本發(fā)明是有關于一種用于植栽架的栽培自動滴灌系統，尤指使用重量感測值等監(jiān)控裝置，可以減少設施栽培成本與耗能，增加單位面積的作物收獲量。

背景技術：

傳統的農業(yè)是采用集約式露地栽培方式，再輔以農藥、化學肥料或驅蟲劑，以利農作物生長，但農藥、化學肥料或驅蟲劑是對環(huán)境危害嚴峻的化學藥品。

盆器種植的優(yōu)點在于可杜絕作物生長生育期間，蟲害或病害借由土壤傳播的途徑，進而減少蟲害與病害交叉?zhèn)魅镜目赡苄浴?/p>

但盆器種植仍具有缺點存在，其具有耗費人力、降低單位面積利用率與水資源的浪費的經濟層面的不利因素。有鑒于此，可供復數盆器設置的植栽架應運而生，并配合溫室設施輔助，以縮短農作物的生長生育周期。

雖溫室可利于農作物生長生育，但于低緯度區(qū)域，夏季時溫室易因高溫蓄熱，而使農作物出現熱障礙。而于高緯度區(qū)域，于冬季時，溫室會因日照不足，而使溫室的溫度過低，故無法提供農作物足以生長生育的溫度，且溫度變化大，不易控制農作物供水的時間及供水量。

近年來為求穩(wěn)定農作物的市場經濟效應，進而衍生出棚架結構設施、水耕定植植栽、網室溫室架構與立體化植栽塔架，其中中華民國專利i326200，應用于水耕植栽養(yǎng)液槽的溫度控制，設有過濾器、冷卻組、溫度傳感器與電熱加熱器等，調控水耕蔬菜植株根部溫度；i503074為一種水耕栽培作物的重量量測裝置及其量測方法，將重量傳感器設置于水耕植栽盤下方，在植栽生長的過程中持續(xù)監(jiān)控水耕植栽作物的重量；i510183通過一作物高度感知單元(光電傳感器)往復掃描感知作物成長高度，以回饋調整其懸吊式燈架高度，符合植株與光源適當距離；m499755為一種植物栽培系統，其包含養(yǎng)液溫度控制、濕度與光線感測、二氧化碳濃度偵測與無線收發(fā)模塊等；m471135為一種植物根部環(huán)控栽培系統，其包含溫度控制裝置、環(huán)境感測模塊(有溫濕度感測、氧氣、二氧化碳濃度、ph值與微生物數量偵測)與回收過濾系統等，可針對根部環(huán)控與栽培。歸納上述的專利分析，其生理監(jiān)測方面大部份應用于水耕植株栽培，均未解決耗費大量能源的問題。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種用于植栽架的栽培自動滴灌系統，其包含：一植栽架為一a型植栽架，植栽架具有至少一格板、至少一集合部、多個植栽容器、多個供液管、多個注入管、至少一引流管、主供液管、至少一間隔板、至少一支撐架與重量感測裝置。

本發(fā)明在植栽架上設置一植栽生理監(jiān)控系統：是由多個土壤溫度傳感器、濕度傳感器，設置于立體式植栽總成之前、中、后端的栽培袋與水路管線中，通過感知生理參數的反饋，以利后續(xù)栽培管理，調整水份與養(yǎng)液比例。本發(fā)明的重量感測裝置下方設置在一平板上，其上方設置一平板以承載植栽塔架的重量，重量感測裝置在未受力狀態(tài)時，應變規(guī)未變形，在受力狀態(tài)時，應變規(guī)已變形，重量感測裝置采用似懸臂梁的設計，若上方施以荷重則應變規(guī)的電路會感測其變化量，通過其電路芯片的運算，可得知其載重物的重量數值。當重量感測裝置感測到植栽重量下限值時，供液裝置啟動開始滴灌，當重量感測裝置感測到植栽塔架的重量上限值時，供液裝置停止滴灌。上述自動滴灌時間控制裝置，配合植栽生理監(jiān)控系統中，搭配其養(yǎng)液自動調配滴灌，再利用橫向的一引流管將水與養(yǎng)液傳輸。并且借由植栽生理監(jiān)控系統偵測感知，其栽培作物水份、養(yǎng)液需求量信息整合，以調整水份、養(yǎng)液比例輸出。最后通過滴定細管相對應插入于栽培袋的介質中，進行定時定量滴灌作業(yè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于植栽架的栽培自動滴灌系統。

