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一种生态立体种植装置

2021-02-04 15:08:01

一种生态立体种植装置

  技术领域

  本发明涉及一种生态立体种植装置,尤其是一种不受限于耕地红线,覆盖沙漠、荒瘠、缺水地区等非传统和传统种植空间。模仿农业种植生产所需各种天然生态条件,可移动的生态立体种植装置。

  背景技术

  目前,公知的技术有如下不足:目前的农业种植生产方式离不开土地和淡水。全球人口继续增长,可耕种土地却越来越少。正如美国伟大的幽默作家马克·吐温所说:“想买土地?他们已经不生产土地了!”农业灌溉消耗了世界上可利用淡水资源的70%,由肥料、杀虫剂、除草剂及淤泥导致的污染使这些水无法饮用,面对沉重压力,地球人开始计划第二次绿色革命,寻找喂饱世界的办法。我南沙守礁战士在第二代高脚屋里种菜,养猪。据美国《探索》杂志报道:英国照明设计师查理.帕顿建设把大海和沙漠结合到一起,利用丰富的咸水资源在沙漠里种植粮食的沙漠农业让撒哈拉沙漠变成绿洲,咸水种植“海水温室”里的蒸馏器把咸水变成有利于植物生长的湿润空气,最后生成的淡水也可以用来灌溉。目前三个实验项目已经开工,发明者正在选址筹建更大项目。建造海水温室所费不多,每平方英尺只要5美元。它利用重力或者抽水机从海中引水,水流从温室墙面上的蜂巢状格子框架流下,蒸发为水汽,降低室内温度,使环境变得湿润。在温室内流动的过程中,这些水汽温度升高,然后进入第二个蒸发器,经过脱盐处理后立即进入一个冷凝器,变成淡水,进入地下储水槽,供灌溉之用。查理.帕顿现在正为他的“撒哈拉森林计划”选址,该计划增加了利用太阳能的构思。这样一来多余的淡水就可以用来发电(水加温后产生蒸汽,驱动发电机)或清洗大面积的太阳能反光镜。查理.帕顿的发明引领了未来农业发展新的方向,诞生了沙漠农业的新领域。但是也可能产生大规模的海水入侵,造成大片的沙漠盐碱地,对生态平衡有破坏。在克里米亚半岛的一个山顶上发现了13 座石制的金字塔形建筑。每座有30英尺高,100英尺宽,看起来像墓碑。它们周围是一些破损的用红土做成的通向城市的管道。当地人将这些金字塔叫做“水源”。这些石制的金字塔形建筑和管道都是收集露水的装置。垂直立体农业:与耕地种植相比,在摩天大楼中种植农作物消耗的水和化石燃料较少,还能消除农业径流,提供新鲜食品,并减少对环境的污染。农业正在破坏环境,耕地不足以养活2050年可能达到的95亿人口。在玻璃大厦里种植农作物可以大量减少化石燃料的消耗,促进城市污水的循环利用,现在这些污水正在污染水系。一座30层楼高,占地0.02平方千米的大厦可以生产的农产品,相当于户外9.6平方千米耕地的产量,而产生的负面影响要小得多。目前世界各国的科学家正争先恐后研发各式各样的垂直立体农业在摩天大楼里利用滴灌、气培和水培三种主要技术种粮食。荷兰的垂直农场生产的第一批食品已经被摆上超市的货架。垂直立体农业可以说是我们自己养活自己、养活将不断增加的人口的一场革命。一个人口不断增长的文明社会需要另一种替代性的农作方式。但是高楼农场目前还仅以小规模形式存在。评论家认为,这种情况不会很快改变。堪萨斯州土地研究所的农业研究人员斯坦-考克斯把垂直农业视为是爱梦想的年轻建筑学生的一项计划,而非解决全球食品供应短缺问题的一种切实可行的好办法。其中最主要的问题是光,尤其是阳光只得用发光二极管取代。据考克斯说,如果你想利用垂直农业取代美国全年的小麦生产,你需要的电量是美国所有电站一年生产的总电量的8倍,而且这些只是照明用电。如果像戴斯珀米尔希望的那样,只用可再生能源为垂直农业提供所需电能,实现利用垂直农业养活全球人的梦想会更加困难。当前可再生能源生产的电能大约仅占美国总电量的2%。因此,可再生能源企业要想为室内小麦种植的照明设备提供一年的电流,它就需要扩大400倍。据美国《未来学家》杂志报导:现在流行“精确农业”,配有全球定位系统的拖拉机为庄稼施肥浇水时可以精确到一英寸以下。为了进一步帮助农民们掌握施肥浇水的精确时机,艾奥瓦州大学农业和生物系统副教授斯图亚特·比勒尔与电子和计算机工程教授拉特纳什·库马尔合作,设计了一套可以长期安装在地下的土壤感应系统。这些感应器像iPod般大小,装在地下一英尺处,彼此相距约80到160英尺。它们不断收集土壤的湿度、温度、营养数据,并通过低频无线电信号,将信息传输到控制中心,帮助农民“对症下药”,避免盲目追肥。据估算,每英亩土地里安装4到6个感应器,成本约为20到30美元,但可以节省资源成本150美元。

