專利名稱：適用于多層園藝設(shè)施的澆水和排水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層園藝設(shè)施，大多數(shù)情況下指垂直種植系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及適用于此類多層園藝設(shè)施的獨特、有效的澆水和排水裝置，其中此類園藝設(shè)施能同時精確地向所有獨立托盤進行有效澆水和排水，采用獨立托盤后，無需復(fù)合流量控制閥以及多層園藝設(shè)施本身圓柱內(nèi)部的各個托盤同時精確灌溉和排水系統(tǒng)所需的基本機械即可構(gòu)成該多層園藝設(shè)施。
背景技術(shù)：
隨著人口的增加、大片耕地退化、氣候變化的加劇、無法預(yù)測的水資源供給和人們舍棄農(nóng)村而越來越傾向于在城市居住和工作的情況，全球糧食生產(chǎn)的壓力也越來越大。這些問題目前急需對當(dāng)前園藝中應(yīng)用的方法和技術(shù)進行重大變革。在該領(lǐng)域中，最有可能的做法是植物的封閉式環(huán)境培育。在單層溫室環(huán)境中應(yīng)用環(huán)境控制種植的情況下，目前采用先進、低能耗照明的多層種植發(fā)明具有很多優(yōu)勢。然而，在利用多層園藝時，尤其是要求精確控制種植作物灌溉，而不會限制接近作物或需使用頂部維護并可能出現(xiàn)故障的大量有源機械或伺服電氣組件時，面臨一些設(shè)計方面的挑戰(zhàn)。多層園藝設(shè)施中與這些垂直種植系統(tǒng)相關(guān)的進一步挑戰(zhàn)是，高密園藝環(huán)境須極其干凈以防止有害藻類和/或細菌進入或傳播到整個生長環(huán)境中，如不符合此類要求和安全標(biāo)準(zhǔn)，會造成嚴(yán)重的財務(wù)后果，甚至具有致命影響。因此，適用于這些多層園藝設(shè)施的澆水，實際上是排水裝置極為重要；但如上所述，如需維持成本、維護、一致性、效率和可再現(xiàn)性，需控制此類設(shè)施，其中為向組成該多層園藝設(shè)施的各個托盤提供充足的澆水和排水，需使用復(fù)合水量調(diào)節(jié)器、截止閥及相關(guān)機械和/或伺服電氣組件。因此，本發(fā)明的目的是提供一種適用于多層園藝設(shè)施的澆水和排水裝置，其中所述裝置至少可克服一些上述問題或至少向公眾提供一種現(xiàn)有澆水和排水裝置的可用替代品，其中所述裝置可與傳統(tǒng)多層園藝設(shè)置一起使用。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，在本發(fā)明的一種形式中，提供一種適用于多層園藝設(shè)施的澆水和排水裝置，其中所述裝置包括；一個供水網(wǎng)管，其中所述供水網(wǎng)管包括一系列排水口 ；所述多層園藝設(shè)施的每層至少設(shè)有一個接水、存儲和/或注水盤；每層多層園藝設(shè)施的每個注水盤包括一個溢流水位裝置，這樣水流過側(cè)翼和/或堰邊時，所述注水盤中的水無法超過所需預(yù)選定水位，從而注水盤中的水位不會超過所述設(shè)定或所需水位；
所述注水盤還包括一個孔，其中活水可通過該孔注入、通過或排放；設(shè)有所述排水口，這樣向供水網(wǎng)管供水時，水從遠處噴射、噴入、注入和/或流入所述注水盤孔中。這樣，當(dāng)多層園藝設(shè)施需注水時，用力或抽吸放水通過供水網(wǎng)管從一系列排水口中朝向注水盤孔方向噴射，這樣水從所述孔流過，注入到注水盤中直至所需水位；然后當(dāng)注水盤中的水位達到所需或選定水位時，從供水網(wǎng)管排水口中通過該注水盤孔連續(xù)供水來保持在這一水位；同時從供水網(wǎng)管中另外供水時，達到所需或選定水位，并從注水盤溢流側(cè)翼和/或堰邊排水。