TWM623117U - 綠牆之智慧型植生裝置 - Google Patents

Abstract

一種綠牆之智慧型植生裝置，其包含牆體以及智能控制單元，牆體具有立面可展示栽種的植株，牆體可以是複數植生板組成；智能控制單元包括控制件、傳感件及操作件，傳感件和操作件設於牆體上，且和控制件電性連接，由傳感件感測植株於牆體栽種之環境狀態，且控制件對應環境狀態滿足設定條件時，控制件觸發操作件適應性調整環境狀態，以達到自動養護綠牆上植株的效果。

Description

綠牆之智慧型植生裝置

本創作係提供一種植生裝置，尤指一種可應用於綠建築之綠牆之智慧型植生裝置。

傳統「綠牆」，常見以砌塊堆疊而將花、草等植株栽種於砌塊之間而成，又或者是在牆面外縱向排列於支架上的植栽盆栽種植株而成。透過綠牆可阻隔日照以降低室內溫度與調節建築物因氣候變化的熱漲冷縮，且兼具噪音阻隔、淨化空氣品質的效果，綠牆上種植的植株更具有美化建築物外觀的功能，因此越來越受到建築界與景觀設計的重視。

然而，目前綠牆常見的問題在於，其上栽種的植株須由人工養護，如有人為疏忽即無法獲得妥善的照顧，例如無法適時的澆灌水分和補充養分，又或者是有病蟲害而無法得到有效防治，因而造成植株生長不如預期，嚴重者甚至枯萎死亡，導致綠牆應有之環境調節以及外觀美化的功能大打折扣而無法有效發揮。

為解決上述問題，創作人遂竭其心智悉心研究，進而研發出一種綠牆之智慧型植生裝置，能透過自動化控制，讓種植在綠牆上的植株獲得良好的養護。

本創作之實施例係提供一種綠牆之智慧型植生裝置，其包含一牆體以及一智能控制單元。該牆體具有一立面，該牆體供植株栽種並展示於該立面；該智能控制單元包括一控制件、一傳感件及一操作件，該傳感件和該操作件設於該牆體上且電性連接該控制件，由該傳感件感測所述植株於該牆體栽種之一環境狀態，且該控制件對應該環境狀態滿足一設定條件時，該控制件觸發該操作件以適應性調整該環境狀態。

於一實施例中，該控制件包括一遠端通訊件，該控制件以該遠端通訊件經網際網路與一位於外部之終端機通訊連接，該傳感件所感測之該環境狀態可由該終端機接收並監控，且可由該終端機遠端遙控該控制件而觸發該操作件。

於一實施例中，該牆體以複數植生板相鄰排列所組成，各該植生板包括一基質層、一防水外層和一吸收內層，該防水外層和該吸收內層分別位在該基質層的相反兩面，該防水外層具有一顯露於外的植栽面，該複數植生板之該等植栽面構成該立面，所述植株穿經該防水外層而栽種於該基質層中。

於一實施例中，該傳感件包括一感測該基質層之基質檢測儀，該操作件包括一管線，該管線循著各該植生板之吸收內層而分布在該牆體；所述環境狀態為該基質檢測儀感測該基質層之含水率、溫度、氮磷鉀肥含量、酸鹼度以及氧化還原電位的至少一者；在所述環境狀態低於或高於該控制件之一設定值時滿足該設定條件，由該控制件觸發該管線提供水或調節液至各該吸收內層。

於一實施例中，各該植生板之吸收內層具有一可供該管線容設之槽部；所述調節液被儲存在一液體儲存裝置，該液體儲存裝置連通該管線。

於一實施例中，所述管線具有一入口部，所述水或調節液由該入口部進入該管線且輸送至各該吸收內層；於該牆體之底部設一承接底盤，由該承接底盤承接落下的水或調節液。

於一實施例中，該傳感件包括一影像擷取器，該操作件包括一藥劑噴灑器；所述環境狀態為該影像擷取器感測之影像中顯示有昆蟲；該控制件依據所述影像中的昆蟲辨識為病蟲害之物種時滿足該設定條件，而由該控制件觸發該藥劑噴灑器自動噴灑對應該物種之藥劑，以進行除蟲。