  据专利之家网报道:在菲律宾没有电源供给的贫民区内,当地居民长期忍受着昏暗无光的室内生活环境,不过这种糟糕的生活状况最近正得到缓慢而有效的改变。这要归功于一名菲律宾学生,它受到麻省理工学院一项研究的启发,利用水的折射与反射性质为室内带去光明。其制作方法很简单:首先将瓶子里灌满水与漂白剂的混合液,然后在屋顶的瓦片上是钻个洞,最后将瓶子插进洞中,密封即可。这个简单的处理办法效果十分显著,一瓶水的光亮相当于一盏 60瓦的标准白炽灯泡,而且寿命长达5年之久,环保高效地缓解了电力缺乏问题,让人不禁拍手叫好。中国专利号:201220144722.0的蓄光魔幻海水环保墙体与海上抗风浪勘测屋有蓄光、折射与反射发光的流体魔幻环保墙体。中国专利号:201120323487.9的一种新型花盆结构新颖,使用方便;其分为上下两个盆体,两个盆体之间设透气孔,浇水灌溉时,下盆体可收纳从上盆体透气孔流出的水分和肥料,避免环境污染;且下盆体内可养鱼,养鱼水使用一段时间后,可作为上盆体内花木的肥料,一举两得。据网易探索报道:绿植瓶封40年仍长势旺盛靠光合作用自给自足。对于这一神奇现象,园艺专家们指出:尽管与外界新鲜的空气和水分隔绝,但在密封的瓶子中,这个“瓶中花园”创造了自己的微型生态系统,利用光合作用产生了氧气和水分。同时,掉落在瓶子底部的叶子产生的二氧化碳也为光合作用提供了必要条件,并且给植物的根部提供了养分,这是一个完美的生命循环。植物摄入的就只有太阳能,这是它能维持生命的必需品。瓶子里的其他任何物质都是可以循环的。

  科罗拉多大学的尹晓波和杨容贵发明用TPX塑料薄膜和空心玻璃微珠制成能把多余热量转化为特定波长的红外辐射直接被辐射到外太空的降温薄膜已经在我国落地生产、实用了。降温涂料里混合的空心玻璃微珠能对400nm~2500nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射,不让太阳的热量在物体表面进行累积升温,又能自动进行辐射热量散热降温,把物体表面的热量辐射到太空中去,降低物体的温度,即使在阴天和夜晚降温涂料也能辐射热量降低温度,有的在降温涂料中放入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传递,即使在大气温度很高时也能隔住外部热量向物体内部传导,三大功效保证了涂刷降温涂料的物体降温,确保了物体内部空间能保持持久恒温的状态。南京大学中国南海研究协同创新中心和人工微结构科学与技术协同创新中心利用世界上吸收光能力最强,不但吸收可见光,还吸收红外线,能浮在水的表面高效吸收太阳能,加热表面海水界面光蒸馏水,纳米金属材料的纳米黑金制成了高效太阳能海水淡化装置。