此外，需從注水盤中排水時，通過移除供水網(wǎng)管供水來停止向泄水口供水，從而通過注水盤孔排水。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可從本發(fā)明的許多實施方案中直接看到，本發(fā)明的獨特之處在于:可連續(xù)和精確地向組成多層園藝設(shè)施的各自注水盤中注水或排水。由于供水網(wǎng)管配置簡單但獨特，其中所述供水網(wǎng)管配有相應(yīng)的與注水盤孔對齊的一系列排水口，一旦水需注入到多層園藝設(shè)施中，可通過組成供水網(wǎng)管的每個排水口同時注入。水從供水網(wǎng)管噴射、噴入、注入和/或流入所述注水盤孔時，可有效阻塞所述孔，從而防止水同時從相同的注水盤孔中排出，同時噴入該孔中。有益地，為使最佳植物澆水保持在所需浸泡時間內(nèi)，一旦達到注水盤中的所需水位，而不是通過關(guān)閉注水盤中的孔來關(guān)閉供水，水仍直接流入注水盤中，且連續(xù)供水通過注水盤中的溢流水位裝置中和，其中該裝置允許過量水分溢出，然后從注水盤中排出。由于每個注水盤的配置尺寸大致相同，相比另一個托盤，單盤無法接收較高深度的水或長時間澆水。一旦移除供水網(wǎng)管供水，所有排水口不再能噴射、噴入、注入水到注水盤中。因此，相應(yīng)地，由于所述孔的直徑適當(dāng)，所有注水盤然后以相同的速率同時排放。優(yōu)選地，排水口為圓筒形噴嘴。該裝置的優(yōu)點是:通過設(shè)有圓筒形的噴嘴，噴嘴的直徑和長度會影響流向、程度和流量，注水盤的保壓，從而當(dāng)系統(tǒng)澆水和需保持水位時防止水從所述孔中排放。優(yōu)選地，所述孔直徑可選。該裝置的優(yōu)點是:通過噴嘴設(shè)計流速和壓力來控制注水盤中的供水，其中優(yōu)選注水時間可保持一致。同時，選擇適當(dāng)直徑的注水盤孔意味著，選定直徑的孔流量與從每個注水盤中排放所花時間相關(guān)。有益地,注水盤供水、維持注水盤中的水至所需水位以及最終從注水盤孔排水均可實現(xiàn)，而無需控制每個注水盤的單個水閥。所述噴嘴和孔的獨特結(jié)構(gòu)布置提供多層園藝設(shè)施適當(dāng)注水和排水所需的所有控制。優(yōu)選地，每種注水盤溢流水位裝置的側(cè)翼或排水槽排入連接到相鄰層注水盤的排水槽中。 優(yōu)選地，所述注水盤孔可定位，這樣從所述孔中排出的水流入所述調(diào)制排水槽中。該裝置的優(yōu)點是 :因為一層建立在另一層之上，所述調(diào)制排水槽可自我構(gòu)建關(guān)聯(lián)的排水網(wǎng)絡(luò)，從而建造多層園藝裝置。優(yōu)選地，該排水槽頂部帶有一個開口，所述開口向內(nèi)傾斜，端部延伸側(cè)翼尺寸合適，且可通過排水口噴嘴。優(yōu)選地，每個注水盤帶有一個適合停放的植物托盤。優(yōu)選地，所述植物托盤包括一系列水槽、狹縫、孔等，這樣注水盤中的水可與植物、土壤、基層、幼苗、幼樹等相互接合。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和考慮因素。根據(jù)澆水分組，托盤數(shù)量不受限制。一組高度和長度限制取決于所需管道系統(tǒng)內(nèi)的泵送能力和流體摩擦損失。單泵和水流控制閥符合種植托盤分組。大量電磁閥或可拆卸管道和每種托盤的直接機械連接件可替代這些托盤。同時和精確地實現(xiàn)該組中所有托盤的同等灌溉和排水。相比另一個托盤，單盤無法接收較高深度的水或長時間澆水。可在所需時間內(nèi)保持整組灌溉狀態(tài)。一旦噴入每個注水盤中的營養(yǎng)物質(zhì)達到最佳植物澆水所需的預(yù)設(shè)深度，過量水分從注水盤堰邊溢出，其中所述水分通過每層托盤和回流至營養(yǎng)物質(zhì)水庫之間的排水槽收集。