CN112021044A - 一种智能盆栽种植装置、***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能盆栽种植装置,包括种植柜组件、温湿度控制组件、光照强度控制组件、浇水组件和控制单元,所述的种植柜组件内包括至少一个种植箱,所述的种植箱用于存放盆栽,所述的温湿度控制组件、光照强度控制组件、浇水组件分别设置于种植柜组件上,且分别与控制单元连接,所述的温湿度控制组件用于调节种植箱温湿度,所述的光照强度控制组件用于调节盆栽植物光照强度,所述的浇水组件用于调节盆栽土壤湿度,与现有技术相比,本发明具有提高盆栽植物存活率,方便照顾等优点。
Description
技术领域
本发明涉及智能种植领域,尤其是涉及一种智能盆栽种植装置、***和方法。
背景技术
随着社会的不断进步与发展,越来越多的人为了提高生活质量和为生活中增添生气,会选择在自己居住的环境中种植盆栽,不仅起到装饰、净化空气等作用,也是改善心情的方式。目前,大学生养殖各类桌面小盆栽、多肉植物已是常态;办公室中放置绿植,可以让工作时更加轻松;家庭中的盆栽盆景也逐渐成为了家居的一部分。
但是由于盆栽自身存在难以携带、需要勤加照顾、比较脆弱、生长条件要求高、长时间不照顾容易死亡等问题。常有学生大学假期回家后,宿舍中的盆栽无人照顾而死亡等事件发生,这是困扰很多人的事情,在办公室和家庭场景中也有类似现象,该问题存在普遍性。因此,亟需设计一套适用于智能实时监控的种植柜和能够智能实时监控盆栽种植的***。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高盆栽植物存活率,方便照顾的智能盆栽种植装置、***和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种智能盆栽种植装置,包括种植柜组件、温湿度控制组件、光照强度控制组件、浇水组件和控制单元,所述的种植柜组件内包括至少一个种植箱,所述的种植箱用于存放盆栽,所述的温湿度控制组件、光照强度控制组件、浇水组件分别设置于种植柜组件上,且分别与控制单元连接,所述的温湿度控制组件用于调节种植箱温湿度,所述的光照强度控制组件用于调节盆栽植物光照强度,所述的浇水组件用于调节盆栽土壤湿度。
进一步地,所述的种植柜组件包括框架、挡板、隔离板、柜门和门锁,所述的框架、挡板和柜门相互配合,构成封闭种植柜,所述的隔离板水平设置于种植柜内部,将种植柜分成上腔体和下腔体,所述的盆栽放置于下腔体的底部,所述的门锁与控制单元连接;
所述的门锁包括电磁铁门锁和铁片,所述的电磁铁门锁固定设置于框架上,所述的铁片固定设置于柜门上与电磁铁门锁相配合的位置。
进一步地,该装置还包括实时监控组件,所述的实时监控组件包括摄像头和摄像头支架,所述的摄像头固定设置于摄像头支架上,所述的摄像头支架固定设置于种植箱两侧,所述的摄像头与控制单元连接。
进一步地,所述的温湿度控制组件包括分别与控制单元连接的温湿度传感器、加湿器、排气风扇、制冷器和制热器,所述的温湿度传感器检测种植箱内的温度,所述的加湿器和排气风扇用于调节种植箱内的湿度,所述的制冷器和制热器用于调节种植箱内的温度。
进一步地,所述的光照强度控制组件包括灯条、丝杆、步进电机、联轴器、滚珠螺母和两个光轴支撑架,所述的光轴支撑架分别安装于种植箱背部挡板上,所述的丝杆两端分别与两个光轴支撑架连接,所述的步进电机安装于隔离板的底部,并通过联轴器与丝杆同轴连接,所述的滚珠螺母套设于丝杆上,所述的灯条安装于滚珠螺母上,能够沿丝杆的轴线方向移动。
