一种应用于多场景的围护板式立体百叶绿化装置

技术领域

本发明属于立体绿化技术领域，具体涉及一种应用于多场景的围护板式立体百叶绿化装置。

背景技术

近年来我国北方城市既有住区问题受到各级政府高度关注，其中居住环境品质问题特别突出。由于原设计与规划标准低，加上住户违章乱建，导致住宅立面绿化方法简易，美化效果差；住宅外环境景观绿化少，缺乏设计，无法形成良好微气候环境等。随着生活水平提高，居民对住宅绿化的多样性需求随之增加，国内外住宅中立体绿化设计已成为改善住宅绿化设计的重要手段。但立体绿化存在着管理困难，后期养护等问题。

目前现有立体绿化装置多种多样，主要分为盆栽植物陈列架、立体种植架、墙面绿化板装置、滴灌栽培装置、绿化围栏等六类，主要聚焦于解决建筑的美化和植物浇灌问题，对解决既有住宅特定环境问题欠缺考虑，且立体绿化实现方式较为单一，装置强度不足，未考虑改善环境问题以及灌溉水再利用问题等。此外，既有专利多考虑装置本身的设计，针对既有住宅建筑和老年人群需求的专利较少；并且，种植容器多采用不锈钢、硅胶类、布袋、塑料等材料，存在质量较重、耐热性透气性差、刚度小、隔水隔根性能差等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种模块化可应用于多场景下的围护板式立体绿化装置，旨在解决既有住区立面老化、丧失辨识性、阳台承重能力不佳、现有围护墙体风环境较差、绿化种植用地较少和宅间空间缺少照明等问题，该装置具有围护、绿化、照明、微气候改善、节能等功能，并提供多种尺寸选择，满足阳台栏板、住宅墙面、绿化围墙等不同场景与功能的使用。

本发明的技术方案为：

一种应用于多场景的围护板式立体百叶绿化装置，包括支撑围护框架、植物栽培组件、雨水灌溉组件、太阳能发电组件、照明组件和电动控制组件。

所述的支撑围护框架由盖板2、防水底座33以及两侧框架柱1组成。盖板2和防水底座33之间竖直均布多个百叶板18。

所述的植物栽培组件包括旋转立管26、种植容器23和土壤种植槽34。其中，旋转立管26竖直连接在百叶板18上，其顶部连接齿轮16。种植容器23穿过旋转立管26连接在百叶板18上，可拆卸更换清理。土壤种植槽34位于百叶板18底部，其穿过旋转立管26连接在两框架柱1之间，用于种植藤本植物，植物沿旋转立管生长。

所述的雨水灌溉组件包括雨水收集槽28、集水箱30、抽水管27、供水管25和喷淋装置24。其中，雨水收集槽28位于旋转立管26下方、沿防水底座33长度方向设置，其两端均连有集水箱30，雨水收集槽28中间高，向两侧设5％-8％坡度，引导水流向集水箱。集水箱30通过抽水管27与位于盖板上横向布置的供水管25连接，供水管25与多根旋转立管26活动连接，旋转立管26可以转动。所述喷淋装置24设在旋转立管26上、位于种植容器23顶部。雨水及使用过的水经雨水收集槽28流入集水箱30，再通过直流泵29经抽水管27输送至供水管25，最后经旋转立管26输送至喷淋装置24，剩余的水经旋转立管流回雨水收集槽28，经上述过程重复再利用。

所述的太阳能发电组件包括太阳能电池板8、蓄电池9、控制器和逆变器。其中，太阳能电池板8安装在盖板2上表面，充分接受太阳辐射。蓄电池9、控制器和逆变器均安装于盖板2下侧。所述控制器与太阳能电池板8、蓄电池9连接，蓄电池9连接逆变器，逆变器输出交流电连接照明组件电源，控制器输出直流电接电动控制组件电源及直流泵电源。

所述的照明组件包括LED灯带3、辅助灯带4、电蚊网6和绝缘保护网7。其中，LED灯带3设置在位于盖板2下侧的托盘5上；LED灯带3外侧依次安装电蚊网6和绝缘保护网7。辅助灯带4安装在两框架柱1前端，当LED灯带3光源照度低于0.2lx时，辅助灯带4自动开启进行照度辅助。

