Устройство для выращивания растений

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к оборудованию для выращивания растений в искусственных условиях методом гидропоники, и может быть использована при проведении экспериментов в светокультуре, а именно получении экспериментальных данных о продуктивности растений в зависимости от условий выращивания.
Известна вегетационная установка (Патент РФ №132309, кл. A01G 9/24, 2013 - аналог), содержащая камеру для выращивания растений, источники излучения, систему микроклимата, систему полива растений, систему управления, устройство управления режимом облучения, систему определения параметров и регулирования состава газовой среды растений, воздуховоды, устройство кондиционирования воздуха.
Недостатком известной вегетационной установки является увеличенные габаритные размеры в силу нерациональности размещения системы полива.
Из уровня техники известно, что в большинстве случаев вегетационные установки с гидропонными технологиями предназначены для культивирования растений в ограниченных пространствах. Поэтому такие установки должны быть компактными и малогабаритными.
Известна вегетационная установка (Патент РФ №2303346, кл. A01G 9/24, 2005 - аналог), состоящая из камеры для выращивания растений с возможностью ее разделения на два отсека, системы микроклимата, источников излучения, устройства регулирования высоты подвеса излучателей, системы полива растений, системы управления.
Известное техническое решение не позволяет обеспечить возможность проведения сравнительных параллельных экспериментов с варьированием условий облучения растений при поддержании других параметров микроклимата и режима полива на одном уровне, что ухудшает условия проведения научно-исследовательских работ.
Известно, что целью проведения фотобиологических экспериментов является изучение физиологических реакций растений на электромагнитные воздействия оптического излучения различного спектрального состава, интенсивности и продолжительности. Притом в таких экспериментах важно учитывать, что для сравнения должны использоваться источники облучения принятые за эталонные (соответствующие общепринятым показателям для исследуемых культур), а также источники облучения с изменяемыми параметрами.
Известна малогабаритная гидропонная установка (Патент РФ №42930, кл. A01G 9/14, A01G 31/02, 2004 - прототип), содержащая рабочую камеру, стеллаж для лотков, источники облучения, емкость для питательного раствора, трубопроводы, воздуховод.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность работы установки, так как система полива не позволяет в автоматическом режиме восполнять естественный расход воды во время выращивания.
Известно, что за определенный период времени часть питательного раствора усваивается растениями и испаряется. Для нормальной работы автоматической системы полива, необходимо, чтобы уровень питательного раствора всегда был постоянным.
Задача полезной модели - уменьшение габаритных размеров устройства для выращивания растений, улучшение условий проведения научно-исследовательских работ и повышение эффективности работы оборудования.
Технический результат, в отличие от прототипа, достигается тем, что имеется корпус, в который жестко вмонтированы рабочие камеры для выращивания и технологический отсек, при этом каждая из рабочих камер для выращивания содержит каркас, в нижнюю часть которого вмонтирован стеллаж для лотков с субстратом, снабженный снизу поддоном для слива питательного раствора, а сверху содержащий поливочный шланг с перфорацией, сверху к каркасу крепится в первой рабочей камере для выращивания источник облучения с солнечным спектром, во второй рабочей камере для выращивания - источник облучения с биколорным спектром, в третьей рабочей камере для выращивания - источник облучения с регулируемым спектром, технологический отсек содержит емкость для питательного раствора с помещенными вовнутрь ее погружным насосом, подвижным поплавковым датчиком уровня, неподвижным датчиком доливки воды, и закрытой сверху съемной крышкой с отверстием с прикрепленным к ней в верхней части доливочным трубопроводом, снабженным соленоидным клапаном, при этом рабочие камеры для выращивания имеют общий воздуховод с вентилятором и общий подающий трубопровод, расположенный внутри общего сливного трубопровода, притом погружной насос соединен посредством подающего трубопровода, расположенного внутри сливного трубопровода, с поливочным шлангом с перфорацией, а каждый поддон для слива питательного раствора имеет связь через сливной трубопровод с емкостью для питательного раствора, при этом доливочный трубопровод через соленоидный клапан связан с неподвижным датчиком доливки воды.
На фиг. 1 представлено устройство для выращивания растений.
Устройство для выращивания растений содержит корпус 1, в который жестко вмонтированы рабочие камеры для выращивания 2 и технологический отсек 3. Каждая из рабочих камер для выращивания 2 содержит каркас 4, в нижнюю часть которого вмонтирован стеллаж для лотков с субстратом 5, снабженный снизу поддоном для слива питательного раствора 6, а сверху содержащий растения в горшках 7 и поливочный шланг с перфорацией 8. Сверху к каркасу 4 крепится в первой рабочей камере для выращивания 2 источник облучения с солнечным спектром 9, во второй рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с биколорным спектром 10, в третьей рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с регулируемым спектром 11. Рабочие камеры для выращивания 2 имеют общий воздуховод 12 с вентилятором 13 и общий подающий трубопровод 14, расположенный внутри общего сливного трубопровода 15, одним концом закрепленного с поддоном для слива питательного раствора 6, а другим концом помещенным в емкость для питательного раствора 16. Технологический отсек 3 содержит емкость для питательного раствора 16 с помещенными вовнутрь ее погружным насосом 17, подвижным поплавковым датчиком уровня 18, неподвижным датчиком доливки воды 19, и закрытой сверху съемной крышкой с отверстием 20 с прикрепленным к ней в верхней части доливочным трубопроводом 21, снабженным соленоидным клапаном 22. В технологический отсек 3 вмонтирован также щит управления 23, который посредством электрических проводов 24 имеет связь с источником облучения с солнечным спектром 9, источником облучения с биколорным спектром 10, источником облучения с регулируемым спектром 11, вентилятором 13, погружным насосом 17, неподвижным датчиком доливки воды 19 и соленоидным клапаном 22.