进一步地,所述的浇水组件包括土壤湿度传感器以及依次连接的水管、水箱、水泵和电磁水阀,所述的水管的一端与水箱连通,另一端伸入种植箱中,所述的土壤湿度传感器放置于种植箱内,所述的控制单元分别与电磁水阀和土壤湿度传感器连接,所述的种植箱内放入盆栽后,将所述土壤湿度传感器***盆栽土壤中,并将所述水管放入盆栽中。
一种智能盆栽种植***,包括用户终端以及如权利要求所述的智能盆栽种植装置,所述的用户终端与盆栽种植装置的控制单元连接,用于远程控制种植柜组件、温湿度控制组件、光照强度控制组件、浇水组件和/或实时监控组件,所述的实时监控组件获取盆栽图像,并传输至用户终端显示。
一种如所述的智能盆栽种植装置的控制方法,包括:
光照强度控制步骤:控制单元根据设定的盆栽培养信息,通过光照强度控制组件实时调节对盆栽的光照供给;
温湿度控制步骤:控制单元根据设定的盆栽培养信息,通过温湿度控制组件实时调节种植箱内的温度和湿度;
土壤湿度控制步骤:控制单元根据设定的盆栽培养信息,通过浇水组件实时调节种植箱内盆栽土壤的湿度。
进一步地,所述的光照强度控制步骤具体包括:
S11:判断种植柜处于室内还是室外,若为室内,则执行步骤S12,否则执行步骤S13;
S12:控制单元控制打开灯条,并控制其沿丝杆的轴线方向移动,以设定最佳光照强度照射至设定最佳光照时长;
S13:控制单元获取自然光照时间,并判断设定最佳光照时长是否大于自然光照时间,若是,则执行步骤S14,否则执行步骤S15;
S14:控制单元打开灯条,并控制其沿丝杆的轴线方向移动,以设定最佳光照强度照射剩余所需光照时长,所述的剩余所需光照时长的计算式为:剩余所需光照时长=设定最佳光照时长-自然光照时间;
S15:控制单元关闭灯条;
所述的温湿度控制步骤具体包括:
S21:温湿度传感器获取种植箱内的温度和湿度;
S22:判断温度是否超出最佳生长温度范围,若是,则执行步骤S23,判断湿度是否超出最佳生长湿度范围,若是,则执行步骤S24;
S23:若温度高于最佳生长温度范围,则控制单元启动半导体制冷器直至回复至最佳生长温度;若温度低于最佳生长温度范围,则控制单元启动半导体制热器直至回复至最佳生长温度;
S24:若湿度高于最佳生长湿度范围,则控制单元启动加湿器直至回复最佳生长湿度;若湿度低于最佳生长湿度范围,则控制单元启动排气风扇直至回复最佳生长湿度;
所述的土壤湿度控制步骤具体包括:
S31:浇水组件根据设定的浇水周期和浇水量进行定时定量浇水,并通过土壤湿度传感器实时监测土壤湿度;
S32:若土壤湿度传感器检测土壤湿度低于最佳种植湿度范围,则控制单元启动浇水组件按设定浇水量增加一次浇水;
S33:若土壤湿度传感器检测土壤湿度高于最佳种植湿度范围,且达到设定浇水周期,则控制单元关闭浇水组件,停止该周期的浇水。
进一步优选地,所述的最佳生长温度范围为最佳生长温度±5℃,所述的最佳生长湿度范围为95%最佳生长湿度~105%最佳生长湿度,所述的最佳种植湿度范围为90%最佳种植湿度~105%最佳种植湿度。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明能够解决长时间离家或离开居住地而不能照顾到盆栽植物的问题,通过控制单元实现智能种植,有效提高盆栽存活率,保证远离盆栽的时候,盆栽仍能得到有效照顾;
2)本发明将将浇水、恒温恒湿和光照控制的功能结合在一起,提供花卉一个最佳生长环境,实现全方位的种植控制,提高盆栽智能种植的存活率;
3)现有种植柜中单纯的浇水和光照并不足以保证盆栽的存活,本发明设置独立的种植箱,每一个种植箱中都有独立一套盆栽智能种植设备,对应一套独立的种植方案,为每一盆栽提供独立的生长环境,针对性强,保证盆栽更高的存活率;
4)本发明智能种植***中,用户终端可以通过摄像头实时获取种植箱中盆栽植物的图像信息,并能够通过用户终端自定义种植方案,可以根据种植箱中的盆栽状态,远程控制种植箱中各种植组件的设定,灵活性强;
