CN106900534A - 一种蔬菜水培光伏种植设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业设备领域，公开了一种蔬菜水培光伏种植设备，其包括光伏***、培植架、悬挂架、培植盆、摆动装置、泵组、控制单元以及种植配方。光伏***向种植设备提供电能。培植架包括多层平行布置的承载部和多根承载杆，承载部和承载杆铰接，培植架和悬挂架装配并铰接，培植盆被置放于承载部上，所述悬挂架、承载部和承载杆构成平行四边形机构，摆动装置和培植架装配连接；种植配方配置有供液量、液位的预设值。基于种植配方，控制单元操控泵组分别向培植盆输送预设值量的营养液和水，以使被种植蔬菜正常生长；种植设备被摆动倾斜和摆动直立，培植盆依次错开和再次层叠，培植盆的空间姿态始终保持不变，培植盆内的培植液不会洒落。

Description

一种蔬菜水培光伏种植设备
技术领域
本发明涉及一种种植设备，尤其涉及一种应用于蔬菜立体种植的蔬菜水培光伏种植设备,属于农业设备领域。
背景技术
在蔬菜的无土栽培活动，为了增加空间的有效利用及方便管理，常把培植盆放置在具有多层结构的直立式种植装置上，使多层培植盆相互层叠，减小培植盆所占用的空间，提高单位空间的产出率。但造成部分蔬菜无法获得充足的光照，影响蔬菜正常进行光合作用。于是产生了一种种植装置，该种植装置被倾斜设置，多个培植盆能依次错开，蔬菜能获得充足的光照，但其不能被恢复其直立状态，增加了所占用的空间。申请号为201520872150.1的中国专利申请中公开了一种无土水培蔬菜架，该蔬菜架可以摆动倾斜和摆动直立，种植箱依次错开，蔬菜均能获得光照，可节省占用的空间。但是，其未公开在使种植箱保持水平的技术方案；种植箱倾斜，一方面易造成种植箱中的营养液洒落，另一方面导致种植箱中一侧的营养液液位的高度高于相对侧的，易造成蔬菜吸收的养份不均匀，根系生长发育不同步，影响蔬菜的同步生长，导致成品蔬菜大小不一。现有技术中的蔬菜架采用市电供电，如增加光照，在日常使用中，需要铺设供电线路，限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种蔬菜水培光伏种植设备，该种植设备采用光伏***供电，其可以自动地为被种植蔬菜输送营养液和水、以及可以被摆动倾斜使被种植蔬菜增加光照，培植盆的空间姿态始终保持不变，培植盆可以保持水平。
本发明的一实施方式提供一种蔬菜水培光伏种植设备，其设计要点在于，包括：
用于和墙体连接的悬挂架10，为种植设备的承载主体，所述悬挂架10上设有第一连接部13；培植架20，适于放置种植蔬菜的培植盆，其由至少二层承载部22和多支承载杆21构成，承载部22相互平行或水平，承载部22和承载杆21分别铰接；所述培植架20上设置与承载杆21相关联的第二连接部23，培植架20和悬挂架10装配，第二连接部23和第一连接部13相铰接；所述悬挂架10、任一承载部22和承载杆21构成平行四边形机构；所述平行四边形机构适于培植架20相对于悬挂架10沿与所述铰接转动方向相垂直的纵向平面作纵向摆动；摆动装置30，用于驱动培植架20作纵向摆动，其包括驱动装置31和摆动输出机构32，摆动输出机构32和设置在培植架20上的摆动连接部25相连接；培植盆40，用于支撑和容纳被水培种植的蔬菜，被放置于所述承载部22上；传感器组50，包括用于测量向培植盆40内输送营养液输送量的流量传感器52以及用于测量培植盆40内液位的液位传感器53；泵组60，包括用于向培植盆40输送营养液的供液泵61及用于向培植盆40输送水的供水泵62；光伏***00，用于向所述种植设备提供电能,包括光伏组件、储能装置和光伏逆变器；控制单元80，适于获取与被种植蔬菜对应的种植配方，所述种植配方包括多个种植步，每个种植步包括时间的预设值、向培植盆40输入营养液的供液量的预设值以及培植盆40内液位的预设值；基于从种植配方中获取的供液量、液位的预设值进行运算处理生成控制信号，操纵泵组60分别向培植盆40内输送营养液和水，直至向培植盆40输入营养液的供液量、培植盆40内的液位分别达到相对应的预设值。
和现有技术相比，本发明取得如下有益效果：
种植设备采用光伏***供电，可自动向被种植蔬菜输送营养液、水，以及可以操纵种植设备摆动倾斜使被种植蔬菜增加光照，在被摆动过程中，培植盆依次错开和再次层叠，培植盆的空间姿态始终保持不变，可以保持水平，培植盆内的培植液不会洒落；更重要的是，可以确保培植盆内各处培植液液位的高度相同，有利于蔬菜均衡吸收养份，根系同步发育，促进蔬菜同步生长，有利于做到同时种植、同时采摘。
附图说明
图1 实施方式中的一种蔬菜水培光伏种植设备的立体图。
图2 图1中蔬菜水培光伏种植设备的右视图。
图3 图1中蔬菜水培光伏种植设备的分解图。
图4 图1中蔬菜水培光伏种植设备向前摆动倾斜的立体图。
图5 图4中蔬菜水培光伏种植设备的右视图。
图6 一种培植盆的立体图。
图7 图6中培植盆的分解图。
图8 蔬菜水培光伏种植设备的另一种实施方式的立体图。
图9 蔬菜水培光伏种植设备的又一种实施方式的立体图。
图10 图9中悬挂架的立体图。
图11 图9中摆动装置的立体图。
图12 图8中摆动装置的立体图。
图13 蔬菜水培光伏种植设备的一种管路连接图。
图14 蔬菜水培光伏种植设备的一种电气原理框图。
图15 图14的电气原理框图的一种应用连接图。
图中，QQ-墙体，00光伏***，10-悬挂架，11-固定部，12-悬挂部，121-悬挂杆部，122-横杆部，13（13a、13b、13c、13d）-第一连接部，14-加强部，20-培植架，21（21a、21b、21c、21d）-承载杆， 22-承载部，221-第一枢接部，23（23a、23b、23c、23d）-第二连接部，211-第二枢接部，24-横向杆，25（25a、25b）-摆动连接部，251-摆转轴，30-摆动装置，31-驱动装置，311-驱动电机，312-减速机，32-摆动输出机构，321-基座，323-丝杆，322-滑块，324-摆动连杆，101-支撑板，102-支撑座，103-水贮存器，104-营养液贮存器，40-培植盆，41-贮液盆，42-定植件，43-定植杯，411-进液口，412-进水口，413-进气口，414-排水口，50-传感器组，51-位移传感器，52-流量传感器，53-液位传感器，60-泵组，61-供液泵，62-供水泵，63-气泵，631-曝气器，70-光照装置，80-控制单元。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。本实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
本实施方式的一种蔬菜水培光伏种植设备，如图1-图7、图13-图15所示，所述种植设备包括光伏***00和种植设备。所述光伏***00包括光伏组件、储能装置和光伏逆变器，光伏组件将太光能转换成光电能，光伏逆变器将光电能变换成种植设备所需等级电压和电流的电能，用于向种植设备供电，以使种植设备在无电区也可以使用。所述种植设备包括悬挂架10、培植架20、摆动装置30、培植盆40、传感器组50、泵组60、光照装置70、控制单元80以及水贮存器103和营养液贮存器104。所述悬挂架10，用于和墙体QQ（为图中虚线所画）连接，为种植设备的承载主体，悬挂架10上被设置多个第一连接部13。培植架20，适于放置种植植物的培植盆，包括多层承载部22和多支承载杆21，承载部22相互平行或水平布置，承载部22和承载杆21相铰接，任一承载部22和承载杆21相铰接的铰接转动轴中至少有两个铰接转动轴的轴线不共线，任二承载部22和承载杆21构成平行四边形机构。培植架20的上部被设有多个第二连接部23，第二连接部23和承载杆21相关联，第一连接部13和第二连接部23相配合。培植架20和悬挂架10装配，第二连接部23和第一连接部13相铰接。所述铰接的铰接转动方向沿横向设置，所述悬挂架10、任一承载部22和承载杆21构成平行四边形机构。培植盆40，用于支撑和容纳被水培种植的蔬菜，培植盆40分别被放置于各层承载部22上。光照装置70被设置于各层培植盆40的上方，其出光面对着培植盆40内被种植的蔬菜，分别和培植架20固定。所述平行四边形机构适于培植架20相对于悬挂架10沿着与铰接转动方向相垂直的纵向平面作纵向摆动，培植架20的承载杆21绕与其相关联的第二连接部23和第一连接部13相铰接的铰接转动轴旋转，培植架20随之产生摆动倾斜和摆动直立，培植架20实现作纵向摆动，该摆动包括摆动倾斜和摆动直立。在纵向摆动过程中，各层培植盆40依次错开和再次层叠，承载杆21发生转动运动，承载部22只做平动运动，承载部22的空间姿态始终保持不变，因此，培植盆40的空间姿态保持不变，可以始终保持水平状态。培植架20的顶部被设置有摆动连接部25，用于驱动该培植架20做纵向摆动。摆动装置30，用于驱动培植架20作纵向摆动，其和悬挂架10装配并固定，摆动装置30的摆动输出机构32和摆动连接部25相连接。泵组60用于向培植盆40分别输送水、营养液和空气。所述泵组60、水贮存器103和营养液贮存器104分别通过支撑板101与悬挂架10相装配并固定。所述光伏***00、摆动装置30、传感器组50、泵组60、光照装置70、电磁阀组分别和控制单元80电连接，如图14所示。控制单元80为种植设备的控制中心，用于对种植设备的摆动倾斜、摆动直立和摆动幅度，向培植盆40输送水、营养液和空气，被种植蔬菜增加光照和补充光照分别进行自动控制。