所述电动控制组件包括开关模块19、风速传感器21、雨量传感器22、步进电机11、单片机和电机驱动机20。其中，步进电机11与步进电机减速机12连接，二者通过步进电机座13连接在框架柱1上。步进电机11上固定联轴器15，联轴器15通过防滑履带14与旋转立管上的齿轮16连接。风速传感器21和雨量传感器22分别栓接在太阳能电池板两侧的铰接板35上，将风速和雨量的取值区间命令输入单片机，风速传感器21和雨量传感器22接收到风速等级和降雨量等级值信号，通过串口传输给单片机，再由电机驱动机20驱动步进电机11运转，并由此控制旋转立管26的旋转角度，进而带动百叶板和种植容器转动。

进一步的，旋转立管26的旋转角度控制方法为：

(1)风速V取值影响百叶板旋转角度，以获得最舒适的风速改善。在冬季，百叶板不旋转，起到围护及挡风作用；在夏季，百叶板根据风速取值区间的不同，旋转不同角度来得到最佳风环境改善，根据国家气象台发布的18个风力等级和实验研究成果来划分风速区间，即风速V≤5.4m/s时，百叶板旋转90°；5.4m/s＜V≤7.9m/s时，百叶板旋转60°；7.9m/s＜V≤10.7m/s时，百叶板旋转30°；V＞10.7m/s时，百叶板不旋转。

(2)降雨量R取值根据每分钟雨水流量取值，R≤0.069mm/min时，百叶板不旋转；R＞0.069mm/min时，百叶板旋转180°。

进一步的，还可以采用手动控制百叶板旋转；或通过电动控制组件实现旋转立管的半自动控制，使用手机连接WIFI远程控制旋转立管的旋转和旋转角度，具体为：选用Android和IOS适用的WIFI模块，与单片机上的串口通信，利用WIFI传输数据；智能手机APP控制界面显示百叶板的旋转角度参数选项，分别为不旋转、30°、60°、90°、180°。

进一步的，所述旋转立管26上设有卡扣，通过卡扣实现多根旋转立管的拼接，种植容器23等组件可拆卸，便于模块化安装拆卸，以适应不同场景需要来增加或减少装置的高度。

进一步的，喷淋装置24设置在种植容器从底部算起的4/5处，改善了顶部采用统一外置喷淋头造成的水溅出容器、外墙潮湿等问题。

进一步的，雨水收集槽28与集水箱30的连接处设有过滤网32。

进一步的，种植容器23为高250mm、直径18mm的半圆漏斗状，材质为ABS改性树脂；支撑围护框架采用轻钢材质；百叶板18采用聚碳酸酯彩色中空板。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用电动控制组件，实现了立体绿化的风环境改善作用，同时解决了暴雨环境对植物的冲击伤害问题；利用单片机将传感器自动控制、半自动控制、手动控制等方式相互结合，方便使用。

(2)本发明由多个植物栽培组件通过模块化连接组合而成，可横向、纵向进行尺寸的拓展或缩减，满足住区内不同空间的立体绿化需求，如用在阳台、墙面或院落围墙等地方。在节省栽培空间的同时，也增加了绿视率，大大提升了住区室外环境品质。

(3)本发明植物栽培组件与种植容器可拆卸连接，方便植物的管理及立体绿化样式的多样变化。

(4)本发明设置的电动控制组件、雨水收集灌溉组件和照明组件均由太阳能发电组件来供电，利用白天太阳能辐射转化的电能来在夜晚为水泵和照明组件供电，实现了资源和能源的可持续利用。

(5)本发明所述照明组件的LED灯将照明与立体绿化相结合，既增加了夜间住区的美观性，同时可增加小区夜间的安全性；电蚊灯的设置解决了既有绿化发明存在的蚊虫聚集问题。

(6)本发明采用根据人体舒适性的风力等级和对植物造成危害性的雨量等级进行区间取值，写入单片机，对旋转立管和百叶板的旋转角度进行定量控制，冬季关闭百叶板起到围护挡风的作用；夏季百叶板根据不同风速旋转不同角度，并影响风向走向，创造对流环境，改善微气候。暴雨天气时百叶板旋转180度至内侧，盖板减少暴雨对植物的直接冲击，有效保护绿化植物。