5)本发明的智能种植柜应用场景多样,实用性强,租赁柜方式存在与各大社区通过APP扫码租赁寄养盆栽,可解决用户烦恼并美化社区;还能放置在家中,根据需要定制大小,美观可靠,实现智能家居的趋势。
附图说明
图1为智能盆栽种植装置的立体结构图;
图2为智能盆栽种植装置的正面立体结构图;
图3为智能盆栽种植装置的顶面立体结构图;
图4为智能盆栽种植装置的内部结构示意图;
图5为光照强度控制组件的结构示意图;
图6为智能盆栽种植装置的正视图;
图7为实时监控组件的结构示意图;
图8为浇水组件的结构示意图;
图9为水箱的结构示意图;
图10为盆栽寄养流程示意图。
其中,1、包括种植柜组件,11、框架,12、挡板,13、隔离板,14、柜门,141、电磁铁门锁,142、铁片,143、把手,2、温湿度控制组件,21、温湿度传感器,22、加湿器,23、排气风扇,24、半导体制冷器,25、半导体制热器,3、光照强度控制组件,31、灯条,32、丝杆,33、灯条安装板,34、步进电机,35、联轴器,36、滚珠螺母,37、光轴支撑架,4、浇水组件,42、水箱,43、水泵,44、电磁水阀,45、水箱限位直角件,5、实时监控组件,51、摄像头,52、摄像头支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-图3所示,一种智能盆栽种植装置,包括种植柜组件1、温湿度控制组件2、光照强度控制组件3、浇水组件4、实时监控组件5以及分别与温湿度控制组件2、光照强度控制组件3、浇水组件4、实时监控组件5连接的控制单元,种植柜组件1内有至少一个单元的种植箱,每个单元的种植箱内可存放一个盆栽。
如图1-图3所示,种植柜组件1包括框架11、挡板12、隔离板13和柜门14,框架11为矩形框架,由多根横杆和竖杆相互垂直搭建而成,挡板12和柜门14分别设置于框架11上,形成立方体种植柜,隔离板13水平设置于立方体种植柜,将立方体种植柜分成上腔体和下腔体,柜门14包括电磁铁门锁141、铁片142和把手143,电磁铁门锁141固定在框架11的竖杆上,铁片142固定在柜门14上与电磁铁门锁141相配合的位置。
本实施例中,种植柜中间通过挡板12分隔形成两个独立的种植箱,该种植柜的框架11具体为包括:7根800mm竖杆、1根600mm竖杆、6根800mm横杆、4根600mm横杆、2根440mm横杆,挡板12采用亚克力板,共10块。安装时,先用4根竖杆确定种植柜大致外形,然后与其他杆件通过直角件连接组成种植柜整体四方形框架,最后通过亚克力板拼接得到单独的种植箱,电磁铁门锁141固定在种植柜左端800mm竖杆上,铁片142固定在种植柜前亚克力板上。
如图4、图6和图8所示,温湿度控制组件2包括温湿度传感器21、加湿器22、排气风扇23、半导体制冷器24和半导体制热器25,温湿度传感器21安装于种植柜背部的挡板12上,加湿器22安装在隔离板13上,半导体制冷器24、排气风扇23和半导体制热器25分别安装在种植箱背部挡板12上,温湿度传感器21检测种植箱内的温度,并通过加湿器22、排气风扇23、半导体制冷器24和半导体制热器25对种植箱内的温湿度进行调节控制。
如图4和图5所示,光照强度控制组件3包括灯条31、丝杆32、灯条安装板33、步进电机34、联轴器35、滚珠螺母36和两个光轴支撑架37,滚珠螺母36套设于丝杆32上,灯条安装板33与滚珠螺母36固定连接,灯条31为LED灯条,安装在灯条安装板33上,丝杆32通过联轴器35与步进电机34连接,同时丝杆32的两端分别与两个光轴支撑架37连接,步进电机34安装在隔离板13的底部,光轴支撑架37安装在种植箱背部挡板12上,步进电机34通过联轴器35带动丝杆32转动,然后滚珠螺母36沿丝杆32轴线运动,带动LED灯条31上下移动,调整盆栽处的光照强度,本实施例中,步进电机34采用42步进电机,联轴器35采用8转5联轴器。