於一實施例中，該操作件包括一藥劑儲存器連結於該噴灑器，且該藥劑儲存器用以儲存多種病蟲害之物種的藥劑，該控制件由該藥劑儲存器中依據所辨識病蟲害之物種而選擇對應之藥劑，並提供至該噴灑器以對所栽種之植株噴灑。

於一實施例中，進一步包括一太陽能供電單元電性連接該控制件，該太陽能供電單元包括一太陽能板和一蓄電池，該太陽能板設置在該牆體外，而該蓄電池電性連接該太陽能板，該太陽能板接收光線後發電且蓄電於該蓄電池，以提供所述裝置所需之電力。

於一實施例中，該傳感件包括一光度計，該操作件包括一投射燈；所述環境狀態為該光度計感測所述立面之光照度；在所述光照度低於該控制件之一設定值時滿足該設定條件，而由該控制件觸發該投射燈朝該立面照射，以亮化展示於該立面之所述植株。

藉此，本創作的智慧型植生裝置，藉由傳感件感測植株栽種於牆體之環境狀態，而當環境狀態滿足設定條件時，不以透過人工操作為必要，而可由控制件觸發操作件適應性調整環境狀態，藉此對綠牆上植株自動養護，以達到使綠牆應有之環境調節以及外觀美化的功能可有效發揮之功效。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後。

如圖1至圖5所示，本創作提供一種綠牆之智慧型植生裝置100，其包含一牆體10，以及一智能控制單元20，且於一實施例中進一步包括一太陽能供電單元30，其中：

如圖1所示，所述牆體10具有一立面11，牆體10供植株P栽種並展示於立面11，牆體10於一實施例中是以複數植生板40相鄰排列所組成。詳細的說，圖1所示之牆體10是以八塊呈長矩形之植生板40呈橫縱排列構成，依所在高度區分為一上層12、一中層13以及一下層14，其中上層12和中層13分別有三塊植生板40併排，而下層14則是兩側各有一塊植生板40且中間為門15，於門15上兩側分別有一呈三角形的植生板40。於一實施例中，牆體10之底部設一承接底盤16，如牆體10有水滴落或東西掉下來，可由承接底盤16承接以方便處理。所述植株P，為能於綠牆上適合栽種者皆屬之，因種類繁多故不多加臚列。

如圖1、2所示，智能控制單元20包括一控制件21、一傳感件22及一操作件23，傳感件22和操作件23設於牆體10上且電性連接控制件21，由傳感件22感測植株P於牆體10栽種之一環境狀態，且控制件21對應該環境狀態滿足一設定條件時，控制件21觸發操作件23以適應性調整該環境狀態，此述適應性調整指適時調整該環境狀態為植株P易於適應的生長環境。於一實施例中，控制件21為可程式邏輯控制器(（Programmable Logic Controller , PLC）。本創作所述觸發，包括控制件21控制操作件23之啟動，或者關閉。

如圖3所示，各植生板40包括一基質層41、一防水外層42和一吸收內層43，防水外層42和吸收內層43分別位在基質層41的相反兩面，防水外層42具有一顯露於外的植栽面421。牆體10的立面11，是由複數植生板40之植栽面421所構成，植株P栽種時是將防水外層42割開而形成開口422(如圖1、2所示)，再將植株P的根部由開口422穿經防水外層42而栽種於基質層41中。較佳地，基質層41於本實施例為人工纖維尼龍材質，而吸收內層43為吸水綿。此述牆體10之構造、材質及組成僅作為實施例之說明，本創作不以此實施例為限。

如圖2、3所示，於一實施例中，操作件23包括一管線231，此管線231是循著各植生板40之吸收內層43而分布在牆體10；各植生板40之吸收內層43於背面具有槽部431，管線231於牆體10分布時可容設於槽部431中，此槽部431於本實施例呈U形斷面，此時管線231能夠更服貼在吸收內層43，讓水或調節液能更有效地被吸收內層43所吸收。本創作之吸收內層43不以具有槽部431為限，例如圖4所示，吸收內層43之背面亦可為平整表面而無凹陷，分布在牆體10的管線231僅貼齊吸收內層43的表面，藉此同樣可供給水或調節液讓吸收內層43吸收。或者，管線231也可以埋設在吸收內層43而隱藏(圖中未示)。

