[發明專利]月面極端環境用的植物培養單元及其構成的栽培系統

在審

• 申請號: 202010799654.0
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111869481A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 尚永紅;李西園;王晶;李欣穎;范超;劉陽;洪辰偉;魏茜
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: A01G9/18
• 分類號: A01G9/18;A01G9/24;A01G31/02;A01G7/04
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

1.用于月面極端環境下的植物培養單元，包括中央控制器，電接口，溫度控制器，數據記錄器，測量單元，空氣溫度-濕度-壓力一體化測量單元，氣體含量傳感器，土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，植物培育容器，薄膜電加熱器，顯示屏，其中，中央控制器分別與顯示屏，電接口，溫度控制器，數據記錄器，測量單元連接，溫度控制器與薄膜電加熱器連接，測量單元分別與空氣溫度-濕度-壓力一體化測量單元，氣體含量傳感器，土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器連接，所述薄膜電加熱器位于植物培養容器側面，土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器位于植物培養容器內；電接口用于供電、數據監視或控制，其中，土壤溫度傳感器、濕度傳感器分別對土壤的溫度和濕度進行測量，氣體含量傳感器、空氣溫度-濕度-壓力一體化測量單元分別對植物培養容器內的二氧化碳含量、空氣溫度、濕度、壓力的參數進行測量，經過測量單元轉換為數字量測量數據后傳輸給中央控制器，中央處理器將數字量測量數據通過數據記錄器進行存儲，并控制溫度控制器對薄膜電加熱器的輸出功率，以對植物培養容器的溫度進行控制，所有測量數據在顯示屏上進行監控顯示。

2.如權利要求1所述的用于月面極端環境下的植物培養單元，其中，溫度控制器為固態繼電器、場效應管形式。

3.如權利要求1所述的用于月面極端環境下的植物培養單元，其中，中央處理器能夠使用MCU、FPGA或SoC形式的控制器。

4.如權利要求1-3任一項所述的植物培養單元構成的模塊化植物栽培系統，包括太陽能電池片陣列、補光LED陣列、密封容器、蓄電池、換熱器、電連接器、植物培養單元，上蓋板，其中，密封容器內設置有若干植物培養單元，密封容器通過頂部的上密封法蘭進行密封，提供植物生長適宜的壓力環境，頂部安裝有上蓋板，上蓋板內側固定有太陽能電池片陣列，補光LED陣列，以分別在月晝期間發電提供系統所必須的電能和在月夜對系統進行補光；蓄電池、換熱器置于密封容器內，蓄電池通過穩壓模塊連接若干個植物培養單元，換熱器連接供液管路并對系統進行恒溫控制，密封容器側面連接通風管路進行通風，電連接器提供了系統的連接功能，能實現遠端數據監控功能。

5.如權利要求4所述的栽培系統，其中，植物培養單元用于內部種植不同的植物，并具有土壤溫度、濕度測量，空氣溫度、濕度、壓力、二氧化碳濃度測量，控溫加熱的能力。

6.如權利要求4所述的栽培系統，其中，蓄電池用于儲存電能，為系統提供一定時間的獨立運行能力。

7.如權利要求4所述的栽培系統，其中，所述上蓋板的外側為多層隔熱組件，上蓋板打開時太陽能電池片陣列能受照發電，提供系統工作的電能，上蓋板關閉時能降低漏熱，并通過內側補光LED陣列進行補光，供植物生長。

8.如權利要求4所述的栽培系統，其中，所述密封容器頂部設有上密封法蘭，將玻璃窗體固定于密封容器上，并通過玻璃窗體內側的密封圈實現密封容器的氣密性。

9.如權利要求4所述的栽培系統，其中，所述換熱器，為管翅式換熱器，兩端設有進液管路及接口和進液管路及接口，通過流入的恒溫液體帶走密封容器內的熱或冷量，能將系統維持在適宜植物生長的溫度，兼具保溫、散熱能力。

10.權利要求4所述的栽培系統，其中，密封容器的底部設置若干隔熱底座，由低熱導率材料制造。