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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610279488.5 (22)申请日 2016.04.29 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区正街174 (72)发明人 韩再焜 王炳慧 李秋慧 (74)专利代理机构 重庆信航知识产权代理有限 公司 50218 代理人 穆祥维 (51)Int.Cl. A01G 31/02(2006.01) A01G 7/04(2006.01) (54)发明名称 家用自动蔬菜培养箱及其培养方法 (57)摘要 本发明公开了一种家用自动蔬菜培养箱， 包 括箱体、 培育。
2、槽、 营养液槽、 水槽和控制装置， 培 育槽内设有营养液和雾化器， 培育槽上设有液位 传感器和湿度传感器， 培育槽顶部设有培育盘， 培育盘上设有培育孔， 培育孔内设有放置蔬菜种 子的栽培棉， 培育盘上方设为蔬菜生长室， 营养 液槽内设有营养液和水泵 ， 水槽内设有清水和 水泵， 培育槽与蔬菜生长室之间设有雾气通 道， 控制装置还连接有设置在蔬菜生长室内的光 通量传感器和补光灯， 本发明以气雾为主水培为 辅的综合性培养方式， 避免了水培系统容易根部 缺氧烂根以及纯气雾培养缓冲能力不足的问题， 另外通过自动控制蔬菜生长所需要的温度、 湿度 和日光量， 达到自动培育符合自己口味需求的新 鲜蔬菜。 权。
3、利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 105941122 A 2016.09.21 CN 105941122 A 1.一种家用自动蔬菜培养箱， 其特征在于： 包括箱体， 所述箱体内设置有培育槽、 营养 液槽、 水槽和控制装置， 所述培育槽内设有稀释的营养液和雾化器， 所述培育槽槽壁上设置 有与控制装置连通的液位传感器和湿度传感器， 所述培育槽顶部设置有培育盘， 所述培育 槽和培育盘形成密闭的根系生长空间， 所述培育盘上设置有上下贯穿的培育孔， 所述培育 孔内设置有放置蔬菜种子的栽培棉， 所述培育盘上方设置为蔬菜生长室， 所述营养液槽内 分别设置有营养液和与控制装置连接且用于将营养液抽入培育。
4、槽的水泵 ， 所述水槽内分 别设置有清水和与控制装置连接且用于将清水抽入培育槽的水泵， 所述培育槽与营养液 槽相邻设置， 所述根系生长空间与蔬菜生长室之间设置有相互连通的雾气通道， 所述控制 装置还连接有设置在蔬菜生长室内的光通量传感器和补光灯， 所述箱体顶部设置有将蔬菜 生长室密闭的箱盖， 所述箱盖上设置有换气扇， 所述换气扇连通有排气通道， 所述箱盖上连 通有2个进气通道， 2个所述进气通道分别连通有氧气罐和二氧化碳气罐。 2.如权利要求1所述的家用自动蔬菜培养箱， 其特征在于： 所述蔬菜生长室内还设置有 均与控制装置连通的温度传感器和湿度传感器 ， 所述雾气通道上设置有用于开启雾气通 道。
5、的电动阀门。 3.如权利要求1或2所述的家用自动蔬菜培养箱， 其特征在于： 所述控制装置包括WiDo WiFi物联网主控器。 4.如权利要求3所述的家用自动蔬菜培养箱， 其特征在于： 所述控制装置连接有显示 屏。 5.如权利要求4所述的家用自动蔬菜培养箱， 其特征在于： 所述箱体内设置有相互连通 的电源安装室和电器元件安装室， 所述控制装置设置在电器元件安装室内， 所述培育槽、 营 养液槽和水槽的底部或者槽壁上设置有与电器元件安装室连通的铺线槽。 6.如权利要求5所述的家用自动蔬菜培养箱， 其特征在于： 所述蔬菜生长室侧壁上设置 有与电器元件安装室连通的线缆通道， 所述线缆通道内设置有多根分别。