如圖2所示，傳感件22包括一基質檢測儀221，以此基質檢測儀221感測基質層41。如圖1所示，牆體10於上層12、中層13以及下層14分別設有包括基質檢測儀221之傳感件22，而管線231循著各植生板40之吸收內層43而分布在牆體10。所述環境狀態，為基質檢測儀221感測基質層41之含水率、溫度、氮磷鉀肥含量、酸鹼度（PH）以及氧化還原電位（ORP）的至少一者；在所述環境狀態低於或高於控制件21之一設定值時滿足該設定條件，此時由控制件21觸發管線231提供水或調節液至各吸收內層43。管線231係指管路連接泵及/或關於流體控制之閥件(所述泵與閥件於圖中未示)，閥件例如開關閥、止逆閥。

承上，管線231於牆體10具有一入口部231a，可供水或調節液由入口部231a進入管線231以輸送至各吸收內層43，管線231通常設有孔洞或出水接頭(圖中未示)，可讓水或調節液被吸收內層43吸收，以供應植株P栽種所需之水分。較佳地，調節液被預先存儲在一液體儲存裝置231b中，液體儲存裝置231b連通於管線231，以備即時供應調節液至管線231中。

於一實施例中，太陽能供電單元30電性連接控制件21，太陽能供電單元30包括設置一太陽能板31及一蓄電池32(如圖1、2所示)，太陽能板31設在牆體10外而可接收光線，蓄電池32電性連接太陽能板31，以蓄電池32在太陽能板31接收光線而發電時進行蓄電，以提供智慧型植生裝置100所需電力，於本實施例中即對控制件21、傳感件22及操作件23之電子設備進行供電。

實際操作時，所述環境狀態假設為含水率，而設定條件為含水率低於或高於55%~65%之適應範圍，此時若基質檢測儀221測得基質層41的含水率只有40%，因含水率低於設定條件的低標55%而滿足設定條件，控制件21便觸發管線231進行供水，以調整所述含水率至達含水率55%~65%之適應範圍後，管線231便停止供水，藉以提供栽種之植株P充足的水分。

再假設所述環境狀態為氮磷鉀肥含量、酸鹼度或氧化還原電位，而設定條件為氮磷鉀肥含量、酸鹼度或氧化還原電位超出預設之適應範圍外，此時若基質檢測儀221測得基質層41中的氮磷鉀肥含量、酸鹼度或氧化還原電位已超出預設之適應範圍，即滿足設定條件而由控制件21觸發管線231供給調節液，讓調節液在管線231中與水匯流並輸送至各植生板40，此述調節液例如已預先調製好成分和比例之液肥，以調整所述氮磷鉀肥含量、酸鹼度或氧化還原電位至預設之適應範圍後，管線231便停止供給調節液，藉以提供栽種之植株P充足的養分。

若再假設所述環境狀態為溫度，而設定條件為溫度在20℃~30℃之適應範圍外時觸發操作件23，此時若基質檢測儀221測得基質層41的溫度只有15℃，因低於設定條件的低標20℃而滿足設定條件，控制件21便觸發管線231進行供給溫水，此述溫水例如透過加熱器(圖中未示)將水加熱後再進入管線231，以調整所述含水率至達溫度20℃~30℃之適應範圍後，管線231便停止供水，藉以提供栽種之植株P適合生長的溫度。

於一實施例中，傳感件22更包括一影像擷取器222(例如CCD或CMOS感測器)，操作件23包括一藥劑噴灑器232。所述設定條件為影像擷取器222感測到的影像包含有害性昆蟲，而當影像擷取器222感測到有昆蟲，且由控制件21依據所述影像中的昆蟲辨識為有害昆蟲之物種(例如為蚊類、蠅類或虻類)時滿足該設定條件，而由控制件21觸發藥劑噴灑器232自動噴灑對應該物種之藥劑以進行除蟲，藉以防止栽種之植株P受到病蟲害。

於一實施例中，操作件23包括一藥劑儲存器233，此藥劑儲存器233連結於噴灑器232，且藥劑儲存器233用以儲存多種病蟲害之物種的藥劑，控制件21由藥劑儲存器233中依據所辨識病蟲害之物種而選擇對應之藥劑，並提供至噴灑器232以對所栽種之植株P噴灑。

