本实用新型属于作物栽培技术领域，涉及一种悬臂式立体水培装置。

背景技术：

一般蔬菜工厂化生产需要催芽室、育苗室和栽培室3个设施，使用立体栽培不仅可以提高土地利用效率、节省灌溉管道等材料、减少农民弯腰劳作、提升观赏和采摘体验，还可以充分利用温室遮阴、防虫等适宜小气候环境增加生产。目前，立体栽培装置在用料、采光和占地方面存在一定缺陷，如报架式立体栽培装置占地大、光遮挡多、灌溉管道用料多等缺陷；货架式立体栽培装置存在遮光、支架用料多等缺陷；立柱式立体栽培装置中栽培槽一般较为狭窄、稳定性差。

中国专利文献cn201110117181.2公开了一种悬挂式支架栽培系统及其安装方法，解决一般支架栽培温室利用率低的问题。但是该方案中悬臂支架悬挂栽培槽仅为单层双数设置，数量少且容量小，没有充分利用立体空间。

中国专利文献zl201821252324.4公开了一种a型架栽培装置，通过支撑杆和悬臂的配合将悬臂固定在远离立柱的不同位置上，从而确保立体栽培作物的稳定生长。但是该方案中栽培管沿垂直方向完全错开，导致支架栽培面积很小，应用受限。

因此，本领域技术人员亟需提供一种提高采光利用率，栽培面积较大，并且稳定性较强、节省材料成本的悬臂式立体水培装置。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种提高采光利用率，栽培面积较大，并且稳定性较强、节省材料成本的悬臂式立体水培装置。

本实用新型为了提供一种悬臂式立体水培装置，所采用的的技术方案如下：

一种悬臂式立体水培装置，包括多根沿水平向间隔的立柱，所述立柱之间由横杆连接形成固定立面；所述立柱沿固定立面的垂直方向的单侧或两侧分别设置n层悬臂结构；且多根立柱上的每一层悬臂结构均位于同一平面内，用于支撑n层栽培槽；其中，n为≥2的正整数。

优选的，所述悬臂结构在远离立柱的端部设置限位支耳。

优选的，所述悬臂结构沿横杆方向的两侧还设置延展边。

优选的，所述栽培槽设为长条形。

优选的，沿水平向相邻的两立柱与沿竖直向相邻的两横杆围成的矩形内沿对角线设置斜拉，增加水培装置的稳定性。

优选的，所述的立柱固定于底座上。

优选的，至少一层的所述悬臂结构在朝向下一层栽培槽的底面设置有补光灯，主要用于植物苗期或开花期等光照敏感期的补光。

进一步的，设置补光灯的所述栽培槽的底面还设置光照传感器；

所述补光灯、光照传感器均与plc控制电柜连接。

优选的，该装置还包括用于对n层栽培槽进行灌溉的灌溉水结构，所述灌溉水结构包括进水管、进水软管、回水软管、回水管；其中，n为≤n的正整数；

n层栽培槽中的任一层栽培槽上均设置一水位调节板，所述水位调节板内设置多个高度不同的水位调节孔；

所述进水管上对应n层栽培槽设置n个出水口，且任一出水口均通过进水软管悬伸入对应的栽培槽内，位于任一层栽培槽内的其中一水位调节孔分别通过回水软管连接至回水管将水汇流排出。

进一步的，任一层栽培槽内的水位调节孔距离栽培槽底在1cm-5cm范围内。

进一步的，所述进水管的管径小于回水管的管径；所述进水软管的管径小于回水软管的管径。

优选的，该装置还包括用于对n层栽培槽中进行灌溉的灌溉水结构，所述灌溉水结构包括进水管、连接软管、回水管；其中，n为≤n的正整数；

该装置还包括用于对n层栽培槽进行灌溉的灌溉水结构，所述灌溉水结构包括进水管、连接软管、回水管；其中，n为≤n的正整数；

所述进水管的出水口通过连接软管悬伸至n层中的最上层栽培槽内，用于使灌溉水进入栽培槽内；任一层栽培槽内均设有一水位调节板，所述水位调节板内设置多个高度不同的水位调节孔；相邻的两层栽培槽之间均通过连接软管连接，n层栽培槽之间的任一所述连接软管的进水端均选择性固定在上一层栽培槽内的一水位调节孔，出水端悬伸至下一层栽培槽内；所述回水管与n层中最底层栽培槽内的一水位调节孔连通。