6、与光通量传感器、 补光灯、 温度传感器和湿度传感器 连接的导电线。 7.一种使用权利要求16任一项所述的家用自动蔬菜培养箱的蔬菜培养方法， 其特征 在于， 其步骤如下： 1)将多种蔬菜的培养工艺参数以数据形式存储在与控制器连接的储存器中； 2)将所选取的蔬菜种子包裹在栽培棉中， 放置在培育盘上的培育孔中， 然后在培育槽、 营养液槽和水槽内分别配置有稀释的营养液、 营养液和清水； 3)开启培养箱， 控制器自动读取储存器中该蔬菜种子的培养工艺参数， 培养箱内蔬菜 生长室中的温度传感器、 光通量传感器、 湿度传感器自动工作并且将各个传感器检测到的 数字信号发送给控制器， 控制器接收到该数字信号后， 。
7、与培养工艺参数进行对比判断， 然后 控制补光灯、 雾化器进行工作， 为植物创造适合其生长的最佳环境。 8.如权利要求7所述的蔬菜培养方法， 其特征在于： 通过液位传感器检测到培育槽内液 位低， 需要进行自动补液， 控制装置根据蔬菜的培养工艺中营养液的浓度参数分别控制水 泵 和水泵的工作时间， 进行自动配液。 9.如权利要求7所述的蔬菜培养方法， 其特征在于： 通过红外线感应装置、 显示屏和按 键装置与控制装置连接， 红外线感应装置感应到人靠近培养箱后， 启动显示屏进行工作， 将 蔬菜生长状态、 湿度、 温度和营养液位显示在显示屏， 可以根据按键装置对蔬菜的工艺参数 权 利 要 求 书 1/2 。
8、页 2 CN 105941122 A 2 进行改动调整。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 105941122 A 3 家用自动蔬菜培养箱及其培养方法 技术领域 0001 本发明属于在容器、 促成温床或温室里栽培蔬菜、 蔬菜或稻的技术领域， 具体是涉 及一种家用自动蔬菜培养箱及其培养方法。 背景技术 0002 当前我国的蔬菜生产仍以精耕细作的土壤栽培为主， 并且蔬菜是一种年复种指数 高， 需肥量大、 投入高、 产出高的经济作物， 农民为了追求高产， 常盲目过度施用化肥、 有机 肥和频繁大水灌溉， 这既导致了耕地质量退化和土壤生产力下降， 也影响了蔬菜的营养和 卫生安全品质； 现在越来越。
9、多的人们重视食品安全问题， 尤其是对日常必须食用的新鲜、 无 污染的 “绿色” 蔬菜有较大需求； 因此大多数人们偏向家庭式的蔬菜种植， 食用由自己亲手 栽培的蔬菜； 但是对于普通家庭而言专业的种植技术与设备的缺乏使得家庭式蔬菜种植模 式难以实现。 发明内容 0003 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种家用自动蔬菜培养箱及其培养方法， 该家 用自动蔬菜培养箱及其培养方法以气雾为主水培为辅的综合性培养方式， 避免了水培系统 容易根部缺氧烂根以及纯气雾培养缓冲能力不足的问题， 另外通过自动控制蔬菜生长所需 要的温度、 湿度和日光量， 达到自动培育符合自己口味需求的新鲜蔬菜。 0004 为了达到上述。