其中，所述悬挂架10，用于和墙体QQ固定连接，为生长架的承载基础。悬挂架10可以和呈直立状态的或倾斜的墙壁、悬壁固定，也可以和呈水平状态的屋顶固定，也就是说，文中所述墙体QQ可以理解为包括墙壁、悬壁和屋顶。所述悬挂架10，如图1、图3所示，包括固定部11、悬挂部12、第一连接部13和加强部14。悬挂部12沿水平面平行布置，其为由悬挂杆部121和横杆部122固定连接所构成的呈四边形的框架结构。两支悬挂杆部121沿纵向平行设置，该两支悬挂杆部121的位于前边侧的两个端部分别和位于该前边侧的横杆部122的两端部固定连接；所述两悬挂杆部121的位于后边侧的两个端部分别和位于该后边侧的横杆部122的两端部固定连接，即两支悬挂杆部121和两支横杆部122通过固定连接构成呈方形的四边形框架结构，用于承载培植架20。固定部11用于和墙体QQ固定连接，沿竖直（即墙体的壁面）方向布置。固定部11选用二段角钢构成，其上设有用于和墙体相固定连接的固定孔，如图3所示。另外，所述固定部11还可以选用方钢管、U型钢等钢型材构成，也可以选用钢板构成。作为固定部11的二段角钢分布于悬挂部12后边侧的左右两端侧，分别和两悬挂杆部121正相对，直立布置，悬挂部12的后边侧部和该二段角钢固定连接，所述固定连接处位于固定部11的距离下端部2/5高度处，悬挂部12和固定部11相垂直。此外，所述固定连接处还可以被设置于固定部11的中部或中部偏下的其它位置处。需要说明的是，悬挂部12相对于固定部11还可以倾斜设置，比如，使悬挂部12的前边侧高于后边侧（即相连接的边侧），或者低于后边侧；也可以是由于墙体的壁面的倾斜，使得悬挂部12相对于固定部11倾斜；因而，可以理解为，悬挂部12沿着远离该固定部11的方向向前方（即向运离墙体的方向）延伸。为了提高悬挂架的承载能力，两支加强部14被设置在悬挂部12上方，分别位于两悬挂杆部121的正上方，其一端部分别和悬挂部12的悬挂杆部121连接，该连接处位于悬挂部12的前边侧；另一端部分别和固定部11连接，该连接处位于固定部11上部。所述第一连接部13被设置于悬挂部12上，如图3所示，第一连接部13和悬挂部12的下表面固定。此外，第一连接部13还可以被设置在悬挂部12的两悬挂杆部121的侧面上，如图10所示，第一连接部13分别被设在两悬挂杆部121的内侧面上，呈正相对分布。所述第一连接部13选用呈“U”字型的用于枢轴连接的枢接部，该枢接部上设有用于装配枢轴的枢孔。所述第一连接部13的数量为四个，四个第一连接部13a、13b、13c、13d设置在悬挂部12的四角侧，并和悬挂杆部121的下表面分别固定，如图3所示，第一连接部的枢孔均沿横向设置，该枢孔的轴线共平面，和水平面平行。悬挂架10上位于前边侧的两个第一连接部13a、13b的枢孔相共轴线，位于后边侧的两个第一连接部13c、13d的枢孔相共轴线。另外，所述第一连接部13也可以选用呈“一”字型的枢接部，该枢接部上设有用于装配枢轴的枢孔。其中，所述悬挂架10和墙体QQ间的固定连接还可以由铰接、卡扣连接等活动连接所替代。
需要说明的是，所述悬挂架10还有另一种实施方式。悬挂架10还可以由两个（或多个）结构相同的悬挂单元构成，如图10所示。所述悬挂单元包括固定部11、悬挂部12、第一连接部13和加强部14。所述悬挂部12由悬挂杆部121构成。所述固定部11、悬挂杆部121分别采用角钢、方钢管。悬挂部12沿纵向水平设置，固定部11沿坚直方向布置。所述悬挂部12的后端部和固定部11的中部偏下处固定连接，悬挂部12垂直于固定部11。加强部14的一端部和悬挂部12的前端部固定，另一端部和固定部11的上部固定。所述第一连接部可以被设置于悬挂部12的侧面，如图10所示；所述第一连接部13还可以被设置于悬挂部12的底面，如图3所示。该实施方式的悬挂架10还可以被理解为，把上述实施方式的悬挂架10的横杆部122去除而得到。
其中，所述培植架20，用于置放种植植物的培植盆，如图3所示，包括承载部22、承载杆21、横向杆24、第二连接部23及摆动连接部25。承载杆21的数量为四支，四支承载杆21a、21b、21c、21d分布于培植架20的四角侧，沿竖直方向设置，构成长方体框架结构的四角侧，为培植架20重量的承重杆。承载部22呈矩形，如长方形，其由沿水平布置的方形平板部和围壁部构成，围壁部位于平板部的四周边侧，由平板部的上表面向上延伸，用以防止培植盆滑落，围壁部所围的平板区为承载区；此外，承载部22还可以仅由平板部构成。承载部22的数量为三层，水平设置，沿承载杆21等间距分布，如图3所示。承载部22的承载区用于放置培植盆，选用带有网孔的平板，以增强空气在竖直方向的对流流通，如图3所示。需要说明的是，承载部22的承载区还可以选用与培植盆相配合的用于承托培植盆的承载篮（图中未画出）。所述承载部22的左边侧部上设置两个第一枢接部221，其中一个第一枢接部221位于承载部的前边侧，另一个第一枢接部221位于承载部的后边侧；承载部22的右边侧部上设置两个第一枢接部221，其中一个第一枢接部221位于承载部的前边侧，另一个第一枢接部221位于承载部的后边侧。因而，所述承载部22上共设有四个第一枢接部221。所述四个第一枢接部221为呈“U”字型的用于枢轴连接的枢接部，内置有用于装配枢轴的枢孔。承载部22上位于左边侧的两个第一枢接部221的U型开口沿纵向向外，位于右边侧的两个第一枢接部221的U型开口沿纵向向外，如图3所示，第一枢接部的枢孔均沿横向分布；承载部22上的位于前边侧的两个第一枢接部221的枢孔共轴线，位于后边侧的两个第一枢接部221的枢孔共轴线。需要说明的是，所述第一枢接部221还可以为与承载部22固定连接的且沿横向向外延伸的四个枢轴，枢轴均沿横向分布，图中未画出；此外，所述第一枢接部221还可以分别被设置在承载部22的前边侧部和后边侧部上，位于左右两端侧（图中未画出）。承载杆21的结构构造相同，每支承载杆21上设置三个第二枢接部211，该三个第二枢接部211沿承载杆长度方向等间距分布，即任两相邻的两个第二枢接部211之间的距离相等。所述第二枢接部211与第一枢接部221相适配。第二枢接部211为设置在承载杆21上通孔，即用于枢轴连接的枢孔，并形成“一”字型的枢接部。所述四支承载杆21a、21b、21c、21d分布于承载部22的外边侧，其中两支承载杆21b、21c位于承载部22的左边侧，另两支承载杆21a、21d位于承载部22的右边侧，即承载杆21位于承载部22的左、右两相对边侧，与承载部22上的四个第一枢接部211相适配。四支承载杆21a、21b、21c、21d上在与每层承载部22相对应位置处共分别有四个第二枢接部211，所述四个第二枢接部211和承载部22上的四个第一枢接部221相配合。所述承载部22和四支承载杆21通过四对上述第一枢接部、第二枢接部相枢轴连接，构成铰链，该枢轴连接处的枢轴方向沿横向分布，也即是铰链的铰接转动方向沿横向。因而，承载部22的左边侧部和其中两支承载杆21b、21c枢轴连接，右边侧部和另两支承载杆21a、21d枢轴连接；该承载部22和承载杆21枢轴连接的四个枢轴中，其中位于前边侧的二个枢轴共轴线，位于后边侧的二个枢轴共轴线。如此，三层承载部22和四支承载杆21分别装配并枢轴连接，如图3所示，三层承载部22相互平行，承载部22沿承载杆等间距分布，所述任二层承载部22和承载杆21构成平行四边形机构。三支横向杆24沿横向平行设置，该三支横向杆24的两端部和位于前边侧的两支承载杆21a、21b固定连接；另三支横向杆24沿横向平行设置，该三支横向杆24的两端部和位于后边侧的两支承载杆21c、21d固定连接，用于增强各边侧两支承载杆21在横向的稳固性以及承载强度。其中，横向杆24也可以和承载杆21相倾斜设置，形成桁架结构，以进一步增强培植架在横向的稳固性。上述将承载杆21和承载部22的左、右两边侧部分别枢轴连接，可以避免承载杆21和承载部22发生碰撞，更重要的是，可以避免承载杆21和置放于承载部上的培植盆发生碰撞。另外，承载部22也可以设置二层、四层或更多层。其中，所述呈方形的承载部22还可以由呈三角形的、多边形的、圆形的、椭圆形的或跑道形的等形状的承载部所替代。