  因此非常有必要对世界现有背景技术进行发扬优势,克服不足的优化组合,也就是现代意义的技术创新。研发一种不受限于耕地红线,覆盖沙漠、荒瘠、缺水地区等非传统和传统种植空间。模仿农业种植生产所需各种天然生态条件,可移动的生态立体种植装置。

  发明内容

  本发明所要解决的技术问题是:

  克服背景技术的不足。提供一种不受限于耕地红线,覆盖沙漠、荒瘠、缺水地区等非传统和传统种植空间。模仿农业种植生产所需各种天然生态条件,可移动的生态立体种植装置。

  本发明解决其技术问题采用的技术方案是:生态立体种植装置,由必要技术特征的的农用建筑,立体种植架层,多功能种植盘构成。所述包括有各种各样框架建筑结构、农用大棚等农用建筑里具有各种各样用高强度、耐腐蚀的材料制造的立体种植架层。各种各样的立体种植架层上具有各种各样用高强度、耐腐蚀的材料制造顶部开口的多功能种植盘。多功能种植盘里具有包括培养液或土壤或能够代替自然土壤的全氟磺酸Nafion等各种各样的植物种植培养支撑物质。农用建筑具有包括地面基础或地面基础框架或水面基础的基础。地面基础框架进一步改进附加包括有履带、轮式等各种各样的可移动及高度可调地脚的装置。进一步改进附加包括有履带、轮式等各种各样的可移动及高度可调地脚装置的地面基础框架可满足农用建筑特殊种植时整体移位及水平固定的的需求。各种各样包括框架建筑结构、农用大棚等的农用建筑进一步改进附加覆盖有包括降温薄膜、仿生透明薄膜覆盖材料等各种各样的薄膜覆盖材料。农用建筑、薄膜覆盖材料上进一步改进附加有各种各样手动启闭、自动启闭的空气通孔。农用建筑里具有包括自来水,雨水,蒸汽或空气采水,气动或水动或电动或其他各种方式驱动的各种各样的供水系统装置。农用建筑具有凝结水、雨水收集系统装置,蓄水系统装置。农用建筑里具有包括有水分、养分、气雾发生,促进植物生长的二氧化碳发生、阳光聚集接收装置、光纤阳光导入、促进植物生长的声波发生、带电栽培技术装置等植物生长能量供给系统装置。农用建筑里具有的供水系统装置和凝结水、雨水收集系统装置和植物生长能量供给系统装置联通有蓄水系统装置。农用建筑里具有包括有各种各样利于植物在光合作用中吸收特殊光谱的DIY 激光植物生长灯、LED灯等人工光和自然光结合的智能补光系统装置。农用建筑里具有包括有黑光灯、紫外线灯、蓝光LED灯、植保灯等灭虫杀菌光谱发生的植保系统装置。农用建筑里进一步改进附加有包括摄像头、感应器、耦合装置等的种植监控系统装置。农用建筑进一步改进附加有包括电力、太阳能、风能、地热能、室内外温差等的能源装置为生态立体种植装置的各种各样的装置提供工作的能量。

  所述的智能补光系统装置,包括一种装有蓄光、放光、折射改变阳光照射角度流体的透明容器。透明容器具有圆形、矩形等各种各样形状。透明容器里装有包括背景技术菲律宾学生发明的采光瓶里的水与漂白剂的混合液。中国专利的蓄光魔幻海水环保墙体里混有如稀土碱土铝酸盐、硅酸盐等系列粉末状光致蓄光发光材料或水母体内的埃奎林及附加各色颜料的蓄光发光材料等蓄光、放光、折射改变阳光照射角度的流体。透明容器外进一步改进附加有各种各样用于调节光流明的卷式或拉式遮光幕帘。

