專利名稱：植物快繁系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種植物人工培植系統(tǒng)及植物人工培植方法，特別涉及ー種利用液氣壓カ差的植物快繁系統(tǒng)以及植物快繁方法，還特別涉及ー種模塊化植物快繁系統(tǒng)，該植物快繁系統(tǒng)尤其為植物氣霧快繁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣霧快繁裝置常用于植物人工培植系統(tǒng)。氣霧快繁裝置用于在空氣或霧氣環(huán)境以無土的方法實現(xiàn)植物種植。與水耕不同，水耕以水作為種植媒體，氣霧快繁則不需使用種植媒體。氣霧快繁的基本原理是以ー個密封或半密封的環(huán)境，把營養(yǎng)液噴于植物的根部使植物生長。這些因素有助任何物種的植物發(fā)展、健康生長、開花及結(jié)果。幾乎所有植物均可以此法種植，茁壯成長。氣霧快繁種植裝置較其它需要種植媒體的種植法提供較多植物所需的優(yōu)點。一般來說，氣霧快繁種植裝置較其它種植法的優(yōu)點在于液氣化的營養(yǎng)液可傳送更多氧氣到植物的根部，刺激生長；以及，在不需使用種植媒體的情況下，有助預(yù)防病菌滋生和傳播。由于植物之間的接觸減少且各噴霧器均可消毒，氣霧快繁種植可限制病害的傳染。而使用需要媒體的種植法，病害可經(jīng)由媒體傳染更多的植物。因此，大部分溫室及其它種植運作，如以泥土為媒體的種植法，均需要在種植完一次后對泥土進(jìn)行全面消毒或簡單地更換經(jīng)消毒處理過的新的泥土。氣霧快繁種植具有的優(yōu)點中的ー個不可替代的優(yōu)點是假如有植物感染病害，很快便可在不影響其它植物的情況下，把該株植物從氣耕無土種植系統(tǒng)中除去。因氣霧快繁種植獨特的無病害種植環(huán)境，許多植物可以相對于傳統(tǒng)種植法(水耕，土耕等)更高的密度種植(每平方米種植的數(shù)量)。商業(yè)化的氣霧快繁種植裝置結(jié)合硬件功能以增加收成。植物發(fā)芽至插秧的階段，氣霧快繁種植植物無性繁殖優(yōu)勢巨大。氣霧快繁種植使整個繁殖的過程把插秧作為ー個獨立、自動化的単位。許多之前認(rèn)為很難或不能繁殖的植物現(xiàn)在均可以以此方法簡單繁殖，因為氣霧快繁種植裝置以消毒、豐富的營養(yǎng)液，配合高氧度及霧氣為根部成長提供更快及清潔的環(huán)境。使用氣霧快繁種植，種植者把無性繁殖及移植的氣根植物直接移植到田中的泥土。氣霧快繁種植不易枯萎及掉葉或因移植的刺激所損害(水耕常有的問題)。因其苗種有健康的素質(zhì)，氣根植物于移植到泥土?xí)r不易受病害感
TR ο在氣霧快繁種植裝置中，植物的根部范圍懸掛延伸至ー個充滿霧化營養(yǎng)液的環(huán)境。植物的根部由ー個植物支架結(jié)構(gòu)所支撐。因與根部的物理接觸減少，所以植物支架結(jié)構(gòu)無礙自然生長及根部伸展或得到?jīng)匪⒑粑盁o病害的要素。最少阻礙根部的系統(tǒng)于短時間內(nèi)把浄水及營養(yǎng)液噴灑或霧化。在ー個真正的氣霧快繁種植設(shè)備，植物是完全懸掛于空中，讓植物可百分百接觸到空氣中的氧氣。這可把裝置四周的氧氣水平提升至最高，加速及提升植物的根部生長。當(dāng)有源源不絕的氧氣來源，可傳送更多氧氣到植物的根部，周期性的水及營養(yǎng)液噴灑或霧化提供所需的水分及重要的養(yǎng)分讓植物繼續(xù)成長。
圖12公開了ー種現(xiàn)有的霧氣快速繁殖系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用控制器93控制泵92將水箱91中的營養(yǎng)液和水通過管路直接輸送到植物生長培育間98的種植架97內(nèi)的噴霧器， 由噴霧器將營養(yǎng)液和水噴射到植物根部。由于該系統(tǒng)是利用泵直接將液體輸送到噴霧器， 因此，容易出現(xiàn)機械老化的問題，如，該使用方式容易導(dǎo)致泵本身機械磨損。此外，由于噴霧器的噴霧過程與泵同歩，如果泵停止工作，則噴霧器也將停止工作。因此，當(dāng)泵損壞或進(jìn)行更換吋，植物生長培育間內(nèi)的噴霧過程將停止，其使得霧氣培育過程中斷，不利于植物的生長。此外，該霧氣快速繁殖系統(tǒng)中的提升管容易發(fā)生堵塞，一旦發(fā)生堵塞，植物生長培育間內(nèi)的噴霧器也將停止噴霧工作，從而導(dǎo)致霧氣培育過程中斷。此外，由于種植架97并非完全模塊化設(shè)計，并不能隨意改變種植架的尺寸或形狀，因此，不利于對種植架97的維護(hù)操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供ー種植物快繁系統(tǒng)及相應(yīng)的植物快繁方法。該植物快繁系統(tǒng)包括互相連接的液氣混合壓カ罐和噴霧器，利用液氣壓カ 差原理由液氣混合壓カ罐向噴霧器輸送液氣混合物。本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)包括空氣壓縮機，其用于壓縮空氣；液體儲存器，其用于存儲促進(jìn)植物生長的液體；高壓泵，其用于輸送液體儲存器內(nèi)的液體；以及植物生長培育間，其內(nèi)設(shè)置有用于向植物噴射液氣混合物的噴霧器。植物快繁系統(tǒng)還包括與噴霧器連通的液氣混合壓カ罐，其中，空氣壓縮機將壓縮空氣輸送到液氣混合壓カ罐，高壓泵將液體儲存器內(nèi)的液體輸送到液氣混合壓カ罐，從而在液氣混合壓カ罐內(nèi)形成液氣混合物并使得液氣混合壓カ罐內(nèi)的壓カ比植物生長培育間內(nèi)的壓カ高。