一個垂直的水培花園

允許高密度產量和更短的生長周期

減少資源消耗——水、肥料和空間

省力-無需耕種雜草或土壤

作物的一致性更高，口感更佳

由微控制器（RaspberryPi和Arduino）維護

澆水周期-監控和自動補充水位

植物養分和pH值-監測和糾正

溫度監測

空氣循環和照明控制（用于室內操作）

智能互聯

適用于智能手機、平板電腦和個人電腦的農場控制器應用程序

當系統需要補充時得到通知

當某些事情沒有按預期運行時發出警報

全年種植-一年中每個月都有新鮮農產品

非常適合空間有限的城市環境

通過自動化減少操作時間和維護

消除對養分和澆水周期的猜測

水培法是水培的一個子集，是一種使用礦物營養液在水中、無土的植物生長方法。

水培這個詞在技術上的意思是工作水，源于拉丁語“hydro”意思是水，“ponos”意思是勞動。許多不同的文明從一開始就依賴水培法來種植植物，例如早期的墨西哥和埃及文明。然而，最近水培種植在許多不同的市場中越來越受歡迎和使用。

綠色高效

水被再循環，這使得效率高，通常超過90%的水消耗效率。

我們的垂直設計允許在更小的占地面積內種植更高密度的植物。在不到5‘x5’的空間內，我們正在種植160株植物。

自動化

該系統由一系列Arduino控制器維護。澆水周期、pH值水平、營養水平、照明周期和通風扇都通過Arduino進行維護。

Arduino可以使用I2C聯網到RaspberryPi，以允許實時監控和更新所有系統參數。RaspberryPi進一步用于維護所有系統運行數據的歷史日志，并通過一組if網絡服務使其可用。

配套的智能手機/平板電腦應用程序與RaspberryPi連接，允許從世界任何地方配置和監控您的整個系統。RaspberryPi通過JSONWeb服務與應用程序通信。

我們在種植什么？

垂直水培非常適合綠葉蔬菜。我目前正在成功種植生菜（長葉萵苣、波士頓圍兜、春季混合）、卷心菜（紅色和綠色）、草藥（羅勒、香菜、薄荷、蒔蘿、細香蔥）、菠菜、羽衣甘藍（矮卷曲品種）、西蘭花和矮牽牛。

零件和零件

支撐架

（5）10‘-2“PVC管

（1）10’-3”PVC管

（4）2“PVC90°彎頭

（8）2”PVC三通

（4）3“至2”PVC三通

（4）3“PVC端蓋

注意：所有PVC管材和配件均為附表40-蜂窩狀PVC

塔/返回

（10）10‘-2”x3“PVC落水管

（1）10’PVC擠壓排水溝4”

（4）PVC天溝端蓋（確保左2個和右2個）

（2）1“螺紋到3/4”倒鉤適配器

（2）3/4“PVC內螺紋連接器

（20）2”PVC管衣架（“J”形掛鉤）

（20）#6不銹鋼11/2英寸機器螺釘和螺母

供水/回水

（1）10‘-1“ID飲用水管

（3）1”螺紋到3/4“倒鉤適配器

（1）1英寸倒鉤T恤

（5）3/4”PEX90°彎頭-帶刺

（1）3/4“PEXT恤-倒鉤

（1）1”至3/4“PEX減速器-帶刺

（2）10個PEX壓接環

（1）10件裝11/2”軟管夾

（1）25’-3/4“PEX

（20）可調0-10GPH滴灌器

（1）14加侖軟塑料桶

支撐架（步驟見圖片）

支撐框架由2”和3“OD（外徑）的標準壁厚40PVC制成。框架由這種材料制成，具有模塊化特性（易于組裝在一起）和易于使用的尺寸（易于使用基本工具直接切割）。這并不排除使用其他結構材料，如木材、塑料和金屬，因為框架是結構性的，不攜帶水。