  所述的各种各样的立体种植架层,包括一种进一步改进附加有各种各样履带、轮式等可移动及高度可调地脚装置的立体种植架层。进一步改进附加包括有履带、轮式等各种各样的可移动及高度可调地脚装置的立体种植架层,可方便满足立体种植架层在农用建筑里单独移位或随农用建筑整体移位及水平固定的需求。立体种植架层间进一步改进附加有各种各样多功能种植盘连结、组合固定的装置。立体种植架层间进一步改进附加有横向或纵向连通的气动或水动或电动或其他各种方式驱动的喷灌管或滴灌管或包括有水分、养分、气雾发生,促进植物生长的二氧化碳发生、阳光聚集接收装置、光纤阳光导入、促进植物生长的声波发生、带电栽培技术装置等植物生长能量供给系统装置。立体种植架层间进一步改进附加有包括有各种各样利于植物在光合作用中吸收特殊光谱的DIY激光植物生长灯、LED灯等人工光和自然光结合的智能补光系统装置。立体种植架层间进一步改进附加有包括有黑光灯、紫外线灯、蓝光LED灯、植保灯等灭虫杀菌光谱发生的植保系统装置。立体种植架层间进一步改进附加有包括摄像头、感应器、耦合装置等的种植监控系统装置。立体种植架层外围进一步改进附加有包括各种各样卷式或拉式的遮光幕帘用于调节光流明。使立体种植架层必要时犹如可以调节植物受光照射时间、光通量的小温室农用建筑。立体种植架层上方进一步改进附加有各种各样用于悬挂和运行农业作业机械的轨道。

  所述的各种各样的多功能种植盘,包括一种顶部开口具有互相连结、组合固定装置的多功能种植盘。多功能种植盘多功能种植盘底部进一步改进附加包括有智能调节、监控灌溉水位、水质功能的灌溉通水阀。多功能种植盘里进一步改进附加包括有培养液或土壤或能够代替自然土壤的全氟磺酸Nafion等各种各样的植物种植培养支撑物质。植物种植培养支撑物质里进一步改进附加包括有高吸水性树脂等具保墒保肥增产功能的物质。植物种植培养支撑物质里进一步改进附加包括有铜丝、银、铜离子抗菌纤维、铜离子纤维面料等的杀菌离子发生装置。植物种植培养支撑物质里进一步改进附加包括有种植物状况数据、仿生态种植物质状况数据的智能监控、显示系统装置。植物种植培养支撑物质上进一步改进附加包括有铜、TPX塑料、高分子亲水塑料等各种各样具优良导热性、亲水性凝聚露水的片材,凝聚露水的片材外表面进一步改进附加有各种各样降温涂层、复合超亲水涂层等凝聚露水灌溉的装置。多功能种植盘外表面进一步改进附加有各种各样降温涂层、复合超亲水涂层。多功能种植盘底部进一步改进附加有一种采水蓄水盘。采水蓄水盘顶部开口,采水蓄水盘外表面进一步改进附加有各种各样的降温涂层。采水蓄水盘內表面进一步改进附加各种各样的降温涂层、复合超亲水涂层。采水蓄水盘里进一步改进附加包括有红外降温空气采水孔网等各种各样的空气采水供水系统装置。采水蓄水盘进一步改进附加有各种各样的水位限位和输出水连接管及接口。

  所述的供水系统装置,包括一种红外降温空气采水孔网。红外降温空气采水孔网具有包括铜、TPX塑料、高分子亲水塑料等具有优良导热性、亲水性材料的双层孔网。孔网的外表面进一步改进附加有降温涂层、复合超亲水涂层。双层孔网间夹有玻璃微珠。

  所述的各种各样蓄水装置,包括一种毛细蒸发循环灌溉的蓄水装置。毛细蒸发循环灌溉的蓄水装置具有各种各样形状凹型的蓄水坑。凹型的蓄水坑里具有包括土工布、混凝土等各种各样的防渗透材料层。凹型的蓄水坑里具有蓄水层。凹型的蓄水坑里进一步改进附加覆盖有包括沙、土、石、纤维等各种各样的毛细材料层。毛细材料层或蓄水层的表面进一步改进附加有包括纳米黑金、聚吡咯棉布、自足式集成碳海绵等高效吸收可见光、红外线能量,界面光蒸馏的纳米材料或包括有电磁高频震荡、超声波振荡等气雾发生装置或生态立体种植装置水面基础里的水面上浮有包括纳米黑金、聚吡咯棉布、自足式集成碳海绵等高效吸收可见光、红外线能量,界面光蒸馏的纳米材料或包括有电磁高频震荡、超声波振荡等气雾发生装置。

