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一种垂直立体种植蔬果自动补光的方法与流程

花匠小妙招
2024-12-06 12:48

本发明涉及植物补光技术领域，具体涉及一种垂直立体种植蔬果自动补光的方法。

背景技术：

当前世界温室种植补光用的方法，不外乎于温室上方水平纵横等间距的位置，布置高压钠灯、复金属灯、LED灯或LED灯管，由上向下远距离照射植株，为避免遮挡太阳光，所以都用高照度的灯具分散排列。

此外，植物工厂人工光照种植则多采立体多层支架式平面种植，在各层植株上方布置日光灯或LED灯，其光照方式则采由上而下近距离垂直照射植株。如此设置，虽然可以多层架种植以提高单位面积产量，但却无法利用太阳光进行光合作用，只能利用人工光照，而人工光照需要消耗大量的能源，且人工光照的光质不佳，易造成植株光型态改变，不利于植株开花结果。

由此可知，如采用太阳光源兼人工光源补光则无法近距离补光，因其人工光源灯具或多或少均会遮住太阳光，必须在温室的顶部远距离布置灯具，这样设置导致部分光源又因漫射而浪费；且单位面积土地的蔬果生产量，势必比立体多层次种植的蔬果生产量少。但如改用立体多层次种植，下层的植株将照不到太阳光。如采用立体多层支架平面种植，虽可于单位面积土地上多量种植，但却无法利用太阳光源供给下层的植株行光合作用，只能利用人工光源，因此造成能源浪费、蔬果的光形态不完整、影响植株开花结果。同时，在各层植株上方布置日光灯或LED灯，操作人员无法直接目视检查植株的生长状况，也造成操作人员摘老叶及采收工作的不便。

因此，本领域需要一种垂直立体种植蔬果自动补光的方法来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种垂直立体种植蔬果自动补光的方法，在垂直立体种植架上方的传动组件架设能够向上卷起、向下展开的LED铝箔席，当太阳光照强度不足时，控制器水平伸缩移动固定架，使铝箔席伸出到蔬果植株上方，并向下展开进行补光；且具有LED铝箔席的自动补光系统，能根据植株预先设定的光照累积照度而延长补光时间，使植株所受的光合作用有效辐射PAR达到植株生长的最有效值。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，LED铝箔席包括能自动向上卷起或向下展开的铝箔席、重量锤、多个焊有LED灯珠的LED灯条。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，铝箔席为一具有高反光度的柔软铝箔，能将叶面及种植板的反射光再反射回叶面，增加光照的利用率，也能将照射在铝箔席的太阳光反射到蔬果植株叶面，且铝箔席的柔软度足以将LED灯条向上卷起或者向下展开。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，多个焊有LED灯珠的LED灯条均设置在铝箔席的两面。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，LED灯条的发光强度上下不同，位于LED铝箔席上面的第一行LED灯条发出的灯光强度最弱，越向下行，LED灯条发出的灯光强度逐渐增强，补足位于下行蔬果植株所受日照不足的缺点，可使位于上下行不同位置的蔬果植株接受到的光照相同。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，重量锤在LED铝箔席向下展开时，能够使LED铝箔席下拉挺直。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，传动组件包括附马达的转轴、附马达的水平伸缩移动固定架。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，附马达的转轴能够将LED铝箔席向上卷起或向下展开。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，附马达的水平伸缩移动固定架，能将附马达的转轴水平伸出到蔬果植株上方位置，也能将附马达的转轴水平缩回到垂直立体种植架的正上方位置。

在上述垂直立体种植蔬果自动补光的方法的优选技术方案中，控制器包括光合作用有效辐射计，控制器接收光合作用有效辐射计发送的光合作用有效辐射值，控制器也能够控制水平伸缩移动固定架的伸出或缩回、附马达的转轴的顺时针转动或逆时针转动以带动LED铝箔席向上卷起或向下展开、LED铝箔席上的灯珠的点亮或熄灭。

另一方面，本发明提供了一种垂直立体种植架，包括喷雾施肥密闭空间、种植板和施肥喷雾器。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，垂直立体种植架的材质可以是金属、木材、塑料，或是其他坚硬的材质。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，种植板的材质可以是聚苯乙烯发泡挤塑板、保丽龙板，或是其他塑料发泡保温材质。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，垂直立体种植架的截面可以是长方形或A字形。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，种植板密封于垂直立体种植架的两侧，而另两侧及上端也由相同材质的塑料发泡保温材质密封，而此密封区便是喷雾施肥密闭空间。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，种植板上开有适当数量的穿透孔，穿透孔成45度角倾斜，外侧阳光照射区的位置较高，内侧喷雾施肥密闭空间的位置较低。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，蔬果植株根部以吸水的海绵包裹，将根部由上而下，顺着种植板上的穿透孔成45度角倾斜，插入到喷雾施肥密闭空间。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，垂直立体种植架的喷雾施肥密闭空间的上方，设置有施肥喷雾器，施肥喷雾器将管路送来的营养液肥，雾化散布在喷雾施肥密闭空间内，供蔬果植株根部吸收。