2
1
1
Устройство для выращивания растений работает следующим образом (фиг. 1). При включении в сеть с щита управления 23 подается питание по электрическим проводам 24 на источник облучения с солнечным спектром 9, источник облучения с биколорным спектром 10 и источник облучения с регулируемым спектром 11. Энергия в виде потока фотосинтетически активной радиации (ФАР) поступает к растениям в горшках 7. Одновременно с этим с щита управления 23 также по электрическим проводам 24 подается питание на вентилятор 13 и по воздуховоду 12 в камеры для выращивания 2 осуществляется приток воздуха. Происходит процесс фотосинтеза. В это же самое время по программе, настроенной в щите управления 23 на определенный цикл работы и паузы, включается в работу погружной насос 17, при этом подвижный поплавковый датчик уровня 18 находится в верхнем положении h, и питательный раствор из емкости для питательного раствора 16 поступает по подающему трубопроводу 14, расположенному внутри сливного трубопровода 15, через поливочный шланг с перфорацией 8 к растениям в горшках 7. Происходит полив и уровень питательного раствора в емкости для питательного раствора 16 снижается. После этого подвижный поплавковый датчик уровня 18 достигает нижнего положения h и подает сигнал на отключение погружного насоса 17. Далее питательный раствор самотеком сливается через стеллаж для лотков с субстратом 5 в поддон для слива питательного раствора 6, насыщая корни растений питательными веществами и кислородом. Затем по сливному трубопроводу 15 питательный раствор сливается в емкость для питательного раствора 16, наполняя ее до верхнего уровня h, фиксируемого неподвижным датчиком доливки воды 19 и подвижным поплавковым датчиком уровня 18.
2
2
За определенный период времени часть питательного раствора усваивается растениями в горшках 7 и испаряется, снижаясь ниже верхнего уровня h, что приводит к срабатыванию неподвижного датчика доливки воды 19, подающего сигнал через щит управления 23 по электрическим проводам 24 на открытие соленоидного клапана 22, и вода из доливочного трубопровода 21 дополняет емкость для питательного раствора 16 до верхнего уровня h, после чего доливка воды прекращается. Весь цикл работы электрооборудования контролируется и регулируется с щита управления 23.
Для ускорения проведения научно-исследовательских работ по определению влияния спектрального состава и интенсивности излучения на продуктивность и свойства зеленых растений во всех рабочих камерах для выращивания 2 поддерживают одинаковые параметры микроклимата и режим полива растений. Это обеспечивается за счет того, что рабочие камеры для выращивания 2 имеют общий воздуховод 12 с вентилятором 13 и общий подающий трубопровод 14, расположенный внутри общего сливного трубопровода 15.
При этом разные режимы облучения (например, спектральный состав, продолжительность и интенсивность облучения) достигаются за счет того, что устройство для выращивания растений разделено на отдельные рабочие камеры для выращивания 2, каждая из которых содержит каркас 4, сверху которого крепится в первой рабочей камере для выращивания 2 источник облучения с солнечным спектром 9, во второй рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с биколорным спектром 10, в третьей рабочей камере для выращивания 2 - источник облучения с регулируемым спектром 11, режимы работы которых регулируются с щита управления 23.
Опытный образец устройства для выращивания растений, на котором ведутся научно-исследовательские работы, изготовлен в лаборатории «Гидропоники и клонирования растений» ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет».
Представленное техническое решение имеет ряд преимуществ перед известной конструкцией:
- уменьшаются габаритные размеры устройства для выращивания растений за счет расположения подающего трубопровода внутри сливного трубопровода;
- улучшаются условия проведения научно-исследовательских работ по определению влияния параметров излучения на продуктивность и свойства зеленых растений за счет того, что во всех рабочих камерах для выращивания при одинаковых параметрах микроклимата и режима полива растений, в одной рабочей камере при меняют источник облучения с солнечным спектром, в другой - источник облучения с биколорным спектром, в третьей - источник облучения с регулируемым спектром;
- повышается эффективность работы оборудования за счет дополнительной установки неподвижного датчика доливки воды, имеющего связь с соленоидным клапаном доливочного трубопровода.
Устройство для выращивания растений может быть легко реализовано в сельском хозяйстве, при управляемом культивировании растений в искусственных контролируемых и регулируемых условиях среды.