一種植物特徵光譜LED多功能育苗床及育苗方法與流程

2023-10-07 00:14:39

本發明屬於一種無土育苗栽培設備及方法。

背景技術：

目前出現了無土育苗技術，即進行育苗時用泥炭、巖棉、砂礫、珍珠巖、蛭石以及其他基質或單純採用營養液，而不用天然土壤。

無土育苗技術用於室內，室內環境條件可控制，不受天氣影響，肥水充足、通氣好，可提高培育植物的質量和產量。

此育苗方式可以進行技術規範化育苗，適於大規模、工廠化、立體化育苗。苗生長規範齊整，與床土育苗相比，其莖粗壯，葉面積大。

但是：

傳統條形植物補光燈用螢光燈，常常因為培養環境比較潮溼，燈具容易受潮腐蝕，而且有一定的高壓觸電危險。

其次燈具發熱嚴重，和種植的植物必須有一定的間隔空間，光譜相對固定無法選擇。

目前的育苗均為單層，浪費空間，不能充分發揮室內空間的優勢。

育苗床對水分和營養液的利用不充分。

照明光線單一，不能高效率育苗。

技術實現要素：

本發明提供一種植物特徵光譜LED多功能育苗床，其目的是解決現有技術存在的缺點，使育苗床可以充分利用室內空間、給植物供給充分的營養，使植物得到合適的光照。

本發明還提供一種植物特徵光譜LED育苗方法。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種植物特徵光譜LED多功能育苗床，其特徵在於：具有一個育苗架體，育苗架體上固設有從上到下排列的數個框架，框架上放置有底板，底板上安放育苗盒；

育苗盒上方對應的框架的底面的中部固設有噴霧頭；育苗架體上豎向固設有一根進水主管，每個噴霧頭以一根支管與進水主管相連，支管上設有電磁閥；所述電磁閥與可編程控制器電連接；

在底板上方的框架上固設有育苗燈，育苗燈的LED燈板上包括紅光、藍光、白光的LED燈珠；上述紅光、藍光、白光的LED燈珠與可編程控制器連接；

育苗燈包括一體成型的條形管狀外殼，外殼的下半部分為透明PC材質的弧形體，外殼的上半部分為乳白PC材質的方形體；外殼內固設有LED燈板，外殼兩端套設端蓋；每個端蓋分別伸出連接LED燈板的正極和負極的兩根連接線；正極連接線的端部為外螺紋接頭或內螺紋接頭，負極連接線的端部為外螺紋接頭或內螺紋接頭；

底板上設有數條平行的凹槽，育苗盒底面開設有數個過水通孔，過水通孔位於凹槽的上方；育苗盒內容置有基質塊，基質塊上開設有從上到下貫穿基質塊的植物插孔；

底板兩側分別設有與凹槽垂直的進水支管和出水支管，進水支管上具有與凹槽連通的進水口，進水支管與進水主管連接，出水支管上具有與凹槽連通的出水口，出水支管與出水主管連接，出水主管與水槽連接，進水主管與水泵連接，水泵與水槽連接。

架體上固設有空氣溫溼度監控模塊，育苗盒內固設有基質溫溼度監控模塊，空氣溫溼度監控模塊和基質溫溼度監控模塊與可編程控制器連接。

所述底板上的凹槽是弧形的凹槽，相鄰弧形凹槽之間為弧形凸起，而使底板成為波紋形狀。

植物插孔的數目和位置對應於過水通孔。

所述架體包括兩對空心立柱，立柱包括具有從上到下排列的安裝孔的外側面、具有開口的內側面、兩個分別具有從上到下排列的安裝孔的安裝側面；每對立柱的開口相對設置，位於每對立柱之間的支撐杆的兩端插入該對立柱的兩個內側面開口中，以螺栓螺母組合穿過安裝側面的安裝孔和支撐杆的安裝孔而使支撐杆與立柱固連，立柱內具有管道容置腔；兩對立柱之間從上到下排列有數對橫梁，橫梁的兩端以螺栓螺母組合穿過外側面的安裝孔和橫梁的安裝孔而使橫梁與立柱固連；每對橫梁上架設有數根橫杆，每對橫梁及其上的橫杆構成一個框架；進水主管和出水主管穿過管道容置腔。

橫梁具有臺階面，相對的橫梁的臺階面相對，橫杆的兩端架設在臺階面上。

安裝側面設有安裝凹槽，安裝凹槽的底部開設安裝孔。

具有一個金屬燃燒器，金屬燃燒器包括一個筒型的燃燒筒，燃燒筒內設天然氣燃燒頭，天然氣燃燒頭連接具有調節閥的天然氣管道，燃燒筒的外側邊連接兩個弧形抱箍，弧形抱箍環繞進水主管後，穿過兩個弧形抱箍的螺栓螺母組合將弧形抱箍緊固連接在進水主管上。