工具說明：

該項目的PVC管最好使用斜切鋸切割。它們很容易作為廉價的手動工具或電動/電動工具獲得。斜切鋸提供良好的90°切割，有助于增加框架的穩定性。

PVC是使用兩部分膠水系統的膠水。

擺動式多功能電動工具用于切割垂直塔中的凹槽。

使用電熱槍塑造垂直塔中的口袋。

支撐架是（2）由（2）“頂桿”組件和（2）“交叉支撐”連接的主要腿組件。

“頂桿”和“交叉支撐”的長度決定了您的系統將支持的塔的容量。

有兩個由3”PVC制成的額外腿部延伸件，可以在室外使用時為元件提供額外的支撐。室內使用時可以省略這些。

在4‘處，我們支持（10）個在中心相距4.5“的生長塔。

支持頂

頂部支撐決定了生長系統的大小和系統可以支撐的塔數。

我們目前的計劃包括一個4英尺長的2英寸PVC，塔的中心間距為4.5英寸。可以通過增加塔中心之間的間距來修改間距以支持更大的生長區域。

此外，您可以減少管道的長度以支持較少數量的種植塔。

支撐頂部結構是（2）個相同構造的單元。

支持頂級切割列表

來自10’部分的2”PVC

在48“處切割（2）個部分-（這些是第1部分-第一和第二組）

支持頂部組裝說明

干裝如下：

將2”管道部件#1裝入（2）部件#290°彎頭

支撐底部

與頂部支撐一樣，底部交叉決定系統尺寸，該部件的寬度必須與支撐框架頂部相同。

我們目前的計劃包括4英尺的長度。

支撐底部是（2）相同的4‘部分。

框架底部還包括（2）個可選的延長腿，當將裝置安裝在室外時，可以很好地提供額外的抗風支撐。

支持底部切割清單

來自10’部分的2“PVC

在48”處切割（2）個部分-（這些是第1部分-第一和第二組）

從3“PVC的剩余部分

在12”處切割（4）個部分-（這些是第2部分）

支持上下指令

干裝如下：

將2“管道部件#1裝入主要支腿組件的部件#690°三通

注意：安裝底部橫梁時，您需要一個額外的人來幫助支撐腿

可選：將3”管道部件#2安裝到主要支腿組件的部件#990°三通

可選：將帽部件#3安裝到3“管道部件#2

種植塔/回水

塔為該系統中的植物提供生長區域。

或者當前的設計通過將3”垂直生長塔在中心（從塔中心到相鄰塔的距離）間隔4.5“，在塔之間提供大約1.5”來支持非常高密度的植物。

當前的4‘長度支持（10）個塔，每個塔具有（8）個插槽。通過兩側，我們為我們的整個系統獲得了（160）個植物。

這種高密度和垂直種植系統對您可以種植的植物類型有一些限制。

塔/返回概述

塔是2“x3”PVC改性落水管。落水管通常有10英尺的部分。

10’部分的可用性決定了我們設計的5‘高度。

回水是4“PVC雨水槽。也可提供10’部分。它們被切割并用排水溝蓋帽蓋在末端。確保您拿起左右版本的端蓋，因為它們是不同的。

塔/返回施工步驟

第1部分：塔

塔式切割清單

從10英尺長的2”x3“PVC落水管

在60英寸處將（10）個部分切成兩半

塔成型說明

我們構建了一個木模板工具來幫助形成植物口袋

將（20）個塔分成（2）組（10）。

為了改善種植空間，我們抵消/錯開種植塔中的植物槽。

在第一組（10）個塔的前面標記一條水平線，每6”從底部開始6“為（8）線。

速度方塊很有幫助，可以在下水口材料上形成一條直線。

在第一組（10）個塔的前面標記一條水平線，每6”從底部開始9“為（8）線。

使用帶有直切鉆頭的擺動式多功能電動工具，在繪制的線上切割2”切片。

使用電熱槍在切口上方3英寸和下方3英寸處軟化塑料幾秒鐘（大約15-30秒，具體取決于熱風槍的瓦數）。PVC將開始起皺或下沉，并呈現出濕松垮紙的外觀。

使用您的木模板在切口處滑入軟化的PVC。保持原位約30秒。

對塔中的剩余插槽重復此操作。

在塔的頂部和背面鉆一個3/16“的孔，以放置塔吊架的螺釘。

回水

回水切割清單

從10英尺長的4”PVC排水溝