於一實施例中，傳感件22包括一光度計223，操作件23包括一投射燈234，較佳為發光二極體(LED)投射燈；所述環境狀態為光度計223感測立面11之光照度，而在光照度低於控制件21之一設定值時滿足該設定條件，所述設定值假設為光照度20 lx ~30 lx(勒克斯)，當光度計223感測立面11之光照度只有10 lx時，由控制件21觸發投射燈234朝立面11照射，以將展示於立面11之植株P亮化。

於一實施例中，控制件21能夠記錄上述之各設定條件，並儲存調整後環境狀態的變化及對應結果，藉以分析綠牆上所栽種之植株P為不同種類時，建立各種類植株的生長情況的數據，進而提供適合栽種之植株P種類的建議。

如圖5所示，控制件21包括一遠端通訊件211，控制件21以遠端通訊件211經網際網路E通訊連接一外部之終端機T，終端機T可為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或桌上型電腦，傳感件22所感測之該環境狀態可由終端機T接收並監控(基質檢測儀221、影像擷取器222及光度計223)，且可由終端機T對控制件21進行遠端遙控，以對操作件23(管線231、藥劑噴灑器232、藥劑儲存器233及投射燈234)進行觸發的動作。換言之，智慧型植生裝置100可透過遠端通訊件211以物聯網的方式整合，而利於遠端進行監控之作用。

由上述之說明不難發現本創作之特點，在於：

1.本創作之智慧型植生裝置100，藉由傳感件22感測植株P栽種於牆體10之環境狀態，而當感測到的環境狀態符合設定條件時，自動由控制件21觸發操作件23調整環境狀態，且控制件21也能記錄設定條件並儲存調整後所栽種之植株P的環境狀態，分析建議較為適合栽種的植株P種類，而此過程不以人工操作為必要，藉此可對綠牆上的植株P起到自動養護的作用，以達到使綠牆應有之環境調節以及外觀美化的功能可有效發揮之功效。

2.本創作之智慧型植生裝置100，藉由控制件21包括遠端通訊件211，讓傳感件22感測到的環境狀態能被遠端的終端機T接收並監控，並由控制件21遠端觸發操作件23以自動調整環境狀態，藉此達到綠牆管理智慧化之功效。

3.本創作之智慧型植生裝置100，其牆體10能夠以複數植生板40相鄰排列所組成，如此模組化的設計能使本系統的安裝應用更為簡便。

總而言之，本創作之智慧型植生裝置除了能依照目前培養於上的植株狀態提供適合其生長的調控，還能感測外在環境狀態的參數，提供建議適合栽種的植株種類，而模組化的設計能使本裝置的安裝應用更為簡便，並使建築物的立面更加美觀。此外，夜間有投射照明(例如不同色光之 LED )增加建築物的表情與風格。本裝置除了可以在白天自動感測室外氣候物理環境，配合不同植物需求達到自動澆灌而補充如水分與液肥，並能透過影像擷取與辨識而感測植物病蟲害之物種並選擇驅蟲藥劑。因此，本裝置大大提升傳統綠牆植生難以管理的問題，重要是能透過本裝置以減少建築外牆熱得(Heat Gain)，使達到符合智慧建築標章(鑽石級、黃金級….等)之目的，以因應國內建築法規「中央機關或受其補助達二分之一以上，且工程總造價在新台幣5仟萬元以上之公有新建建築物，自民國 91 年1月1日起，應先行取得候選綠建築證書，始得核發建造執照」之規定，故本創作之智慧型植生裝置具有推廣價值。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。

100:智慧型植生裝置 10:牆體 11:立面 12:上層 13:中層 14:下層 15:門 16:承接底盤 20:智能控制單元 21:控制件 211:遠端通訊件 22:傳感件 221:基質檢測儀 222:影像擷取器 223:光度計 23:操作件 231:管線 231a:入口部 231b:液體儲存裝置 232:藥劑噴灑器 233:藥劑儲存器 234:投射燈 30:太陽能供電單元 31:太陽能板 32:蓄電池 40:植生板 41:基質層 42:防水外層 421:植栽面 422:開口 43:吸收內層 431:槽部 E:網際網路 P:植株 T:終端機