一種植物特徵光譜LED育苗方法，其特徵在於：在種有植物的育苗盒上方以LED燈照射植物，LED燈包括紅光、藍光、白光LED燈珠，對紅光、藍光、白光的輻射強度值進行調整，以獲得符合植物生理生化指標的光譜。

本發明的有益之處在於：

本發明通過多層底板安裝在育苗架體上，從而實現多層育苗，不僅增加了空間利用率，還可以在不同層種植不同的植物；每層的植物上方設置一個噴霧頭，並利用控制器控制每層設置的噴霧頭，可以實現根據植物實際需水量定時噴灌，節水、節能、節省勞動力。

本發明採用紅、藍、白三種LED光源，通過PWM調光方式，可實現每一種光源的輻射強度值分別調整和組合，從而獲得符合植物生理生化指標光譜；實現光譜、光強和光周期的智能、遠程控制。

本發明通過一體成型的管狀外殼，徹底避免了水霧從外殼連接處滲入的危險，正負極連接線的螺接結構，可以比單純的插設結構防水性能提高；外殼上部分和下部分透光性的不同，使光線可以集中向下照射到植物上。

本發明的波紋式盤體的凹槽可以使水或營養液通過，而育苗盒內被灌溉的水就可以排出，從而育苗盒內的植物可以得到循環的新鮮的水和營養液，有利於植物生長，進水支管、進水主管、出水支管、出水主管、水泵、水槽構成的水循環系統，可以讓營養液不斷循環，在水槽中對營養液過濾雜質並添加營養液，從而使育苗盒內植物所得到的營養液的營養程度保持穩定而又不至於囤積太多的水份。而且水的循環使用可以起到節水的效果。

在主進水管上設置金屬燃燒器，可以利用天然氣燃燒的發熱量加熱主進水管中的水，冬天在北方也可以使植物得到溫度較高的水，並且天然氣燃燒消耗了室內的氧氣，產生了二氧化碳，從而補充植物光合作用產生的二氧化碳，使室內氣體得到平衡，有利於植物生長。

本發明通過橫梁與立柱的連接配合橫杆而形成可放置底板的框架，橫梁可根據實際情況上下移動後再安裝，適應不同高度的植物，最大程度利用室內空間；支撐杆提供強度製成後，在立柱內留有管道容置腔，可以穿過管道為植物供電供水。本發明的架體擴展性極高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明架體和框架結構圖；

圖2是本發明立柱端部立體圖；

圖3是立柱與支撐杆和橫梁結合結構圖；

圖4是本發明底板、育苗盒、基質塊結構圖；

圖5是本發明架體、水循環系統結構圖；

圖6是本發明燃燒器示意圖。

圖7是育苗燈和噴霧頭位置圖；

圖8是噴霧頭、電磁閥、支管、進水主管連接圖；

圖9是本發明多個育苗燈連接結構圖；

圖10是圖9的A部的正極連接線和負極連接線連接狀態放大圖；

圖11是圖10的正極連接線和負極連接線分離狀態放大圖；

圖12是外殼剖面圖；

圖13是控制電路示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的實施例。

本發明是無土育苗技術使用的育苗設備。

如圖1、圖2、圖3所示，本發明具有一個育苗架體，育苗架體上固設有從上到下排列的數個框架，框架上放置有底板，底板上安放育苗盒。

架體有四根空心立柱1構成，立柱1為軋制鋼型材，立柱1包括具有從上到下排列的安裝孔110的外側面11、具有開口120的內側面、兩個安裝側面13，安裝側面13設有安裝凹槽131，安裝凹槽131的底部具有從上到下排列的安裝孔130。

四根空心立柱1分為兩對，每對立柱1的內側面的開口120相對設置，位於每對立柱1之間的支撐杆2的兩端插入該對立柱1的兩個內側面開口120中，以螺栓螺母組合穿過安裝側面13的安裝孔130和支撐杆2的安裝孔而使支撐杆2與立柱1固連，支撐杆14可以斜向設置，也可以橫向設置，其目的是使每對立柱1固連，每對立柱1構成一個架體的穩定的側面。由於安裝側面13設有安裝凹槽131，所以螺栓螺母組合的位於安裝側面13之外的部分可以容置在凹槽131中，不會影響後續橫梁16的安裝。