10、目的， 本发明一种家用自动蔬菜培养箱， 包括箱体， 所述箱体内设置 有培育槽、 营养液槽、 水槽和控制装置， 所述培育槽内设有稀释的营养液和雾化器， 所述培 育槽槽壁上设置有与控制装置连通的液位传感器和湿度传感器， 所述培育槽顶部设置有培 育盘， 所述培育槽和培育盘形成密闭的根系生长空间， 所述培育盘上设置有上下贯穿的培 育孔， 所述培育孔内设置有放置蔬菜种子的栽培棉， 所述培育盘上方设置为蔬菜生长室， 所 述营养液槽内分别设置有营养液和与控制装置连接且用于将营养液抽入培育槽的水泵 ， 所述水槽内分别设置有清水和与控制装置连接且用于将清水抽入培育槽的水泵， 所述培 育槽与营养液槽相邻设置， 所。
11、述根系生长空间与蔬菜生长室之间设置有相互连通的雾气通 道， 所述控制装置还连接有设置在蔬菜生长室内的光通量传感器和补光灯。 0005 进一步， 所述蔬菜生长室内还设置有均与控制装置连通的温度传感器和湿度传感 器 ， 所述雾气通道上设置有用于开启雾气通道的电动阀门。 0006 进一步， 所述控制装置包括WiDo WiFi物联网主控器。 0007 进一步， 所述控制装置连接有显示屏。 0008 进一步， 所述箱体内设置有相互连通的电源安装室和电器元件安装室， 所述控制 装置设置在电器元件安装室内， 所述培育槽、 营养液槽和水槽的底部或者槽壁上设置有与 电器元件安装室连通的铺线槽。 0009 进一步。
12、， 所述蔬菜生长室侧壁上设置有与电器元件安装室连通的线缆通道， 所述 线缆通道内设置有多根分别与光通量传感器、 补光灯、 温度传感器和湿度传感器 连接的导 说 明 书 1/5 页 4 CN 105941122 A 4 电线。 0010 进一步， 所述箱体顶部设置有将蔬菜生长室密闭的箱盖， 所述箱盖上设置有换气 扇， 所述换气扇连通有排气通道， 所述箱盖上连通有2个进气通道， 2个所述进气通道分别连 通有氧气罐和二氧化碳气罐。 0011 本发明还公开了一种蔬菜培养方法， 其步骤如下： 0012 1)将多种蔬菜的培养工艺参数以数据形式存储在与控制器连接的储存器中； 0013 2)将所选取的蔬菜种子。
13、包裹在栽培棉中， 放置在培育盘上的培育孔中， 然后在培 育槽、 营养液槽和水槽内分别配置有稀释的营养液、 营养液和清水； 0014 3)开启培养箱， 控制器自动读取储存器中该蔬菜种子的培养工艺参数， 培养箱内 蔬菜生长室中的温度传感器、 光通量传感器、 湿度传感器自动工作并且将各个传感器检测 到的数字信号发送给控制器， 控制器接收到该数字信号后， 与培养工艺参数进行对比判断， 然后控制补光灯、 雾化器进行工作， 为植物创造适合其生长的最佳环境。 0015 进一步， 通过液位传感器检测到培育槽内液位低， 需要进行自动补液， 控制装置根 据蔬菜的培养工艺中营养液的浓度参数分别控制水泵 和水泵的工作。
14、时间， 进行自动配 液。 0016 进一步， 通过红外线感应装置、 显示屏和按键装置与控制装置连接， 红外线感应装 置感应到人靠近培养箱后， 启动显示屏进行工作， 将蔬菜生长状态、 湿度、 温度和营养液位 显示在显示屏， 可以根据按键装置对蔬菜的工艺参数进行改动调整。 0017 本发明的有益效果在于： 0018 1、 本发明家用自动蔬菜培养箱以气雾为主水培为辅的综合性培养方式， 通过超声 波雾化器将培养液气雾化， 并使其充满培养层， 植物直接从凝结在根系上的培养液液珠吸 收养分和水份， 同时部分根系裸露在空气中， 喷雾式培养使植物根系均匀的吸收营养和氧 气， 避免了水培系统容易根部缺氧烂根的问。