  有益效果

  本发明克服了现有技术农业种植生产离不开土地和淡水的不足。不受限于耕地红线,覆盖沙漠、荒瘠、缺水地区等非传统和传统种植空间。模仿农业种植生产所需各种天然生态条件是现代化农业的立体种植生产系统,将引领未来农业种植生产方式发展的方向。

  附图说明

  图1是多功能种植盘底部进一步改进附加有采水蓄水盘的结构示意图

  图2是进一步改进附加有履带、轮式等可移动及高度可调地脚装置的立体种植架层结构示意图

  图中:1.多功能种植盘 2.多功能种植盘的智能调节、监控灌溉水位、水质功能的灌溉通水阀 3. 采水蓄水盘 4.采水蓄水盘的水位限位和输出水连接管及接口 5.红外降温空气采水孔网 6.立体种植架层 7.立体种植架层进一步改进附加有履带、轮式等可移动及高度可调地脚的装置

  具体实施方式

  1、下面结合图1对实施本发明做进一步的描述:

  在覆盖沙漠、荒瘠、缺水地区等非传统和传统种植空间搭建农用建筑。农用建筑里具有用高强度、耐腐蚀的材料制造的立体种植架层6。立体种植架层6的各架层上成排固定有多个多功能种植盘1或底部进一步改进附加有采水蓄水盘3的多功能种植盘1。多功能种植盘1或底部进一步改进附加有采水蓄水盘3的多功能种植盘1用多功能种植盘1附加有的互相连结、组合固定装置或立体种植架层6间进一步改进附加有的互相连结、组合固定装置固定好。多功能种植盘1的智能调节、监控灌溉水位、水质功能的灌溉通水阀2联通立体种植架层6间进一步改进附加有横向或纵向连通的气动或水动或电动或其他各种方式驱动的喷灌管或滴灌管或包括有促进植物生长的二氧化碳发生、阳光聚集接收装置、光纤阳光导入、促进植物生长的声波发生、带电栽培技术装置等植物生长能量供给系统装置。立体种植架层6间进一步改进附加有包括有各种各样利于植物在光合作用中吸收特殊光谱的DIY激光植物生长灯、LED灯等人工光和自然光结合的智能补光系统装置。立体种植架层6间进一步改进附加有包括有黑光灯、紫外线灯、蓝光LED灯、植保灯等灭虫杀菌光谱发生的植保系统装置。立体种植架层间6进一步改进附加有包括摄像头、感应器、耦合装置等的种植监控系统装置。立体种植架层6外围进一步改进附加有各种各样的卷式或拉式保温遮光包括薄膜覆盖材料的幕帘调节系统智能补光,使立体种植架层6必要时犹如可以调节植物受光照射时间、光通量小温室的农用建筑。立体种植架层6的上下各架层间留有足够所种植农作物生长空间的间隔。在多功能种植盘1里各种各样的植物种植培养支撑物质里种植淡水植物。水经多功能种植盘1的智能调节、监控灌溉水位、水质功能的灌溉通水阀2给植物种植培养支撑物质里种植的淡水植物毛细灌溉又利用植物种植培养支撑物质上的凝聚露水灌溉装置如背景技术克里米亚半岛的石制金字塔形建筑似的凝聚露水灌溉。植物种植培养支撑物质里具保墒保肥增产功能的物质,杀菌离子发生装置,智能监控、显示系统装置和农用建筑里或立体种植架层6的上下各架层间的供水系统装置,能量供给系统装置,智能补光系统装置,植保系统装置,种植监控系统装置共同保障、促进了种植的植物茁壮成长。立体种植架层6上方进一步改进附加固定有一条或两条用于悬挂和运行各种各样播种或收割等农业作业机械的轨道。立体种植架层6的轨道上进一步改进附加悬挂和运行有智能调控的播种、灌溉、施肥、饲养、管理、捕捞、收获的机械系统装置,实现农业生产现代化。