需要说明的是：所述承载部22上还可以设置用于承载杆21穿过的通孔，第一枢接部被设置于承载部22周边侧以内的位置处，该位置和该通孔相适配，承载杆21贯穿该通孔和该第一枢接部枢轴连接。所述承载杆21的数量可以为三支、五支或更多支，承载杆21分布于承载部22的周边侧，位于承载部22的外部，可以和承载部22的任一边侧部枢轴连接。进一步地，将承载杆21分成两部分，其中一部分承载杆分布于一边侧，和承载部22上的位于该一边侧的边侧部枢轴连接，另一部分承载杆分布于该一边侧的相对边侧，并和承载部22的位于该相对边侧的边侧部枢轴连接。例如，培植架有三支承载杆21，参照图3所示，其中位于左（或右）边侧的两支承载杆21b、21c（21a、21c）和方形的承载部22左（或右）边侧部的前后两端分别枢轴连接，位于右（或左）边侧的另一支承载杆21a（21b）和承载部22的右边侧部枢轴连接，位于右（或左）边侧部的中部；此外，还有另一种替代连接方式，参照图3所示，其中位于前边侧的两支承载杆21a、21b和承载部22的前边侧部的左右两端部分别枢轴连接，位于后边侧的另一支承载杆21c和承载部22的后边侧部枢轴连接，并位于后边侧部的中部处。另外，所述第一枢接部221、第二枢接部211还可以全选用呈“U”型的用于枢轴连接的枢接部；或者所述第一枢接部221和第二枢接部211之一选用呈“U”型的枢接部，另一个选用与“U”型枢接部配合装配的“一”字型枢接部。还需要说明的是，所述承载部22还可以相互平行布置，承载部22和承载杆21枢轴连接，培植架和悬挂架装配，承载部22与水平面相夹一锐角，即承载部相对于水平面倾斜。
所述第二连接部23为与U字型第一连接部13相适配的连接部，被设置在培植架20的上端部，第二连接部23在培植架20上的位置与平行四边形机构相适配。第二连接部23为设置在承载杆21上端部的通孔，并形成呈“一”字型的枢接部，如图3所示。第二连接部23的数量为四个，四个第二连接部23a、23b、23c、23d依次设置在培植架20的四支承载杆21a、21b、21c、21d的上端部，枢孔轴线均沿横向布置，所述四个第一连接部13和四个第二连接部23相配合。所述培植架20装配于悬挂架10上，第二连接部23a、23b、23c、23d和第一连接部13a、13b、13c、13d分别相枢轴连接，构成铰链，该枢轴连接处的枢轴沿横向分布；所述第二连接部23和第一连接部13相枢轴连接的四个枢轴中，其中位于前边侧的二个枢轴共轴线，位于后边侧的二个枢轴共轴线。所述悬挂架10、承载部22和承载杆21构成平行四边形机构。该平行四边形机构适于培植架20相对于悬挂架10作纵向摆动，即沿着与铰接转动方向相垂直的纵向平面作纵向摆动，培植架20的承载杆21绕所述第二连接部23和第一连接部13相枢轴连接的枢轴旋转，承载杆21旋转倾斜和旋转直立，培植架20随之产生摆动倾斜和摆动直立，培植架20实现作纵向摆动，该摆动包括摆动倾斜和摆动直立。培植架20装配于悬挂架10上，第二连接部23和第一连接12枢轴连接，培植架20相对于悬挂架10能作纵向摆动，也就是说，被设置在培植架20上的第二连接部23与平行四边形机构相适配。第二连接部23被设置在承载杆21上，为第二连接部23和承载杆21相关联的一种方式，是种优选的方式。摆动连接部25为用于传动扭矩的摆转轴251，摆转轴251采用两支，两支摆转轴251与位于前边侧两支承载杆21a、21b上的两个作为第二连接部23a、23b的枢孔分别同轴线装配，摆转轴和第二连接部相固定。所述培植架20和悬挂架10装配，培植架20的位于后边侧的两个第二连接部23c、23d分别和悬挂架10的位于后边侧的两个第一连接部13c、13d枢轴连接，该枢轴连接的枢轴沿横向分布；培植架20的位于前边侧的与第二连接部23a、23b同轴装配并固定的两个摆转轴251作为枢轴，分别和悬挂架10的位于该前边侧的两个第一连接部13a、13b枢轴连接，构成铰链，该枢轴连接处的枢轴，即摆转轴251，沿横向分布。所述悬挂架10、任一承载部22和承载杆21构成平行四边形机构。所述第二连接部23设置在立杆23上，可以理解为第二连接部21与立杆23相关联的一种方式；将第二连接部21设置在另一部件上，该另一部件和立杆23装配连接，也应理解为该第二连接部21与立杆23相关联的另一方式
种植设备的悬挂架10、任一承载部22和承载杆21构成平行四边形机构，其中悬挂架10、承载部22分别和承载杆21枢轴连接，枢轴连接的枢轴方向横向分布，所以种植设备有一个运动自由度，在纵向具有“柔性”。种植设备***纵作纵向摆动的过程中，和墙体固定的悬挂架10不动，只有承载杆21绕与其相关联的第二连接部23与第一连接部13枢轴连接的枢轴发生转动倾斜，承载部22只作平动运动，所以承载部上的培植盆40的空间姿态始终保持不变，即培植盆40和水平面间的夹角始终保持不变。也就是说，当种植设备和墙体固定、培植盆40水平时，种植设备***纵作摆动倾斜和摆动直立, 培植盆40依次错开和再次层叠，在此过程中，培植盆40的空间姿态不变，始终保持水平，如图5所示，这样，培植盆内的培植液不会洒落，不会造成培植液的浪费，同时又避免洒落的培植液破坏种植场地的干净整洁。
其中，所述摆动装置30，如图3所示，配置两套，分别装配并固定在悬挂架10的左右两边侧，用于驱动培植架20作纵向摆动。摆动装置30包括驱动装置31和摆动输出机构32。所述驱动装置31由驱动电机311和减速机312构成，摆动输出机构32由驱动电机311的输出轴构成。所述两套驱动电机311、减速机312分别通过支撑座102装配并固定在悬挂部12的左右两边侧。驱动电机311 的输出轴和减速机312的输入轴通过联轴器轴连接，减速机312的输出轴和摆转轴251通过联轴器进行轴连接，也可以通过齿轮机构或链轮机构进行轴连接。
需要说明的是，还可以采用一套上述的摆动装置30，摆动装置30和两个摆转轴251轴连接。参照图3所示，减速机312设置在悬挂架10的前边侧，处于左右两摆转轴251的中间位置，减速机312的输出轴和两摆转轴251共轴线。减速机312左边侧的输出轴和位于左边侧的传动轴的一端通过联轴器轴连接，左边侧的传动轴的另一端和左边侧的摆转轴251通过联轴器进行轴连接；减速机312右边侧的输出轴和位于右边侧的传动轴的一端通过联轴器轴连接，右边侧的传动轴的另一端和右边侧的摆转轴251通过联轴器进行轴连接。即摆动输出机构32由减速机312的输出轴和传动轴构成。另外，左、右两传动轴的另一端和摆转轴251的轴连接，也可以选用通过齿轮机构或链轮机构进行轴连接，这样可以方便减速机的装配安装。所述摆动输出机构32由减速机312的输出轴和传动轴构成也被理解为摆动输出机构32由减速机312的输出轴构成。所述驱动电机311通过减速机312和摆转轴251轴连接、驱动电机311通过传动轴和摆转轴251轴连接、以及驱动电机311通齿轮机构或链轮机构和摆转轴251轴连接均被理解为驱动电机311的输出轴和摆转轴251轴连接，驱动电机311的输出轴构成摆动输出机构32。