(7)本发明可旋转百叶板采用聚碳酸酯中空板，俗称阳光板，其具有抗冲击力强、质量轻、透光、隔音、难燃、抗老化等特点，用作阳台围栏时大大降低对承重板的压力，可透光的同时也阻隔了太阳辐射；且聚碳酸酯中空板有多种色彩可选，提升了住区场所的美观性。

(8)本发明为装配式构件组成，拆卸安装方便，构件可以在工厂生产，搭建速度快，维修更换便捷。

附图说明

图1为本发明作为阳台围护板的场景示意图。

图2为本发明作为院落围栏的场景示意图。

图3为本发明作为窗户挑台围护板的场景示意图。

图4为本发明所述装置的结构示意图。

图5为百叶板旋转90°后的结构示意图。

图6为本发明所述装置内部结构透视轴测示意图。

图7为电动控制组件节点示意图。

图8为本发明所述装置正立面内部结构透视示意图。

图9为电动控制组件驱动百叶板旋转原理图。

图10为电动控制组件驱动百叶板旋转控制图。

图11为雨水收集灌溉组件的工作原理。

图12为太阳能发电组件的工作原理图。

图中：1-框架柱；2-盖板；3-LED灯带；4-辅助灯带；5-托盘；6-电蚊网；7-绝缘保护网；8-太阳能电池板；9-蓄电池；11-步进电机；12-步进电机减速机；13-步进电机座；14-防滑履带；15-联轴器；16-齿轮；17-齿轮套筒；18-百叶板；19-开关模块；20-电机驱动机；21-风速传感器；22-雨量传感器；23-种植容器；24-喷淋装置；25-供水管；26-旋转立管；27-抽水管；28-雨水收集槽；29-直流泵；30-集水箱；31-定时器；32-过滤网；33-防水底座；34-土壤种植槽；35-铰接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明适用于多种场景，通过调整其与墙体、地面、阳台板的固定连接方式，并根据需要对植物栽培组件进行增减，来实现不同场景的使用，一个模块模数约为450mm-500mm高。当使用场景为阳台栏板时，可采用两个模块，旋转立管26通过卡扣对接，如图1所示，装置总高度为1100mm-1200mm，装置两侧框架柱1与外墙面、装置底部与阳台板分别焊接。当作为窗台外板时可采用一个模块，总高度约550mm-600mm，如图3所示，装置两侧框架柱1与外墙面、装置底部与窗台板分别焊接。当作为院落围墙时，根据实际使用需要来确定模块数。

如图4、图5所示的绿化装置结构示意图，包括支撑围护框架、雨水灌溉组件、植物栽培组件、电动控制组件、太阳能发电组件和照明组件。其中，支撑围护框架内设有模块化的植物栽培组件和雨水灌溉组件；雨水灌溉组件对植物栽培组件进行定时灌溉，并对雨水及灌溉水收集并再利用；电动控制组件驱动植物栽培组件绕旋转立管转动。

所述的支撑围护框架由盖板2、防水底座33以及两侧框架柱1组成。盖板2和防水底座33之间竖直均布多个百叶板18。

所述的植物栽培组件包括旋转立管26、种植容器23和土壤种植槽34。其中，旋转立管26竖直连接在百叶板18上，其顶部通过齿轮套筒17连接齿轮16。旋转立管26上设卡扣，当需要满足不同尺寸装置使用时，通过卡扣来进行安装或拆卸。种植容器23穿过旋转立管26连接在百叶板18上，可拆卸更换清理。土壤种植槽34位于百叶板18底部，其穿过旋转立管26连接在两框架柱1之间，用于种植藤本植物，植物可沿旋转立管生长。

如图11所示，雨水灌溉组件收集雨水进行灌溉。雨水落下后收集在雨水收集槽28中，水沿5％-8％坡度的斜面经双层过滤网32流向两侧集水箱30，集水箱30外侧设溢水口，当集水箱30内水收集过量时，可从溢水口排出，直流泵29连接抽水管27，将集水箱30内的水经抽水口抽出，通过直流泵29的压力泵上横向的供水管25；通过定时器31设置浇水间隔时间，定时开放闸口将供水管25内的水开放至旋转立管26内，旋转立管26再将水输送至喷淋装置24，完成一次浇灌，剩余水流回雨水收集槽28，重复再利用。