圖1係本創作實施例之智慧型植生裝置之平面示意圖。 圖2係本創作實施例之智能控制單元及其電性連接太陽能供電單元之方塊圖。 圖3係本創作實施例之植生板構造及其吸收內層配置管線之示意圖。 圖4係本創作實施例之另一植生板構造及其吸收內層配置管線之示意圖。 圖5係本創作實施例之控制件以遠端通訊件與終端機通訊連接之方塊圖。

100:智慧型植生裝置

10:牆體

11:立面

12:上層

13:中層

14:下層

15:門

16:承接底盤

20:智能控制單元

21:控制件

22:傳感件

23:操作件

231a:入口部

231b:液體儲存裝置

232:藥劑噴灑器

233:藥劑儲存器

234:投射燈

30:太陽能供電單元

31:太陽能板

40:植生板

P:植株

Claims (10)

1. 一種綠牆之智慧型植生裝置，其包含： 一牆體，其具有一立面，該牆體供植株栽種並展示於該立面；以及 一智能控制單元，其包括一控制件、一傳感件及一操作件，該傳感件和該操作件設於該牆體上且電性連接該控制件，由該傳感件感測所述植株於該牆體栽種之一環境狀態，且該控制件對應該環境狀態滿足一設定條件時，該控制件觸發該操作件以適應性調整該環境狀態。
2. 如請求項1所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，該控制件包括一遠端通訊件，該控制件以該遠端通訊件經網際網路與一位於外部之終端機通訊連接，該傳感件所感測之該環境狀態可由該終端機接收並監控，且可由該終端機遠端遙控該控制件而觸發該操作件。
3. 如請求項2所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，該牆體以複數植生板相鄰排列所組成，各該植生板包括一基質層、一防水外層和一吸收內層，該防水外層和該吸收內層分別位在該基質層的相反兩面，該防水外層具有一顯露於外的植栽面，該複數植生板之該等植栽面構成該立面，所述植株穿經該防水外層而栽種於該基質層中。
4. 如請求項3所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，該傳感件包括一感測該基質層之基質檢測儀，該操作件包括一管線，該管線循著各該植生板之吸收內層而分布在該牆體；所述環境狀態為該基質檢測儀感測該基質層之含水率、溫度、氮磷鉀肥含量、酸鹼度以及氧化還原電位的至少一者；在所述環境狀態低於或高於該控制件之一設定值時滿足該設定條件，由該控制件觸發該管線提供水或調節液至各該吸收內層。
5. 如請求項4所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，各該植生板之吸收內層具有一可供該管線容設之槽部；所述調節液被儲存在一液體儲存裝置，該液體儲存裝置連通該管線。
6. 如請求項4所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，所述管線具有一入口部，所述水或調節液由該入口部進入該管線且輸送至各該吸收內層；於該牆體之底部設一承接底盤，由該承接底盤承接落下的水或調節液。
7. 如請求項2所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，該傳感件包括一影像擷取器，該操作件包括一藥劑噴灑器；所述環境狀態為該影像擷取器感測之影像中顯示有昆蟲；該控制件依據所述影像中的昆蟲辨識為病蟲害之物種時滿足該設定條件，而由該控制件觸發該藥劑噴灑器自動噴灑對應該物種之藥劑，以進行除蟲。
8. 如請求項7所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，該操作件包括一藥劑儲存器連結於該噴灑器，且該藥劑儲存器用以儲存多種病蟲害之物種的藥劑，該控制件由該藥劑儲存器中依據所辨識病蟲害之物種而選擇對應之藥劑，並提供至該噴灑器以對所栽種之植株噴灑。
9. 如請求項2所述綠牆之智慧型植生裝置，進一步包括一太陽能供電單元電性連接該控制件，該太陽能供電單元包括一太陽能板和一蓄電池，該太陽能板設置在該牆體外，而該蓄電池電性連接該太陽能板，該太陽能板接收光線後發電且蓄電於該蓄電池，以提供所述裝置所需之電力。
10. 如請求項2所述綠牆之智慧型植生裝置，其中，該傳感件包括一光度計，該操作件包括一投射燈；所述環境狀態為該光度計感測所述立面之光照度；在所述光照度低於該控制件之一設定值時滿足該設定條件，而由該控制件觸發該投射燈朝該立面照射，以亮化展示於該立面之所述植株。

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