CN102771341A - 一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚，属于新材料、新能源应用技术领域。在蔬菜田地上，用石墨烯管材支撑柱、石墨烯管材棚架建造石墨烯蔬菜大棚，在石墨烯蔬菜大棚上安装石墨烯太阳能电池，阳光照射石墨烯太阳能电池产生电流，电流通过导电线向石墨烯温度传感器和石墨烯湿度传感器供电，感知蔬菜大棚内的温度和湿度信息，并分别通过发射天线甲和发射天线乙发送信息，管理中心的接收天线丙接收信息后、输入计算机处理中心进行处理，石墨烯蔬菜大棚无线指令器将指令通过发射天线丙发送到空中，蔬菜大棚上的调湿器通过接收天线甲接收信息后调节大棚内的湿度，蔬菜大棚上的调温器通过接收天线乙接收信息后调节大棚内的温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚，属于新能源、新材料应用技术领域。
背景技术
本项专利的发明人缪同春1962年从农科大学毕业后参加农业生产实践多年，1965年前后，塑料大棚开始在蔬菜生产中得到推广应用，采用竹片、竹竿搭建的塑料大棚，由于竹片和竹竿不能承担过大的重量，竹片塑料大棚的建造宽度只有2米—6米，高度只有1.2—1.5米，个子高的人要弯着腰才能进入大棚。两个大棚之间要留有2米宽的空地供修补大棚和运输蔬菜，这种旧式蔬菜大棚的农田利用率低、浪费土地多，空地上杂草丛生、病虫害繁殖、管理水平低，蔬菜产量不高，蔬菜品质不够好，但比起露天种植蔬菜，已前进了一小步。
1985年前后，推广钢管结构的塑料大棚，由于钢管和钢材搭建的蔬菜大棚能够承担较大的重量，大棚上面可以覆盖更大面积的、更大重量的塑料薄膜，钢管塑料大棚的建造宽度增加到8米—50米，高度相应增加到2米—5米，菜农可以直着身子进入蔬菜大棚用先进的农具管理蔬菜，两座钢管蔬菜大棚之间只需要修建一条沟顶宽度1米、沟底宽度50公分、沟深1米的水泥斜壁排水沟，在排水沟两旁各建一条宽度40公分的水泥人行道供大棚管理人员行走，钢管蔬菜大棚的门前有宽度为5米的机动车道供运输蔬菜的车辆通行，钢管蔬菜大棚区的生产水平和管理水平有了明显的提高。
历史的快车驶进2012年，城市郊区种植叶菜类蔬菜大棚的管理要求越来越高，人民群众要求生产食用安全的有机蔬菜的呼声越来越高，城市郊区的土地资源越来越紧缺，管理蔬菜的人力成本上升较快，蔬菜管理人员的知识水平、科学水平需要提高，蔬菜生产中目前没有广泛应用新能源、新材料先进技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚。
蔬菜大棚跨度的大小与建造蔬菜大棚所用的材料密切相关。建造蔬菜大棚所用的材料所能承受的重量越大，材料越是强硬，其所建造的蔬菜大棚的跨度就越大，蔬菜大棚跨度的增加必能减少大棚之间留出的空地，节约宝贵的土地资源，增产更多的优质蔬菜。
本项专利的发明人缪同春有高级农艺师的技术职称，曾经在蔬菜大棚里从事多年的技术工作，一直盼望世界上能出现一种可以用于建造大跨度信息化蔬菜大棚的新材料，盼到2012年，终于发现石墨烯新材料能够用于建造大跨度信息化的现代蔬菜大棚。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫从石墨中分离出可以单独存在的石墨烯，这两位物理学家由于“在二维石墨烯材料的开创性实验”中的成就荣获2010年诺贝尔物理学奖。本项专利的发明人缪同春研究石墨烯的特性后发现石墨烯有许多宝贵特性适用于现代化蔬菜大棚：
