Результат интеллектуальной деятельности: Шкаф для выращивания растений

Изобретение относится к области гидропонного и аэропонного автоматизированного культивирования растений различного морфологического строения и может быть применен в быту, а также на предприятиях пищевой и сельскохозяйственной промышленности для выращивания культурных растений: полевых, огородных, садовых, а также лесонасаждений, т.е. заявляемое изобретения в целом можно отнести к растениеводству - сельскому хозяйству и лесоводству, а именно к оборудованию по посадке и выращивания растений.

Из уровня техники известен источник информации RU 132309 U1, 20.09.2013, в котором раскрывается вегетационная установка, которая относится к области сельского хозяйства, в частности, к выращиванию растений в искусственных условиях и может быть использована при проведении экспериментов по светокультуре, а именно -получении экспериментальных данных о продуктивности растений в зависимости от условий облучения.

Данным техническим решением обеспечивается кондиционирование, подаваемого в камеру для выращивания растений воздуха, определение параметров и регулирование состава газовой среды растений, возможность проведения сравнительных параллельных экспериментов с варьированием условий облучения растений при поддержании других параметров микроклимата и режима полива на одном уровне.

Для этого система микроклимата включает устройство кондиционирования воздуха, камера для выращивания растений выполнена многосекционной, воздуховоды системы микроклимата и трубопроводы системы полива растений проходят через все секции камеры для выращивания растений таким образом, что параметры температуры, влажности, газового состава воздуха и режим полива растений в них поддерживаются на одном уровне, а параметры облучения могут варьироваться в отдельных секциях камеры.

Недостатком аналога является отсутствия в нем возможности контроля и регулирования ряда параметров, влияющих на интенсификацию культивирования растений.

Из уровня техники известен источник информации RU 2546221 С1, 10.04.2015, в котором раскрывается шкаф искусственного климата, содержащий остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями, источники света, расположенные с внешней стороны рабочей камеры, блок управления и блок подготовки воздуха, сообщающийся с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры, отличающийся тем, что задняя остекленная стенка рабочей камеры выполнена двойной таким образом, что образуется полость для нагнетания в нее воздуха из блока подготовки воздуха, а ее внутреннее стекло имеет щель в верхней части для выхода циркулирующего воздуха в рабочую камеру и далее в блок подготовки воздуха через отверстия в дне рабочей камеры.

Недостатком аналога является отсутствия в нем возможности контроля и регулирования ряда параметров, влияющих на интенсификацию культивирования растений.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение недостатков известного уровня техники.

Техническим результатом является обеспечение сбалансированного роста и развития растений.

Сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что шкаф для выращивания растений характеризующийся тем, что состоит из металлической теплоизолированной камеры с цельной внутренней оболочкой из АБС (акрилонитрилбутадиеновый) пластика, передней дверцы с панелью индикации параметров и их управлением, выдвижных ирригационных лотков с ячейками для семенных матов, к которым подведены регулируемые патрубки-фильтры, регулировочного патрубка, емкости с крышкой, в которых выполнены отверстия для датчиков системы регулировки питательного раствора с трубчатым электронагревателем, системы светодиодного освещения, системы воздухообмена и поддержания температуры внутри шкафа, электромагнитного клапана, соединенного с баллоном, содержащим СО₂, установленного в нижней части шкафа, и видеокамер, установленных над каждым ирригационным лотком.

Также сущностью заявляемого изобретения является то, что передняя дверь имеет двойное остекление с фотохромной тонировкой.

Таким образом, заявляемое изобретение предназначено для выращивания растений с автоматическим поддержанием необходимого уровня температуры, влажности, освещенности, уровня СО₂, а также измерением и регулировкой параметров жесткости, электропроводности и температуры питательного раствора, для обеспечения максимально эффективного роста различных культур на всех этапах роста и развития растения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого изобретения, шкафа для выращивания растений (для лучшего восприятия представлен без дверцы).

Заявляемое изобретение, шкаф для выращивания растений выполнено в виде металлической теплоизолированной камеры с цельной внутренней оболочкой из АБС пластика и передней двери с панелью индикации параметров и управления.

Передняя дверь имеет двойное остекление с фотохромной тонировкой, позволяющей изменять светопропускающие и отражающие свойства стекла.

Внутри камеры располагаются выдвижные ирригационные лотки, с защитой от протечки при выдвижении, с ячейками для семенных матов, к которым подведены регулируемые патрубки-фильтры для циркуляции питательной среды.

На дне ирригационного лотка установлен регулировочный патрубок, предназначенный для регулирования уровня наполнения лотка, предотвращения перелива и фильтрации крупных частиц. Регулировка уровня наполнения необходима для поддержания необходимых параметров субстрата в зависимости от типа субстрата, выращиваемой культуры и текущего цикла развития растения.