圖2為本發(fā)明的用于植栽架的栽培自動滴灌系統第一實施例的立體外觀示意圖。

圖3為本發(fā)明的用于植栽架的栽培自動滴灌系統的立體分解示意圖。

圖4為一格板、一集合部與一引流板的剖面示意圖。

圖5為一格板、一集合部與一引流板及出液接頭的剖面示意圖。

圖6為至少一植栽架的栽培自動滴灌系統與至少一植栽架裝設于一溫室的設置示意圖

圖7為本發(fā)明的用于植栽架的栽培自動滴灌系統的第二實施例的立體外觀示意圖。

圖8為本發(fā)明的植栽塔架滴灌時間與重量的關系圖。

圖9a及圖9b為本發(fā)明的重量感測裝置。

圖10為植栽架滴灌控制流程圖。

圖11a為對照表一的示意圖。

圖11b為對照表二的示意圖。

圖12a為局部塔架溫濕度感測模塊。

圖12b為溫室環(huán)境溫濕度感測模塊。

圖13為實施例測試單元。

【附圖標記說明】

1植栽架

10格板

100容置孔

101凸緣

102流道

11集合部

110出液接頭

12植栽容器

13注入管

14供液管

15引流板

16供液管

17引流管

18重量感測裝置

19支撐架

2液體供應管路裝置

20供液裝置

21主供液管

22供液管路

3植栽架

30層架

300層

301吸風孔

302集合部

303出液接頭

305設置孔

90應變規(guī)

91平板

92平板

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請配合參考圖1與圖2所示，本發(fā)明是一種用于植栽架的栽培自動滴灌系統的第一實施例，該系統包含至少一植栽架1、至少一供液裝置20與至少一主供液管21。

請配合參考圖2與圖3所示，植栽架1為一a型植栽架，植栽架1具有至少一格板10、至少一集合部11、多個植栽容器12、一液體供應管路裝置2、至少一引流板15、至少一支撐架19與重量感測裝置18，該重量感測裝置18分別設置于支撐架19的下方，一液體供應管路裝置2更包含多個供液管14、多個注入管13、至少一引流管17、一供液管16。

請配合參考圖2，圖3與圖4所示，格板10呈傾斜狀。在本實施例中，二格板10是呈對稱傾斜狀的支架，各格板10具有多個容置孔100，容置孔100是呈層狀分布。各格板10的一面的四周側具有凸緣101。

各集合部11是設于各格板10的底端，集合部11的底端具有一出液接頭110，出液接頭110呈一彎曲狀，使得在彎曲處有液體存在，出液接頭110的彎曲處是避免鼓風機在抽氣時，液體回流至集合部11，或者在出液接頭110設置逆止閥，以避免出液接頭110內的外界氣體被抽入集合部11。出液接頭110是耦接至少一集液裝置，舉例而言，該集液裝置能夠為一泵浦或一真空抽取裝置。

各植栽容器12設于各容置孔100處。各供液管14設于格板10處，并且相鄰于植栽容器12。各注入管13的一端耦接供液管14，各注入管13的另一端延伸至植栽容器12的頂端。各供液管14進一步耦接一供液管16后再連接至一供液裝置20，以使供液裝置20供應液體給各供液管14。

請配合參考圖5所示，各引流板15是設于凸緣101上，以使得引流板15與格板10之間具有一間隔，該間隔形成一流道102，集合部11與流道102相通，流道102可將各植栽容器12多余的液體經由容置孔100引導流入集合部11。

請配合參考圖6所示，其為至少一滴灌系統與至少一植栽架裝設于一溫室的設置的實施例，其中供液裝置20提供液體至四支供液管路22，該四支供液管路22，再將液體分配至各a型植栽架1上，本實施例共有六組a型植栽架1配置。

請配合參考圖7所示，本發(fā)明為一種用于植栽架的栽培自動滴灌系統的第二實施例。該植栽架3具有至少一層架30，層架30呈一傾斜狀，在本實施例中，二層架30呈傾斜狀。層架30為一階層結構，可為保麗龍或塑料材料一體成型，層架30的各層300具有多個設置孔305與至少一吸風孔301。層架30的底端具有一集合部302。集合部302的底端具有一出液接頭303。層架30的一面具有一引流板31，以使層架30的內部與引流板31之間形成有一間隔，該間隔形成一流道，流道相通集合部302。該引流板31及流道，如圖7所示。該設置孔305能供一介質袋設置。植栽架3更包括一重量感測裝置18，該重量感測裝置18分別設置于層架30的下方。