以上系統(tǒng)至少產(chǎn)生以下三方面的效果。第一方面，根據(jù)本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)，由于液氣混合壓カ罐內(nèi)可維持一定的壓力，液氣混合壓カ罐與噴霧器之間存在壓カ差，因此，在無外部氣體和/或液體供給液氣混合壓カ罐的情況下，該液氣混合壓カ罐仍能在一段時間內(nèi)向噴霧器正常供給液氣混合物。 正是由于液氣混合壓カ罐產(chǎn)生的以上功能，使得即使出現(xiàn)由于損壞或停電等導(dǎo)致空氣壓縮機、高壓泵、液體儲存器等系統(tǒng)部件停止工作、或者供給液氣混合壓カ罐的液體或氣體輸送管路發(fā)生堵塞，液氣混合壓カ罐也能在一段時間內(nèi)維持系統(tǒng)的正常運作，在該段時間內(nèi)不致影響植物的生長，該段時間也能為使用者留出了一定的反應(yīng)和維護(hù)時間。第二方面，由于采用液氣混合壓カ罐向噴霧器輸送液氣混合物，高壓泵、空氣壓縮機不必與噴霧器同步工作，相對現(xiàn)有技術(shù)中泵或壓縮機等機構(gòu)同步工作的方式，本發(fā)明的系統(tǒng)可縮短高壓泵、空氣壓縮機的工作時間，從而降低了機械性的損耗。第三方面，由于采用液氣混合壓カ罐預(yù)先混合液氣，因此，可利用液氣混合壓カ罐準(zhǔn)確控制輸送到噴霧器的液氣混合物壓力，可保證噴霧器噴出液滴狀態(tài)的穩(wěn)定性。優(yōu)選的是，多個本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)共用相同的液體和/或氣體輸入設(shè)備，由此起到提高設(shè)備使用效率的作用。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括空氣過濾器，該空氣過濾器設(shè)置在空氣壓縮機與液氣混合壓カ罐之間，空氣壓縮機壓縮的空氣經(jīng)過空氣過濾器浄化后，被輸送到液氣混合壓カ罐。這樣可以減低污染，降低可能導(dǎo)致輸送管道阻塞的機會。優(yōu)選的是，空氣過濾器過濾后的空氣質(zhì)量達(dá)ISO 8573-1質(zhì)量第二級。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括液體過濾器，該液體過濾器設(shè)置在高壓泵與液氣混合壓カ罐之間。液體過濾器用于過濾從高壓泵輸出的液體，如有機肥料，分隔出因未完全發(fā)酵的剰余物。過濾后的液體被輸送到液氣混合壓カ罐。優(yōu)選的是，該液體過濾器內(nèi)含折疊式微孔膜濾芯，優(yōu)選的過濾精密程度可達(dá)0. 1 μ m至10 μ m。因過濾孔徑固定，故可確保過濾的精度與可靠度。優(yōu)選的是，本發(fā)明還包括輸出過濾器，輸出過濾器設(shè)置在液氣混合壓カ罐與植物生長培育間之間，液氣混合物經(jīng)過輸出過濾器浄化后，被輸送到植物生長培育間內(nèi)的噴霧器，由此避免雜質(zhì)堵塞噴霧器。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括壓カ控制器，其例如通過控制空氣壓縮機和高壓泵的輸出功率，來調(diào)整液氣混合壓カ罐內(nèi)的壓力，或調(diào)整壓縮空氣和有益物質(zhì)如有機肥料的比例。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括濕度控制器，其控制植物生長培育間內(nèi)的濕度。例如通過控制加濕強度和/或加濕時間實現(xiàn)濕度的調(diào)節(jié)。以上調(diào)節(jié)例如可通過控制液氣混合壓カ罐的輸出閥來實現(xiàn)。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括供水管和多個分流引水道，液氣混合壓カ罐與供水管連通，供水管與多個分流引水道連通，由供水管將液氣混合物通過多個分流引水道輸送到噴霧器。由此避免單個管路阻塞導(dǎo)致整個管路阻塞的問題。優(yōu)選的是，本發(fā)明的分流引水道的直徑應(yīng)比供水管的直徑小，以上管路設(shè)置方式進(jìn)ー步增強了混合壓カ罐輸出液氣混合物的效果，可確保在無需增加空氣壓縮機和高壓泵負(fù)荷的情況下，供水管的壓カ可把水或養(yǎng)分送得更遠(yuǎn)及送到更多噴霧器。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括設(shè)置在植物生長培育間內(nèi)的一個或多個種植架，每個種植架內(nèi)均設(shè)置有噴霧管和噴霧器，每個種植架上均設(shè)置有一個或多個種植腔。以上方式實現(xiàn)了種植架的模塊化設(shè)置，有利于種植架的維護(hù)。優(yōu)選的是，每個種植架由一個種植單元構(gòu)成或由多個種植単元組合構(gòu)成，每個種植單元具有至少ー個種植腔以及ー個或多個接ロ，每個種植單元的接ロ用于連接種植架外部的分流弓I水道或者用干與其它種植単元的對應(yīng)接ロ連接。每個種植單元內(nèi)可設(shè)置ー個或多個噴霧器，由此實現(xiàn)了噴霧器獨立設(shè)置，有利于維修，方便清潔或更換。清潔或更換噴霧器可在不關(guān)閉整個系統(tǒng)的情況下完成，只須把種植單元或管路從種植架內(nèi)抽出，便能進(jìn)行清潔或更換。