在46“處切割（4）個部分

回水組裝說明

確定左右邊溝端蓋。

測試安裝在排水溝部分的端蓋。

我們用一些150號砂紙粗磨了排水溝塑料，其中蓋子與排水溝重疊（約5/8”）以獲得更好的附著力。

在端蓋的內側重疊邊緣上涂抹大量有機硅PVC粘合劑。

小心地將端蓋安裝在排水溝上，確保膠水接觸到排水溝材料周圍的所有地方。

我們用手指將多余的粘合劑推到排水溝和蓋子的邊緣，以確保良好的接觸。

將一塊遮蔽膠帶或其他易于去除的膠帶放在蓋子上，直到達到推薦的干燥時間。

重復其他3面，然后放在一邊直至干燥。

在4“排水溝的后壁上鉆一個1”孔以插入1“至3/4”帶倒鉤的適配器。這將作為回水到14加侖桶的連接器。

將適配器的1“螺紋側旋入排水溝內側的1”內螺紋連接器。

為回水的每一側切割（2）-12“軟1”乙烯基軟管部分。

使用1英寸倒鉤T恤在中心連接。

將一段乙烯基管切成適合放置14加侖水箱的長度。

供水

我們選擇3/4“PEX作為主供水管線，因為它具有飲用水安全特性和易于安裝，因為我們有PEX壓接安裝工具。如果沒有壓接工具，CPVC也是一個很好的選擇，CPVC是也通過飲用水認證，但需要膠水和接頭連接器進行組裝。

供水/回水概覽

水源的布置使得在主腿的中央橫梁處有一個單獨的上升。實施此設計是為了減少水泵的整體高度負載。與（2）6‘上升減少總水流量不同，上升對泵的效率略高。

供水/回水施工步驟

零件#1-#6是3/4”PEX切割以反映主要腿部尺寸。

這些是通過測量腿部尺寸來確定的最佳尺寸。

壓接Part#1、Part#2和Part#3以及Part#7-3/4“帶倒鉤的PEXT恤。

將部件#3和部件#4與部件#8-3/4”PEX90°彎頭壓接在一起。

將部件#4和部件#5與部件#9-3/4“PEX90°彎頭壓接在一起。

將部件#2和部件#6與部件#10-3/4”PEX90°彎頭一起壓接。

在零件#5和零件#6中為零件#11-滴灌器鉆孔。

從零件#5/零件#6的彎頭末端開始-從末端4“開始測量，并在PEX管道底部標記第一個孔。

沿著PEX管道底部畫一條線來標記剩余標記的底部是有幫助的。

從第一個標記開始測量4.5”并做第二個標記。

每4.5英寸重復一次，最后一個標記應該是從肘部到另一條腿的4英寸。

在標記上使用3/16鉆頭鉆頭。

安裝在滴灌器中-第11部分

滴灌器的孔稍微緊貼以防止不必要的滴水，用熱風槍短暫軟化PEX（30秒），這將使滴灌器更容易插入PEX。

在14加侖水桶上切一個1英寸的孔。

將1“至3/4”帶倒鉤的適配器穿過水容器壁。

將軟乙烯基軟管從回水槽三通連接到水桶。

電子產品

我們將控制器的功能分解為單獨的組件。

氣候機器人

作用：室內操作的環境控制。

用于根據開/關間隔時間表和循環風扇的恒溫和/或基于時間表的控制來維持光循環。

硬件部件

（1）Arduino

（1）Arduino2通道繼電器模塊板和擴展板

（1）個適合您空間大小的循環風扇

（1）15米-基于LED-12v靈活50505:1紅/藍

（1）用于Arduino的防水DS18B20數字溫度傳感器探頭

機器人

作用：水質控制

用于維持pH值水平維持和營養水平維持。

硬件部件

（1）Arduino

（1）Arduino2通道繼電器模塊板和擴展板

（1）模擬pH計套件

（1）Arduino電導率傳感器

（1）用于Arduino的防水DS18B20數字溫度傳感器探頭

（2）12VDC蠕動計量泵

水電機器人

作用：基于開/關時間間隔和水庫水位維護計劃的澆水周期

（1）Arduino

（1）Arduino2通道繼電器模塊板和擴展板

（2）側裝式水位控制浮球開關常閉

（1）1“水流量計計數器1-60L/min

（1）1/2”DC12V電動電磁閥進水流量開關常閉

（1）620GPH潛水泵