本發明涉及立體種植技術領域，具體而言，涉及一種立體種植機和立體種植系統。

背景技術：

農業是人類文明的基石，也是人類賴以生存的基礎，隨著世界人口的不斷增加，城市面積也隨之擴張，導致農業用地的面積不斷減少，因此農業技術面臨著需要在有限的土地資源上進一步提高農作物產量的問題，以目前的技術水平來看，立體種植技術是最能夠有效解決上述問題的一種農業種植技術。

現有技術中的立體種植技術主要通過立體種植架來實現，立體種植架分為立柱式、搭架式以及吊掛形式。立柱式立體種植架中植物圍繞立柱種植，且在豎直方向上設置多層。搭架式立體種植架為一多層設置的放置架，多層擱板設置在同一豎直平面內或多層擱板錯位設置。吊掛式立體種植架主要包括在垂直梯度上分層設置的多排吊籃(或吊槽、吊袋等)。

然而，本申請發明人發現，植物生長需要進行光合作用，而光合作用必不可少的是陽光，使用現有技術中的立體種植架，無論是立柱式、搭架式還是吊掛式，在植物排列的密集程度不變的情況下，由于陽光照射角度會隨時間變化而改變，植物之間存在相互遮光，植物對于陽光的利用率均不會很高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種立體種植機和立體種植系統，以緩解現有的立體種植架，在植物排列的密集程度不變的情況下，由于陽光照射角度會隨時間變化而改變，植物之間存在相互遮光，導致植物無法高效利用太陽光的技術問題。

本發明提供一種立體種植機，包括：多個與地面平行設置的種植架，設置在所述種植架上的種植槽，與多個所述種植架分別連接的傳動裝置，通過所述傳動裝置驅動所述種植架運動的驅動裝置，以及用于將多個所述種植架架離地面的支撐裝置；多個所述種植架兩兩平行設置，所述驅動裝置用于驅動多個所述種植架在豎直平面內沿封閉環形運動。

實際應用時，所述傳動裝置包括：在豎直平面內沿所述封閉環形設置的第一傳動帶和第二傳動帶，以及分別與所述第一傳動帶和所述第二傳動帶匹配設置的多個傳動輪，所述第一傳動帶和所述第二傳動帶相對設置在多個所述種植架的兩側，多個所述傳動輪兩兩對應設置，且對應設置的兩個所述傳動輪之間通過傳動軸連接，所述第一傳動帶和所述第二傳動帶與所述種植架均通過連接件連接，任意一個所述傳動輪與所述驅動裝置連接。

其中，所述連接件的一端與所述第一傳動帶或所述第二傳動帶固定連接，所述連接件的另一端與所述種植架鉸接連接。

具體地，所述支撐裝置包括：分別設置在多個所述種植架兩側的第一支架和第二支架；多個所述傳動軸分別與所述第一支架和所述第二支架通過軸承連接，所述第一支架和所述第二支架之間設置有固定架，所述固定架設置在所述封閉環形的中間。

實際應用時，本發明提供的立體種植機還包括設置在所述封閉環形底部的營養液槽；所述種植槽內填充有基質，且所述種植槽上設置有進液口；所述營養液槽內填充有營養液，當所述傳動裝置帶動任意所述種植架運動至所述封閉環形的最低點時，所述種植槽的所述進液口均低于所述營養液的液面高度。

其中，所述種植槽包括：基質容納腔，設置在所述基質容納腔的底部的多個凸起，多個所述凸起的頂部設置有所述進液口。

實際應用時，本發明提供的立體種植機還包括：設置在所述基質內的濕敏探頭，以及分別與所述濕敏探頭和所述驅動裝置電連接的控制裝置。

其中，本發明提供的立體種植機還包括：設置在所述基質內的營養液檢測儀，以及分別與所述營養液槽通過第一電磁閥連通的多個營養液儲存箱；所述營養液槽底部設置有排液口，所述排液口上設置有第二電磁閥；所述營養液檢測儀、所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均與所述控制裝置電連接。

具體地，本發明提供的立體種植機還包括：設置在所述種植槽外的照度儀，以及設置在所述封閉環形外側的led植物補光燈；所述照度儀和所述led植物補光燈均與所述控制裝置電連接。