優(yōu)選的是，利用獨立式噴霧裝置調(diào)整濕氣分子(液滴)的大小，以保證濕氣分子向植物根部提供足夠的氧氣，同時保證正常成長所需的橫向發(fā)展其根部系統(tǒng)。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括液體回收及過濾裝置，該液體回收及過濾裝置用于從植物生長培育間回收多余的、并未及時吸收的液體。優(yōu)選地，在每ー個種植架內(nèi)設(shè)有至少ー個排水孔，經(jīng)由該排水孔，植物根部多余的、并未及時吸收的液體通過排水管傳送到液體回收及過濾裝置?；厥盏囊后w會經(jīng)過過濾以確保衛(wèi)生。排水管由可調(diào)節(jié)及高靈活性的水管整合而成，易于適應(yīng)不同設(shè)計安排。液體回收及過濾裝置優(yōu)選為有機肥料回收及過濾裝置。優(yōu)選的是，液氣混合壓カ罐的數(shù)量為多個。當(dāng)個別液氣混合壓カ罐由于故障停止向噴霧器供給液氣混合物吋，其他液氣混合壓カ罐可繼續(xù)向噴霧器供給液氣混合物，從而避免因液氣混合壓カ罐本身的故障而導(dǎo)致不能向噴霧器正常供給液氣混合物。優(yōu)選的是，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括支撐裝置，該支撐裝置用干支撐種植架，所述支撐裝置的尺寸和/或結(jié)構(gòu)可調(diào)整，以實現(xiàn)對種植架放置空間的調(diào)整。優(yōu)選的是，本發(fā)明的種植架內(nèi)還設(shè)置有可調(diào)節(jié)、高靈活性、可延伸和模塊化的水管，可根據(jù)植物的生長空間的變化作出相應(yīng)的調(diào)整。除以上系統(tǒng)外，本發(fā)明還提供了ー種植物快繁方法，其包括以下步驟將壓縮空氣輸送到液氣混合壓カ罐，并將促進(jìn)植物生長的液體輸送到液氣混合壓カ罐，從而在液氣混合壓カ罐內(nèi)形成液氣混合物并使得液氣混合壓カ罐內(nèi)的壓カ比植物生長培育間內(nèi)的壓カ 高；利用液氣混合壓カ罐與植物生長培育間之間的壓カ差，將液氣混合壓カ罐內(nèi)的液氣混合物輸送到植物生長培育間內(nèi)的噴霧器；以及，利用噴霧器對植物實施噴霧操作。


圖1是本發(fā)明的第1實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明的第1實施方式的植物快繁系統(tǒng)的一個變形例的示意圖。圖3是本發(fā)明的第1實施方式的植物快繁系統(tǒng)的另ー個變形例的示意圖。圖4是本發(fā)明的第1實施方式的植物快繁系統(tǒng)的另ー個變形例的示意圖。圖fe-d是本發(fā)明的第1實施方式的植物快繁系統(tǒng)中優(yōu)選的種植架構(gòu)成方式的示意圖。圖6是本發(fā)明的第2實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖7是本發(fā)明的第3實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖8是本發(fā)明的第4實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖9是本發(fā)明的第5實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖10是本發(fā)明的第6實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖11是本發(fā)明的第7實施方式的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。圖12是現(xiàn)有技術(shù)中的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式關(guān)于本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式，參照附圖進(jìn)行說明。另外，本發(fā)明并不限定于附圖中記載的構(gòu)成元件的數(shù)量、構(gòu)成元件的形狀、構(gòu)成元件的大小比例和各構(gòu)成元件的相對位置關(guān)系。第1實施方式以下結(jié)合附圖1說明本發(fā)明的第1實施方式的植物快繁系統(tǒng)。圖1表示本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的示意圖。本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)利用液氣壓カ 差輸送液氣混合物，該混合物也稱為氣霧或濕氣，其包括空氣壓縮機1，其用于壓縮空氣； 液體儲存器5，用于存儲促進(jìn)植物生長的液體；高壓泵4，用于輸送液體儲存器5內(nèi)的液體； 液氣混合壓カ罐6，空氣壓縮機1將壓縮的空氣輸入到液氣混合壓カ罐6，高壓泵4將來自液體儲存器5的液體輸入到液氣混合壓カ罐6，從而在液氣混合壓カ罐6內(nèi)形成液氣混合物并使得液氣混合壓カ罐6內(nèi)的壓カ高于下述的植物生長培育間8內(nèi)的壓カ；植物生長培育間8，液氣混合壓カ罐6中的濕氣被輸送到植物生長培育間8的噴霧器。由于液氣混合壓カ罐6為植物生長培育間8提供了壓カ差，即液氣混合壓カ罐6 內(nèi)具有高于植物生長培育間8 (噴霧器)的壓力，因此，即使在無外部氣體和/或液體供給到液氣混合壓カ罐6的情況下，該液氣混合壓カ罐6仍能利用其與噴霧器之間存在的壓カ 差，在一段時間內(nèi)向噴霧器正常供給液氣混合物。