其中，所述培植盆40，如图6、图7所示，由贮液盆41及定植件42构成，用于支撑和容纳被水培种植的蔬菜。所述贮液盆41为由底壁和侧壁所围成的顶端开口的用于容纳液体的容器。贮液盆41位于右边侧的侧壁上分别设有进液口411、进水口412和进气口413，贮液盆41的底壁上设有排水口414，位于左边侧。培植盆40内的底壁上装配有曝气器631，并位于培植液液面下方，曝气器631选用长棒型的，增加曝气的水域，主要用于增加被加入到培植液内的营养液的分散速度，使营养液在培植液内快速充分分散，各处的浓度趋于相同；同时还用于增加培植盆40内培植液的含氧量，促进被种植蔬菜的根系正常发育；另外，还可以阻止不希望的细菌、微生物和酵母的进入，保持培植盆40内的无菌状态。定植件42用于定植并支撑被种植的蔬菜。定植件42为由硬质材料构成的平板状，定植件42上设有多个定植孔，定植孔用于放置带有外翻边的呈杯子状的定植杯43，蔬菜被种植在定植杯43内。定植件42和贮液盆41顶端开口相配合，并盖合在贮液盆41的顶端开口。贮液盆41和定植件42构成容纳被种植蔬菜的根系及培植液的空间。种植设备的三层承载部22上分别被放置培植盆40，从上向下依次为第一、第二和第三培植盆，依次被标识为第一培植盆401、第二培植盆402、第三培植盆403。需要说明的是，定植件42也可以由发泡材料制成，放置于培植盆内并漂浮于培植液上。
其中，所述传感器组50，如图15所示，包括位移传感器51、流量传感器52和液位传感器53。
所述位移传感器51用于测量培植架20摆动倾斜的摆动幅度，位移传感器51选用角位移传感器，装配在摆动装置30的驱动电机311的尾部，用于直接测量驱动电机311输出轴的角位移。根据减速机的减速比、驱动电机311的角位移，控制单元可以计算出减速机输出轴的角位移，即减速机输出轴所转的角度，减速机输出轴所转的角度也就是培植架20的承载杆绕第二连接部23和第一连接部13相枢轴连接的枢轴所旋转的角度，即培植架20摆动的摆动幅度的测量值。
需要再说明的是，所述摆动装置30还有一种替代方式，如图8、图12所示，该摆动装置30包括驱动装置31和作为摆动输出机构的伸缩机构32＇。培植架20位于后边侧的两支承载杆21和一沿横向布置的横向杆24＇的两端部分别固定连接，摆动装置25被设置于横向杆24＇的中部，且位于横向杆24＇的后边侧。所述伸缩机构32＇的一端部和墙体铰接，也可以和悬挂架10的固定部11铰接，另一端部和横向杆24＇上的摆动连接部25铰接。所述伸缩机构32＇选用丝杠机构，驱动装置包括驱动电机311和减速机312，驱动电机311的输出轴和减速机312的输入轴轴连接，减速机312的输出轴和丝杠机构的输入轴轴连接。另外，伸缩机构32＇还可以采用油缸，驱动装置包括驱动电机311、油泵和电控换向阀；伸缩机构32＇还可以选用气缸，驱动装置包括驱动电机311、气泵和电控换向阀。角位移传感器还可以装配于第二连接部23和第一连接13的枢轴连接处。该枢轴连接处的枢轴和第二连接部23同轴装配并固定，角位移传感器、悬挂架及该连接处的枢轴配合装配并固定。角位移传感器直接测量培植架20的承载杆绕第二连接部23和第一连接部13相枢轴连接处的枢轴所旋转的角度，即培植架20摆动的摆动幅度的测量值。此外，所述驱动电机311还可以由手摇式驱动装置替代。
所述液位传感器53用于测量培植盆40内培植液的液位，装配于培植盆40上，如图6、7所示。所述液位传感器53选用非接触式的液位传感器，如超声波液位传感器。所述液位传感器53被装配于培植盆40的位于左边侧的上部，其探头部正对着培植盆40内的培植液。所述第一培植盆401、第二培植盆402、第三培植盆403分别被装配一支液位传感器，依次被标识为第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器。
所述流量传感器52用于测量向培植盆40输送营养液的输送流量。所述流量传感器52选用微流量传感器，如采用流速量程为3-100ml/m。流量传感器52采用一套，装配于供液泵的出液端的连通管路上，并位于出液端侧，如图13所示，还可以被装配于供液泵进液端的连通管路上，并位于进液端侧。
其中，所述泵组60包括供液泵61、供水泵62和气泵63。所述供液泵61用于向培植盆40输送营养液，选用微流量泵，如采用流速为10-200ml/m的微流量泵或计量泵。如图13所示，供液泵61的进液口通过管路和营养液贮存器内的营养液相连通，供液泵61的出液口与供液总电磁阀V1、流量传感器52的进液口依次连通，流量传感器52的出液口经不同的管路和各层培植盆40上的进液口411分别相连通，流量传感器52和各层培植盆40相连通的管路上分别设置电磁阀。对于本实施方式，如图13所示，图中表示序列号的n取3，对应于种植设备上配置有三个培植盆40，分别为第一培植盆401、第二培植盆402、第三培植盆403。流量传感器52的出液口经管路和第一培植盆401上的进液口411相连通，供液第一电磁阀V11被设置在流量传感器52和第一培植盆401之间相连通的管路上；流量传感器52的出液口经管路和第二培植盆402上的进液口411相连通，供液第二电磁阀V12被设置在流量传感器52和第二培植盆402之间相连通的管路上；流量传感器52的出液口经管路和第三培植盆403上的进液口411相连通，供液第三电磁阀V13被设置在流量传感器52和第三培植盆403之间相连通的管路上。供液管路上的供液总电磁阀V1、供液第一电磁阀V11、供液第二电磁阀V12、供液第三电磁阀V13构成供液电磁阀组。供水泵62用于向培植盆40输送水，如图13所示，供水泵62的进水口通过管路和水贮存器内的水相连通，供水泵62的出水口和供水总电磁阀V2的进液口连通。供水总电磁阀V2的出水口经管路和第一培植盆401上的进水口412相连通，供水第一电磁阀V21被装配在连通供水总电磁阀V2和第一培植盆401之间的管路上；供水总电磁阀V2的出水口经管路和第二培植盆402上的进水口412相连通，供水第二电磁阀V22被装配在连通供水总电磁阀V2和第二培植盆402之间的管路上；供水总电磁阀V2的出水口经管路和第三培植盆403上的进水口412相连通，供水第三电磁阀V23被装配在连通供水总电磁阀V2和第三培植盆403之间的管路上。供水管路上的供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21、供水第二电磁阀V22、供水第三电磁阀V23构成供水电磁阀组。所述气泵63用于向培植盆40内输送空气，采用微型气泵。气泵63的进气口通过管路和空气过滤器相连通，供气泵63的出气口经管路和供气电磁阀V3的进气口连通，其中空气过滤器集成在气泵本体上。供气电磁阀V3的出气口经管路和第一培植盆401上的进气口413相连通，供气第一止回阀V31被装配于连通供气电磁阀V3和第一培植盆401的管路上；供气电磁阀V3的出气口通过管路和第二培植盆402上的进气口413相连通，供气第二止回阀V32被装配于连通供气电磁阀V3和第二培植盆402的管路上；供气电磁阀V3的出气口经管路和第三培植盆403上的进气口413相连通，供气第三止回阀V33被装配于连通供气电磁阀V3和第三培植盆403的管路上。第一培植盆401上的排水口414经排水管、排水第一电磁阀V41和排水管路连通，第二培植盆402上的排水口414经排水管、排水第二电磁阀V42和排水管路连通，第三培植盆403上的排水口414经排水管、排水第三电磁阀V43和排水管路连通，所述排水管路的出水口和废水收箱连通（图中未画出）。排水管路上的排水第一电磁阀V41、排水第二电磁阀V42、排水第三电磁阀V43构成排水电磁阀组。
其中，所述光照装置70（图中未画出），用于向培植盆40内被种植的蔬菜补充光照。光照装置70被配置三套，装配并固定在培植架20上，分别位于每一层承载部22的正上方，则每一套光照装置的出光方向对着该层培植盆40内的蔬菜。所述光照装置70的发光件，选用LED灯珠。多个LED灯珠分布于光照装置的下表面，构成其发光面。所述LED灯珠包括发射白光的灯珠、发射光波的波长为420nm-460nm和630nm-670nm的灯珠，以补充蔬菜进行光合作用所需的蓝光和红光。光照装置70和控制单元电连接。
其中，所述控制单元80，如图14、图15所示，包括微处理器、存储器、驱动电路、传感器接口、网络模块、键盘接口、显示接口、电磁阀接口以及种植配方，所述存储器、驱动电路、传感器接口、网络模块、键盘接口、显示接口及电磁阀接口分别和微处理器电连接。触控屏经显示接口和控制单元80电连接，专用键盘经键盘接口和控制单元80电连接，移动终端，如手机，经网络模块和控制单元80建立通信连接。驱动电机311、供液泵61、供水泵62、供气泵63和光照装置70经驱动电路和控制单元80电连接。位移传感器51、流量传感器52和液位传感器53分别经传感器接口和控制单元80电连接。所述供液电磁阀组、供水电磁阀组、排水电磁阀组、供气电磁阀分别经电磁阀接口和控制单元80电连接。所述种植配方被配置成使被种植蔬菜正常生长所需的各种被控变量的集合，存储于存储器内。触控屏、专用键盘、移动终端均可以用于对控制单元80内的种植配方进行修改，以及手动控制种植设备的摆动倾斜和摆动直立、向培植盆内输送营养液、输送水和输送空气以及启用光照装置。触控屏、专用键盘、移动终端，根据需要可以选配其中一种或几种，本实施方式中优选移动终端和触控屏，移动终端为手机或平板电脑，移动终端通过客户端应用经通信网络和控制单元80建立通信连接。触控屏上设有“倾斜”、“直立”键，用于手动控制种植设备的摆动倾斜和摆动直立。所述微处理器、存储器、传感器接口、网络模块、键盘接口、显示接口、电磁阀接口分别被设置在同一块电路板上，并和触控屏相集成为一个部件单元，构成触控屏控制装置；驱动电路被设置成一个独立的单元，构成一个配电模块，被装配于种植设备的悬挂架10。