15、题； 部分根系在水中， 避免了纯气雾培养缓冲能 力不足的问题； 0019 2、 本发明家用自动蔬菜培养箱利用微控制装置控制培养设备实现无人自动培养 蔬菜， 培养数据的存储与分析， 并与此同时可依据培养蔬菜种类的不同和使用者对蔬菜口 味的需求相应切换培养策略， 即作为家庭可以在不需要懂得蔬菜栽培技术， 不用花费精力 栽培， 便能方便地吃到放心的安全的无污染的， 符合自己口味需求的新鲜蔬菜。 0020 3、 本发明家用自动蔬菜培养箱自身全自动的调节， 操作简单， 无需正常工作时无 需照看， 方便用户的使用； 0021 4、 本发明家用自动蔬菜培养箱采用雾化方式培养需水量少， 只需土壤栽培的1/10。
16、 的用水量就可完成相同生物量的生长， 节水效率高达90， 可以长时间自动运行， 无需再次 加注培养液； 0022 5、 本发明家用自动蔬菜培养箱基本不受光照强度、 湿度等室内环境条件的影响， 可以在几乎任何季节任何时间去使用， 方便去培育各种季节蔬菜。 0023 6、 本发明使用WiDo WiFi物联网主控器作为控制核心来控制连接在其上的继电 器、 传感器等设备， 借助Arduino IDE使用类似C的语言编写控制程序 附图说明 说 明 书 2/5 页 5 CN 105941122 A 5 0024 为了使本发明的目的、 技术方案和有益效果更加清楚， 本发明提供如下附图进行 说明： 0025 。
17、图1为本发明家用自动蔬菜培养箱的结构示意图； 0026 图2为本发明家用自动蔬菜培养箱的剖视图； 0027 图3为本发明家用自动蔬菜培养箱的控制流程图； 0028 图4为本发明家用自动蔬菜培养箱的控制简图。 0029 附图说明： 1-箱体； 2-培育槽； 3-营养液槽； 4-水槽； 5-电源安装室； 6-电器元件安 装室； 7-雾化器； 8-培育盘； 9-培育孔； 10-液位传感器； 11-湿度传感器； 12-雾气通道； 13-温 度传感器； 14-控制装置； 15-显示屏； 16-线缆通道； 17-补光灯； 18-隔板； 19-栽培棉； 20-种 子； 21-换气扇； 22-箱盖； 23-蔬。
18、菜生长室。 具体实施方式 0030 下面将结合附图， 对本发明的优选实施例进行详细的描述。 0031 如图1所示为本发明家用自动蔬菜培养箱的结构示意图； 如图2所示为本发明家用 自动蔬菜培养箱的剖视图， 本发明一种家用自动蔬菜培养箱， 包括箱体1， 所述箱体1内设置 有培育槽2、 营养液槽3、 水槽4和控制装置14， 所述培育槽2内设有稀释的营养液和雾化器7， 所述培育槽2槽壁上设置有与控制装置连通的液位传感器10和湿度传感器11， 所述培育槽2 顶部设置有培育盘8， 所述培育槽2和培育盘8形成密闭的根系生长空间， 所述培育盘8上设 置有上下贯穿的培育孔9， 所述培育孔9内设置有放置蔬菜种子2。
19、0的栽培棉19， 所述培育盘8 上方设置为蔬菜生长室23， 所述营养液槽3内分别设置有营养液和与控制装置14连接且用 于将营养液抽入培育槽2的水泵 ， 所述水槽4内分别设置有清水和与控制装置14连接且用 于将清水抽入培育槽2的水泵， 所述培育槽2与营养液槽3相邻设置， 所述培育槽2与营养 液槽3之间的槽壁上设置有与蔬菜生长室23连通的雾气通道12， 所述控制装置14还连接有 设置在蔬菜生长室23内的光通量传感器和补光灯17。 0032 本实施例在蔬菜种子育种发芽、 生根过程中， 通过雾化器7将培养液气雾化， 并使 其充满根系生长空间， 液气顺着培育孔9浸入栽培棉19内， 给蔬菜种子20提供其发。