因此，如果空氣壓縮機1、高壓泵4或液體儲存器5等設(shè)置在液氣混合壓カ罐6上游側(cè)的供給設(shè)備發(fā)生損壞，或者對液氣混合壓カ 罐6進(jìn)行供給的液體或氣體輸送管路發(fā)生堵塞，液氣混合壓カ罐6仍然能在一段時間內(nèi)維持系統(tǒng)的正常運作，用戶可在該段時間內(nèi)更換部件、清洗或進(jìn)行其它的維護(hù)，不至于影響植物的正常生長。液氣混合壓カ罐6起到了緩沖保障系統(tǒng)持續(xù)正常運行的功能。此外，由于采用液氣混合壓カ罐6向噴霧器輸送液氣混合物，高壓泵4、空氣壓縮機1不必與噴霧器同步工作，相對現(xiàn)有技術(shù)中泵或壓縮機等機構(gòu)同步輸送流體的方式，本發(fā)明的系統(tǒng)縮短了高壓泵4、空氣壓縮機1的工作時間，進(jìn)而降低了機械性的損耗，該機械性的損耗例如包括能量損耗和機械磨損等。例如，本發(fā)明的高壓泵4和空氣壓縮機1在一時間段內(nèi)分別向液氣混合壓カ罐6輸送液體和氣體，在液氣混合壓カ罐6內(nèi)的液氣混合物的壓カ達(dá)到一高值時，高壓泵4、空氣壓縮機1則可停止工作；等待液氣混合壓カ罐6內(nèi)的液氣混合物的壓カ降低到一低值時，高壓泵4、空氣壓縮機1則可繼續(xù)向液氣混合壓カ罐6 內(nèi)輸送液體、氣體，該輸送持續(xù)到液氣混合壓カ罐6內(nèi)的液氣混合物的壓カ達(dá)到一高值時為止，如此反復(fù)循環(huán)。此外，由于采用液氣混合壓カ罐6預(yù)先混合液氣，且利用液氣混合壓カ罐6較其它裝置容易控制生成液滴的環(huán)境，如壓カ參數(shù)、氣液比例等，因此，在使用液氣混合壓カ罐6 的情況下，能持續(xù)、穩(wěn)定地從噴霧器供給預(yù)定大小的液滴，有利于對植物培育環(huán)境的精確控制。空氣壓縮機1優(yōu)選采用多段式空氣壓縮機，由于采用多段式設(shè)計，空氣被適當(dāng)?shù)睦鋮s及壓縮比例較小的關(guān)系，所以工作效率較高及較為省電?？諝鈮嚎s機1的壓縮比可根據(jù)液氣混合壓カ罐6的承受壓カ選擇。優(yōu)選的是，該多段式空氣壓縮機的使用壓カ為 7-35kg/cm2G。除此之外，使用者也可根據(jù)情況選擇其它參數(shù)和/或其它類型的空氣壓縮機。液體儲存器5內(nèi)存儲ー種或多種有益的液態(tài)物質(zhì)，并通過高壓泵4將液體儲存器5 中的液態(tài)物質(zhì)向液氣混合壓カ罐6輸送。液體儲存器5優(yōu)選為有機肥料儲存器，其存儲有機肥料。使用者可以根據(jù)具體情況選擇各種適合類型的泵。優(yōu)選的是，高壓泵4具有 5-10kg/m2的壓力，流量達(dá)1，000L/hro優(yōu)選的是，高壓泵為自動高壓保壓泵。液氣混合壓カ罐6優(yōu)選為可承受10kg/m2壓カ的壓カ罐。隨著噴霧面積和強度的増加或減小，用戶可選擇不同承受壓カ能力的壓カ罐。此外，使用者也可根據(jù)無流體輸入時的液氣混合壓カ罐6獨立供給液氣混合物的期望時間選擇合適的壓カ罐。液氣混合壓カ罐 6優(yōu)選為高壓保壓儲氣罐。為了避免雜質(zhì)堵塞噴霧器，可在與液氣混合壓カ罐6的輸出端連接的管路上設(shè)置輸出過濾器。優(yōu)選的是，該過濾器為200目過濾器。為了便于控制管路，優(yōu)選的是，在本系統(tǒng)的各個部件如空氣壓縮機、高壓泵、液體存儲器、液氣混合壓カ罐、植物生長培育間等部件之間的連接管路上分別設(shè)置ー個或多個閥。閥可選擇為球閥，如可選擇公稱直徑20mm、40mm、50mm或其它尺寸的球閥。例如，在從高壓泵4到液氣混合壓カ罐6的管路上，可先設(shè)置球閥，再設(shè)置ー個或多個逆止閥，優(yōu)選的是設(shè)置兩個或更多個逆止閥，以防止流體回流。逆止閥可選擇為壓力逆止閥。在某些情況下，為了降低成本，借助液氣混合壓カ罐6起到的液氣混合過程與液氣混合物輸出過程可不同步的優(yōu)點，可考慮多個植物快繁系統(tǒng)共用相同的空氣壓縮機1、高壓泵4和液體儲存器5。如圖2所示，空氣壓縮機1、高壓泵4和液體儲存器5分別連接2 個液氣混合壓カ罐6，交替向2個液氣混合壓カ罐6供給液體和氣體，起到提高設(shè)備使用效率的作用。進(jìn)一歩，如圖3所示，針對每個液氣混合壓カ罐，單獨設(shè)置高壓泵4，由此增強液體輸送的獨立性。優(yōu)選的是，在每個液氣混合壓カ罐的輸出端連接1個輸出過濾器50，避免雜質(zhì)堵塞噴霧器。此外，為了避免液氣混合壓カ罐6的故障導(dǎo)致的整個植物快繁系統(tǒng)不能正常工作，植物快繁系統(tǒng)優(yōu)選地包括多個液氣混合壓カ罐6。這些液氣混合壓カ罐6都用于向同一植物生長培育間8供給液氣混合物。當(dāng)個別液氣混合壓カ罐6由于故障而停止向噴霧器供給液氣混合物吋，其他液氣混合壓カ罐6可繼續(xù)向噴霧器供給液氣混合物，從而維持系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，如圖1所示，液氣混合壓カ罐6與供水管11連通，供水管11與多條分流引水道12連通，即液氣混合物依次通過供水管11、分流引水道12流向種植架20內(nèi)的噴霧器。該設(shè)置使得即使某一分流引水道的某點完全被阻塞，液氣混合物仍可經(jīng)由另一分流引水道傳輸?shù)讲糠謬婌F器。如圖4所示，多個種植架20的噴霧管互相連通，使得即使某一分流引水道12的某點完全被阻塞，液氣混合物仍可經(jīng)由另一分流引水道傳輸?shù)剿蟹N植架內(nèi)的噴霧器。