所述种植配方包括配方表和配方参数。所述配方表主要由和时间相关联的被控变量的预设值构成的数据表，包括多个种植步，每个种植步包括时间的设定值、向培植盆内输送营养液的供液量的预设值、培植盆内液位的预设值、表征开启和关闭光照装置的光照状态的预设值、表征向培植盆输送和停止输送空气的输气状态的预设值等等。配方参数包括一个或多个参数，配方参数与配方表相关联，并配合使用，通过修改配方参数可以优化控制单元基于配方表对种植设备的执行控制。每种被种植的蔬菜均有与之相适应的适合该种蔬菜正常生长的种植配方，同一种蔬菜在生长的不同阶段，也有与该阶段相适配的种植配方。因此，配方表中的被控变量分别被配置成适合该种蔬菜在不同生长阶段相适应的预设值。所述配方表中的被控变量（如摆动幅度、供液量、液位、光照状态、输气状态）的预设值，将持续到被种植蔬菜的整个生长周期，所以，配方表中时间的预设值（可以用时间段表示，也可以用时刻点表示）涵盖了被种植蔬菜生长的各个阶段。具有种植技能的用户通过触控屏、移动终端等人机交换界面可以自行修改和定义适合所种蔬菜的种植配方，修改完成后的种植配方可以存储于存储器；另外，用户还可以通过互联网从网络服务器上下载与被种蔬菜相适配的种植配方，特别适合于那些没有种植经验和种植技术的用户。另外，对于接入互联网的种植设备，网络服务器根据用户所种植的蔬菜品种、种植设备所处的纬度及季节向用户推送当前优选的种植配方，供用户选择下载使用。适合于被种植蔬菜的种植配方，不是本发明需要保护的内容，在蔬菜水培种植相关的教科书、论文中已有记载，在此不再详述。一种可选的种植配方的配方表和配方参数如下所示，其中表一仅展示了配方表的一部分，包括多外种植步，每个种植步包括“时间”、“供液量”、“液位”、“光照状态”、“输气状态”等被控变量的预设值，其中时间的的预设值采用时刻点表示。下面将以表一所示配方表为例，将详细说明控制单元如何从种植配方中获取各个被控变量的预设值。
表一：
种植步 时间 摆动幅度(/度) 供液量（/ml） 液位（mm） 光照状态 输气状态
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n-2 0 0 70 1 0
n-1 30 20 70 0 1
n 30 0 70 0 1
n+1 0 0 70 1 0
n+2 0 0 70 1 0
…… …… …… …… …… …… ……
配方参数：功率阈值I0；检测周期T0；
液位偏差h0；渐变时间t0；
表一所示的配方表中包括 “摆动幅度”、“供液量”、“液位”、“光照状态”、“输气状态”等被控变量以及“时间”。根据被控变量取值的特征，上述配方表中的被控变量可以被分成两种类型，一类被控变量的预设值可以连续变化，如“摆动幅度”、“供液量”、“液位”等被控变量；另一类被控变量的预设值只能离散变化，为状态量，如“光照状态”、“输气状态”等被控变量。
配方表中，“摆动幅度”的预设值有“0”和“30”，其中，0被定义为种植设备保持直立，30被定义为种植设备的培植架相对悬挂架向前摆动倾斜30度；“供液量”的预设值有0和20，其中，0被定义为不向培植盆输送营养液，20被定义为此次（即该当前种植步）向培植盆输送营养液20ml；“液位”的预设值有70，其被定义为培植盆内的培植液液位的最低高度为70mm；“光照状态”的预设值有“0”和“1”，其中，0被定义为不启用光照装置实施光照，1被定义为启用光照装置实施光照；“输气状态”的预设值有“0”和“1”，其中，0被定义为不启用气泵向培植盆内输送空气，1被定义为启用气泵向培植盆内输送空气。
配方参数包括功率阈值I0、液位偏差h0、检测周期T0、渐变时间t0。功率阈值I0，为控制单元用于判断是否有太阳光的比较参考值，当从光伏***所获取的发电功率的数值达到功率阈值I0时，表示有太阳光，否则表示无太阳光。液位偏差h0，为控制单元用于判断是否用于向培植盆内输送水的比较参考值，液位偏差h0为大于0的数，也是本次向培植盆内输送水的液位的升高量，可以理解为输水量。检测周期T0，被定义为控制单元的采样周期，即控制单元从配方表中获取被控变量的预设值以及从传感器组获取各被控变量的测量值的时间间隔，即控制单元对种植设备实施控制的频繁度；检测周期T0被设置的越小，控制单元对种植设备控制的就越精确。渐变时间t0，被定为被控变量变化的快慢，适用于连续变化的被控变量，只有当驱动电机311、供水泵62采用变频电机和伺服电机时才为有效的参数。例如，驱动电机311采用了伺服电机，摆动幅度的预设值在Tn+1时刻时从30变到0，即种植设备被摆动倾斜的摆动幅度由30度逐渐变到0度，摆动倾斜的倾角从30度变到0度时所耗费的时间长度为t0，渐变时间t0设置越大，则种植设备被摆动过程中产生的震动越小，越稳定。
控制单元从其内置的存储器中读取被存储的种植配方，即配方表和配方参数。在每个控制周期，控制单元从传感器组获取在该控制周期的被控变量的测量值，以及从配方表中获取在该控制周期的各个被控变量的预设值。配方表中包括多个种植步，每个种植步设有时间的预设值。配方表中“时间”列的各个时刻所在行对应的被控变量的预设值从配方表中直接获取，两时刻之间的被控变量的预设值取该两时刻前一时刻的被控状态量的预设值，并把采样时间累加一个控制周期T0，从该两时刻的前一时刻起一直到该两时刻的后一时刻止，根据控制周期T0依次循环获取前一时刻的被控状态量的预设值，作为该控制周期的被控状态量的预设值。控制单元对配方表中的各个被控变量的获取方式相同，下面仅以摆动幅度为例进行说明。控制单元依次遍历并执行种植配方中的各个种植步，执行当前种植步，如第n种植步（第n种植步不是最后一个种植步），控制单元从配方表的第n种植步中获取摆动幅度的预设值：第n种植步、第n+1种植步对应的时刻分别为Tn、Tn+1时刻，摆动幅度的预设值在Tn时刻为30、Tn+1时刻为0，控制单元将获取在Tn时刻的摆动幅度的预设值为30，并记数1，表示从Tn时刻起进行了第1个采样周期；当Tn+2*T0小于Tn+1时，控制单元将获取在Tn+2*T0时刻的摆动幅度的预设值为30，并记数2，表示从Tn时刻起进行了第2个采样周期；以此类推，当Tn+m*T0小于Tn+1时，控制单元获取了在Tn+m *T0时刻的摆动幅度的预设值为30，并记数m，控制单元从Tn时刻进行了第m个采样周期，当Tn+m*T0大于或等于Tn+1时，控制单元获取在Tn+1时刻的摆动幅度的预设值0，并重新记数1，表示结束对第n种植步的执行，并执行下一个第n+1种植步，从Tn+1时刻进行了第1个采样周期，重复上述过程，进行Tn+1、Tn+2时刻间的摆动幅度的预设值的取值，以此类推其它时刻对预设值的取值，当执行到最后一个种植步，种植配方被执行完，完成种植控制。
需要说明的是：配方表中的“时间”项还可以用时间段表示。控制单元依次遍历并执行各种植步。在当前种植步，如第n种植步，控制单元将该第n种植步时间的设定值Tn划分出多个与控制周期等时长的小时间段，每一小时间段对应一个采样周期，从第一个采样周期到最后一个采样周期，被控变量的取值为该第n种植步被控变量的预设值，也就是说在该第n种植步的各个采样周期内各个被控变量的取值不变。下面以摆动幅度为例进行说明，比如在第n种植步，第n种植步时间的设定值为Tn、摆动幅度的预设值为30，控制单元将该第n种植步的Tn时间段划分出多个控制周期等时长的小时间段，比如说划分出30个，对应30个采样周期，则从第1个到第30个采样周期，控制单元从第n种植步获取的摆动幅度的预设值均为30；又比如在第n+1种植步，第n+1种植步时间的设定值为Tn+1、摆动幅度的预设值为0，控制单元将该第n+1种植步的Tn+1时间段划分出多个与控制周期等时长的小时间段，比如说划分出50个，对应50个采样周期，则从第1个到第50个采样周期，控制单元从第n+1种植步获取的摆动幅度的预设值均为0。