如图4、图8和图9所示,浇水组件4包括水管、土壤湿度传感器以及分别设置于隔离板13上的水箱42、水泵43、电磁水阀44和水箱限位直角件45,水管与水泵43分别与电磁水阀44相连接,水箱限位直角件45固定在隔离板13上方水箱42的四周,水箱42放置在水箱限位直角件45围出的范围内,水管的一端放入水箱42内,另一端直接通过隔离板13伸入种植箱中,土壤湿度传感器放置于种植箱内,当放入盆栽后需要将土壤湿度传感器***土壤中,并将水管放入盆栽中,然后通过水泵43和电磁水阀44控制,当需要浇水时,利用水管将水箱42中的水注入盆栽的土壤中。
如图4和图7所示,实时监控组件5包括摄像头51和摄像头支架52,摄像头51固定在摄像头支架52上,摄像头支架52固定在种植箱两侧挡板12内侧。
控制单元与驱动机构相连,分别与温湿度传感器21、土壤湿度传感器、摄像头51、排气风扇23、半导体制冷器24、半导体制热器25、灯条31、步进电机34、加湿器22、电磁铁门锁141和水泵43连接。
如图10所示,本发明还提供一种智能实时监控的盆栽种植***,该***包括该智能实时监控的盆栽种植装置通过云端网络与控制单元连接的用户终端,云端网络包括数据库和图像识别服务器,用户通过手机终端APP扫码可获得某一个种植箱的使用权限,种植箱门锁打开,用户将盆栽放入种植箱中,摄像头51拍摄到植物图像并上传至云端,云端对图像进行处理,提取图像中植物信息,并将对应最佳培养方案显示在用户手机终端APP上,若识别错误,用户可以手动修改植物品种信息,或是针对放入种植箱中的植物实际信息自定义培养方案,确定培养方案后,选择所需培养时间,全部信息确定后,关闭种植箱门进行寄养,寄养过程中种植箱按照已录入信息自动养殖,同时摄像头51能够实时获取种植箱内盆栽图像信息,将图像传输至用户终端上,用户通过APP获取种植箱内的盆栽信息。
寄养过程中,盆栽种植装置根据已录入的培养信息和种植箱中盆栽植物的信息,实时监测种植箱内盆栽植物的光照、温湿度、土壤湿度等信息,并进行智能控制种植。
盆栽种植装置智能控制种植的过程具体包括三部分:光照强度控制、温湿度控制和土壤湿度控制。
光照强度控制:控制单元根据设定的植物所需光照强度,控制步进电机34运行,带动丝杆32运动,调节滚珠螺母36高度,以此确定灯条安装板33的高度。
温湿度控制:通过已录入的培养信息,确定盆栽最佳生长温度,当温湿度传感器21检测到温度高于最佳生长温度超过5℃时,控制单元启动半导体制冷器24开始降温,当温度回复至最佳生长温度时,半导体制冷器24停止工作。当温湿度传感器21检测到温度低于最佳生长温度超过5℃时,控制单元启动半导体制热器25加温,当温度回复至最佳生长温度时,半导体制热器25停止工作;
通过已录入的培养信息,确定盆栽最佳生长湿度,当温湿度传感器21检测到相对湿度小于最佳相对湿度超过5个百分点时,控制单元启动加湿器22,喷出雾化小水珠,增加空气湿度,当湿度达到最佳生长湿度时,加湿器22停止加湿。当温湿度传感器21检测到相对湿度大于最佳湿度超过5个百分点时,控制单元启动排气风扇23,排出内部潮湿气体,当相对湿度回复至最佳生长湿度时,排气风扇23停止。
土壤湿度控制:正常控制下的浇水组件4会严格按照已录入浇水周期和浇水量进行浇水,但当***土壤中的土壤湿度传感器检测土壤湿度低于最佳种植湿度超过10个百分点时,控制单元会启动浇水组件4会增加一次浇水,浇水量与正常浇水量相同;当土壤湿度传感器检测到土壤湿度高于最佳种植湿度超过5个百分点,且到了浇水的周期时间时,控制单元会停止该周期的浇水,直到下一个周期时间再浇水。