  底部进一步改进附加有采水蓄水盘3的多功能种植盘1外表面进一步改进附加有降温涂层、复合超亲水涂层。采水蓄水盘3里进一步改进附加有包括红外降温的空气采水网5等的空气采水的装置都能如背景技术的降温薄膜、降温涂料高效利用太阳能的可见光,红外线降温冷凝水了。多功能种植盘1外表面和采水蓄水盘3内表面和红外降温空气采水孔网5降温冷凝的水就落入采水蓄水盘3里。根据需要再从采水蓄水盘3进一步改进附加有的水位限位和输出水连接管及接口输出。红外降温空气采水孔网具有包括铜、TPX塑料、高分子亲水塑料等具有优良导热性、亲水性材料的双层孔网。孔网外表面进一步改进附加有降温涂层、复合超亲水涂层,双层孔网间夹有如公知技术科罗拉多大学尹晓波和杨容贵发明的能把太阳热量转化为特定波长红外辐射通过大气层窗口直接穿过大气层辐射到太空去的用双层TPX塑料薄膜镶嵌的随机组合玻璃微珠。红外降温空气采水网用具有包括铜、TPX塑料、高分子亲水塑料等具有优良导热性、亲水性材料,外表面进一步改进附加有降温涂层、复合超亲水涂层的双层孔网替代了双层无孔不透水的TPX塑料薄膜镶嵌随机组合的玻璃微珠层。双层孔网进一步改进附加有的降温涂层、复合超亲水涂层进一步改进增强了双层孔网降温冷凝水、超亲水的能力。改变了已知双层无孔不透水的TPX塑料薄膜的技术特征,用透水的双层孔网替代了双层无孔不透水的TPX 塑料薄膜镶嵌玻璃微珠。红外降温空气采水孔网产生了透水使不断凝聚的冷凝水能通过双层孔网的多孔和玻璃微珠层的多孔落下的有益技术效果。改变玻璃微珠的直径还可以改变玻璃微珠发出的红外线波长。8微米的玻璃微珠能把降温薄膜下面的热量以波长8-14微米的红外线形式发射出去,而对这个波长的红外线,地球的大气层几乎是透明的,不会进行反射、吸收和散射。就用这种方式,把热量直接“扔进”外太空。是一种构思不同的,把多种技术特征、多种技术领域融合起来产生的新技术方案,产生了具有新颖性、创造性、实用性的预料不到的有益技术效果。代表了给地球表面降温、新能源及水体降温养殖技术领域新的技术发展趋势。具有突出的实质性特点,显著的进步,具备创造性。所述的蓄水装置,包括毛细蒸发循环灌溉的蓄水装置。毛细蒸发循环灌溉蓄水装置具有圆形、方形等各种各样凹型的蓄水坑。凹型的蓄水坑里铺设有包括防渗透薄膜、混凝土等各种各样的防渗透材料层。在铺设有防渗透隔层的凹型蓄水坑里具有蓄水层。凹型的蓄水坑里进一步改进附加覆盖有包括沙、石、泥土壤层、纤维等各种各样的毛细材料的毛细材料层,毛细材料层或蓄水层的表面进一步改进附加有包括纳米黑金、聚吡咯棉布、自足式集成碳海绵等高效吸收可见光、红外线能量,界面光蒸馏的纳米材料或包括有电磁高频震荡、超声波振荡等气雾发生装置或等同蓄水装置的生态立体种植装置水面基础里的水面上浮有包括纳米黑金、聚吡咯棉布、自足式集成碳海绵等高效吸收可见光、红外线能量,界面光蒸馏的纳米材料或包括有电磁高频震荡、超声波振荡等气雾发生装置。毛细蒸发循环灌溉的蓄水装置或生态立体种植装置水面基础里的水面蒸发、蒸腾的水雾或灌溉农用建筑里的植物或被覆盖农用建筑的降温薄膜覆盖材料、红外降温空气采水孔网5、多功能种植盘 1及其底部附加的采水蓄水盘3、植物种植培养支撑物质上的凝聚露水灌溉装置等各种各样的蒸汽或空气采水装置冷凝、凝聚完成毛细蒸发循环灌溉或经凝结水、雨水的收集装置进入联通的蓄水装置里备用。克服了现有技术农业种植生产离不开土地和淡水的不足。将引领未来农业种植生产方式发展的方向。

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