需要说明的是，对于数值可以连续变的被控变量，控制单元还可以采用插值法从种植配方中获取各个被控变量的预设值。如可以采用线性内插值法，控制单元获取的被控变量的预设值将斜坡变化，即在当前种植步的时间段内被控变量的预设值从上一种植步的设定值斜坡变化到该种植步的设定值。
控制单元80为种植设备的控制中心，用于对种植设备的摆动倾斜、摆动直立和摆动幅度，向培植盆内输送水、营养液和空气，以及为蔬菜补充光照等进行自动控制。在蔬菜的生过控制过程中，控制单元依次执行种植配方中的各个种植步，当种植配方的各个种植步依次被执行完时，完成蔬菜的生长控制，蔬菜长成为成品，可以采摘食用。接下来以由驱动电机311、减速机312构成的驱动装置31，摆转轴251构成的摆动输出机构32为例，控制单元80对种植设备进行自动控制的过程及种植设备的摆动原理具体如下所述。
获取参数。在当前的检测周期T0，控制单元80从种植配方中获取在该控制周期的各个被控变量的预设值，即获取“摆动幅度”、“供液量”、“液位”、“光照状态”、“输气状态”的预设值，以及从传感器组获取在该控制周期的被控变量的测量值，即获取位移传感器测量的摆动幅度的测量值、液位传感器测量的液位的测量值、流量传感器测量的流量的测量值，以及从光伏***获取发电的发电功率。
太阳光检测。控制单元80将从光伏***的光伏逆变器所获取的发电功率和功率阈值I0进行比较，当发电功率达到功率阈值I0时，即发电功率大于功率阈值，控制单元80作出有太阳光的判断，否则作出无太阳光的判断。
种植设备摆动。控制单元80获取摆动幅度的预设值及位移传感器51反馈的摆动幅度的测量值，基于摆动幅度的测量值与摆动幅度的预设值进行运算处理，生成使培植架20作摆动倾斜和摆动直立相对应的控制信号，操纵摆动装置30，触发构成驱动装置31的驱动电机转动，驱使摆动输出机构动作，带动种植设备的培植架20作纵向摆动，直至位移传感器51反馈的培植架20摆动幅度的测量值达到所述摆动幅度的预设值，生成控制信号操纵摆动装置30使驱动电机停止运动。控制单元80对种植设备的摆动控制具体包括：
当所获取的摆动幅度的测量值小于摆动幅度的预设值时，控制单元80生成用于操控培植架20趋于摆动倾斜的控制信号，操纵摆动装置30，触发构成驱动装置31的驱动电机311转动，减速机312获得输入扭矩，减速机312的输出轴把扭矩传递给摆转轴251，摆转轴251沿顺时针方向（从右向左看）转动，摆转轴251迫使培植架20的承载杆21绕与其相关联的第二连接部23和第一连接部13枢轴连接处的枢轴沿顺时针方向旋转，种植设备的培植架20趋于向前倾斜，直至所述位移传感器51反馈的培植架20摆动幅度的测量值达到所述摆动幅度的预设值，控制单元生成控制信号操纵摆动装置30使驱动电机311停止转动。当所获取的摆动幅度的测量值大于摆动幅度的预设值时，控制单元80生成用于操控培植架20趋于摆动直立的控制信号，操纵摆动装置30，触发驱动电机311反向转动，摆动装置30***纵，减速机312获得反向输入扭矩，减速机312的输出轴把反向扭矩传递给摆转轴251，摆转轴251沿逆时针方向转动，摆转轴251迫使培植架20的承载杆21绕与其相关联的第二连接部23和第一连接部13枢轴连接处的枢轴沿逆时针方向旋转，培植架20趋于直立，直至位移传感器51反馈的培植架20摆动幅度的测量值达到所述摆动幅度的预设值，控制单元生成控制信号操纵摆动装置30使驱动电机311停止转动。例如，当摆动幅度的预设值为30，种植设备向前倾斜，种植设备上的各层培植盆40依次错开，如图4、图5所示。又例如，当摆动幅度的预设值为0，培植架20被摆动恢复直立，种植设备的培植盆40再次相互层叠，如图1、图2所示。进一步地，当有太阳光线时，控制单元80才将生成的用于操控培植架20趋于摆动倾斜的摆动控制信号发送给摆动装置30。
输送营养液。控制单元80，基于所获取的供液量的预设值，生成用于向培植盆40输送营养液的控制信号，操纵供液泵61，启动供液泵61向培植盆40输送营养液，控制单元80根据流量传感器52所测量的营养液流量的测量值累积计算得到该次（即该当前种植步）向培植盆40已输送营养液的供液量的计算值，当向该培植盆40已输送营养液的供液量的计算值达到所述供液量的预设值时，生成控制信号操纵供液泵61关闭，停止向该向培植盆40输送营养液。对本实施方式，控制单元80控制供液泵61及相应的供液电磁阀依次开启分别向三个培植盆40输送营养液，并使该当前种植步向每个培植盆40所输送的营养液的输送量的计算值达到供液量的预设值，其具体包括：当所获取的供液量的预设值大于0时，首先，控制单元80生成用于向第一培植盆401输送营养液的供液控制信号，分别操纵供液总电磁阀V1和供液第一电磁阀V11开启，启动供液泵61向第一培植盆401输送营养液，同时，控制单元80根据流量传感器52所测量的营养液流量的测量值累积计算得到本次已经向第一培植盆401输送的营养液量的计算值，直至本次已经输送的营养液量的计算值达到供液量的预设值时，生成控制信号操纵供液泵61、供液第一电磁阀V11、供液总电磁阀V1依次关闭，停步向第一培植盆401内输送了营养液，即向第一培植盆401内输送了预设值量的营养液；其次，控制单元80生成用于向第二培植盆402输送营养液的供液控制信号，分别操纵供液总电磁阀V1和供液第二电磁阀V12开启，启动供液泵61向第二培植盆402输送营养液，当本次已经输送的营养液量的计算值达到所获取的供液量的预设值时，生成控制信号操纵供液泵61、供液第二电磁阀V12、供液总电磁阀V1依次关闭，停步向第二培植盆402内输送了营养液，即向第二培植盆402内输送了预设值量的营养液；再次，控制单元80生成用于向第三培植盆403输送营养液的供液控制信号，分别操纵供液总电磁阀V1和供液第三电磁阀V13开启，启动供液泵61向第三培植盆403输送营养液，当本次已经输送的营养液量的计算值达到所获取的供液量的预设值时，生成控制信号操纵供液泵61、供液第三电磁阀V13、供液总电磁阀V1依次关闭，停步向第三培植盆403内输送了营养液，即完成向第三培植盆403内输送了预设值量的营养液。
输送水。控制单元80获取液位传感器53测量的培植盆40内液位的测量值及从种植配方的当前种植步获取液位的预设值，基于所述液位的测量值与液位的预设值进行运算处理，生成向该培植盆40输送水的控制信号，操纵供水泵62，启动供水泵62向该培植盆40输送水，直至液位传感器53测量的该培植盆40内液位的测量值达到所述液位的预设值，生成控制信号操纵供水泵62关闭，停止向该培植盆40输送水。对本实施方式，控制单元80启动供水泵62及开启相应的供水电磁阀向该培植盆40输送水，并使培植盆40内液位的测量值达到液位的预设值。例如，当第一培植盆401液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差h0的差值时，控制单元80生成用于向第一培植盆401输送水的供水控制信号，分别操纵供水总电磁阀V2、供水第一电磁阀V21开启，启动供水泵62向第一培植盆401输送水，直至第一液位传感器测量的第一培植盆401内液位的测量值达到液位的预设值，生成控制信号操纵供水泵62、供水第一电磁阀V21、供水总电磁阀V2关闭，完成对第一培植盆401输送水的控制。又如，当第二培植盆402液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差h0的差值时，控制单元80生成用于向第二培植盆402输送水的供水控制信号，分别操纵供水总电磁阀V2、供水第二电磁阀V22开启，启动供水泵62向第二培植盆402输送水，直至第二液位传感器测量的第二培植盆402内液位的测量值达到液位的预设值，生成控制信号操纵供水泵62、供水第二电磁阀V22、供水总电磁阀V2关闭，完成对第二培植盆402输送水的控制。再如，当第三培植盆403液位的测量值小于液位的预设值与液位偏差h0的差值时，控制单元80生成用于向第三培植盆403输送水的供水控制信号，分别操纵供水总电磁阀V2、供水第三电磁阀V23开启，启动供水泵62向第三培植盆403输送水，直至第三液位传感器测量的第三培植盆403内液位的测量值达到液位的预设值，生成控制信号操纵供水泵62、供水第三电磁阀V23、供水总电磁阀V2关闭，完成对第三培植盆403输送水的控制。上述对培植盆内液位的控制中引入了液位偏差h0，控制单元80每次向培植盆40内输送水的高度为液位偏差h0，这样可以避免，当液位的测量值小于预设值时控制单元80生成供水控制信号，液位的测量值高于预设值时停止输送水，导致频繁地启动供水泵62向培植盆40输送水，影响供水泵62的使用寿命，及造成能源的不必要的耗费。需要说明的是，对输送水的控制还可以采用：当液位的测量值小于液位的预设值时，向培植盆40输送水，当液位的测量值与液位偏差h0的差值达到液位的预设值时，停止输送水。