在录入培养信息时,用户会选择种植柜处于室内还是室外,若信息中录入为室内,控制单元会控制灯条31以最佳光照强度照射至最佳光照时长;若信息中录入为室外,则控制单元默认6:00-18:00为光照时间,若最佳光照时间大于光照时间,电路控制模块会控制灯条31以最佳光照强度照射至X-12(X指最佳光照时长,单位:小时)光照时长。
在寄养时间结束时,将关闭温湿度控制组件2、光照强度控制组件3和浇水组件4。若用户需要续租,则再次输入租借时间并缴纳新的租赁金后,***会唤醒温湿度控制组件2、光照强度控制组件3和浇水组件4,继续进行自动养殖;若需要取出寄养盆栽,则终端APP上点击结束寄养,此时若寄养时间超时还需要缴纳一定的费用,最后控制模块控制打开门锁,用户可打开柜门取回自己的盆栽。
该智能实时监控的盆栽种植***可分为分租赁式和家居式两种,家居式盆栽种植***可根据自己家庭需要进行大小的定制,美观且实用,且减少了提交租赁金的流程。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种智能盆栽种植装置,其特征在于,包括种植柜组件(1)、温湿度控制组件(2)、光照强度控制组件(3)、浇水组件(4)和控制单元,所述的种植柜组件(1)内包括至少一个种植箱,所述的种植箱用于存放盆栽,所述的温湿度控制组件(2)、光照强度控制组件(3)、浇水组件(4)分别设置于种植柜组件(1)上,且分别与控制单元连接,所述的温湿度控制组件(2)用于调节种植箱温湿度,所述的光照强度控制组件(3)用于调节盆栽植物光照强度,所述的浇水组件(4)用于调节盆栽土壤湿度。
2.根据权利要求1所述的一种智能盆栽种植装置,其特征在于,所述的种植柜组件(1)包括框架(11)、挡板(12)、隔离板(13)、柜门(14)和门锁,所述的框架(11)、挡板(12)和柜门(14)相互配合,构成封闭种植柜,所述的隔离板(13)水平设置于种植柜内部,将种植柜分成上腔体和下腔体,所述的盆栽放置于下腔体的底部,所述的门锁与控制单元连接;
所述的门锁包括电磁铁门锁(141)和铁片(142),所述的电磁铁门锁(141)固定设置于框架(11)上,所述的铁片(142)固定设置于柜门(14)上与电磁铁门锁(141)相配合的位置。
3.根据权利要求1所述的一种智能盆栽种植装置,其特征在于,该装置还包括实时监控组件(5),所述的实时监控组件(5)包括摄像头(51)和摄像头支架(52),所述的摄像头(51)固定设置于摄像头支架(52)上,所述的摄像头支架(52)固定设置于种植箱两侧,所述的摄像头(51)与控制单元连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种智能盆栽种植装置,其特征在于,所述的温湿度控制组件(2)包括分别与控制单元连接的温湿度传感器(21)、加湿器(22)、排气风扇(23)、制冷器(24)和制热器(25),所述的温湿度传感器(21)检测种植箱内的温度,所述的加湿器(22)和排气风扇(23)用于调节种植箱内的湿度,所述的制冷器(24)和制热器(25)用于调节种植箱内的温度。
5.根据权利要求4所述的一种智能盆栽种植装置,其特征在于,所述的光照强度控制组件(3)包括灯条(31)、丝杆(32)、步进电机(34)、联轴器(35)、滚珠螺母(36)和两个光轴支撑架(37),所述的光轴支撑架(37)分别安装于种植箱背部挡板(12)上,所述的丝杆(32)两端分别与两个光轴支撑架(37)连接,所述的步进电机(34)安装于隔离板(13)的底部,并通过联轴器(35)与丝杆(32)同轴连接,所述的滚珠螺母(36)套设于丝杆(32)上,所述的灯条(31)安装于滚珠螺母(36)上,能够沿丝杆(32)的轴线方向移动。
