CN101919345A - 数字化太空大棚 - Google Patents

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Abstract

一种数字化太空大棚，它用于恶劣环境下对农作物的培育，尤其是用于沙漠、干旱地区、太空等环境下，其特点是：一种数字化太空大棚，它包括充气大棚、外部框架、遮阳装置、培育装置、灌溉系统、测温系统、测湿系统、测营养液系统、测水份系统，该数字化太空大棚只需要外界提供农作物生长需要的阳光及光合作用需要的二氧化碳，大棚内部还设置了各种可以使农作物进行最优化生长的配备及设置，它还利用工业以太网来实现对植物生长要素的实时监控、调节，并对各种数据进行分析、保存，实现了对植物生长过程的数字化控制。本发明解决了现有蔬菜大棚的不足，具有节能、环保、生产效率高、强度高、抗风雪能力强、防锈蚀性能、透光率高、寿命长、操作管理方便等特点。

Description

数字化太空大棚
一、技术领域
本发明涉及一种数字化太空大棚，它可用于恶劣环境下对农作物的培育，尤其是用于沙漠、干旱地区、太空等，此大棚内只需要提供农作物需要的阳光，将大棚放置这种环境下可进行并促进大棚内农作物的生长。
二、背景技术
我国是世界上受沙漠化影响最严重的国家之一，全国沙漠、戈壁和沙漠化土地约为188万km2，约占全国土地总面积的20％，沙漠地区长年干燥少雨，湿度低，温度高，水分蒸发量大，植物无法存活；另外，沙漠地区风力大，沙土疏松易于流动，刚栽入的幼苗无法有效扎根固定，植物成活率极低，在这种环境下植物成活低，更不可能在沙漠上种植农作物，在气候变化严重的今天，干旱地区越来越多，同时随着温室效应的加剧在以后很长一段时间内地球将发生气候的变化，如大气环流的改变，温度的普遍升高等等，可不可以使耕地资源使用过程中的效益最大化特别是在沙漠地区、干旱地区上种植农作物，并获得可观的成效，是科研的重要课题。利用高新技术改造传统农业无疑是中国农业前进的一条必由之路，为了实现这一目的，现在大多应用蔬菜大棚技术。
目前推广应用最多的有装配式镀锌薄壁钢管型(简称钢管大棚)和竹木圆拱型大棚两种，主要用于番茄、甜(辣)椒、茄子、黄瓜等夏菜的春季早熟栽培和冬延后栽培，以及育苗、杂交制种等，竹木圆拱型大棚是以竹或竹木为拱架材料，优点是取材容易，建造方便，造价低廉，缺点是拱架强度低，抗风雪能力差，易朽烂，每年需要维修和更换，有立柱的操作管理不太方便；装配式镀锌薄壁钢管型(简称钢管大棚)是以热镀锌薄壁钢管为拱架材料，优点是强度高，抗风雪能力强，防锈蚀性能好，透光率高，操作管理方便等，使用寿命长达10-15年，缺点是造价高，一次性投入大，而且他们不能在恶劣的环境下进行栽培。
三、发明内容
本发明的目的是要解决上述现有蔬菜大棚技术的不足，提供一种 数字化太空大棚，它可在恶劣环境下进行栽培并促进内部农作物生长，具有节能、环保、生产效率高、强度高、抗风雪能力强、防锈蚀性能、透光率高、寿命长、操作管理方便等特点。