灌溉周期間隔的總控制。為適應(yīng)不同的作物品種以及植物生長周期內(nèi)的不同生長階段，每天的灌溉周期數(shù)可任意調(diào)整。從系統(tǒng)中輕易拆除托盤，以便于清潔、種植或收割，而無須斷開或拆下任何機械、電氣或管道連接件。噴射和 入口設(shè)計意味著種植托盤上無機械附件，其中所需附件一旦插入支架系統(tǒng)中可與每個托盤自動對齊。通過將種植托盤和注水盤設(shè)計為組合裝置來維護安全無菌的生長環(huán)境。這種方法可從系統(tǒng)中拆卸兩個托盤，作為一個組合裝置以便于有效清潔、播種或收割。因為種植托盤在裝置中四處移動，注水盤位于種植托盤下方可消除種植托盤中營養(yǎng)物質(zhì)的不斷泄漏，且對正常灌溉和排水系統(tǒng)對面的注水盤有效清潔并殺菌，其中灌溉罐為固定設(shè)施，無法輕易清潔。種植托盤完全遮住單個注水盤的基本種植照明，大大抑制了消耗藻類和細菌的不必要營養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)展，其中所述藻類和細菌通常依賴于光進行光合增長。所有營養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)由自動重力驅(qū)動，其中所述營養(yǎng)物質(zhì)向中央水庫回流供水以便于過濾、殺菌和營養(yǎng)調(diào)理。托盤中的營養(yǎng)物質(zhì)或有機物沒有直接流向隨后托盤。灌溉周期過程中開始的文丘里效應(yīng)強行使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)進入灌溉托盤中，從而提高最適生長率所需的植物根系的氧氣含量。此作用是由于注水盤中噴射營養(yǎng)物質(zhì)直徑和流速之間以及入口直徑和機械性能之間的確定比造成。


為更詳細地描述本發(fā)明，此處附上優(yōu)選實施例和相應(yīng)附圖。但要牢記:本優(yōu)選實施例僅用于介紹本發(fā)明完整的工作實施例。然而，主要討論的本發(fā)明基本方面的特征為可選內(nèi)容，其中之前在上述發(fā)明內(nèi)容中已介紹過本發(fā)明的基本方面。圖1是多層園藝設(shè)施的立體圖，其中所述設(shè)施包括供水網(wǎng)管道裝置，及其與組成該裝置的各自注水盤的關(guān)系。圖2是排水口噴嘴與注水盤孔配置或?qū)R相關(guān)關(guān)系的部分特寫撕裂立體圖。圖3是代表圖2中所示的類似俯視圖。圖4是一個立體圖，該圖所示為相互連接的調(diào)制排水槽相關(guān)的特征，其中所述排水槽用于排水和/或溢流水在多層園藝設(shè)施排水網(wǎng)中向下移動，而不管所述排水和/或溢流水在該設(shè)施中的分層位置。圖5a、5b和5c為此類植物托盤的代表性立體圖，其中所述托盤在本方面優(yōu)選實施例中可放在相應(yīng)的注水盤中。
具體實施例方式參考詳細附圖，其中圖1示出多層園藝設(shè)施的一般編號(10)。多層園藝設(shè)施(10)包括主要直立支架(12)和水平或橫向平臺(14)，其中所述平臺向本裝置提供骨架主體結(jié)構(gòu)支撐。所述多層園藝設(shè)施一般可分為6個圓柱(21)。在圖1所不的實施例中，一般有8列(23)，每列帶有6個注水盤(16)，其中放在注水盤中的托盤為相應(yīng)的植物托盤(18)。供水網(wǎng)管包括一系列導(dǎo)管(20)，其中在本優(yōu)選實施例中所述導(dǎo)管包括調(diào)節(jié)控制閥或流量調(diào)節(jié)器(22)，用于每個圓柱(21)組成多層園藝設(shè)施(10)。