进一步的，与任一栽培槽连通的两根连接软管沿悬臂结构的悬伸方向远离布置，使连接软管在n层栽培槽之间呈迂回型布置。

进一步的，任一层栽培槽内的水位调节孔距离栽培槽底在1cm-5cm范围内。

进一步的，所述进水管的管径小于连接软管，所述连接软管的直径小于回水管。

优选的，该装置还包括水箱，所述进水管和回水管分别连接至水箱；

所述回水管与水箱连接的端口包扎过滤网。

本实用新型能够带来以下有益效果：

1)本实用新型通过在立柱上设计多层悬臂结构，使多根立柱上的任一层悬臂结构之间均形成平面，以对应放置多层栽培槽；从而，在立柱之间的横向悬臂结构的基础上，通过悬臂结构的同平面设计，充分利用每一层悬臂结构之间的空间放置栽培槽，提高各层自然光接受率；在提高空间利用率的同时，还可以减少遮光，并且可以节省材料；非常适合于在自然光照下用作植物生长架。

2)本实用新型的悬臂式结构上便于放置长条形栽培槽，利用栽培槽长度大但截面窄，受光后影子小并且随着时间移动的原理，减少上层栽培槽对下层的遮光问题，从而可以规避遮光问题，提高采光利用率；并且，多层的悬臂结构能够增加栽培面积，栽培面积较大；悬臂结构的悬伸长度可与人的手臂长度相近便于操作。

3)本实用新型针对栽培槽设置了灌溉水结构，通过进水管与连接软管、回水管的配合，实现对每一层栽培槽的灌水量的调节，并且结合水箱和灌溉泵的设置，实现浇灌水循环，节省用水。

附图说明

图1为本实用新型悬臂式立体水培装置的结构示意图。

图2为本实用新型悬臂式立体水培装置设置了灌溉水结构在一种实施例下的结构示意图。

图3为本实用新型悬臂式立体水培装置设置了灌溉水结构在另一种实施例下的结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-立柱；10-底座；

2-横杆，20-斜拉；

3-悬臂结构，30-限位支耳，31-延展边；

4-栽培槽，40-水位调节板；

5-灌溉水结构，50-进水管，51-进水软管，52-回水软管，53-回水管，54-连接软管。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实施例提供一种悬臂式立体水培装置的具体实施例，如图1所示，包括多根沿水平向间隔的立柱1，其中立柱呈竖直设置；立柱1之间由横杆2连接形成固定立面，其中，横杆2可设为多根，提高立柱1之间连接的稳定性；任一立柱1均沿固定立面的垂直方向的两侧或单侧分别设置n层悬臂结构3；且多根立柱1上的每一层悬臂结构3均位于同一平面内，用于支撑n层栽培槽4；其中，n为大于等于2的正整数。

至此，本领域技术人员可以明白，通过在立柱1上设计n层悬臂结构3，多根立柱1上的任一层悬臂结构3之间均形成平面，以对应放置n层栽培槽4；从而，在立柱1之间的横向悬臂结构3的基础上，通过悬臂结构的同平面设计，充分利用每一层悬臂结构3之间的空间放置栽培槽4，提高各层自然光接受率；在提高空间利用率的同时，还可以减少遮光、方便种植操作，并且可以节省材料；非常适合于在自然光照下用作植物生长架。在实际应用中，立柱1固定于底座10上。其中，所述栽培槽4优选设为长条形，利用栽培槽长度较长但截面窄，受光后影子小并随着时间移动的原理，减少上层栽培槽对下层栽培槽的遮光问题，提高栽培面积。悬臂结构3的悬伸长度可与人的手臂长度相近便于操作。此外需说明的是，图1中所示为2根立柱的情况，其实际可以根据栽培槽4尺寸的不同延伸更多根间隔的立柱1。