本发明的目的是采用如下方案实现的：一种数字化太空大棚，它包括充气大棚、外部框架、遮阳装置、培育装置、灌溉系统、测温系统、测湿系统、测营养液系统、测水份系统，其特点是：所述充气大棚由充气帐篷、土壤槽、二氧化碳输送管、保温层组成；遮阳装置包括固定在转动杆上的前后卷帘式遮阳布、通过引线来实现开启或关闭的左右顶遮阳布、拉线、通过拉动拉线来带动的转动杆、安装在遮阳布一端的两个同步电机、装在同步电机上及装在遮阳布另一端的四个转轮、2个转轮之间的引线、套在转动杆上的转动杆盖；培育装置包括土壤槽、土壤槽内放置的土壤输送装置、以及由同步电机来带动的传动齿轮和输送带；灌溉系统和测营养液系统包括充气帐篷壁上装置的水分子收集槽、水分循环装置、上管道、营养液配置箱、下管道、滴灌头；测温系统、测湿系统和测水份系统包括调节充气帐篷内部温度的超导管、光氢离子发生器、外部框架顶部放置的两块太阳能发电板、一端固定在外部框架上另一端固定在气动支架上的固定支点、通过支点连接在滑轨上的气动支架、可以左右移动的滑轨、电线、用来形成正极铁网。
上述充气大棚放置在外部框架内，充气大棚内部可供种植农植物，大棚由充气帐篷、土壤槽、二氧化碳输送管、保温层组成，充气帐篷是密封的，为了防止对地放热，地面那一层做保温层，同时充气大棚内部所蒸发的水气会残留在大棚内，夜间温度有所降低，空气中的水分子凝结成水雾，一部分会吸附在充气帐篷壁上凝结成水珠，水珠会顺着充气帐篷壁流到水分子收集槽内，回收的水可以通过上管道输送到营养液配置箱内，然后配置出适合植物生长营养液或不配置的液体，再通过下管道、滴灌头来实现滴灌，从而最大化的实现水分子循环利用，节约用水量。
上述前后卷帘式遮阳布一端固定在转动杆上，转动杆的一端有齿，有齿的一端上牵引一根同样带齿的拉线，考虑到引线的滑动，在转动杆上套一个转动杆盖，可以通过拉动拉线来带动转动杆从而带动前后卷帘式遮阳布来实现卷动开启，左右顶遮阳布搭放在转动杆上，遮阳布的一端安装两个同步电机，装在同步电机上及装在遮阳布另一端的四个转轮，2个转轮之间牵一根引线，通过同步电机的正、反转 动带动转轮从而带动引线来实现左右顶遮阳布开启、关闭。
上述框架顶部上装置的两块可调节高度的太阳能单晶硅发电板一端固定在外部框架上的固定支点，另一端固定在气动支架上，而气动支架则通过固定支点连接在滑轨上，气动支架可以拉伸，滑轨可以左右移动，所以可以最大限度的调节太阳能发电板位置、角度，把发的电通过一根电线接引到植物上方的铁网内来形成正极，和地球这一负极形成高强度的电场，促进植物更容易吸收营养成份，进行更多的光合作用，电子不通过蓄电池蓄电而是直接输送到根部的形式，节约电力的同时也提高了农作物的生长速度。
上述土壤槽内放置土壤输送装置，它由同步电机来带动传动齿轮再带动输送带转动，来实现植物的种植，收割，帐篷内部的温度可通过超导管制热的方法来调节，充气大棚内部则加入光氢离子发生器，可以对充气大棚内的空气进行灭菌，尽量给植物提供一个最大化的有益的生长环境。
植物所需要的二氧化碳是发电厂产生的，通过管道输送到大充气大棚内，充气大棚内温度可通过超导管制热方法来调节，超导管内的超导液通过蒸发，由液体变为气体再通过真空挤压把含有热量气体传送到地下，因为夏季地下温度相对较低，气体会自动冷却变为液体，再把冷却过的超导液通过泵源打到地面进行蒸发调节循环；冬季则反之，放置进去的土壤，可通过微波消毒给植物提供一个最大化的有利的生长环境，使其保留适合植物生长的营养成分的情况下最大限度的除菌。
上述所有功能(灌溉、测温、测湿、测营养液、测水份)都是通过以太网来实现植物生长达到数字化自动控制，同时进行CPU的优化控制。