补充光照。控制单元80基于所获取的光照状态的预设值，生成用于启用和关闭光照装置70相对应的控制信号，操纵光照装置70，用以启用和关闭光照装置70。利用光照装置使被种植蔬菜补充光照，具体包括：当所获取的光照状态的预设值为1时，控制单元80生成用于启用光照装置70的光照控制信号，分别操纵各个光照装置70开启，光照装置70发出光线，对培植盆内的被种蔬菜补充光照，促进被种植的蔬菜进行光合作用，快速生长；当光照状态的预设值为0时，控制单元80生成用于关闭光照装置70的光照控制信号，操纵各个光照装置70关闭，停止发出光线。进一步地，当控制单元80当作出无太阳光的判断时，控制单元80才生成用于启用光照装置70的控制信号操纵光照装置70点亮，补充光照，做到有太阳光线不启用光照装置70，以节省光照所消耗的能源。
输送空气。控制单元80基于所获取的输气状态的预设值，生成用于向培植盆40内输送和停止输送空气相对应的控制信号，操纵气泵63，用以启用气泵63输送空气和关闭气泵63停止输送空气。具体过程为：当输气状态的预设值为1时，控制单元80生成用于向培植盆40内输送空气的输气控制信号，分别操纵给供气总电磁阀V3和气泵63开启，同时向三个培植盆40内输送空气；当输气状态的预设值为0时，控制单元80生成用于向培植盆40内停止输送空气的输气控制信号，分别操纵气泵63、供气总电磁阀V3关闭，停止向三个培植盆40内输送空气。
所述位移传感器51反馈的培植架20摆动幅度的测量值达到所述摆动幅度的预设值，可以被理解为位移传感器51反馈的培植架20摆动幅度的测量值与所述摆动幅度的预设值的差值的相对值小于某一值，如小于3%；其中“差值的相对值”被定义为“ABS（测量值-预设值）/预设值*100%”。
两部件间活动连接，并具有一个相对转动的自由度，可以采用铰链连接，也可以采用枢轴连接。两部件通过枢轴进行枢轴连接，两部件相对枢轴可以转动，该两部件形成铰链，因此，枢轴连接为铰链连接的一种。在本文中，铰链连接简称铰接，枢轴连接简称枢接。本文中涉及的两部件间的枢轴连接方式，都可以采用铰链连接方式进行替代。当铰链中没有转动轴时，相铰链连接的两件部间相对转动时所围绕的是条直线。枢轴连接被铰链连接替代后，两种连接方式的对应关系：相铰链连接的两件部间相对转动时所围绕的转动轴或直线，被称为铰链连接（铰接）的铰接转动轴，与枢轴连接的枢轴相对应；相铰链连接（铰接）的两件部间相对转动的角速度的方向，也即铰接转动轴的轴线方向，被称为铰链连接（铰接）的铰接转动方向，与枢轴连接（枢接）的枢轴方向相对应。是采用枢轴连接实现铰接，还是采用铰链进行铰接，根据设计需要及加工艺确定。
需要说明的是，所述种植设备还有另一种实施方式，如图9所示。该实施方式的培植架20包括四层承载部22和四支承载杆21，承载部22沿承载杆长度方向等间距分布，每层承载部上分别放置培植盆。第二连接部23被设置在培植架20的承载杆21上，第二连接部23为呈“一”字型的枢接部，被设置在承载杆21的中部。如图9所示，第二连接部23的数量为四个，四个第二连接部23a、23b、23c、23d依次设置在培植架20的四支承载杆21a、21b、21c、21d的中部；这样培植架20相对于悬挂架10比较稳定，不易发生翻转。所述摆动连接部25为设置在承载杆21上的用于装配枢轴的枢孔，该枢孔的轴线沿横向布置，并形成“一”字型连接部。如图9所示，摆动连接部25的数量为二个，二个摆动连接部25a、25b分别设置在培植架20的位于前边侧的二支承载杆21a、23b的上，位于第二连接部23的下方、第三层（从上向下数）承载部22的上方。悬挂架10，如图10所示，由两个悬挂单元构成，该两个悬挂单元正相对分布于左右两边侧，其中左边侧悬挂单元的悬挂部12的右侧面上设置两个第一连接部13，右边侧悬挂单元的悬挂部12的左侧面上设置两个第一连接部13，且该两悬挂单元上的第一连接部13分别正相对，如图9、10所示，所述第一连接部13采用呈U形的枢接部，U型开口均沿纵向向前，以方便拆装；第一连接部13的枢孔轴线沿横向分布，且相共平面。培植架20和悬挂架10装配，第二连接部23和第一连接部13枢轴连接。如图9、图11所示，摆动装置30包括驱动装置31和摆动输出机构32。驱动装置31包括驱动电机311和减速机312，驱动电机311的输出轴和减速机312的输入轴轴连接。摆动输出机构32由基座321、滑块322、丝杆323及摆动连杆324构成。基座321内置滑槽。滑块322的下部被设有与所述滑槽相滑动配合的滑部，上部设有用于枢轴连接的枢接部；滑块322的中部设有和丝杆323相配合的螺纹通孔。滑块322装配于基座321上，并和其滑动配合，使滑块只有沿滑槽方向运动的自由度；丝杆323贯穿滑块322的通孔，与滑块322构成丝杠副，丝杆用于驱动滑块沿滑槽滑动；丝杆323的一端和基座321前端部的直立挡壁转动配合，挡壁用于约束丝杆323只能做转动运动，丝杆323的另一端和减速机312的输出轴轴连接；摆动连杆324的一端和滑块322上的枢接部枢轴连接。如图9、图11所示，所述摆动装置30配置两套，分别装配于悬挂架10的左右两边侧。位于左边侧的摆动装置30的摆动连杆324的一端和左边侧的摆动连接部25b枢轴连接；位于右边侧的摆动装置30的摆动连杆324的一端和右边侧的摆动连接部25a枢轴连接。所述悬挂架10、任一承载部22和承载杆21构成平行四边形机构。管路连接图，如图13所示，n取4，即表明有4层培植盆。需要说明的是，所述第二连接部23还可以被设置于承载杆21的上部，该上部为位于承载杆21的中部和上端部之间的区域，即第二连接部23可以被设置于该区域的任一位置，如设置在距离承载杆21的上端部1/3高度的位置处。当培植架和悬挂架装配后，培植架比较稳定，不易发生侧翻。另外，所述驱动电机311还可以由手摇式驱动装置替代。所述驱动电机311通过减速机312和丝杆323轴连接、以及驱动电机311通齿轮机构或链轮机构和丝杆323轴连接均被理解为驱动电机311的输出轴和丝杆323轴连接。
本发明的蔬菜水培光伏种植设备包括光伏***和种植设备。所述光伏***包括光伏组件、储能装置和光伏逆变器，用于向种植设备提供电能，省去布线的麻烦，可以在无电区域使用。所述种植设备包括悬挂架、培植架、摆动装置、培植盆、传感器组、泵组、控制单元。培植架内置多层承载部和多支承载杆，承载部相互平行或水平设置，承载部分别和承载杆相铰接，培植盆分别被置放于承载部上，培植盆互相层叠；实现立体种植，节省空间，提高单位空间的产出率。培植架和悬挂架装配，并和悬挂架相铰接，所述铰接的铰接转动方向沿横向布置。所述悬挂架、承载部与承载杆构成平行四边形机构，该平行四边形机构使得种植设备具有一个运动自由度，种植设备在纵向具有“柔性”，适于种植设备的培植架相对于悬挂架沿着与所述铰接转动方向相垂直的纵向平面作纵向摆动，培植架的承载杆绕所述第二连接部和第一连接部相铰接的铰接转动轴旋转，培植架随之产生摆动倾斜和摆动直立，多层培植盆依次错开和再次层叠。种植设备被摆动过程中，悬挂架固定在墙体上不动，只有构成该平行四边形机构的承载杆绕着所述第二连接部与第一连接部相铰接的铰接转动轴转动，承载杆发生转动倾斜和转动直立，承载部只作平动运动，则培植盆的空间姿态始终保持不变。当种植设备和墙体固定、培植盆水平时，种植设备被控制单元操纵作摆动倾斜和摆动直立，培植盆依次错开和再次层叠，培植盆始终保持水平。培植盆内的培植液不会洒落，不会造成培植液的浪费，又利于保持种植场地的干净整洁，更重要的是，可以确保培植盆内各处培植液的液位高度相同，有利于蔬菜均衡吸收养份，根系同步发育，促进蔬菜同步生长，成品蔬菜的大小差别不大，有利于做到同时种植、同时采摘。