如图12所示，太阳能发电组件包括太阳能电池板8、蓄电池9、控制器和逆变器。其中，太阳能电池板8安装在盖板2上表面，为雨水灌溉组件、照明组件及电动控制组件提供所需电能。蓄电池9、控制器和逆变器均安装于盖板2下侧。因逆变器功率较大，本实施例中的LED灯带3和直流泵29为可使用直流电的类别，可直接从控制器端口接出。若实际使用时需采用交流泵，可从逆变器端口的交流负载接出。

如图6所示，照明组件包括LED灯带3、辅助灯带4、电蚊网6和绝缘保护网7。所述LED灯带3上侧与盖板2焊接，下侧承接在托盘5上；所述电蚊网6安装在LED灯带3外侧，再包裹一层绝缘保护网7以防止人体触电危险；辅助灯带4安装在两框架柱1前端。所述太阳能发电组件将白天吸收的光能转换为电能，在夜间控制LED灯带3自动开启，当LED灯带3光源照度低于0.2lx时，辅助灯带4自动开启。

如图7所示，电动控制组件包括开关模块19、风速传感器21、雨量传感器22、步进电机11、单片机和电机驱动机20。所述步进电机11与步进电机配减速机12相连，二者通过步进电机座13连接在框架柱1上。步进电机11转子上固定联轴器15，联轴器15与旋转立管26上的齿轮16通过防滑履带14连接。风速传感器21和雨量传感器22分别栓接在太阳能电池板两侧的铰接板35上。当开关模块19开启，步进电机11受控于电机驱动机20而旋转，防滑履带14带动齿轮16转动，以此完成旋转立管26和百叶板18的联动旋转。

如图6-图10所示，所述电动控制组件可以实现旋转立管26的自动控制和半自动控制。所述电动控制组件以单片机为核心控制，所述风速传感器21和雨量传感器22采集信息，通过串口传输给单片机，单片机控制电机驱动机20，电机驱动机20驱动步进电机11运转，由此控制旋转立管26的旋转角度。

(1)当短路块将电路连接时，通过雨量传感器22和风速传感器21控制旋转立管26及百叶板18的旋转：将风速和雨量指令输入单片机，指令输出端与电机驱动机20连接。将风速和雨量的取值区间命令输入单片机，风速传感器21和雨量传感器22分别接收到风速等级和降雨量等级值信号，输出至单片机，再由电机驱动机20驱动步进电机11运转，进而带动旋转立管26带动百叶板18和种植容器23的转动。

1.1风速V取值影响百叶板18旋转角度，以获得最舒适的风速改善。在冬季，百叶板18不旋转，起到围护及挡风作用；在夏季，百叶板18根据风速取值区间的不同，旋转不同角度来得到最佳风环境改善，根据国家气象台发布的18个风力等级和实验研究成果来划分风速区间，即风速V≤5.4m/s时，百叶板18旋转90°；5.4m/s＜V≤7.9m/s时，百叶板18旋转60°；7.9m/s＜V≤10.7m/s时，百叶板18旋转30°；V＞10.7m/s时，百叶板18不旋转。

1.2降雨量R取值根据每分钟雨水流量取值，R≤0.069mm/min时，百叶板18不旋转；R＞0.069mm/min时，百叶板18旋转180°。

1.3所述开关模块19设2个按键X1、X2，X1直接控制本装置电动控制组件的开启和关闭；X2用于设置装置旋转启用关闭时间，按下X2可依次根据季节、月份、天数等模式来调整自己想要的开启天数。

(2)当电路没有连接短路块时，通过手机连接WIFI实现半自动控制板的旋转和旋转角度。本发明选用Android和IOS适用的WIFI模块，与所述单片机上的串口通信，利用WIFI传输数据。智能手机通过安装OPENWRT无线路由器转发，由单片机接收指令，控制旋转立管26及百叶板18的旋转。智能手机界面可由用户选择百叶板18的旋转角度参数，分别为0°(不旋转)、30°、60°、90°、180°。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的未背离本发明的技术方案而所做的改变和置换，都包含在本发明的保护范围之内。