供水管11也可為多條，這樣即使部分供水管11被完全堵死，液氣混合物也可通過其它的供水管11分配給多條分流引水道12。分流引水道12以11/4寸或以上為佳。如分流引水道太小，可能導(dǎo)致系統(tǒng)養(yǎng)分不均勻。此外，系統(tǒng)中也可同時設(shè)置多條供水管11以及多個種植架20的噴霧管互相連通， 以進(jìn)ー步增強防堵塞的功能。優(yōu)選的是，供水管11與分流引水道12通過歧管連接，該歧管是模塊化設(shè)置的管路，其本身的長度可調(diào)整，歧管的連接管腔的數(shù)目也可調(diào)整，供水管11、分流引水道12的數(shù)目可改變，其長度也可通過增接相應(yīng)的管路而增長。供水管11或分流引水道12優(yōu)選的是可伸縮的軟性管，以便于管路安裝和維護(hù)。分流引水道12的直徑優(yōu)選為比供水管11的直徑小。該設(shè)置方式可確保在無需增加空氣壓縮機和高壓泵負(fù)荷的情況下，供水管的壓カ可把水或養(yǎng)分送得更遠(yuǎn)及送到更多噴霧器，并達(dá)到制霧時的所需的壓力水平。這是壓力差原理的核心之一。植物生長培育間8優(yōu)選的是密封培育間，其與外部大氣環(huán)境隔離，避免外界大氣環(huán)境的干擾，有利于植物生長環(huán)境的穩(wěn)定性。對于花粉繁殖的植物，保證了生長繁殖的遺傳穩(wěn)定性。優(yōu)選的是，植物生長培育間8至少部分是透明的，有利于保證植物的光和作用。種植架20優(yōu)選為獨立模塊化設(shè)置，如圖1所示，系統(tǒng)包括多個種植架20，每個種植架20上具有多個種植腔41，每個種植腔41中種植至少ー株植物。優(yōu)選的是，種植架20的數(shù)量可調(diào)整。優(yōu)選的是，單個種植架20上的種植腔41的數(shù)量是可調(diào)整的。
分流引水道12與種植架20內(nèi)的至少一條噴霧管13相連通，每個噴霧管13上設(shè)置有至少ー個噴霧器，噴霧器噴霧的液氣混合物至少能保證所有種植腔41內(nèi)的植物的根系能被噴射。優(yōu)選的是，每個種植腔41周圍設(shè)置有僅對其噴霧用的至少ー個噴霧器，實現(xiàn)每株植物単獨噴霧設(shè)置。由于種植架20實現(xiàn)了模塊化設(shè)計，只須調(diào)配種植架20等設(shè)備的位置便能騰出有效的生長空間，植物的生長空間會隨著生長時間而增加。例如，増加種植架20之間的間距， 可使得相鄰種植架20內(nèi)的植物之間的間距也隨之増加。以上種植架間距的調(diào)整可通過支撐裝置實現(xiàn)，該支撐裝置能改變其自身的尺寸和結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)放置其上的種植架之間的間距的變化，創(chuàng)造出有利于植物生長的空間。此外，該支撐裝置能實現(xiàn)種植架的ニ維和/或三維放置，其中三維放置種植架有利于增加植物的生長密度，實現(xiàn)立體化操作，可使得有效種植面積為種植架占用面積的多倍以上。例如，可設(shè)置三維放置方式使得每畝地有效增加3-4倍的收成。以上支撐裝置優(yōu)選為尺寸和結(jié)構(gòu)均可變化的模塊化支撐架結(jié)構(gòu)，如該支撐架可包括1層或更多層結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)立體化種植。可根據(jù)需要增減層數(shù)，每層結(jié)構(gòu)上都放置1個或多個種植架20。優(yōu)選的是，每層結(jié)構(gòu)的尺寸都可調(diào)，如增加每層結(jié)構(gòu)放置種植架20的區(qū)域的長和/或?qū)捄?或高，以根據(jù)植物生長需要，調(diào)整種植架20中的植物的生長空間。優(yōu)選的是，每個種植架20的尺寸、形狀可調(diào)整，具體為，每個種植架由ー個或多個種植單元組成，每個種植單元都能通過1個或多個接ロ與至少ー個其它種植単元相連接以及能與至少一條分流引水道12連接，該連接保證了機械上的連接以及噴霧管的連通，使得由此形成的種植架能被整體移動、且其內(nèi)部的噴霧管互相連通。圖fe表示本發(fā)明的一個優(yōu)選種植單元40的示意圖，其設(shè)置有噴霧管，噴霧管由第 1分管131和第2分管132構(gòu)成，分管131與132互相連通，第1分管131位于種植単元左側(cè)的一端，形成左接ロ，第2分管132位于種植単元右側(cè)的一端，形成右接ロ，左右接ロ能與分流引水道12連接或者與其它種植単元的接ロ連接。噴霧管上設(shè)置有一個或多個噴霧器， 用于向種植腔內(nèi)的植物噴射液氣混合物。優(yōu)選地，如果左側(cè)或右側(cè)接ロ不被用于連接，則該接ロ由封堵裝置如塞子、蓋等部件封閉，避免液氣混合物通過接ロ泄漏。圖恥表示圖fe所示的3個種植單元組合形成的種植架。從左側(cè)起第1個種植單元40的左側(cè)接ロ與分流弓丨水道12連接，其右側(cè)接ロ與第2個種植単元40的左側(cè)接ロ連接， 第2個種植単元40的右側(cè)接ロ與第3個種植単元40的左側(cè)接ロ連接，第3個種植単元40 的右側(cè)接ロ被封閉部件封閉。應(yīng)理解，種植架的種植單元的數(shù)目可根據(jù)需要任意增減。圖5c表示另ー優(yōu)選的種植單元40'，該種植單元40'與種植單元40的區(qū)別在干，其増加了第3分管133、第4分管134，使得1個種植単元40 ‘可連接1至4個其它種植単元40'，或者連接1至4個分流引水道。圖5d表示由9個種植単元40'構(gòu)成的正方形的種植架。應(yīng)明白，可根據(jù)需要設(shè)置多種ニ維結(jié)構(gòu)的種植架，以及增減種植架連接的分流引水道的數(shù)目。由于種植架采用以上種植單元的組合方式，因此，用戶可根據(jù)實際情況，如培育植物的數(shù)量、放置種植架的位置要求，靈活改變種植架的規(guī)模和形狀。此外，在部分種植單元出現(xiàn)問題如噴霧器或管路堵塞吋，或者需要將部分種植單元內(nèi)植物移到他處處理吋，可直接將該部分的單個或多個種植単元卸下，而不必影響整個系統(tǒng)的運行。