本发明采用上述方案的有益效果是：1)本发明采用了独特的体系，使得大棚可用于恶劣环境下对农作物的培育，尤其是在沙漠、干旱地区、太空等环境下对农作物的培育；2)该数字化太空大棚只需要外界提供农作物生长需要的阳光及光合作用需要的二氧化碳；3)利用太阳能单晶硅发电板发电，和地球这一负极形成高强度的电场，促进植物更容易吸收营养成份，进行更多的光合作用，使农作物可以进行快速生长，且该数字化太空大棚内部还设置了各种可以使农作物进行最优化生长的配备及设置，促进植物速度，节约电力的同时也提高了农作物的生产效率；4)利用光氢离子发生器灭菌，可以有 效的杀菌、消毒，为植物生长提供更加好的环境；5)利用工业以太网实现了对上述植物生长要素(如需水量、温度、湿度、营养液、二氧化氮等)作实时监控、调节，并对各种数据进行分析、保存，实现了对植物生长过程的数字化控制。
四、附图说明
图1是本发明数字化太空大棚的立体结构图；
图2是本发明数字化太空大棚收起遮阳布时的立体结构图；
图3是本发明数字化太空大棚中充气帐篷的内部结构图；
图4是本发明数字化太空大棚中遮阳布的结构图；
图5是本发明数字化太空大棚图4中A点的放大图；
图6是本发明数字化太空大棚中土壤输送装置结构图；
图7是本发明数字化太空大棚中图5中B点的放大图；
图8是本发明数字化太空大棚中太阳能发电板的运行轨迹模拟图。
对各幅附图中的标号说明如下：
1-外部框架；2-左右顶遮阳布；3-太阳能发电板；4-充气大棚；4a-充气帐篷；5-水分循环装置；6-土壤输送装置；7-超导管；8-前后卷帘式遮阳布；9-转动杆；10-拉线；11-转动杆盖；12-同步电机；13-转轮；14-引线；15-固定支点；16-气动支架；17-滑轨；18-电线；19-铁网；20-土壤槽；21-二氧化碳输送管；22-保温层；23-光氢离子发生器；24-水分子收集槽；25-上管道；26-营养液配置箱；27-下管道；28-滴灌头；29-输送带；30-传动齿轮。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明数字化太空大棚的具体实施方式作详细描述。
如图1、2、3所示，为本发明数字化太空大棚的结构图，即一种数字化太空大棚，它包括充气大棚4、外部框架1、遮阳装置、培育装置、灌溉系统、测温系统、测湿系统、测营养液系统、测水份系统，其特点是：所述充气大棚4由充气帐篷4a、土壤槽20、二氧化碳输送管21、保温层22组成；遮阳装置包括固定在转动杆9上的前后卷帘式遮阳布8、通过引线14来实现开启或关闭的左右顶遮阳布2、拉 线10、通过拉动拉线10来带动的转动杆9、安装在遮阳布一端的两个同步电机12、装在同步电机12上及装在遮阳布的另一端四个转轮13、2个转轮13之间的引线14、套在转动杆9上的转动杆盖11；培育装置包括土壤槽20、土壤槽20内放置的土壤输送装置6、以及由同步电机12来带动的传动齿轮30和输送带29；灌溉系统和测营养液系统包括充气帐篷4a壁上装置的水分子收集槽24、水分循环装置5、上管道25、营养液配置箱26、下管道27、滴灌头28；测温系统、测湿系统和测水份系统包括调节充气帐篷4a内部温度的超导管7、光氢离子发生器23、外部框架1顶部放置的两块太阳能发电板3、一端固定在外部框架1上另一端固定在气动支架16上的固定支点15、通过固定支点15连接在滑轨17上的气动支架16、可以左右移动的滑轨17、电线18、用来形成正极铁网19。
如图3所示，充气大棚4放置在外部框架1内，充气大棚4内部可供种植农植物，大棚由充气帐篷4a、土壤槽20、二氧化碳输送管21、保温层22组成，充气帐篷4a是密封的，为了防止对地放热，地面那一层做保温层22，而充气大棚4内部所蒸发的水气会残留在大棚内，夜间温度有所降低，空气中的水分子凝结成水雾，一部分会吸附在充气帐篷4a壁上凝结成水珠，水珠会顺着充气帐篷4壁流到水分子收集槽24内，回收的水可以通过上管道25输送到营养液配置箱26内，然后配置出适合植物生长营养液或不配置的液体，再通过下管道27、滴灌头28来实现滴灌，从而最大化的实现水分子循环利用，节约用水量。
