CN102405796B - 调控作物受光强度和角度的育苗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源技术领域，具体公开了一种调控作物受光强度和角度的育苗装置，包括：支撑架，其上设置有用于育苗的培养盒套箱；控制盒，设置在所述支撑架上，所述控制盒中设置有用于控制支撑架水平转动的水平电机，和垂直转动的轴向电机，分别与所述水平电机和轴向电机连接的两个电机驱动器，与两个所述电机驱动器连接的控制器；所述控制盒能连接计算机，控制支撑架的自转速率和俯仰摆动的频率；立柱，设置在所述控制盒下方，用于支撑所述支撑架和控制盒。本装置通过自动追光功能实现冠层一直保持最佳光照，通过装置自转和俯仰摆动分别实现不同方向的叶片和同一叶片不同部位均匀受光，达到最佳光合作用。

Description

调控作物受光强度和角度的育苗装置

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种能够自动调控作物受光强度和角度的育苗装置。

背景技术

目前，某些利用或收集太阳能的装置可以追踪太阳，通过与太阳入射光线保持垂直从而完全获取太阳能，这种追踪太阳的装置的发电量要比非追踪装置提高30％～35％，这就说明，追踪型装置有提高作物光合作用的潜力。在农作物种植生产中，作物的叶片对太阳辐射强度、太阳光线角度和光周期有独特的要求：当正午太阳光强过大时，作物往往出现光合午休现象和蒸腾午休现象，从而对作物的生产产生负面影响；由于太阳入射角度在变化，不同方向的作物叶片和叶片之间的遮挡，使得不同叶片及其不同部位不能均匀受光，得不到最佳光照，作物光合作用的潜力往往不能充分发挥；同时，作物的生长发育和形态建成也需要特定的光周期。而现有的农作物培育领域，农作物只能被动的接收太阳光照，从而不可避免的出现光合午休现象，不仅影响作物的生长，还浪费能源。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是根据作物自身生长特点和太阳光照的角度变化，按照受光强度和光周期的要求，自动追光，使作物一直保持最佳光照；通过装置自转实现不同方向的叶片均匀受光；通过俯仰摆动实现同一叶片不同部位均匀受光，达到最佳的光合作用和水分利用效率的效果；同时通过光强阈值的系统的避光功能来避免光合午休现象的出现，促进作物的生长发育和形态的建成。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种调控作物受光强度和角度的育苗装置，包括：

支撑架，其上设置有用于育苗的培养盒套箱；

控制盒，设置在所述支撑架上，所述控制盒中设置有用于控制支撑架水平转动的水平电机、垂直转动的轴向电机、分别与所述水平电机和轴向电机连接的两个电机驱动器，以及与两个所述电机驱动器连接的控制器；

立柱，设置在所述控制盒下方，用于支撑所述控制盒。

进一步地，还包括：

水平旋转轴，通过第一法兰固定在支撑架上；

减速机，设置在所述控制盒中，其一端连接水平电机的输出端，另一端连接水平旋转轴。

进一步地，还包括：

底板，位于所述控制盒底部，其下方固定有底板支承轴和套在所述底板支承轴上的第二法兰，所述底板支承轴和第二法兰之间还具有轴承，所述底板支承轴的下端固定在立柱上；

大齿轮，固定在所述底板支承轴上；

小齿轮，与所述大齿轮啮合，并与所述轴向电机的输出轴连接。

还包括：

上轴套，套在所述底板支承轴上，其上端顶在所述轴承的内圈，下端紧贴所述大齿轮的上端；

下轴套，套在所述底板支承轴上，其上端顶在所述大齿轮上，下端通过第三法兰与所述立柱连接。

进一步地，还包括：计算机，与所述控制器连接。

进一步地，还包括：

太阳方位传感器和光强传感器，设置在所述支撑架上，与所述控制器连接。

进一步地，还包括：

底座，其上设置有所述立柱。

还包括：

轴向电机托板，设置在所述底板的一侧，用于固定轴向电机。

其中，所述支撑架上由纵横的梁分隔为多个区域，所述区域上设置有培养盒套箱，所述培养盒套箱中放置有网状的育苗盘。

进一步地，还包括：

隔板，设置在所述底板上，呈几字型，其上设置有减速机和两个立式座轴承。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下有益效果：本发明实施例通过自动追光功能实现冠层一直保持最佳光照，通过装置自转实现不同方向的叶片均匀受光，通过俯仰摆动实现同一叶片不同部位均匀受光，达到最佳的光合作用和水分利用效率的效果，同时通过光强阈值的系统的避光功能来避免光合午休现象的出现，促进作物的生长发育和形态的建成。由于支撑架上设置了网格状的育苗盘来固定作物，使土壤和作物不会随支撑架的转动而移动。