在上述垂直立体种植架的优选技术方案中，垂直立体种植架上方的施肥喷雾器可以是高压喷雾器或是附带风扇的超音波雾化器。

另一方面，本发明提供一光源组件，包括一能自动往上卷起或往下展开的铝箔席、多个焊有LED灯珠的LED灯条。

在本发明的光源组件的优选技术方案中，光源组件即LED铝箔席，当其往下展开时位于植株侧边，使得LED发出的光线直接近距离照射在蔬果植株，不会产生漫射造成光照损失。

在本发明的光源组件的优选技术方案中，光源组件LED铝箔席具有多条LED灯条和一反光度高的铝箔席。LED灯条水平布置在铝箔席的两侧平面上，可同时供给两侧蔬果植株光照。

在本发明的光源组件的优选技术方案中，光源组件LED铝箔席的多条LED灯条由铝基板制成，可根据生产需求不同——营养生长收获叶菜、生殖生长收获果实或其它特殊药用植物，在多条LED灯条上焊接不同组合的多个红色、蓝色或其他色光的LED灯珠。

在本发明的光源组件的优选技术方案中，光源组件LED铝箔席的多条LED灯条，是水平地以导热胶黏着或以螺栓锁固于反光度高的铝箔席的两侧平面上。

在本发明的光源组件的优选技术方案中，光源组件LED铝箔席，其下端具有一重量锤，重量锤的重量足以将LED铝箔席于往下展开时，使LED铝箔席下拉挺直。

另一方面，本发明提供一传动组件，其包括一附马达的转轴，及一附马达的水平伸缩移动固定架。

在本发明的上述优选技术方案中，LED铝箔席固定在附马达的转轴上，当马达顺时针转动或逆时针转动时，带动转轴将LED铝箔席往上卷起或往下展开。

在本发明的上述优选技术方案中，附马达的转轴固定在附马达的水平伸缩移动固定架上方，当附马达的转轴将LED铝箔席往下展开前，先控制附马达水平伸缩移动固定架，将附马达的转轴自垂直立体种植架上方移出至蔬果植株上方。

在本发明的上述优选技术方案中，附马达的转轴固定在附马达的水平伸缩移动固定架上方，当附马达转轴将LED铝箔席往上卷起后，便控制附马达的水平伸缩移动固定架，将附马达的转轴自蔬果植株上方移回至垂直立体种植架上方。

另一方面，本发明还提供了一控制器、一光合作用有效辐射计(PAR SENSOR)，及一LED铝箔席自动补光系统软件。

在本发明的上述优选技术方案中，控制器是一微处理器、可程控器或是工业级计算机，其附有多组可控制或读取的I/O设备，及一LED铝箔席自动补光系统软件，可接收光合作用有效辐射计所送来的光合作用有效辐射值，也可控制附马达的水平伸缩移动固定架的伸出或缩回、附马达的转轴的顺时针转动或反时钟转动、LED铝箔席上灯珠的点亮或熄灭。

在本发明的上述优选技术方案中，光合作用有效辐射计(PAR SENSOR)具有多个亮度感测头，分别位于垂直立体种植架上蔬果植株水平位置。

在本发明的上述优选技术方案中，光合作用有效辐射计能量测所接收到的光线的光合作用有效辐射(PAR)，并将光合作用有效辐射计的读值，送往控制器。

在本发明的上述优选技术方案中，控制器接到光合作用有效辐射计传送来的读值，便与预先设计的太阳光光合作用有效辐射的最低值作比较，如光合作用有效辐射计传送来的读值，低于预先设计的太阳光光合作用有效辐射的最低值，则控制器将控制附马达的水平伸缩移动固定架，带动附马达的转轴，自垂直种植架正上方移往蔬果植株的上方，并控制附马达的转轴转动，将LED铝箔席往下展开，开启LED光源，使LED光照射蔬果植株，进行补光。

在本发明的上述优选技术方案中，控制器接到光合作用有效辐射计传送来的读值，便与预先设计的太阳光光合作用有效辐射的最低值作比较，如光合作用有效辐射计传送来的读值，高于预先设计的太阳光光合作用有效辐射的最低值，则控制器先控制关闭LED光源，同时控制附马达的转轴将LED铝箔席往上卷起，然后控制附马达的水平伸缩移动固定架，带动附马达的转轴，自蔬果植株正上方移往垂直种植架的上方，使太阳光直接照射蔬果植株，进行日照，不会造成LED铝箔席或附马达的转轴遮住太阳光。