如图4、5所示，前后卷帘式遮阳布8一端固定在转动杆9上，转动杆9的一端有齿，有齿的一端上牵引一根同样带齿的拉线10，考虑到引线14的滑动，在转动杆9上套一个转动杆盖11，可以通过拉动拉线10来带动转动杆9从而带动前后卷帘式遮阳布8来实现卷动开启，左右顶遮阳布2搭放在转动杆上，遮阳布的一端安装两个同步电机12，装在同步电机12上及装在遮阳布另一端的四个转轮13，2个转轮13之间牵一根引线14，通过同步电机12的正、反转动带动转轮13从而带动引线14来实现左右顶遮阳布2开启、关闭。
如图1、2、3、8所示，外部框架1顶部上装置的两块可调节高度的太阳能单晶硅发电板3一端固定在外部框架1上的固定支点15，另一端固定在气动支架16上，而气动支架16则通过固定支点15连接在滑轨17上，气动支架16可以拉伸，滑轨17可以左右移动，所 以可以最大限度的调节太阳能发电板3位置、角度，把发的电通过一根电线18接引到植物上方的铁网19内来形成正极，和地球这一负极形成高强度的电场，促进植物更容易吸收营养成份，进行更多的光合作用，电子不通过蓄电池蓄电而是直接输送到根部的形式，节约电力的同时也提高了农作物的生长速度。
如图3、6、7所示，土壤槽20内放置6土壤输送装置，它由同步电机12来带动传动齿轮30再带动输送带29转动，来实现植物的种植，收割，充气帐篷4a内部的温度可通过超导管7制热的方法来调节，充气大棚4内部则加入光氢离子发生器23，可以对充气大棚4内的空气进行灭菌，尽量给植物提供一个最大化的有益的生长环境。
植物所需要的二氧化碳是发电厂产生的，通过管道输送到充气大棚4内，充气大棚4内温度可通过超导管7制热方法来调节，超导管7内的超导液通过蒸发，由液体变为气体再通过真空挤压把含有热量气体传送到地下，因为夏季地下温度相对较低，气体会自动冷却变为液体，再把冷却过的超导液通过泵源打到地面进行蒸发调节循环；冬季则反之，放置进去的土壤，可通过微波消毒给植物提供一个最大化的有利的生长环境，使其保留适合植物生长的营养成分的情况下最大限度的除菌。
所有功能(灌溉、测温、测湿、测营养液、测水份)都是通过以太网来实现植物生长达到数字化自动控制，同时进行CPU的优化控制。

Claims (6)

1.一种数字化太空大棚，它包括充气大棚(4)、外部框架(1)、遮阳装置、培育装置、灌溉系统、测温系统、测湿系统、测营养液系统、测水份系统，其特点是：所述充气大棚(4)由充气帐篷(4a)、土壤槽(20)、二氧化碳输送管
(21)、保温层(22)组成；遮阳装置包括固定在转动杆(9)上的前后卷帘式遮阳布(8)、通过引线(14)来实现开启或关闭的左右顶遮阳布(2)、拉线(10)、通过拉动拉线(10)来带动的转动杆(9)、安装在遮阳布一端的两个同步电机(12)、装在同步电机(12)上及装在遮阳布的另一端四个转轮(13)、2个转轮(13)之间的引线(14)、套在转动杆(9)上的转动杆盖(11)；培育装置包括土壤槽(20)、土壤槽(20)内放置的土壤输送装置(6)、以及由同步电机(12)来带动的传动齿轮(30)和输送带(29)；灌溉系统和测营养液系统包括充气帐篷(4a)壁上装置的水分子收集槽(24)、水分循环装置(5)、上管道(25)、营养液配置箱(26)、下管道(27)、滴灌头(28)；测温系统、测湿系统和测水份系统包括调节充气帐篷(4a)内部温度的超导管(7)、光氢离子发生器(23)、外部框架(1)顶部放置的两块太阳能发电板(3)、一端固定在外部框架(1)上另一端固定在气动支架(16)上的固定支点(15)、通过固定支点(15)连接在滑轨(17)上的气动支架(16)、可以左右移动的滑轨(17)、电线(18)、用来形成正极铁网(19)。