相對于現有技術，本發明提供的立體種植機具有以下優勢：

本發明提供的立體種植機中，包括多個與地面平行設置的種植架，種植架上設置有種植槽，將種植架與地面平行設置能夠保證種植槽內的植物平穩的生長，多個種植架分別與傳動裝置連接，并且驅動裝置能夠驅動種植架在豎直平面內沿封閉環形運動，從而確保每個種植槽內的植物均能充分接觸陽光，根據植物的高度調整相鄰的兩個種植架之間的間距，由于多個種植架兩兩平行設置，因此在種植架沿封閉環形運動的過程中，能夠有效地緩解相鄰的兩個種植架中植物彼此遮光的問題，因此使用本發明提供的立體種植機能夠緩解現有的立體種植架，在植物排列的密集程度不變的情況下，由于陽光照射角度會隨時間變化而改變，植物之間存在相互遮光，導致植物無法高效利用太陽光的技術問題。

本發明還提供一種立體種植系統，包括種植大棚，以及設置在所述種植大棚內的多個本發明提供的立體種植機；所述種植大棚內設置有溫感探頭和二氧化碳探頭，以及與所述溫感探頭電連接的溫控裝置和與所述二氧化碳探頭電連接的新風裝置。

上述立體種植系統與本發明提供的立體種植機相對于現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于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附圖。

圖1為本實施例提供的立體種植機的立體結構示意圖；

圖2為本實施例提供的立體種植機中支撐裝置的結構示意圖；

圖3為本實施例提供的立體種植機中傳動裝置的結構示意圖；

圖4為本實施例提供的立體種植機中傳動裝置與營養液槽位置關系示意圖；

圖5為本實施例提供的立體種植機中種植槽的立體結構示意圖；

圖6為本實施例提供的立體種植機中種植槽的俯視結構示意圖；

圖7為本實施例提供的立體種植機中種植槽的剖視結構示意圖；

圖8為圖3中a部分局部放大圖；

圖9為圖4中b部分局部放大圖；

圖10為圖3中c部分局部放大圖。

圖標：10－種植架；11－種植槽；111－進液口；112－基質容納腔；113－凸起；20－傳動裝置；21－第一傳動帶；22－第二傳動帶；23－傳動輪；231－缺口；24－傳動軸；25－連接件；26－皮帶；27－螺栓；30－支撐裝置；31－第一支架；32－第二支架；33－固定架；40－營養液槽；41－營養液儲存箱；42－排液口；43－營養液。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

本發明實施例提供一種立體種植機，如圖1、圖3和圖4所示，包括：多個與地面平行設置的種植架10，設置在種植架10上的種植槽11，與多個種植架10分別連接的傳動裝置20，通過傳動裝置20驅動種植架10運動的驅動裝置，以及用于將多個種植架10架離地面的支撐裝置30；多個種植架10兩兩平行設置，驅動裝置用于驅動多個種植架10在豎直平面內沿封閉環形運動。

相對于現有技術，本發明實施例提供的立體種植機具有以下優勢：

本發明實施例提供的立體種植機中，如圖1、圖3和圖4所示，包括多個與地面平行設置的種植架10，種植架10上設置有種植槽11，將種植架10與地面平行設置能夠保證種植槽11內的植物平穩的生長(種植槽11內一般填充有用于植物生長的基質，若種植架10在運行的過程中發生擺動，容易導致種植槽11內的基質灑落，甚至導致植物根系從基質中露出，妨礙植物的生長)，多個種植架10分別與傳動裝置20連接，并且驅動裝置能夠驅動種植架10在豎直平面內沿封閉環形運動，從而確保即使陽光照射角度發生變化，每個種植槽11內的植物均能充分接觸陽光，根據植物的高度調整相鄰的兩個種植架10之間的間距，確保種植架10在運行過程中，植物與種植架10不容易發生干涉，由于多個種植架10兩兩平行設置，因此在種植架10沿封閉環形運動的過程中，能夠盡可能地減少上方種植架10對下方種植架10的遮擋面積，能夠有效地緩解相鄰的兩個種植架10中植物彼此遮光的問題，并且還能夠減少設備整體體積，因此使用本發明實施例提供的立體種植機能夠緩解現有的立體種植架，在植物排列的密集程度不變的情況下，由于陽光照射角度會隨時間變化而改變，植物之間存在相互遮光，導致植物無法高效利用太陽光的技術問題。