正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解圓柱和列的實際數(shù)量，相應(yīng)的供水網(wǎng)管僅限于可用空間和環(huán)境條件，包括照明等，其中所述照明可在該裝置操作地點使用。一系列互連調(diào)制排水槽(24)與供水網(wǎng)管(20) —起使用，其中所述排水槽配有排水裝置用于接收從各個注水盤(16)中溢出的水以及排放過程中從注水盤孔中故意排放的水?；ミB調(diào)制排水槽的結(jié)構(gòu)和功能將在圖4中詳細介紹，其中所述排水槽形成了排水網(wǎng)(24)。如圖2和3所示，特寫視圖示出了供水網(wǎng)管直立導(dǎo)管(20)包括一系列噴嘴(26)，其中所述噴嘴在水泵送至特殊導(dǎo)管(20)時可用作排水口。對準(zhǔn)排水口噴嘴(26 )，這樣當(dāng)水從該噴嘴中噴射、噴灑或流動時，所述水可直接流入注水盤(16)孔(34)中。如前所述，描述本發(fā)明時，一旦水從注水盤(16)孔(34)中噴入，注水盤(16)中的水位可持續(xù)升高直至達到溢流水位(32)，這樣作為注水盤(16)整體設(shè)計部分內(nèi)容配置的側(cè)翼(32 )意味著，隨著更多水從噴嘴(26 )中噴入注水盤(16 )中，會發(fā)生溢流，然后通過互連調(diào)制排水槽(24)流入排水裝置，其中所述裝置設(shè)計獨特，將在圖4中進一步討論。在本實施例中，如圖2和3所示，植物托盤(18)包括一系列扁平圓柱狀錐體(35)，其中所述錐體設(shè)有一系列孔(30)，在所述孔中水與基層材料發(fā)生作用，如錐形凹陷(35)圖中的編號(28)所示。因此，由于水持續(xù)通過該噴嘴(26)向注水盤中供給，需維持該裝置內(nèi)的設(shè)定水位時，無需關(guān)閉孔(34)。然而，由于過量水分通過集成互連調(diào)制排水槽(24)配置的排水網(wǎng)從側(cè)翼(32)中溢出，所述注水盤中的水位不得超過所需水位。圖4示出所述排水網(wǎng)如何通過互連調(diào)制排水槽(24)建立，其中所述排水槽組成與供水網(wǎng)管相關(guān)的排水結(jié)構(gòu)。頂部邊緣(38)較寬，這樣可與相鄰上部調(diào)制排水槽(24)的傾斜排水部分(40)自動對準(zhǔn)，然后覆蓋側(cè)翼橫向延伸部分(36)，其中噴嘴(26)插入所述延伸部分中。橫 向拉環(huán)(36)還提供了溢流間距，但根據(jù)圖4中所示箭頭(42)，高處水從多層園藝設(shè)施的注水盤中流出，可通過各自互連調(diào)制排水槽(24)結(jié)構(gòu)向下排放。圖5a、5b和5c僅簡單示出適用于植物托盤的不同實施例，其中所述植物托盤可放在注水盤中。這些實施例示出更廣泛范圍的選擇，其中本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到此類選擇適用于園藝師。如圖5a所示，植物托盤(62)包括一系列扁平四面體邊緣或孔(64)，其中所述植物托盤(62)放在注水盤(66)上；所述注水盤(66)包括一個孔(67)，其中一旦達到注水盤
(66)中的所需水位，水沿著溢流邊(65)噴射。如圖5b所示，植物托盤編號為(68)，放在注水盤(72)上。在本實施例中，如圖5b所示，植物托盤(68)包括一系列扁平邊緣(70);注水盤(72)包括一個孔(73)，其中水沿著所需溢流邊(71)通過注水盤(72)噴射，這樣一旦達到注水盤(72)中的所需水位，可排放水。如圖5c所示，植物托盤(74)帶有主要凹槽(76)，其中植物托盤(74)放在注水盤
(78)中，包括一個孔(82)，其中水沿著所需溢流邊(80)噴射，這樣一旦達到注水盤(78)中的所需水位，可從溢流邊緣排放水。
權(quán)利要求