安裝好支撐杆14後，立柱1內還具有管道容置腔10，管道容置腔10的目的是穿過水管、電線等管道為育苗盒供水、為照明燈供電，管道容置腔10使各種管道得以固定。

兩對立柱1之間從上到下排列有數對橫梁15，橫梁15的兩端以螺栓螺母組合穿過外側面11的安裝孔110和橫梁15的安裝孔而使橫梁15與立柱1固連；橫梁15具有臺階面151，相對的橫梁15的臺階面151相對，數根橫杆16的兩端架設在臺階面151上。每對橫梁15及其上的橫杆16構成一個框架。

上述結構的育苗床結構穩定，並且可調性高，因為育苗床需要經常更換所種植的植物，各種植物高度不同，可以調整橫梁15與不同外側面安裝孔110的配合而調整每層框架之間的高度，以適應不同的植物。

支撐杆14也可以很方便地增加或者減少或者調解傾斜角度，以得到不同強度的育苗床架體。

並且，本結構可以向四周擴展：

例如，橫梁15方向，向兩側固定新的橫梁15以擴展出新的框架，也即將側邊的橫梁15固定在立柱1上，這個橫梁15的另一端固定新的立柱1，複製上述結構，得到新的架體和框架，並且可以一直延伸下去。

或者，支撐杆14方向，以穿過兩根立柱1的外側面11的安裝孔110的方式，在立柱1上安裝新的立柱1，再複製本結構得到新的架體和框架。

所以，本育苗床結構可擴展性強。

如圖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中種植植物34。

底板2是波紋盤，也即為波紋狀起伏的板體，具有多條平行的弧形凹槽21，在相鄰弧形凹槽21之間為弧形凸起22。

底板2放置育苗盒3，育苗盒3底面開設有數個過水通孔31，過水通孔31位於凹槽21的上方。

育苗盒3內容置有基質塊32，基質塊32的材質可以是海綿或巖棉，基質塊32上開設有從上到下貫穿基質塊32的植物插孔33，植物插孔33的數目和位置對應於過水通孔31。

需要育苗的植物34插入基質塊32的植物插孔33。

如圖5所示，底板2兩側分別設有與凹槽21垂直的進水支管62和出水支管72，進水支管62和出水支管72分別安裝固定在立柱1上。底板2位於進水支管62的一側略微高於位於出水支管72的一側。

進水支管62上具有與凹槽21連通的進水口61，也即進水支管62上開設的進水口61位於凹槽21的上方，並且進水支管62與豎直的進水主管6連接。

出水支管72上具有與凹槽21連通的出水口71，實際上出水支管72具有開放的長條槽做為出水口71，長條槽也即出水口71位於凹槽21的下方，出水支管72與豎直的出水主管7連接。

進水主管6和出水主管7分別安裝固定在立柱1上。

上述出水主管7與水槽73連接，進水主管6與水泵74連接，水泵74與水槽73連接。水槽73中可以安裝濾網。

實際使用時，水槽73內的營養液經過水泵74抽取到進水主管6後，輸送到每一層底板2側邊的進水支管62，然後從進水口61落到凹槽21中，在凹槽21中流動的過程中，營養液被基質塊32吸納，被植物插孔33中的植物34吸收，多餘的水或營養液從過水通孔31流出到凹槽21再流走，也可以直接從植物插孔33中伴隨植物34掉落的碎屑從過水通孔31流出到凹槽21再流走，水落入出水口71後，從出水支管72輸送到出水主管7，再送到水槽73中，水中的雜質通過濾網過濾，操作者可以定時向水槽73中加入營養粉，富營養的營養液再次通過水泵74進入進水主管6，如此循環。

這樣，植物34始終得到新鮮的水或營養液的滋養，解決了營養被吸收後的廢水無法排出，再灌水水又過多的現有技術的問題。營養液循環利用，避免了水被排出拋棄，起到節水的作用。

圖6所示的金屬燃燒器100包括一個筒型的燃燒筒101，燃燒筒101 內設天然氣燃燒頭102，燃燒筒101的外側邊連接兩個弧形抱箍103。

為了在北方的養殖屋內為植物提供溫水和足夠的二氧化碳，如圖2所示在進水主管6上安裝金屬燃燒器100，也即將弧形抱箍103環繞進水主管6後，穿過兩個弧形抱箍103的螺栓螺母組合104將弧形抱箍103緊固連接在進水主管上。天然氣燃燒頭102連接具有調節閥105的天然氣管道106。

抱箍結構安裝簡單，而且可以方便地調節金屬燃燒器100的位置。

這樣，當水溫太低不利於植物時，可以打開調節閥105點燃天然氣，由於金屬燃燒器100的金屬導熱作用，進水主管6內的水被加熱，溫度調節可以通過調節閥105調節火力實現，還可以在進水主管6上安裝多個金屬燃燒器100以保證水溫，在天然氣燃燒時，可以消耗室內的氧氣而產生二氧化碳，從而有利於植物的光合作用。