附图说明

图1是本发明实施例的调控作物受光强度和角度的育苗装置的主视图；

图2是本发明实施例的调控作物受光强度和角度的育苗装置的剖面图；

图3是本发明实施例的调控作物受光强度和角度的育苗装置的俯视图。

其中，1：支撑架；2：第一法兰；3：水平旋转轴；4：立式座轴承；5：减速机；6：水平电机；7：培养盒套箱；8：轴向电机；9：底板支承轴；10：隔板；11：盒盖连接片；12：底板；13：轴向电机托板；14：底板垫片；15：轴承；16：小齿轮；17：第二法兰；18：大齿轮；19：上轴套；20：下轴套；21：第三法兰；22：立柱；23：底座；24：控制器；25、26：电机驱动器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-图3所示，为本发明实施例的调控作物受光强度和角度的育苗装置的结构示意图，该装置包括：支撑架1、控制盒、控制器24、水平电机6和轴向电机8、两个电机驱动器25和26、底板支承轴9、立柱22和底座23。

其中，支撑架1可以为长方形或正方形框架，或其它规则形状。其上有纵横设置的梁，将其分为多个区域。靠近支撑架1四周的区域用来放置培养盒套箱7，位于支撑架1中间区域为双层的框架，用于设置控制盒。

控制盒内设置有控制器24、水平电机6和轴向电机8，两个电机驱动器25、26，减速机5，以及开关电源。其中两个电机驱动器25、26分别与水平电机6和轴向电机8连接，控制器24与两个电机驱动器25、26连接。减速机5一端连接水平电机6的输出端，另一端连接水平旋转轴。减速机5的输出键孔与水平旋转轴3连接，水平旋转轴3通过第一法兰2固定在支撑架1上，水平旋转轴3用于控制支撑架1上下摆动，减速机5用于控制水平旋转轴3的旋转速度，将水平电机6的转速减到合适的速度；水平电机6和轴向电机8分别用于控制支撑架1水平转动和轴向转动。控制器24与外部的计算机连接，计算机用于控制控制器24对支撑架1的旋转角度进行调节。

底板12的下方固定有底板支承轴9、底板垫片14和第二法兰17，使用螺钉将底板12、底板支承轴9、底板垫片14和第二法兰17固定在一起；底板支承轴9的下端固定于立柱22上；立柱22不可伸缩且高度固定，该高度优选地为0.5m-1m，立柱22固定在底座23上。

底板12上设置有隔板10，本实施例中的隔板10为几字型，为了避开底板12的螺钉；隔板10上设置有减速机5，和两个立式座轴承4，用于支撑水平旋转轴3。

底板12的一侧设置有轴向电机托板13，用来固定轴向电机8，轴向电机8的输出轴上设置有小齿轮16，底板12两端设置有盒盖连接片11。

第二法兰17套在底板支承轴9上，第二法兰17的中间具有轴承15，轴承15的外圈连接在第二法兰17上，轴承15的内圈固定在底板支承轴9上，即轴承15穿过底板支承轴9。本实施例中的轴承15采用角接触球轴承，也可以使用其他的轴承，由于第二法兰17与底板12固定，这样底板12相对于底板支承轴9以及立柱22就可以旋转。

上轴套19套在底板支承轴9上，上轴套19的上端顶着轴承15的内圈，下端紧贴大齿轮18的上端。小齿轮16连接在轴向电机8的输出轴上，大齿轮18通过键固定在底板支承轴9上，大齿轮18和小齿轮16啮合。下轴套20的上端顶在大齿轮18上，下端通过第三法兰21与立柱22连接，上轴套19和下轴套20用于固定大齿轮18使其不会上下滑动。

控制盒为不锈钢箱体，其上面具有不锈钢盒盖，底板12的两端具有盒盖连接片11，用于将盒盖固定到底板12上。

本实施例的立柱22和底座23都采用钢结构并加粗，以起到更好的支撑作用。

计算机中装载有农业专家系统，该系统根据作物自身生长特点及其对光照和光周期的需求，控制控制器24。

进一步地，支撑架1上还设置有圆柱形的太阳方位传感器，优选地，该太阳方位传感器设置在支撑架1的中心位置，太阳方位传感器与控制器24连接，用于识别来自太阳的光照强度并将识别的信号传输给计算机。