В нижней части камеры расположена съемная пластиковая емкость для питательного раствора. Емкость имеет герметично закрывающуюся крышку с отверстиями для установки датчиков уровня электропроводности (ЕС), кислотности (РН) и температуры питательного раствора, отверстия для подачи компонентов питательного раствора и отверстие для установки стерилизационной ультрафиолетовой лампы. С торца емкости имеется отверстие с быстросъемным разъемом и обратным клапаном для осуществления залива воды из системы центрального водоснабжения и отверстие для слива раствора, поступающего с полок.

В нижней части емкости расположено отверстие для дренажа отработанного раствора в систему центральной канализации. В емкости установлено два датчика уровня раствора (верхний и нижний предел) и аварийный датчик (выше верхнего уровня) предназначенные для определения количества раствора и автоматического наполнения ее жидкостью в автоматическом режиме.

Наполнение емкости из системы центрального водоснабжения осуществляется посредствам электромагнитного клапана, управляемого контроллером в зависимости от показаний датчиков уровня.

Для очистки воды, поступающей из системы центрального водоснабжения, в устройстве установлена система кассетных фильтров для грубой очистки и система обратного осмоса для тонкой очистки.

Для поддержания температуры питательного раствора в емкости может быть установлен электрический тэн.

Система регулировки питательного раствора состоит из датчиков уровня электропроводности (ЕС), кислотности (рН) и температуры питательного раствора и системы перистальтических насосов. В корпусе изделия имеются ячейки для установки картриджей содержащих концентрированные многокомпонентные смеси питательных элементов. Исходя из показаний датчиков, контроллер подает управляющие сигналы для запуска перистальтических насосов, которые перекачивают смеси питательных элементов из картриджей в емкость для питательного раствора для достижения параметров, заданных программой в контроллере.

Подача питательного раствора из емкости осуществляется с помощью насосов и электромагнитных клапанов независимо для каждого ирригационного лотка. Время и продолжительность подачи регулируется по средствам контроллера либо в ручном режиме при нажатии соответствующей кнопки на панели управления устройством.

При выращивании разных типов растений возможна установка нескольких емкостей для смешивания питательного раствора.

Над каждым ирригационным лотком устанавливается комбинированная система светодиодного освещения, состоящая из светодиодов полного спектра, светодиодов красного спектра (660 нм), дальнего красного спектра (730 нм) и ультрафиолетового спектра (265 нм).

Светодиоды полного, красного и дальнего красного спектра имеют независимую регулировку при помощи контроллера, и могут менять свою яркость в зависимости от цикла жизни растения.

Ультрафиолетовые светодиоды необходимы для обеззараживания камеры в период перепосадки растений.

Светильники имеют независимую замкнутую систему активного охлаждения, нагретый воздух от радиатора светильника утилизируется в атмосферу благодаря вентилятору, установленному внутри камеры светильника.

Система воздухообмена и поддержания температуры внутри устройства состоит из приточных и вытяжных вентиляторов, радиатора теплообменника и внутренних вентиляторов. Над каждым ирригационным лотком установлен датчик температуры и влажности воздуха.

Для подачи свежего воздуха из окружающей среды, и удаления отработанного воздуха используются приточные и вытяжные вентиляторы, которые по системе вентиляционных каналов, расположенных внутри корпуса устройства подают и удаляют воздух через вентиляционные решетки, расположенные над каждым ирригационным лотком. Для очистки поступающего и удаляемого воздуха могут быть установлены угольные и НЕРА фильтры. При превышении значений максимальной температуры воздуха внутри камеры включается охлаждение радиатора теплообменника, через него начинает прокачиваться хладагент при помощи холодильного компрессора расположенного за задней стенкой в нижней части устройства. Воздух во внутренней камере устройства начинает циркулировать через радиатор при помощи внутренних вентиляторов.

Внутри камеры имеется датчики уровня СО₂. При снижении уровня СО₂ ниже уровня, заданного в контроллере, открывается электромагнитный клапан, через который внутрь камеры подается СО₂ из сменного баллона установленного в нижней части устройства для необходимой концентрации и увеличение скорости фотосинтеза.

В рабочей полости камеры над каждым ирригационным лотком установлены видеокамеры, позволяющие в реальном времени следить за ходом роста и развития растений. Данные с камер могут собираться и обрабатываться на облачном сервере в сети интернет. В последующем на основе собранных данных возможно обучение модели нейронной сети для определения всех циклов роста и развития различных культур, определения оптимальных параметров микроклимата, концентрации растворов, периодов полива и освещения для получения максимальной урожайности и качества каждого вида выращиваемой культуры, а также определения различных болезней и вредителей на различных культур на ранних стадиях роста.

Таким образом, заявляемое изобретение, шкаф для выращивания растений, обеспечивает сбалансированный рост и развитие культивируемых растений.