扇7，用于形成通风气流将雾化器3 工作时产生的水雾吹入种植层中，利用水雾蒸发吸热以达到降温效果。

在蓄水层内下部设有电加热棒4，电加热棒4与中央控制系统连接，用于加热蓄水层内的水和营养液。在蓄水层和每个隔离层内分别设有电子水位计20，电子水位计20分别吊装在水槽18和安装板5的底面，电子水位计20分别与中央控制系统通过数据线连接，用于测量蓄水层和每个隔离层内的水位高度。

所述中央控制系统内置蓝牙模块和WiFi模块，通过蓝牙模块能够与用户手机互联进行近距离数据采集和系统控制，同时通过WiFi模块将环境数据和图像信息上传至云端服务器。在箱体1左侧的夹层内上端设有电源变压器12，用于连接中央控制系统并通过中央控制系统为供水泵2、排水泵19、雾化器3、植物灯8、电加热棒4以及各个传感器提供电源。

使用时，通过中央控制系统可以根据植物成长阶段自动设置不同模式。种植起始点系统默认为育种模式。不同种子所需环境不同，中央控制系统根据云端数据库信息，通过编码判断种类，自动获取特定种子的最佳育种环境参数，无需用户通过种植经验人工设置。例如，某种子需要温度控制在20℃，湿度控制在60％，并设置24小时持续光照。种子被种下时，中央控制系统会自动从云端数据库中调出这些最佳生产参数。育种过程中，在温度过低时，中央控制系统自动开启电加热棒4，并关闭通风扇7及雾化器。温度过高时，开启通风扇7散热；环境传感器16可检测此时降温速率，若降温速率较慢，可打开雾化器，利用水雾蒸发吸热的原理进行辅助加速降温。同时，通风扇7会根据种植层内部湿度变化，按需开启。由于水分蒸发和植物的蒸腾作用，种植层内的湿度会持续升高，当到达既定阈值后，中央控制系统自动开启通风扇7降湿。育种过程中，由于种子需要充足的水分，即通过供水泵2将水注满隔离层的水槽后，通过设在隔离层的电子水位计20测量并配合供水泵2保持水位高度，直至种子生根、发芽进入成长期。

在种植起始点，通过中央控制系统从云端数据库内获取种子的各项信息时，除了获取种子的最佳育种环境参数外，同时也获取默认育种时间。同时在整个育种过程中，通过摄像头14定期对种子的抽丝、发芽情况进行图像采集，并通过云端数据库中的深度学习算法进行分析，自动判断出幼苗成熟的时刻。此时，中央控制系统会自动由育种模式切换成生长模式。生长模式下，温度、湿度、水分和光照等各项环境参数也会随着模式的切换而自动变化。相对于育种模式，生长模式下的大多数植物需要的温度更高、湿度更低。此外，由于植物根部的生长占用的空间及其所需的氧气，隔离层水槽的注水频率，单次注水时间和单次注水量都会变低。具体的参数系统会从云端数据库中自动获取，无需用户人工设置。与育种模式相比，生长模式对光照的控制会更为精细，光照时长、光谱分布和光强度均根据云端数据库信息进行相应调控。整个生长过程中，内置的摄像头会定时捕捉植物生长动态，并根据生长情况进行环境控制反馈。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。