本实施例的支撑架1上设置有培养盒套箱7，培养盒套箱7内放置有网格状的育苗盘，培养盒套箱7可以防止育苗盘因支撑架1的转动向位置低的方向滑落。

本发明调控作物受光强度和角度的育苗装置的工作原理是：

太阳方位传感器识别来自太阳的光照强度并将识别的信号传输给计算机，计算机根据接收到的信号传输给控制器24并控制控制器24，控制器24将接收到的信号记录后，根据该信号来分析识别当前太阳的位置，并根据预先设定的工作模式和作物自身生长特点及其对光照和光周期的需求，判断是否达到作物获取阳光的最佳角度，并确定是否需要调节支撑架1的朝向，以及若要调节，需要将支撑架1调节到何种角度，然后输出两路控制信号分别通过电机驱动器25和26控制水平电机6和轴向电机8的转动角度，并通过减速机5和大齿轮18、小齿轮16带动支撑架1在水平和垂直方向上旋转，来控制支撑架1的自转速率和俯仰摆动的频率。从而实现本装置的自动追光，自转和俯仰摆动。

计算机能和控制器24通信读取当前控制器24的状态，计算机装载的农业专家系统也能根据当前作物的实际受光情况，调节当前控制器24的工作模式和支撑架1的朝向，包括控制支撑架1的自转速率和俯仰摆动的频率。通过太阳方位传感器检测环境光照强度，在阳光光照最强的时候，如果该光照超出了作物的生长需求，则控制器24会发出信号控制支撑架1逆转，将作物朝向太阳的角度调整至作物所需光能的角度。此外还可以根据季节设置本装置的启动时间和停止时间，比如设置为6:00-18:00，则早上6点太阳方位传感器开始识别太阳的光照强度，晚上18点时控制器24会控制太阳方位传感器停止识别，并输出控制信号给电机驱动器25、26使支撑架1转回早上启动的位置。如果遇到某一天先有太阳后无太阳的天气，太阳方位传感器会识别不了太阳光强，则停止转动，等到太阳再次出现后继续识别，若太阳不再出现，则到了晚上设定停止的时间，控制器24控制支撑架1转回早上启动的位置。

本实施例提供的装置通过其自转，在太阳辐射强度弱时，能够调整支撑架1的水平朝向使作物的不同方向的叶片与太阳尽可能保持直射的角度来使作物得到光照，并且均匀受光；在太阳辐射强度很强时，使作物与太阳保持一定的角度，通过光强阈值的系统的避光功能来避免光合午休现象的出现，这样可以达到最佳的光合作用和水分利用率。

由以上实施例可以看出，本发明实施例提供的育苗装置通过计算机中农业专家系统预先设置的程序，来控制装置自转的速率和俯仰摆动的频率。根据作物的生长特点和太阳光角度的变化，通过装置俯仰摆动来自动调节支撑架的俯仰朝向，从而使得作物的同一叶片的不同部位能够与太阳保持合适的角度且均匀受光，达到最佳的光合作用和水分利用效率的效果，促进了作物的生长发育和形态的建成，适用于各种农作物。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，包括：

支撑架，其上设置有用于育苗的培养盒套箱；

控制盒，设置在所述支撑架上，所述控制盒中设置有用于控制支撑架水平转动的水平电机、垂直转动的轴向电机、分别与所述水平电机和轴向电机连接的两个电机驱动器，以及与两个所述电机驱动器连接的控制器；

水平旋转轴，通过第一法兰固定在支撑架上；

减速机，设置在所述控制盒中，其一端连接水平电机的输出端，另一端连接水平旋转轴；

底板，位于所述控制盒底部，其下方固定有底板支承轴和套在所述底板支承轴上的第二法兰，所述底板支承轴和第二法兰之间还具有轴承，所述底板支承轴的下端通过轴承固定在立柱上；

大齿轮，固定在所述底板支承轴上；

小齿轮，与所述大齿轮啮合，并与所述轴向电机的输出轴连接；

立柱，设置在所述控制盒下方，用于支撑所述控制盒。

2.如权利要求1所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，还包括：

上轴套，套在所述底板支承轴上，其上端顶在所述轴承的内圈，下端紧贴所述大齿轮的上端；

下轴套，套在所述底板支承轴上，其上端顶在所述大齿轮上，下端通过第三法兰与所述立柱连接。

3.如权利要求1所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，还包括：计算机，与所述控制器连接。

4.如权利要求1所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，还包括：

太阳方位传感器和光强传感器，设置在所述支撑架上，与所述控制器连接。

5.如权利要求1所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，还包括：

底座，其上设置有所述立柱。

6.如权利要求5所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，还包括：

轴向电机托板，设置在所述底板的一侧，用于固定轴向电机。

7.如权利要求5所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，

所述支撑架上由纵横的梁分隔为多个区域，所述区域上设置有培养盒套箱，所述培养盒套箱中放置有网状的育苗盘。

8.如权利要求1所述的调控作物受光强度和角度的育苗装置，其特征在于，还包括：

隔板，设置在所述底板上，呈几字型，其上设置有减速机和两个立式座轴承。

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