在本发明的上述优选技术方案中，控制器接到光合作用有效辐射计传送来的读值(μmole/m2·s)，并累积蔬果植株当日接受的光合作用有效辐射值，然后根据此数据的大小与预先设计的值作比较，如蔬果植株当日接受的光合作用有效辐射值低于预先设计的值，则控制LED铝箔席加长补光的时间，如此可增加光合作有效辐射的累积值，以达到提早蔬果植株的产期，并提升蔬果植株产量的一种自动补光的方法。本领域技术人员能够理解的是，在本发明的垂直立体种植蔬果自动补光的方法优选技术方案中，通过这样设置，可以提供不同光质配比的光，以供不同蔬果植株的光需求。

进一步地，通过这样设置可以提供不同强度的光源给上下不同层次的植株，使上下层植株所接受到的光合作用有效辐射量的累积值相同。

进一步地，通过这样设置可以在太阳光不足时，自动补足植株设计预定要求的光合作用有效辐射量。

进一步地，通过这样设置可以于市场缺货时，自动延长蔬果植株的光照时间，藉以使蔬果收获期提早。

进一步地，选用LED作为发光光源，光电转换效率高，响应速度快，体积小，射出光线均匀，发热量小。

进一步地，选用铝箔席作为LED灯条的支持载体，导热速度快，厚度薄易卷收，表面光滑反光度高，能将照射在铝箔席的太阳光反射到蔬果植株叶面。

进一步地，通过这样设置可以使蔬果植株在接受太阳光照时，不会因人工灯具遮阴而减少太阳光的强度。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1为本发明的垂直立体种植蔬果自动补光的方法的组成示意图；

图2为本发明的垂直立体种植架的示意图；

图3为本发明的垂直立体种植蔬果自动补光状态一的结构示意图；

图4为本发明的垂直立体种植蔬果自动补光状态二的结构示意图；

图5为本发明的光合作用有效辐射计的排列示意图；

图6为本发明的LED铝箔席的主视图；

图7为本发明的LED铝箔席的侧视图；

附图标记：

1、LED铝箔席(发光组件)；10、LED灯条；11、LED灯珠；12、铝箔席；13、重量锤；2、垂直立体种植架；21、喷雾施肥密闭空间；22、种植板；23、施肥喷雾器；3、传动组件；31、附马达的转轴；32、附马达的水平伸缩移动固定架；4、控制器；41、光合作用有效辐射计(PAR SENSOR)；5、蔬果植株；51、蔬果植株根部。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的较佳实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

如图1至7所示是根据本发明的LED铝箔席1，其可以应用于各种垂直立体种植蔬果需要补光的环境，特别地，其可以使用于各种日照型垂直立体种植蔬果且日照光线不足的环境，是一种可以使蔬果产期提早、产量提高的补光方式。

如图1、6和7所示，根据本发明的LED铝箔席1包括LED灯条10、LED灯珠11、铝箔席12、重量锤13。

LED灯珠11用于产生光线，LED灯珠11被焊接于LED灯条10上，而LED灯条10水平安装于铝箔席12两侧的平面上。当LED铝箔席1发出光线时，光线经过LED灯珠11通电射出，使得光线照射在LED铝箔席1两侧面的蔬果植株5上。

特别要提的是，位于LED灯条10上的LED灯珠11，所产生的光线强度均不相同，位置在上面的LED灯条10上的LED灯珠11所发出的光照强度较低，而位置在下面的LED灯条10上的LED灯珠11发出的光照强度较高，如此方能使位置在下面的蔬果植株5接受的光照强度，与位置在上面的蔬果植株5接受的光照强度相同。

重量锤13位于LED铝箔席1的下端，重量锤13的重量足以将LED铝箔席1下拉，使的挺直。

图2是根据本发明的垂直立体种植架2的结构示意图，其为蔬果植株的栽培设施。

垂直立体种植架2包括喷雾施肥密闭空间21、种植板22、施肥喷雾器23。

垂直立体种植架2的形状为长方体支架，材质为不锈钢焊制或者螺栓锁紧固定。

种植板22的材质为聚苯乙烯发泡挤塑板(Polystyrene foaming Plastic board)。

种植板22密封固定于垂直立体种植架2的左右两侧，而垂直立体种植架2的前后两侧及上端也以聚苯乙烯发泡挤塑板密封固定，而形成一密闭的喷雾施肥密闭空间21。

种植板22上开有适当数量的穿透孔，穿透孔成45度角倾斜，靠近外侧阳光照射区位置较高，靠近内侧喷雾施肥密闭空间21位置较低。

种植板22上种植有蔬果植株5，蔬果植株5种植时，先将蔬果植株根部51以会吸水的海绵包裹，再将蔬果植株根部51由上而下，顺着穿透孔成45度角倾斜，插入到喷雾施肥密闭空间21。