此外，可根據(jù)情況增減供給種植架的供水管的數(shù)量，從而改變種植架內(nèi)的植物的氣霧供給量，如，對于圖1中的種植架20，在幼苗生長初期，可僅設(shè)置1個與該種植架連接的供水管11 ；當(dāng)幼苗生長后期，可增加該供水管的數(shù)量，以滿足幼苗生長的需要。第2實施方式第2實施方式與第1實施方式的區(qū)別僅在于其增加了空氣過濾器2。以下結(jié)合附圖6詳細(xì)說明本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的第2實施方式。該空氣過濾器2優(yōu)選設(shè)置在空氣壓縮機1與液氣混合壓カ罐6之間，空氣壓縮機 1壓縮的空氣經(jīng)過空氣過濾器2浄化，才供給到液氣混合壓カ罐6，這樣一方面減低污染，另一方面降低可能導(dǎo)致輸送管道阻塞的機會?？諝膺^濾器2優(yōu)選為能將空氣過濾后達(dá)到ISO 8573-1質(zhì)量第二級，由此能夠較好地降低污染和阻塞的可能性，當(dāng)然也可根據(jù)具體情況選擇符合其它過濾質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的空氣過濾器2?？諝膺^濾器2可采用現(xiàn)有技術(shù)中典型的空氣過濾器。第3實施方式第3實施方式與之前實施方式的區(qū)別僅在于其增加了液體過濾器3。以下結(jié)合附圖7詳細(xì)說明本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的第3實施方式。該液體過濾器3設(shè)置在高壓泵4與液氣混合壓カ罐6之間。液體過濾器3用于過濾從高壓泵4輸出的液體物質(zhì)(如有機肥料)，分隔出因未完全發(fā)酵的剰余物，將過濾后的液體物質(zhì)送往液氣混合壓カ罐6。該液體過濾器3優(yōu)選為內(nèi)含折疊式微孔膜濾芯，優(yōu)選的過濾的精密程度可達(dá)0. Iym至ΙΟμπι。因過濾孔徑固定，故可確保過濾的精度與可靠度。液體過濾器3的過濾作用也降低了系統(tǒng)管路堵塞以及機械磨損的可能性。第4實施方式第4實施方式與以上實施方式的區(qū)別僅在于其增加了壓カ控制器7。以下結(jié)合附圖8詳細(xì)說明本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的第4實施方式。優(yōu)選地，壓カ控制器7通過控制空氣壓縮機1和高壓泵4的輸出功率，來調(diào)節(jié)液氣混合壓カ罐6內(nèi)的壓縮空氣和有益物質(zhì)的比例和/或液氣混合壓カ罐6內(nèi)的壓力，其中，壓縮空氣和有益物質(zhì)的比例會因不同的植物而有所改變?？捎刹僮髡吒鶕?jù)具體情況預(yù)先設(shè)定壓カ控制器7的控制參數(shù)(如壓縮空氣和有益物質(zhì)的比例和/或壓カ)的期望值。優(yōu)選的是，液氣混合壓カ罐6內(nèi)設(shè)置有傳感器，以檢測液氣混合壓カ罐6內(nèi)的液氣混合物的比例和 /或壓力，并將檢測結(jié)果輸入到壓カ控制器7。壓カ控制器7將該檢測結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的期望值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來控制空氣壓縮機1和高壓泵4的輸出功率。例如，當(dāng)傳感器檢測到的壓縮空氣和有益物質(zhì)的比例高于預(yù)先設(shè)定的期望值時，壓カ控制器7將控制信號發(fā)送到高壓泵4，使得高壓泵4增大輸出功率，或者，壓カ控制器7將控制信號發(fā)送到空氣壓縮機1，使得空氣壓縮機1降低輸出功率，從而使得壓縮空氣和有益物質(zhì)的比例下降到一定范圍之內(nèi)，反之亦然。另外，壓カ控制器7也可設(shè)置為根據(jù)系統(tǒng)的指令隨著時間的變化自動調(diào)節(jié)液氣混合壓カ罐6內(nèi)的壓縮空氣和有益物質(zhì)的比例和/或液氣混合壓カ罐6內(nèi)的壓力，以適應(yīng)于植物各生長階段的不同需求。第5實施方式第5實施方式與以上實施方式的區(qū)別僅在于其增加了濕度控制器9。以下結(jié)合附圖9詳細(xì)說明本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的第5實施方式。濕度控制器9用于控制植物生長培育間8內(nèi)的濕度。優(yōu)選的是，植物生長培育間 8內(nèi)設(shè)置濕度傳感器，該濕度傳感器檢測濕度信息并將該濕度信息輸入到濕度控制器9。此外，可由使用者根據(jù)具體所需的濕度信息預(yù)先設(shè)定濕度控制器9的期望濕度值。