控制单元获取与被种植蔬菜相适配的种植配方，在每个控制周期，控制单元基于从种植配方获取的供液量、液位的预设值，操纵泵组分别向培植盆内输送营养液和水，并使所输送营养液的输送量达到供液量的预设值、液位的测量值达到液位的预设值，以确保蔬菜可以正常生长；以及可以操纵摆动装置驱使培植架作纵向摆动，使各层培植盆依次错开，被种植的蔬菜得到了阳光，增加了光照，增强光合作用。进一步地，控制单元基于获取的摆动幅度的测量值与摆动幅度的预设值操纵摆动装置驱动培植架作纵向摆动，使培植架摆动幅度的测量值达到预设值，实现自动操控种植设备摆动倾斜和摆动直立；控制单元基于从种植配方获取的光照状态的预设值，操纵光照装置点亮对被种蔬菜补充光照，增强光合作用；基于从种植配方获取的输气状态的预设值，操纵气泵向培植盆输送空气，以使所输送的营养液在培植液内快速分散，且分散的更均匀，同时增加培植液中的含氧量，促进根系发育；基于从光伏***获取的发电功率，当判定有太阳光时，控制单元才操纵摆动装置驱使种植设备作摆动倾斜，当判定无太阳光线时，才操纵光照装置开启，对被种植蔬菜补充光照。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。

Claims (10)

1.一种蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于，包括：
用于和墙体连接的悬挂架(10)，为种植设备的承载主体，所述悬挂架(10)上设有第一连接部(13)；
培植架(20)，适于放置种植蔬菜的培植盆，其由至少二层承载部(22)和多支承载杆(21)构成，承载部(22)相互平行或水平，承载部(22)和承载杆(21)分别铰接；所述培植架(20)上设置与承载杆(21)相关联的第二连接部(23)，培植架(20)和悬挂架(10)装配，第二连接部(23)和第一连接部(13)相铰接；所述悬挂架(10)、任一承载部(22)和承载杆(21)构成平行四边形机构；所述平行四边形机构适于培植架(20)相对于悬挂架(10)沿与所述铰接转动方向相垂直的纵向平面作纵向摆动；
摆动装置(30)，用于驱动培植架(20)作纵向摆动，其包括驱动装置(31)和摆动输出机构(32)，摆动输出机构(32)和设置在培植架(20)上的摆动连接部(25)相连接；
培植盆(40)，用于支撑和容纳被水培种植的蔬菜，被放置于所述承载部(22)上；
传感器组(50)，包括用于测量向培植盆(40)内输送营养液输送量的流量传感器(52)以及用于测量培植盆(40)内液位的液位传感器(53)；
泵组(60)，包括用于向培植盆(40)输送营养液的供液泵(61)及用于向培植盆(40)输送水的供水泵(62)；
光伏***00，用于向所述种植设备提供电能，包括光伏组件、储能装置和光伏逆变器；
控制单元(80)，适于获取与被种植蔬菜对应的种植配方，所述种植配方包括多个种植步，每个种植步包括时间的预设值、向培植盆(40)输入营养液的供液量的预设值以及培植盆(40)内液位的预设值；基于从种植配方中获取的供液量、液位的预设值进行运算处理生成控制信号，操纵泵组(60)分别向培植盆(40)内输送营养液和水，直至向培植盆(40)输入营养液的供液量、培植盆(40)内的液位分别达到相对应的预设值。
2.根据权利要求1所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述控制单元(80)，基于从种植配方中获取的供液量的预设值，生成控制信号操纵供液泵(61)向培植盆(40)内输送营养液，直至根据流量传感器(52)测量的营养液流量的测量值计算得到的已输送营养液的供液量的计算值达到所述供液量的预设值；以及，
获取液位传感器(53)测量的培植盆(40)内液位的测量值及从种植配方中获取的液位的预设值，基于所述液位的测量值与液位的预设值进行运算处理生成控制信号操纵供水泵(62)向培植盆(40)内输送水，直至液位传感器(53)测量的培植盆(40)内液位的测量值达到所述液位的预设值。
3.根据权利要求1所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述种植设备还包括光照装置(70)、构成泵组(60)的气泵(63)中的至少一种；所述光照装置(70)用于向培植盆(40)内被种植的蔬菜补充光照；所述气泵(63)用于向培植盆(40)输送空气，与装配于培植盆(40)内的且被液面浸没的曝气器(631)连通。
4.根据权利要求3所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述种植配方的种植步还包括表征开启和关闭光照装置(70)的光照状态的预设值、表征向培植盆(40)内输送和停止输送空气的输气状态的预设值；
所述控制单元(80)，基于从种植配方中获取的光照状态的预设值，生成控制信号操纵光照装置(70)开启和关闭；以及，
基于从种植配方中获取的输气状态的预设值，生成控制信号操纵气泵(63)开启向培植盆(40)内输送空气以及操纵气泵(63)关闭停止向培植盆(40)内输送空气；
优先地，所述光照装置(70)内置有多个LED灯，所述LED灯发射光波的波长为420nm-450nm和630nm-660nm中的一种或两种。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述承载部(22)呈矩形；所述承载杆(21)采用三支，所述承载部(22)的左、右两边侧部中的一边侧部和其中两支承载杆(21)相铰接，另一边侧部和另一支承载杆(21)相铰接；或者，
所述承载杆(21)采用四支，其中两支承载杆(21)分布于左边侧，和承载部(22)的左边侧部相铰接，另两支承载杆(21)分布于右边侧，和承载部(22)的右边侧部相铰接。
6.根据权利要求5所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述悬挂架(10)包括用于和墙体连接的固定部(11)和悬挂部(12)，悬挂部(12)和固定部(11)固定连接，并由固定部(11)向远离该固定部的方向延伸，所述第一连接部(13)被设置于悬挂部(12)上；所述第二连接部(23)被设置在承载杆(21)的上端部；或者，
所述第二连接部(23)被设置在承载杆(21)的中部或上部，所述上部位于承载杆(21)的中部和上端部之间。
7.根据权利要求1所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述驱动装置(31)包括驱动电机(311)；
所述摆动输出机构(32)主要由驱动电机(311)的输出轴构成，所述摆动连接部(25)为同轴装配并固定于第二连接部(23)上的摆转轴(251)；驱动电机(311)的输出轴和摆转轴(251)轴连接；或者，
所述摆动输出机构(32)主要由基座(321)、滑块(322)、丝杆(323)及摆动连杆(324)构成，滑块(322)和基座(321)内置的滑槽滑动配合，丝杆(323)和滑块(322)装配并和其构成丝杠副，摆动连杆(324)的一端和滑块(322)铰接，另一端和摆动连接部(25)铰接；驱动电机(311)的输出轴和丝杆(323)轴连接。
8.根据权利要求1所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述摆动输出机构(32)为伸缩机构(32′)，所述伸缩机构(32′)的一端部和所述墙体或悬挂架(10)铰接，另一端部和摆动连接部(25)铰接；
所述伸缩机构(32′)为丝杠机构、油缸和气缸中的一种。
9.根据权利要求7或8所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述种植设备还包括位移传感器(51)，用于测量培植架(20)摆动倾斜的摆动幅度；
所述控制单元(80)，获取位移传感器(51)测量的培植架(20)摆动倾斜的摆动幅度的测量值以及从种植配方中获取的摆动幅度的预设值，基于摆动幅度的测量值与摆动幅度的预设值进行运算处理生成控制信号操纵摆动装置(30)驱使培植架(20)作纵向摆动，直至位移传感器(51)反馈的培植架(20)摆动幅度的测量值达到所述摆动幅度的预设值。
10.根据权利要求1-9所述的蔬菜水培光伏种植设备，其特征在于：
所述控制单元(80)还从光伏逆变器获取发电功率的大小，基于发电功率当确定有太阳光时，控制单元(80)根据从种植配方中获取的摆动幅度的预设值及位移传感器(51)反馈的摆动幅度的测量值进行处理生成控制信号操纵摆动装置(30)驱动培植架(20)作纵向摆动倾斜，直至摆动幅度的测量值达到预设值。
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