實際應用時，為了實現使種植架10沿封閉環形運動，如圖3所示，傳動裝置20包括：在豎直平面內沿封閉環形設置的第一傳動帶21和第二傳動帶22，以及分別與第一傳動帶21和第二傳動帶22匹配設置的多個傳動輪23，第一傳動帶21和第二傳動帶22相對設置在多個種植架10的兩側，多個傳動輪23兩兩對應設置，且對應設置的兩個傳動輪23之間通過傳動軸24連接，第一傳動帶21和第二傳動帶22與種植架10均通過連接件25連接，任意一個傳動輪23與驅動裝置連接，通過驅動裝置將動力傳送至傳動輪23上，傳動輪23通過與之相連的傳動軸24帶動與之相對設置另一傳動輪23同步轉動，進而使對應設置的第一傳動帶21和第二傳動帶22同步轉動，第一傳動帶21和第二傳動帶22通過連接件25帶動種植架10沿封閉環形運動，且運動過程中，種植架10的兩端的運動狀態相同，確保種植架10運行平穩。

實際應用時，如圖3所示，傳動輪23可設置四個，兩兩一組，且兩組傳動輪23上下間隔設置，將第一傳動帶21和第二傳動帶22撐起，形成封閉環形的形狀。

其中，為了保證種植架10在運動過程中始終與地面平行，如圖10所示，連接件25的一端與第一傳動帶21或第二傳動帶22固定連接，連接件25的另一端與種植架10鉸接連接，連接件25在運行過程中會隨著第一傳動帶21或第二傳動帶22的運轉而改變連接件25自身的方向，因此將連接件25與種植架10鉸接連接，即使連接件25的方向發生變化，種植架10也能夠在重力的作用下，始終與地面保持平行，從而使種植槽11內的植物能夠平穩生長。

此外，為了降低第一傳動帶21和第二傳動帶22在運轉過程中與傳動輪23之間發生相對滑動的幾率，如圖8－圖10所示，第一傳動帶21和第二傳動帶22均包括平行設置的兩條皮帶26(或多段拼接而成的鋼帶)，兩條皮帶26對應設置且通過多個螺栓27連接，同時兩條皮帶26之間留有間隙，多個螺栓27沿皮帶26的延伸方向等間距設置，沿傳動輪23的圓周與螺栓27匹配設置有缺口231，相鄰的兩個缺口231的直線距離與相鄰的兩個螺栓27之間的皮帶26的長度相等，將傳動輪23設置在相鄰的兩條皮帶26之間，隨著傳動輪23的轉動，傳動輪23上的缺口231卡住螺栓27，進而帶動皮帶26運轉，同時由于相鄰的兩個缺口231的直線距離與相鄰的兩個螺栓27之間的皮帶26的長度相等，因此缺口231能夠與螺栓27依次配合，從而降低了第一傳動帶21和第二傳動帶22與傳動輪23之間發生打滑的幾率。

具體地，為了將多個種植架10架離地面，如圖2所示，支撐裝置30包括：分別設置在多個種植架10兩側的第一支架31和第二支架32；多個傳動軸24分別與第一支架31和第二支架32通過軸承連接，第一支架31和第二支架32之間設置有固定架33，固定架33設置在封閉環形的中間，從而確保固定架33不會與運行中的種植架10發生干涉，通過第一支架31和第二支架32固定多個傳動軸24，進而確定第一傳動帶21和第二傳動帶22的位置，此時根據連接件25以及種植架10的尺寸，即可調整第一支架31和第二支架32的高度，或傳動軸24在第一支架31和第二支架32上的位置，從而確保當種植架10運行至最低點時，種植架10的底部與地面留有間隙，種植架10與地面之間不容易發生擦碰。

此處還需要補充說明的是，若本發明實施例提供的立體種植機設置在室內，支撐裝置30可以為吊裝結構，通過吊裝結構將位于最上部的一組傳動輪23固定到天花板或龍門架上，再將驅動裝置與任意一個傳動輪23連接。

此外，驅動裝置可以為步進電機，步進電機的動力輸出軸與傳動輪23同軸連接，或步進電機與傳動輪23通過齒輪連接。

實際應用時，為了實現自動化基質栽培，如圖4－圖7所示，本發明實施例提供的立體種植機還包括設置在封閉環形底部的營養液槽40；種植槽11內填充有基質，且種植槽11上設置有進液口111；營養液槽40內填充有營養液43，當傳動裝置20帶動任意種植架10運動至封閉環形的最低點時，種植槽11的進液口111均低于營養液43的液面高度，基質一般為多孔結構，當種植槽11上的進液口111伸入營養液43的液面以下時，在毛細作用下，營養液43滲入基質中，實現自動對植物水分以及營養物質的補充，當種植架10升起后，種植槽11內的部分營養液43又會隨著種植架10的運行而被植物根系吸收、蒸發或從進液口111中排出，從而保證了基質的透氣性，更有利于植物根系生長。