1.一種適用于多層園藝設(shè)施的澆水和排水裝置，其中所述裝置包括； 供水網(wǎng)管，其中所述供水網(wǎng)管包括一系列排水口 ； 所述多層園藝設(shè)施的每層至少設(shè)有一個注水盤； 每個注水盤包括溢流水位裝置，這樣水流過堰邊時，一旦達到選定水位，所述注水盤中的水無法超過選定水位； 每個注水盤還包括孔，其中可通過該孔注水或排水； 設(shè)有所述排水口，這樣向供水網(wǎng)管供水時，水從遠處噴入所述注水盤孔中； 這樣，通過該注水盤孔從一系列噴水口中燒水/噴灑水時，注水到注水盤中直至選定水位；然后當(dāng)注水盤中的水位達到選定水位時，從供水網(wǎng)管排水口中通過該注水盤孔連續(xù)供水來保持在這一水位；同時從供水網(wǎng)管中另外供水時，達到選定水位，并從注水盤溢流堰邊排水； 此外，需從每個注水盤中排水時，通過移除供水網(wǎng)管供水來停止向泄水口供水，其中所述供水網(wǎng)管阻止水噴入注水盤孔中，從而通過注水盤孔排水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的澆水和排水裝置，其中所述排水口為圓筒形噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的澆水和排水裝置，其中所述注水盤孔的直徑可選。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的澆水和排水裝置，其中溢流水通過堰邊從注水盤中排入連接到相鄰層注水盤的調(diào)制排水槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的澆水和排水裝置，其中該注水盤可定位，這樣從所述孔中排出的水流入調(diào)制排水槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的澆水和排水裝置，其中該調(diào)制排水槽頂部帶有開口，所述開口向內(nèi)傾斜，端部延伸側(cè)翼尺寸合適，且可通過排水口噴嘴。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的澆水和排水裝置，其中每個注水盤帶有適合停放的植物托盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的澆水和排水裝置，其中所述植物托盤包括一系列水槽、狹縫和/或孔，這樣注水盤中的水可與所述植物托盤中所含植物、土壤、基層、幼苗、幼樹相互接合。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的澆水和排水裝置，還包括用于植物托盤分組的單泵和水流控制閥。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的澆水和排水裝置，其中所述注水盤和植物托盤可從裝置中拆除，以便于清潔 、種植或收割，而無需斷開或拆下任何機械、電氣或管道連接件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的澆水和排水裝置，其中所述植物托盤和注水盤為一個組合裝置，這樣可從裝置中拆下兩個托盤，作為單一裝置以便于有效清潔、播種或收割。
全文摘要
一種適用于多層園藝設(shè)施的澆水/排水裝置，其中，在澆水過程中，水從一系列排水口中通過注水盤孔噴灑，所述注水盤孔注水到選定水位并連續(xù)提供噴灑水通過排水口保持在這一水位，然后通過該注水盤堰邊排放溢流水；排水過程中，停止向泄水口供水，從而防止水噴入注水盤孔中，并通過該注水盤孔排水。
文檔編號A01G27/00GK103153040SQ201180045254
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者約翰·萊斯利 申請人:縱向農(nóng)業(yè)系統(tǒng)有限公司