[发明专利]一种植物培养人工自动化设施系统及其柱体制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物培养人工自动化设施系统，特别是涉及一种可高密度种植且节能的植物培养人工自动化设施系统。

本发明还涉及了上述系统中柱体的制备方法。

背景技术

当今主流的植物培养人工自动化设施系统主要是以植物工厂为代表的，并且还有在此基础上形成的鱼菜共生的生产方式，一定程度上提高了水的利用率。但是现有技术仍存在以下缺陷和不足：

1.现有的植物工厂虽然提高了作物生产的机械化程度，但是场地和设备等固定资产投资以及营养液、能源等持续成本过高。

2.现有的鱼菜共生装备及技术虽然提高了水的利用率，但是是以较高能源需求为代价的。

3.以家庭种植为代表的现有的小规模种养殖技术和设备尚未能实现高水平的机械自动化和信息化，生物技术也应用不足。

植物工厂通过高密度、高自动化和密集地生物技术利用，实现了作物的高产量。但是这种高产的经济性依赖于场地规模，如果小规模实施，成本收益比极高。其原因主要是持续的营养液投资、能源消耗以及装备等固定成本较高。因而人们试图通过鱼菜共生的方式循环利用水资源，持续回收鱼粪及其他废弃物生产植物所需营养。

鱼菜共生装备通过水泵循环水，来实现节水和鱼粪废弃物的回收利用。但其仍然需要汽喷或者滴灌等方式为植物提供持续供水。需要持续供水或保持较高频率的供水。甚至在某些应用场合下比植物工厂的施水频率更高。因此人们试图通过延长喷水间隔，或者利用供水管路的压差形成持续滴灌来降低水泵的能耗。但这仍然没有显著降低对于能源的需求。

当前无论是植物工厂，还是鱼菜共生系统，由于较高的种养殖密度，都在某些条件下需要大风机调温和改善二氧化碳浓度。如果小规模分散实施，又因为成本高得不到经济效益。因而目前的以家庭观赏兼食用的小规模种养殖设备依然远不如植物工厂或鱼菜共生工厂的自动化和信息化程度。因而包括增产技术在内的生物技术难以大范围应用。

因此发明人认为，研究一种可以降低能源需求且能够实现自动化植物培养的植物培养人工自动化设施系统是十分必要的，如果能附带提高产量和经济效益，并能同时实现大规模和小规模自由组合使用则会使其更加具有市场推广潜力。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种植物培养人工自动化设施系统，其耗能低、具有较高的产量且安装实施和使用比较方便。

本发明还提供了上述系统中柱体的制备方法：

为实现上述目的，本发明提供了一种植物培养人工自动化设施系统，包括水箱，所述的水箱内装有水泵，所述的水泵与导流管接，所述的导流管穿过柱体、缓流水培室的保护管、支撑管；

所述的柱体底部固定在水箱上，且所述的柱体上开有种植植物和让植物长出的种植孔；所述的柱体内安装有保水层和硝化过滤层，所述的保水层和硝化过滤层间隔安装在柱体中；所述的保水层和硝化过滤层上设有让导流管穿过的保水层孔和硝化过滤层孔；

所述的柱体顶部装入缓流水培室下部的安装孔中，所述的缓流水培室内设有保护管和储水腔，所述的保护管内部设有让导流管穿过的保护管孔；所述的缓流水培室顶部设有安装环，所述的安装环内壁与轴承外圈固定，所述的轴承内圈与支撑管底部外壁连接固定；

所述的储水腔中设有水引导线，所述的水引导线由吸水性较强的材料制成；所述的水引导线一端在储水腔中，另一端通过保护管孔与与其靠近的保水层接触，或者悬置在保水层上方。通过内置的水引导线将储水腔中的水吸至保水层，而不采用水管，这种方式可以一方面防止使用水管时由于储水腔中存在杂质而堵塞水管，造成使用不便的情况，另一方面可以有效减少水分通过时的蒸发(因为内置)。

进一步地，所述的导流管穿过安装部件内部与雾化器连接。

进一步地，所述的导流管在缓流水培室内、保护管上方设有三通接头，所述的三相接头一端通向缓流水培室内部、其他两端分别和导流管连接。

进一步地，所述的保水层由较轻的吸水材料制成且采用片状材料卷裹而成，其依靠由卷裹后的张力与柱体内壁产生的摩擦力、硝化过滤层吸水膨胀的挤压力或隔板固定在柱体内。

进一步地，所述的保水层采用含有缓释肥料的材料制作。

进一步地，所述的硝化过滤层固定在柱体内部且采用较轻、透水性较低的 材料制成。

进一步地，所述的硝化过滤层的吸水性高于保水层。

进一步地，所述的硝化过滤层上种植有硝化菌，所述的硝化菌能够产生无机盐并由通过硝化过滤层的水流带入保水层或水箱中。