2.根据权利要求1所述的数字化太空大棚，其特征是：所述充气大棚(4)放置在外部框架(1)内，充气大棚(4)内部可供种植农植物，大棚由充气帐篷(4a)、土壤槽(20)、二氧化碳输送管(21)、保温层(22)组成，充气帐篷(4a)是密封的，为了防止对地放热，地面那一层做保温层(22)，而充气大棚(4)内部所蒸发的水气会残留在大棚内，夜间温度有所降低，空气中的水分子凝结成水雾，一部分会吸附在充气帐篷(4a)壁上凝结成水珠，水珠会顺着充气帐篷(4)壁流到水分子收集槽(24)内，回收的水可以通过上管道(25)输送到营养液配置箱(26)内，然后配置出适合植物生长营养液或不配置的液体，再通过下管道(27)、滴灌头(28)来实现滴灌，从而最大化的实现水分子循环利用，节约用水量。
3.根据权利要求1所述的数字化太空大棚，其特征是：所述前后卷帘式遮阳布(8)一端固定在转动杆(9)上，转动杆(9)的一端有齿，有齿的一端上牵引一根同样带齿的拉线(10)，考虑到引线(14)的滑动，在转动杆(9)上套一个转动杆盖(11)，可以通过拉动拉线(10)来带动转动杆(9)从而带动前后卷帘式遮阳布(8)来实现卷动开启，左右顶遮阳布(2)搭放在转动杆上，遮阳布的一端安装两个同步电机(12)，装在同步电机(12)上及装在遮阳布另一端的四个转轮(13)，2个转轮(13)之间牵一根引线(14)，通过同步电机(12)的正、反转动带动转轮(13)从而带动引线(14)来实现左右顶遮阳布(2)开启、关闭。
4.根据权利要求1所述的数字化太空大棚，其特征是：所述外部框架(1)顶部上装置的两块可调节高度的太阳能单晶硅发电板(3)一端固定在外部框架(1)上的固定支点(15)，另一端固定在气动支架(16)上，而气动支架(16)则通过固定支点(15)连接在滑轨(17)上，气动支架(16)可以拉伸，滑轨(17)可以左右移动，所以可以最大限度的调节太阳能发电板(3)位置、角度，把发的电通过一根电线(18)接引到植物上方的铁网(19)内来形成正极，和地球这一负极形成高强度的电场，促进植物更容易吸收营养成份，进行更多的光合作用，电子不通过蓄电池蓄电而是直接输送到根部的形式，节约电力的同时也提高了农作物的生长速度。
5.根据权利要求1所述的数字化太空大棚，其特征是：土壤槽(20)内放置(6)土壤输送装置，它由同步电机(12)来带动传动齿轮(30)再带动输送带(29)转动，来实现植物的种植，收割，充气帐篷(4a)内部的温度可通过超导管(7)制热的方法来调节，充气大棚(4)内部则加入光氢离子发生器(23)，可以对充气大棚(4)内的空气进行灭菌，尽量给植物提供一个最大化的有益的生长环境。
6.根据权利要求1所述的数字化太空大棚，其特征是：植物所需要的二氧化碳是发电厂产生的，通过管道输送到充气大棚(4)内，充气大棚(4)内温度可通过超导管(7)制热方法来调节；
所有功能(灌溉、测温、测湿、测营养液、测水份)都是通过以太网来实现植物生长达到数字化自动控制，同时进行CPU的优化控制。
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