優(yōu)選地，濕度控制器9通過控制液氣混合壓カ罐6的輸出閥，來調(diào)節(jié)從液氣混合壓 カ罐6輸出的液氣混合物的流量和/或加濕時間，從而將植物生長培育間8內(nèi)的濕度控制在一定范圍內(nèi)。例如，當(dāng)濕度傳感器檢測到的濕度高于預(yù)先設(shè)定的期望濕度值時，濕度控制器9將控制信號發(fā)送到液氣混合壓カ罐6的輸出閥，使得輸出閥減小輸出的液氣混合物的流量和/或暫停加濕，反之亦然。這種方式與下述通過控制噴霧器的噴霧時間和/或噴霧強度來實現(xiàn)濕度控制的方式相比，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡単。濕度控制器9還可通過控制噴霧器的噴霧時間和/或噴霧強度來，如，可通過噴霧器的開閉控制、分流引水道的開閉控制來實現(xiàn)濕度控制。另外，濕度控制器9也可設(shè)置為根據(jù)系統(tǒng)的指令隨著時間的變化自動改變植物生長培育間8內(nèi)輸入的液氣混合物的流量或/和加濕時間，以適應(yīng)于植物各生長階段的不同
而O芝。另外，除以上第4和第5實施方式中的控制器外，還可設(shè)置其他類型的控制器，如溫度控制器、Ph值控制器等。第6實施方式第6實施方式與以上實施方式的區(qū)別僅在于其增加了液體回收及過濾裝置15。以下結(jié)合附圖10詳細(xì)說明本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的第6實施方式。在每ー個種植架20內(nèi)設(shè)有最少ー個排水孔，該排水孔優(yōu)選設(shè)于種植架20內(nèi)的最低點并與植物相對。植物根部多余并未及時吸收的營養(yǎng)液和水分，可通過排水孔收集，利用排水管14傳送到液體回收及過濾裝置15，以回收和重復(fù)利用。在液體回收及過濾裝置15， 會經(jīng)過過濾處理以確保衛(wèi)生。排水管14由可調(diào)節(jié)及高靈活性的水管整合而成，易于適應(yīng)不同設(shè)計安排。液體回收及過濾裝置15優(yōu)選為有機肥料回收及過濾裝置。優(yōu)選的是，液體回收及過濾裝置15通過管路將回收的物質(zhì)輸入到液體儲存器5。第7實施方式第7實施方式結(jié)合了以上第1-6實施方式，具體見圖11，其包括空氣壓縮機1、空氣過濾器2、液體過濾器3、高壓泵4、液體存儲器5、液氣混合壓カ罐6、壓カ控制器7、植物生長培育間8、濕度控制器9、以及液體回收及過濾裝置15。不限于以上結(jié)合方式，第1實施方式可與第2-6中的任一個或多個實施方式結(jié)合， 如第1實施方式與第4-7實施方式結(jié)合。此外，各實施方式中的各種優(yōu)選或變形方式之間可互相結(jié)合構(gòu)成方案。此外，優(yōu)選的是，整個系統(tǒng)可通過ー個系統(tǒng)處理器自動運行，由該系統(tǒng)處理器控制系統(tǒng)中所有或部分設(shè)備的運行，整個系統(tǒng)也可由使用者部分或全部以人工設(shè)定參數(shù)的方式控制。以下給出本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)的ー個典型應(yīng)用例。50畝竹柳育苗區(qū)將本發(fā)明的植物快繁系統(tǒng)應(yīng)用于50畝竹柳育苗區(qū)。應(yīng)理解，該應(yīng)用例的以下具體參數(shù)設(shè)置僅用于示范性說明本發(fā)明的具體應(yīng)用方式，并不能限制本發(fā)明的保護(hù)的范圍。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其完全可以根據(jù)育苗植物的種類、種植面積的大小、期望的種植結(jié)果自行設(shè)定相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)。本應(yīng)用例的采用以下參數(shù)空氣壓縮機參數(shù)設(shè)定氣紅缸徑(mm)X 缸數(shù)(mm) Xpcs =LPlOO Ψ XI, ΗΡ42 Ψ X 1沖程(mm) :70回轉(zhuǎn)數(shù)680 (RPM)公稱容積流量374(L/min) ,13. 2 (CFM)使用壓カ3^g/cm2G氣罐直徑(mm) X 長度(mm) :485 Ψχ 1770容量(L)304空氣過濾器參數(shù)設(shè)定可處理空氣量20(m3/min)使用壓カ范圍0. 05 0. 85 (MPa)過濾精度1(μπι)高壓泵參數(shù)設(shè)定最大可輸流量900 (L/hr)使用壓カ范圍8kg/m2液體過濾器參數(shù)設(shè)定可處理流量2000(L/hr)過濾精度0·7(μπι)液氣混合壓カ罐參數(shù)設(shè)定可承受壓カ10kg/m2壓カ控制器參數(shù)設(shè)定壓カ控制干5-7kg/m2濕度控制器參數(shù)設(shè)定控制相対濕度于90-95%。利用以上參數(shù)的植物快繁系統(tǒng)培育的竹柳與利用傳統(tǒng)插支法培育的竹柳在育苗階段生長速率比較如下
權(quán)利要求