施肥喷雾器23固定于喷雾施肥密闭空间21内的上侧，施肥喷雾器23将管路送来的营养液肥，雾化散布在喷雾施肥密闭空间21内，供蔬果植株根部51吸收。

图3是根据本发明的传动组件3，其为控制铝箔席12上下左右移动的机构。

如图3所示，传动组件3包括附马达的转轴31、附马达的水平伸缩移动固定架32。

附马达的转轴31于顺时针转动或逆时针转动时，将因所在位置的不同而带动LED铝箔席1向上卷起或向下展开，如果附马达的转轴31位于垂直立体种植架2上方右侧时，附马达的转轴31顺时针转动，将带动LED铝箔席1向下展开；附马达的转轴31反时钟转动，将带动LED铝箔席1向上卷起。反之，如果附马达的转轴31位于垂直立体种植架2上方左侧时，附马达的转轴31顺时针转动，将带动LED铝箔席1向上卷起；附马达的转轴31反时钟转动，将带动LED铝箔席1向下展开。

附马达的转轴31位于附马达的水平伸缩移动固定架32的上方。当附马达的水平伸缩移动固定架32从左到右水平伸出移动时，附马达的转轴31也随附马达的水平伸缩移动固定架32移动，从垂直立体种植架2的正上方水平移动到蔬果植株5的正上方。

垂直立体种植架2上有两组传动组件3，当此两组传动组件3的两组附马达的水平伸缩移动固定架32，分别向左右两侧伸出移动时，因为此两组传动组件3的重量相同，所以整个垂直立体种植架2将会保持左右平衡。

如图4所示，根据本发明的上述较佳实施例，垂直立体种植架2上方有两组传动组件3，当太阳光照充足时，此两组传动组件3的两组所附马达的水平伸缩移动固定架32，分别由左右两侧缩回移动至垂直立体种植架2上方，如此传动组件3将不会遮蔽住述蔬果植株5的太阳光照。

图1是根据本发明的控制器4，其为一工业级计算机，是控制整个补光系统的中央控制单元。

如图1所示，根据本发明的控制器4，其包括光合作用有效辐射计41，及LED铝箔席自动补光系统软件。光合作用有效辐射计41能量测所接收到的光线的光合作用有效辐射，并将光合作用有效辐射计41的读值，送向控制器4。

控制器4接到光合作用有效辐射计41传送来的读值，便与预先设计且储存在控制器4的太阳光光合作用有效辐射的最低值作比较，如光合作用有效辐射计41传送来的读值，低于预先设计的太阳光光合作用有效辐射的最低值，则控制器4将控制附马达的水平伸缩移动固定架32带动附马达的转轴31，自垂直立体种植架2正上方位置移向蔬果植株5的正上方，并控制附马达的转轴31转动，将LED铝箔席1向下展开，开启LED灯珠11的光源，使LED光照射向蔬果植株5，进行补光。

控制器4接到光合作用有效辐射计41传送来的读值，便与预先设计且储存在控制器4的太阳光光合作用有效辐射的最低值作比较，如光合作用有效辐射计41传送来的读值，高于预先设计的太阳光光合作用有效辐射的最低值，则控制器4先控制LED灯珠11的光源，使之关闭；同时控制附马达的转轴31将LED铝箔席1向上卷起，然后控制附马达的水平伸缩移动固定架32带动附马达的转轴31，自蔬果植株5正上方移向垂直立体种植架2的正上方位置，使太阳光直接照射蔬果植株5进行日照，不会造成LED铝箔席1或附马达的转轴31遮住太阳光。

LED铝箔席1向下展开进行补光时，即使仍有较微弱的太阳光照射，因为铝箔席12表面光滑反光度高，能将照射在铝箔席12的日照反射到蔬果植株5的叶面。

如图5所示，根据本发明的上述较佳实施例，垂直立体种植架2上的光合作用有效辐射计(PAR SENSOR)41具有多个亮度感测头，分别位于垂直立体种植架上植株水平位置。

光合作用有效辐射计(PAR SENSOR)41的多个亮度感测头，分别位于垂直立体种植架上每行蔬果植株的水平位置，能将每行蔬果植株接受到的日照强度及LED光照强度，传送到控制器4。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。