在一种优选的实施例中，如图1所示，悬臂结构3远离立柱1的端部设置限位支耳30。由于限位支耳30的设置，使栽培槽4不易从悬臂结构3上滑落，可以进一步稳定的放置于悬臂结构3上。更优的，所述悬臂结构3沿横杆2方向的两侧还可以设置延展边31，用于进一步支撑栽培槽4。

在另一种优选的实施例中，如图1所示，沿水平向相邻的两立柱1与沿竖直向相邻的两横杆2围成的矩形内沿对角线设置斜拉20。从而可以进一步提高本装置对栽培槽4的支撑作用，相应提高本装置应用的稳定性及可靠性。

在另一种优选的实施例中，至少一层悬臂结构3在朝向下一层栽培槽4的底面上设置有补光灯(图中未示出)。补光灯主要用于植物苗期、开花期等光照敏感期补光。从而，在实际应用中，对于靠近底座10的较低层的悬臂结构3上的栽培槽4，可以通过补光灯做进一步补光，有效保障栽培过程中的充分光照；栽培槽可以在上下层之间移动，需要补光的换到有补光灯的位置。此外，由于利用了多根立柱1之间的横向的悬臂结构3，可以同时提高补光灯的补光效率。

更优的，设置补光灯的栽培槽4的底面还设置光照传感器(图中未示出)；补光灯、光照传感器均与plc控制电柜(图中未示出)连接。从而，通过光照传感器plc控制电柜可以补光灯的设置可以对较低层的栽培槽4进行补光，其中，光照传感器可选用bh1750fvi-tr型号；plc控制电柜可选用s7-200plc控制柜；补光灯可采用黄蓝光组合的led灯。

在另一种优选的实施例中，该装置还包括用于对n层栽培槽4进行灌溉的灌溉水结构5，灌溉水结构5具有多种设置形式：

在第一种多层并联灌溉的实施方式中，结合图2所示，灌溉水结构5包括进水管50、进水软管51、回水软管52、回水管53；其中，n为≤n的正整数；

n层栽培槽4中的任一层栽培槽4上均设置一水位调节板40，所述水位调节板40内设置多个高度不同的水位调节孔；

所述进水管50上对应n层栽培槽4设置n个出水口，且任一出水口均通过进水软管51悬伸入对应的栽培槽4内，位于任一层栽培槽4内的其中一水位调节孔分别通过回水软管52连接至回水管53将水汇流排出；

当进行水灌溉时，任一水位调节板40上，与回水软管52相接的水位调节孔为连通状态，其余的水位调节孔通过封堵件进行封堵。

本实施方式中，灌溉水从进水管50进入，从进水管50的多个出口分别通过进水软管51流入多层栽培槽4内，灌溉水在每一层栽培槽4中存储，经由其中一水位调节孔从回水软管52流出至回水管53中而汇流排出。利用高于与回水软管52连接的水位调节孔的水会流出、低于该孔的水会存储在栽培槽4中的原理，可以调节每一层栽培槽4的蓄水量。具体的，进水管50和回水管53可以靠近整个固定立面中的两端部的两根立柱1设置。此外，其中的水位调节板40上的水位调节孔带刻度。

其中，任一层栽培槽4内的水位调节孔距离栽培槽4底在1cm-5cm范围内；当进行水灌溉时，回水软管52连接的水位调节孔高度越高，相应的栽培槽4中储水将越多；反之亦然。所述进水管50的管径小于回水管53的管径；所述进水软管51的管径小于回水软管52的管径。防止进水快于排水导致溢水问题。

在另一种多层串联灌溉的实施方式中，如图3所示，灌溉水结构5包括进水管50、连接软管54、回水管53；其中，n为≤n的正整数；

所述进水管50的出水口通过连接软管54悬伸至n层中的最上层栽培槽4内，用于使灌溉水进入栽培槽内；任一层栽培槽4内均设有一水位调节板40，所述水位调节板40内设置多个高度不同的水位调节孔；相邻的两层栽培槽4之间均通过连接软管54连接，n层栽培槽4之间的任一所述连接软管54的进水端均与位于上一层栽培槽4内的一水位调节孔连通，出水端悬伸至下一层栽培槽4内；所述回水管53与n层中的最底层栽培槽4内的一水位调节孔连通。