20、芽、 生根 必须的水份和营养， 由于水份和营养并不能完全满足蔬菜种子生长的需要， 通过控制装置 启动雾气通道12上的电动阀门， 使稀释的营养液液气通过雾气通道12上进入蔬菜生长室 内， 稀释的营养液液气冷凝后浸入培育盘8内的栽培棉19上， 为蔬菜种子生长提供充分的水 份和营养， 多余稀释的营养液沿着栽培棉19滴入培育槽2内。 0033 蔬菜种子育苗期， 蔬菜生根后， 其根系在培育孔9内向下生长进入根系生长空间， 直到浸入培育槽2中稀释的营养液内， 植物直接从凝结在根系上的培养液液珠吸收养分和 水份， 同时部分根系裸露在空气中， 喷雾式培养使植物根系均匀的吸收营养和氧气， 避免了 水培系统容易根。
21、部缺氧烂根的问题； 部分根系在水中， 避免了纯气雾培养缓冲能力不足的 问题， 即使断电不能正常喷雾， 植物也可以正常生长， 不出现纯气雾式培养系统那种因为断 电而植物迅速萎蔫的现象， 为了保持蔬菜叶子的新鲜感， 一部分液气雾化顺着栽培棉19进 入蔬菜生长室23， 另一部分液气雾化通过雾气通道12进入蔬菜生长室23， 能够保证蔬菜生 长室23内的湿度， 方便蔬菜生长， 通过在雾气通道12处设置有关闭和开启雾气通道12的电 动阀门， 方便控制蔬菜生长室23内的湿度， 当蔬菜生长室23内的湿度内湿度过大时， 通过控 说 明 书 3/5 页 6 CN 105941122 A 6 制装置14可以关闭电动。
22、阀门， 当当蔬菜生长室23内的湿度内湿度较低时， 通过控制装置可 以方便打开电动阀门。 0034 另外考虑到室内环境光线不足， 尤其是阴雨天气时， 室内的光照无法满足蔬菜的 生长需求， 通过设置光通量传感器和补光灯17， 利用光通量传感器获取室内环境光线条件 信息， 将其反馈回控制装置， 然后控制器做出判断启动继电器， 接通补光灯带电源为植物补 充光照。 0035 进一步， 优选的所述蔬菜生长室23内还设置有均与控制装置14连通的温度传感器 13和湿度传感器 ， 通过设置有温度传感器13和湿度传感器 ， 便于检测蔬菜生长室23内的 温度和湿度， 为蔬菜叶子生长提供合适的水份和温度。 0036 。
23、进一步， 优选的所述控制装置14包括WiDo WiFi物联网主控器， 通过WiDo WiFi物 联网主控器编程控制继电器模块通断， 继而继电器控制雾化器电源的通断， 从而间接性地 控制雾化器。 0037 进一步， 优选的所述控制装置14连接有显示屏15， 本实施例为了能够直观的了解 到培养箱内的温度和湿度等环境参数， 采用2004LCD模块来显示培养箱内的温度和湿度。 0038 进一步， 优选的所述箱体1内设置有相互连通的电源安装室5和电器元件安装室6， 所述控制装置14设置在电器元件安装室6内， 所述培育槽2、 营养液槽3和水槽4的底部或者 槽壁上设置有与电器元件安装室6连通的铺线槽。 00。
24、39 进一步， 优选的所述蔬菜生长室23侧壁上设置有与电器元件安装室6连通的线缆 通道16， 所述线缆通道16内设置有多根分别与光通量传感器、 补光灯、 温度传感器和湿度传 感器 连接的导电线。 0040 进一步， 优选的所述箱体1顶部设置有将蔬菜生长室23密闭的箱盖22， 所述箱盖22 上设置有换气扇21， 所述换气扇21连通有排气通道， 所述箱盖22上连通有2个进气通道， 2个 所述进气通道分别连通有氧气罐和二氧化碳气罐， 本实施例中蔬菜培养箱是13个月不需 要照看， 培养箱处于相对密闭状态， 在蔬菜生长过中只需要开启风扇更换培养区域的空气， 在白天的时候， 关闭氧气罐， 打开二氧化碳气罐。