1.ー種植物快繁系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括空氣壓縮機(1)，其用于壓縮空氣；液體儲存器(5)，其用于存儲促進(jìn)植物生長的液體；高壓泵G)，其用于輸送所述液體儲存器(5)內(nèi)的液體；植物生長培育間(8)，其內(nèi)設(shè)置有用于向植物噴射液氣混合物的噴霧器；以及液氣混合壓カ罐(6)，其與所述噴霧器連通，其中，所述空氣壓縮機(1)將壓縮空氣輸送到所述液氣混合壓カ罐(6)，所述高壓泵 (4)將所述液體儲存器(5)內(nèi)的液體輸送到所述液氣混合壓カ罐(6)，從而在所述液氣混合壓カ罐(6)內(nèi)形成所述液氣混合物并使得所述液氣混合壓カ罐(6)內(nèi)的壓カ比所述植物生長培育間(8)內(nèi)的壓カ高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括空氣過濾器 O)，所述空氣過濾器( 設(shè)置在所述空氣壓縮機(1)與所述液氣混合壓カ罐(6)之間，所述空氣壓縮機(1)壓縮的空氣經(jīng)過所述空氣過濾器( 浄化后，被輸送到所述液氣混合壓 カ罐(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括液體過濾器(3)，所述液體過濾器C3)設(shè)置在所述高壓泵(4)與所述液氣混合壓カ罐(6)之間，所述液體經(jīng)過所述液體過濾器C3)浄化后，被輸送到所述液氣混合壓カ罐(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在干，所述系統(tǒng)還包括輸出過濾器(50)，所述輸出過濾器(50)設(shè)置在所述液氣混合壓カ罐(6)與所述植物生長培育間(8)之間，所述液氣混合物經(jīng)過所述輸出過濾器(50)浄化后，被輸送到所述植物生長培育間(8)內(nèi)的所述噴霧器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括壓力控制器(7)，所述壓カ控制器(7)用于控制所述液氣混合壓カ罐(6)內(nèi)的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括濕度控制器(9)，所述濕度控制器(9)用于控制所述植物生長培育間(8)內(nèi)的濕度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在干，所述系統(tǒng)還包括供水管(11)和多個分流引水道(12)，所述液氣混合壓カ罐(6)與所述供水管(11)連通，所述供水管(11)與所述多個分流引水道(1 連通，由所述供水管(11)將所述液氣混合物通過所述多個分流引水道(1 輸送到所述噴霧器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，所述分流引水道(12)的直徑比所述供水管(11)的直徑小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在干，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述植物生長培育間(8)內(nèi)的一個或多個種植架(20)，每個種植架(20)內(nèi)均設(shè)置有噴霧管(1 和所述噴霧器，每個種植架00)上均設(shè)置有一個或多個種植腔01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，每個所述種植架00)由ー個種植單元G0，40')構(gòu)成或由多個種植単元G0，40')組合構(gòu)成，每個種植單元00，40') 具有至少ー個種植腔Gl)以及ー個或多個接ロ，每個種植單元G0，40')的所述接ロ用于與所述種植架00)外部的分流引水道(1 連接或者用干與其它種植単元G0，40')的對應(yīng)接ロ連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求9至10中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在于，還包括液體回收及過濾裝置(15)，所述液體回收及過濾裝置(1 用于從所述植物生長培育間(8)回收多余的、并未及時吸收的液體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的植物快繁系統(tǒng)，其特征在干，所述液氣混合壓 カ罐(6)的數(shù)量為多個。
13.ー種植物快繁方法，其包括以下步驟將壓縮空氣輸送到液氣混合壓カ罐，并將促進(jìn)植物生長的液體輸送到所述液氣混合壓 カ罐，從而在所述液氣混合壓カ罐內(nèi)形成液氣混合物并使得所述液氣混合壓カ罐內(nèi)的壓カ 比植物生長培育間內(nèi)的壓カ高；利用所述液氣混合壓カ罐與所述植物生長培育間之間的壓カ差，將所述液氣混合壓カ 罐內(nèi)的所述液氣混合物輸送到所述植物生長培育間內(nèi)的噴霧器；以及，利用所述噴霧器對植物實施噴霧操作。
全文摘要
一種植物快繁系統(tǒng)及方法，該植物快繁系統(tǒng)主要包括液氣混合壓力罐和噴霧器，通過液氣壓力差的原理，以一個密封循環(huán)引水裝置連接液氣混合壓力罐和噴霧器，以確保即使混合壓力罐之前的裝置損壞或引水裝置中有阻塞的情況，仍能把水及養(yǎng)分供應(yīng)到所有噴霧器，并大大減低機械性的損耗及有助植物吸收。植物快繁系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，有利于整個系統(tǒng)的維護(hù)。
文檔編號A01G31/02GK102577919SQ201110008020
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者張焯柏 申請人:張焯柏