如圖7、圖8所示,進水主管6上設有手動閥61。

底板2上放置的育苗盒3上方對應的框架的底面的中部固設有噴霧頭4。

進水主管6與噴霧頭4之間以支管63連接，支管63上設有電磁閥64，電磁閥64與可編程控制器電200電連接。

實際使用時，育苗盒可以養殖同一種植物，也可以不同層的育苗盒養殖不同植物，每種植物在每個生長階段，所需要的水量和灌溉時間是不同的，因此可以根據計劃，對可編程控制器200編程，分別控制每個電磁閥64，從而單獨控制每個噴霧頭4，使每個噴霧頭4根據其下方的植物的需要，定時定量地噴出灌溉水，從而真正實現精細化育苗，並且省水。

作為替換，可以把電磁閥64換成手動閥，手動閥60換成電磁閥，可編程控制器控制電磁閥。

如圖9、圖10、圖11、圖12所示，底板2上放置的育苗盒3上方對應的框架的底面固設有一排育苗燈5。

育苗燈5具有一體成型的條形管狀外殼51，外殼51的下半部分為透明PC材質的弧形體52，外殼51的上半部分為乳白PC材質的方形體53；外殼5內安裝有鋁型材，鋁型材中插設LED燈板；LED燈板上安裝紅光、藍光、白光的LED燈珠，外殼5兩端套設端蓋54。

1：上述LED燈珠為SMD2835燈珠,藍光波長：450-455nm，紅光峰值波長：660nm，白光色溫:6000K-6500K,全功率下藍光、紅光、白光輻射功率比：4：4.5：1.5，每盞30W，LED晶片的功率效率：藍光≥50％，紅光≥30％，白光≥30％。

2、在距離光源表面下方10cm處的PPDF達到：150μmol·m-2·s以上；

由於噴霧頭4在一排育苗燈5中噴霧，如果採用現有技術的上下兩部分卡設結構的外殼，霧氣很容易從卡設位置侵入外殼而損壞LED燈板，本發明的一體成型的外殼5徹底解決了這種問題，外殼5兩端由於距離霧氣源頭，所以套設端蓋54並不會造成水氣的侵入。

外殼5的下半部分為透明PC材質的弧形體52，外殼5的上半部分為乳白PC材質的方形體53使燈光朝下照射植物，避免光線的浪費現象。

如圖10、圖11、圖12所示，每個端蓋54分別伸出連接LED燈板的正極和負極的正極連接線55和負極連接線56；正極連接線55的端部為正極接頭551，正極接頭551為外螺紋接頭或內螺紋接頭，負極連接線56的端部為負極接頭561，負極接頭561為外螺紋接頭或內螺紋接頭，上述外螺紋接頭和內螺紋接頭都是尺寸配對並可以相互螺設的。一個育苗燈5的一端的正極連接線55的外螺紋正極接頭551螺入相鄰的育苗燈5的一端的正極連接線55的內螺紋正極接頭551，如此依次連接，負極連接線56也依次連接，從而將同層的育苗燈5連接起來。這樣的螺紋連接比較現有技術的插設式電極更加防水。

如圖13所示：架體上固設有空氣溫溼度監控模塊400，育苗盒3內固設有基質溫溼度監控模塊300，空氣溫溼度監控模塊400和基質溫溼度監控模塊300與可編程控制器200連接。

可編程控制器200與遠程控制接口700連接。

可編程控制器200與電磁閥64連接，電磁閥64與噴霧頭4連接。

可編程控制器200與育苗燈5中的紅光LED燈珠501、藍光LED燈珠502、白光LED燈珠503連接。

開關選用帶漏電保護功能的自動空氣開關，工作電壓AC90-305V，具有漏電保護器600，電源500與育苗燈5中的紅光LED燈珠501、藍光LED燈珠502、白光LED燈珠503連接，電源500與電磁閥64連接。

實際使用時，可以通過遠程控制接口700控制可編程控制器200，空氣溫溼度監控模塊400和基質溫溼度監控模塊300將信號傳遞給可編程控制器200，可編程控制器200控制電磁閥64進而控制噴霧頭4的噴霧，以達到最好的灌溉效果。

採用LED燈，這種燈的光源主要是由紅藍白光源組成的，採用植物最敏感的光波段，結合植物對不同波長光線的需要，可通過可編程控制器200控制紅光LED燈珠501、藍光LED燈珠502、白光LED燈珠503，靈活調節，通過PWM調光方式，可實現每一種光源的輻射強度值分別調整和組合，從而獲得符合植物生理生化指標光譜滿足植物生長需求，有助於縮短植物生長周期，讓植物產生最佳的光合作用，植物得到最佳的生長狀態。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。