25、和换气扇， 向蔬菜生长区输入二氧化碳， 在 晚上的时候， 关闭二氧化碳气罐， 打开氧气罐和换气扇21， 向蔬菜生长区输入氧气， 有利于 植物进行生长， 优选的采用12v直流供电的小型风机， 该风机的静音效果很好， 风量适宜。 0041 本发明家用自动蔬菜培养箱的制备过程如下： 箱体制备完后， 经过功率， 电流， 电 压的计算， 传感器的数模及其反馈值的情况以及实现Wi-Fi联网等功能指标， 主要电气元器 件选取如下： Arduino wido控制器、 240V-5V继电器、 60v降压模块、 12V灯带、 光通量传感器、 水位传感器温湿度传感器、 雾化器头、 80cm水泵、 220v电源适配器。
26、， 先初步接线， 将传感器、 继电器连入、 显示屏连入控制器， 检测传感器的工作是否工作正常、 传感器实际工作条件、 传感器实际的工作状态， 预估并设定修正值以修正传感器与实际值之间的误差， 安装部分 传感器， 再次测试各部位传感器是否工作正常， 确保各设备依然工作正常， 水泵、 雾化器、 补 光灯连入系统， 加营养液， 进行实验。 0042 如图3所示为本发明家用自动蔬菜培养箱的控制流程图， 如图4所示为本发明家用 自动蔬菜培养箱的控制简图， 本发明还公开了一种蔬菜培养方法， 其步骤如下： 0043 1)将多种蔬菜的培养工艺参数以数据形式存储在与控制器连接的储存器中； 0044 2)将所选取。
27、的蔬菜种子包裹在栽培棉中， 放置在培育盘上的培育孔中， 然后在培 说 明 书 4/5 页 7 CN 105941122 A 7 育槽、 营养液槽和水槽内分别配置有稀释的营养液、 营养液和清水； 0045 3)开启培养箱， 控制器自动读取储存器中该蔬菜种子的培养工艺参数， 培养箱内 蔬菜生长室中的温度传感器、 光通量传感器、 湿度传感器自动工作并且将各个传感器检测 到的数字信号发送给控制器， 控制器接收到该数字信号后， 与培养工艺参数进行对比判断， 然后控制补光灯、 雾化器进行工作， 为植物创造适合其生长的最佳环境。 0046 进一步， 通过液位传感器检测到培育槽内液位低， 需要进行自动补液， 。
28、控制装置根 据蔬菜的培养工艺中营养液的浓度参数分别控制水泵 和水泵的工作时间， 进行自动配 液， 本实施例液位传感器采用Water Sensor水位传感器， 其是一款简单易用、 性价比较高的 水位/水滴识别检测传感器， 是通过具有一系列的暴露的平行导线测量其水滴/水量大小从 而判断水位， 可以轻松完成水量到模拟信号的转换， 输出的模拟值可以直接被WiDo WiFi物 联网主控器读取。 0047 进一步， 通过红外线感应装置、 显示屏和按键装置与控制装置连接， 红外线感应装 置感应到人靠近培养箱后， 启动显示屏进行工作， 将蔬菜生长状态、 湿度、 温度和营养液位 显示在显示屏， 可以根据按键装置。
29、对蔬菜的工艺参数进行改动调整， 本实施例中为了节约 控制器引脚， 借助LCD转I2C协议模块驱动LCD显示屏。 0048 最后说明的是， 以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管通 过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述， 但本领域技术人员应当理解， 可以在 形式上和细节上对其做出各种各样的改变， 而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。 说 明 书 5/5 页 8 CN 105941122 A 8 图1 说 明 书 附 图 1/3 页 9 CN 105941122 A 9 图2 图3 说 明 书 附 图 2/3 页 10 CN 105941122 A 10 图4 说 明 书 附 图 3/3 页 11 CN 105941122 A 11 。