6.根据权利要求5所述的一种智能盆栽种植装置,其特征在于,所述的浇水组件(4)包括土壤湿度传感器以及依次连接的水管、水箱(42)、水泵(43)和电磁水阀(44),所述的水管的一端与水箱(42)连通,另一端伸入种植箱中,所述的土壤湿度传感器放置于种植箱内,所述的控制单元分别与电磁水阀(44)和土壤湿度传感器连接,所述的种植箱内放入盆栽后,将所述土壤湿度传感器***盆栽土壤中,并将所述水管放入盆栽中。
7.一种智能盆栽种植***,其特征在于,包括用户终端以及如权利要求3所述的智能盆栽种植装置,所述的用户终端与盆栽种植装置的控制单元连接,用于远程控制种植柜组件(1)、温湿度控制组件(2)、光照强度控制组件(3)、浇水组件(4)和/或实时监控组件(5),所述的实时监控组件(5)获取盆栽图像,并传输至用户终端显示。
8.一种如权利要求6所述的智能盆栽种植装置的控制方法,其特征在于,包括:
光照强度控制步骤:控制单元根据设定的盆栽培养信息,通过光照强度控制组件(3)实时调节对盆栽的光照供给;
温湿度控制步骤:控制单元根据设定的盆栽培养信息,通过温湿度控制组件(2)实时调节种植箱内的温度和湿度;
土壤湿度控制步骤:控制单元根据设定的盆栽培养信息,通过浇水组件(4)实时调节种植箱内盆栽土壤的湿度。
9.根据权利要求8所述的一种智能盆栽种植装置的控制方法,其特征在于,所述的光照强度控制步骤具体包括:
S11:判断种植柜处于室内还是室外,若为室内,则执行步骤S12,否则执行步骤S13;
S12:控制单元控制打开灯条(31),并控制其沿丝杆(32)的轴线方向移动,以设定最佳光照强度照射至设定最佳光照时长;
S13:控制单元获取自然光照时间,并判断设定最佳光照时长是否大于自然光照时间,若是,则执行步骤S14,否则执行步骤S15;
S14:控制单元打开灯条(31),并控制其沿丝杆(32)的轴线方向移动,以设定最佳光照强度照射剩余所需光照时长,所述的剩余所需光照时长的计算式为:剩余所需光照时长=设定最佳光照时长-自然光照时间;
S15:控制单元关闭灯条(31);
所述的温湿度控制步骤具体包括:
S21:温湿度传感器(21)获取种植箱内的温度和湿度;
S22:判断温度是否超出最佳生长温度范围,若是,则执行步骤S23,判断湿度是否超出最佳生长湿度范围,若是,则执行步骤S24;
S23:若温度高于最佳生长温度范围,则控制单元启动半导体制冷器(24)直至回复至最佳生长温度;若温度低于最佳生长温度范围,则控制单元启动半导体制热器(25)直至回复至最佳生长温度;
S24:若湿度高于最佳生长湿度范围,则控制单元启动加湿器(22)直至回复最佳生长湿度;若湿度低于最佳生长湿度范围,则控制单元启动排气风扇(23)直至回复最佳生长湿度;
所述的土壤湿度控制步骤具体包括:
S31:浇水组件(4)根据设定的浇水周期和浇水量进行定时定量浇水,并通过土壤湿度传感器实时监测土壤湿度;
S32:若土壤湿度传感器检测土壤湿度低于最佳种植湿度范围,则控制单元启动浇水组件(4)按设定浇水量增加一次浇水;
S33:若土壤湿度传感器检测土壤湿度高于最佳种植湿度范围,且达到设定浇水周期,则控制单元关闭浇水组件(4),停止该周期的浇水。
10.根据权利要求9所述的一种智能盆栽种植装置的控制方法,其特征在于,所述的最佳生长温度范围为最佳生长温度±5℃,所述的最佳生长湿度范围为95%最佳生长湿度~105%最佳生长湿度,所述的最佳种植湿度范围为90%最佳种植湿度~105%最佳种植湿度。
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