本实施方式中，通过设置一进水管50将灌溉水从n层栽培槽中的最上层栽培槽4引入而存储，经由其中一水位调节孔从连接软管54流出至下一层栽培槽中，而下一层栽培槽的水继续存储直至达到一定高度，经水位调节孔从下一级连接软管54继续向下流出，不断逐层向下，直至从n层栽培槽中的最底层的栽培槽流出至回水管53而排出。利用高于与连接软管54和/或回水管53连接的水位调节孔的水会流出、低于该孔的水会存储在栽培槽4中的原理，可以调节每一层栽培槽4的蓄水量。

更优的，进水管50的出水口与最上层栽培槽4内的水位调节板40沿悬臂结构3的悬伸方向远离布置；与任一栽培槽4相连的两根连接软管54同样沿悬臂结构3的悬伸方向远离布置；使连接软管54在n层栽培槽4之间呈迂回型布置。从而延长灌溉水在栽培槽4内的流通路径，利于灌溉水流的平稳性。

其中，具体的，进水管50可以沿最侧边的立柱1设置，并通过连接软管54迂回的将每一层悬臂结构3上的栽培槽4串联起来，然后从最底层的栽培槽4中经回水管53排出。此外，其中的水位调节板40上的水位调节孔带刻度。

在以上实施方式中，更优的，任一层栽培槽4内的水位调节孔距离栽培槽4底在1cm-5cm范围内；当进行水灌溉时，连接软管54和/或回水管53连接的水位调节孔高度越高，相应的栽培槽4中储水将越多；反之亦然。

更优的，进水管50的管径小于连接软管54，多层栽培槽4上的连接的多根连接软管54的管径由上及下依次增大，且所述连接软管54的直径小于回水管53。从而，沿回水方向管径依次增大，防止进水快于出水导致溢水问题。

在以上实施方式中，更优的，该装置还包括水箱，进水管50和回水管53分别连接至水箱，从而，可以对灌溉水实现循环灌溉，节省用水。回水管53与水箱连接的端口包扎过滤网，用于防止根系等杂物进入水箱中循环流动而发生管道堵塞的情况。

本实用新型还提供一种悬臂式立体水培装置的具体应用例，栽培槽的尺寸为：

长宽高：200cm*70cm*180cm，该栽培装置包括沿水平向依次间隔30cm、40cm、40cm、40cm、30cm的5根立柱，立柱1之间由横杆2连接形成固定立面，其中，相邻立柱之间的横杆2可沿竖直向间隔设置4根，提高立柱1之间连接的稳定性；任一立柱1均沿固定立面垂直方向的两侧分别设置4层悬臂结构3；且5根立柱1上的每一层悬臂结构3均位于同一平面内，用于在底座10上侧支撑4层栽培槽4。其中：

催芽：底座10位于最底层，光照差，适合用于育苗催芽，具体的，将种子播种在育苗盘的基质中，洒水、覆膜后，移至底座10上遮光育苗催芽，不需要水肥供应，一般3-7天内完成。

育苗：在底座以上的第一层栽培槽进行第2层育苗，具体的，待经过催芽的育苗盘内出芽后，将育苗盘移至第一层栽培槽，通过led补光灯补红蓝光，真叶出现时通过灌溉水结构5进行灌溉，一般20-25天。

种植：在底座继续往上的第二、三、四层栽培槽4中进第3、4、5层种植，待第2片真叶长出时，移栽至定植杯、定值板，分开放在3、4、5层栽培槽中，根据生长需要，通过调整连接软管54和/或回水管53(多层串联灌溉方式时)、回水软管52(多层并联灌溉方式时)与水位调节孔的固定高度来调节栽培槽蓄水量，高度高则栽培槽水位高、蓄水多，高度低则栽培槽水位低、蓄水少。

利用本实用新型的水培装置，与现有的货架式栽培架相比，由于减少了外围面支架，故可以减少支架用料；由于减少外围支架遮光，故可以而增加了采光；同时由于减少外围遮挡，还可以方便农民生产管理等。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。