其中，為了實現潮汐式灌溉，如圖5－圖7所示，種植槽11包括：基質容納腔112，設置在基質容納腔112的底部的多個凸起113，多個凸起113的頂部設置有進液口111，將進液口111設置在種植槽11底部，能夠實現對基質的周期性補水(即潮汐式灌溉)，由于基質從底部吸收營養液43，能夠避免植物葉面產生水膜，使葉片接受更多的光照行光合作用，促使蒸騰拉力從根部吸收更多的營養元素；并且穩定的根部介質水氣含量，能夠避免毛細根因靠近基質容納腔112的邊部及底部干旱而死；相對濕度容易控制，保持葉面干燥，減少化學藥物的使用量，同時在基質容納腔112的底部設置多個凸起113，能夠在種植架10從營養液槽40中升起后，在基質容納腔112底部存留一定量的營養液43(基質容納腔112內營養液43的液面高度為凸起113的頂部到基質容納腔112底部的距離)，從而使基質不容易快速失水，保證植物根系的需水量。

實際應用時，為了實時監測基質的含水量，本發明實施例提供的立體種植機還包括：設置在基質內的濕敏探頭，以及分別與濕敏探頭和驅動裝置電連接的控制裝置，根據實際情況計算出植物的最佳濕度值(即種植架10運行至封閉環形的某一個或多個特定位置時，基質內的最佳含水量)，濕敏探頭能夠檢測基質內的含水量，通過對比基質目前的含水量與該位置的最佳含水量，通過控制裝置控制驅動裝置的運轉速度，從而調整傳動裝置20的運轉速度，進而調整種植架10的運轉周期(例如：根據濕敏探頭監測到此時基質內的含水量已低于最佳含水量，則通過控制裝置加快驅動裝置的速度，從而縮短種植架10的運轉周期，使種植槽11更快地浸入營養液43中)。

其中，為了實時調整營養液槽40內營養液43的液面高度以及配比，如圖4所示，本發明實施例提供的立體種植機還包括：設置在基質內的營養液檢測儀，以及分別與營養液槽40通過第一電磁閥連通的多個營養液儲存箱41；營養液槽40底部設置有排液口42，排液口42上設置有第二電磁閥；營養液檢測儀、第一電磁閥和第二電磁閥均與控制裝置電連接，植物根據生長周期中的各種外界刺激不同，可能會出現對營養液43的配比需求不同的情況；為了實現對植物生長過程的自動化管理，多個營養液儲存箱41內存放有營養液43的不同組分，通過營養液檢測儀(可以為多種離子選擇性電極組合而成)檢測基質內的營養液43的各組分的濃度，再根據目前的營養物質的需求狀況(若基質內某種營養液組分濃度過低，即說明植物此時更需要此種營養液組分)，通過控制裝置開啟第一電磁閥，改變營養液槽40內的營養液43的配比，從而實現對植物所需營養物質的自動化調配，同時還可以根據不同植物的需水量，通過控制裝置開啟或閉合第二電磁閥，使營養液43從排液口42排出，控制營養液槽40內的營養液43液面高度；并且若該植物的需水量較少時，可以通過排液口42直接排空營養液槽40內的營養液43，使植物在多個運轉周期內只補充一次營養液43，避免基質含水量過大，影響植物生長。

具體地，本發明實施例提供的立體種植機還包括：設置在種植槽11外的照度儀，以及設置在封閉環形外側的led植物補光燈；照度儀和led植物補光燈均與控制裝置電連接，照度儀能夠檢測種植槽11內的植物的照度是否滿足要求，在陰雨天等陽光不是很充足的情況下，通過控制裝置點亮led植物補光燈對未達到需求照度的植物進行補光，更有利于植物的生長。

本發明實施例還提供一種立體種植系統，包括種植大棚，以及設置在種植大棚內的多個本發明實施例提供的立體種植機；種植大棚內設置有溫感探頭和二氧化碳探頭，以及與溫感探頭電連接的溫控裝置和與二氧化碳探頭電連接的新風裝置，通過溫感探頭檢測種植大棚內的溫度，利用溫控裝置(可以為空調系統)調節種植大棚內的溫度，并利用二氧化碳探頭檢測種植大棚內二氧化碳濃度，再通過新風系統使種植大棚內的二氧化碳濃度一直處于合理的數值，從而更有利于植物進行光合作用。

上述立體種植系統與本發明實施例提供的立體種植機相對于現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。