圖8為植栽塔架滴灌時間與重量的關系圖，該重量系由圖2中重量感測裝置18感測到植栽塔架的重量，其中w1為植栽塔架的重量上限值，亦即滴灌完成的植栽塔架重量；w2為植栽塔架的植栽重量下限值，亦即開始滴灌的植栽塔架重量，其中w2＝aw1，該a值是滴灌系數，因植物及果實會隨時間長大而增加重量及環(huán)境因所，該a值范圍在0.3～0.8。

植栽會隨著溫度或季節(jié)的變化，其蒸散量亦有所變化。當溫度高或夏季時栽培作物蒸散量較大，而植栽重量會加快遞減速度，其滴灌時間較短，為示意圖中t1。春秋之際滴灌時間則為t2。當溫度低或冬季時期氣溫較低、日照時數較短，其作物蒸散作用小，使植栽重量遞減速度趨于緩慢，其滴灌時間較長為示意圖中的t3，其中t3＞t2＞t1。

圖9a及圖9b分別為圖2中的重量感測裝置18，重量感測裝置18下方設置在一平板92上，該平板92固定在地板上，其上方設置一平板91以承載植栽塔架的重量，本發(fā)明重量感測裝置18使用應變規(guī)90，該第9a圖是在未受力狀態(tài)，應變規(guī)90未變形，圖9b是在受力狀態(tài)，應變規(guī)90已變形，應變規(guī)90采用似懸臂梁的設計，若上方施以荷重則應變規(guī)90的電路會感測其變化量，通過其電路芯片的運算，可得知其載重物的重量數值，本發(fā)明的重量感測裝置18不限制使用應變規(guī)90，亦可使用彈簧式傳感器或荷重元等重量傳感器。當重量感測裝置18感測到w2植栽重量下限值時，控制系統將啟動供液裝置20開始滴灌，當重量感測裝置18感測到w1植栽塔架的重量上限值時，控制系統將關閉供液裝置20停止滴灌，其控制植栽架滴灌的時序，如圖10所示植栽架滴灌控制流程圖，可以達成植栽架自動控制滴灌時間的效果。

本發(fā)明在植栽架1上設置一植栽生理監(jiān)控系統，如圖10所示的植栽架滴灌控制流程圖，是由多個土壤溫度傳感器、濕度傳感器組成，設置于植栽總成的前、中、后端的栽培袋與水路管線中，通過感知生理參數的反饋，以利后續(xù)栽培管理，調整水份與養(yǎng)液比例。

上述自動滴灌時間控制裝置，配合植栽生理監(jiān)控系統中，搭配其養(yǎng)液自動調配滴灌，再利用橫向的一引流管17將水與養(yǎng)液傳輸。并且借由植栽生理監(jiān)控系統偵測感知，其栽培作物水份、養(yǎng)液需求量信息整合，以調整水份、養(yǎng)液比例輸出。最后通過注入管13相對應設置于栽培袋的頂端，進行定時定量滴灌作業(yè)。

溫濕度感測機制主要可分成兩大部份，其一為環(huán)境溫濕度感測，如圖12a及圖12b。此二者有所區(qū)分，主要為感測溫室室外與室內的溫濕度數值差異作比較依據參考。其二為土壤介質溫濕度感測控制栽培滴灌機制，因須精確感測，必須將各項傳感器放置于各個植栽盆中，但所耗費施作成本高、維護不易，如下述對照組。本發(fā)明不采取此方法，以重量感測模塊偵測塔架總成載重的變化差異量作為栽培滴灌機制，如下述實驗組。

圖13為實施例測試單元，分為30個植栽單元作為實驗組，另30個單元為對照組。實驗組采用光照、溫度、濕度各一傳感器與4個重量傳感器共計7組傳感器。對照組則采用土壤溫濕度傳感器，以30組的40％計算亦需要12組傳感器。若擴大施作范圍，以十分之一公頃溫室施作面積計算(24座塔架；約19200植栽單元)，實驗組采用168個傳感器，對照組則采用7752個傳感器，實驗組將可省去對照組多達97.8％的傳感器數量如下表一、表二、圖11a及圖11b所示。可知本發(fā)明可大量減少施作成本、維護容易，故本發(fā)明具有進步性。

表一實驗室實施例測試單元

表二溫室施作場域(十分之一公頃24座塔架)

由上述可知本發(fā)明在溫度變化大的環(huán)境下，容易控制農作物供水所需的時間及供水量，并可降低人力與水資源的浪費及提升單位面積利用率。并再配合植栽生理監(jiān)控系統設施輔助，以縮短農作物的生長生育周期。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。