1.石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚固，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。美国、俄罗斯、日本有人开始筹建从航天中心通往轨道太空站的“太空天梯”，其主要材料是石墨烯管。因此，缪同春提出在地平面上用石墨烯新材料建造宽度为50米—10000米、高度为10米—2000米的单座蔬菜大棚是完全可行的，无人机在蔬菜大棚内飞行参与管理蔬菜也是完全可行的。
2.在石墨烯蔬菜大棚上安装石墨烯太阳能电池可以产生大量的电流。美国创造石墨烯太阳能电池光电转换效率已达到8.6%的纪录，这一数字还将提高，电流可以向安装在石墨烯蔬菜大棚上的调温器、调湿器供电，可以向安装在石墨烯蔬菜大棚内的石墨烯温度传感器、石墨烯湿度传感器供电，也可以向安装在石墨烯蔬菜大棚内的诱虫灯供电，诱杀农业害虫，不使用化学杀虫剂，显著提高蔬菜的食用安全性。
3.石墨烯是最薄的纳米材料，完全透光、只吸收2.3%的白光，是一种透明、良好的导体，比起现在农业上普遍使用的聚乙烯塑料薄膜更适合培育出健壮的植物体。
4.石墨烯在常温下具有比硅高的载流子迁移率，常温下其电子迁移率超过15000㎝2／v·s，电阻率只有10-6Ω·㎝，比铜材或银材的电阻更低。在本发明中，将石墨烯应用到石墨烯温度传感器和石墨烯湿度传感器中，其灵敏度将提高数倍，将石墨烯应用到调温器、调湿器中，其工作效率将提高数倍，将石墨烯应用到计算机处理中心，由于电子在石墨烯中的运动速度达到光速的1／300，远远超过了电子在其他导体中的运动速度，计算机处理中心的计算和处理速度大大提高。整个石墨烯蔬菜大棚的信息化管理水平将大幅提高。
5.石墨烯的导热系数高达5300W／m·k,在冬季，可以集中贮存并利用石墨烯蔬菜大棚上的热量用于蔬菜育苗。
6.石墨烯是目前世界上最薄，也是强度最大的纳米材料，高大的石墨烯蔬菜大棚，能承受大风的吹袭而不会断裂，这是目前任何蔬菜大棚上的任何塑料薄膜不能与石墨烯薄膜相比的。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
由石墨烯管材支撑柱2、石墨烯太阳能电池3、石墨烯管材棚架4、蔬菜大棚门5、石墨烯温度传感器7、发射天线甲8、石墨烯湿度传感器9、发射天线乙10、导电线11、调湿器12、接收天线甲13、调温器14、接收天线乙15、接收天线丙16、计算机处理中心17、石墨烯蔬菜大棚无线指令器18、发射天线丙19共同组成建造在蔬菜田地6上的石墨烯蔬菜大棚1；
在蔬菜田地6上按照设计图纸竖立石墨烯管材支撑柱2，在石墨烯管材支撑柱2上架设石墨烯管材棚架4，在石墨烯管材棚架4上安装石墨烯太阳能电池3，在石墨烯蔬菜大棚1的内部安装石墨烯温度传感器7、导电线11、发射天线8，在石墨烯蔬菜大棚1的内部安装石墨烯湿度传感器9、导电线11、发射天线10，在石墨烯蔬菜大棚1的顶部安装调湿器12、接收天线甲13，在石墨烯蔬菜大棚1的顶部安装调温器14、接收天线乙15，在石墨烯蔬菜大棚1下部的四周开设蔬菜大棚门5；
石墨烯太阳能电池3通过导电线11与石墨烯温度传感器7连结，石墨烯太阳能电池3通过导电线11与石墨烯湿度传感器9连结，石墨烯太阳能电池3通过导电线11与调湿器12连结，石墨烯太阳能电池3通过导电线11与调温器14连结，接收天线丙16、计算机处理中心17、石墨烯蔬菜大棚无线指令器18、发射天线丙19通过内置导电线相互连结。
石墨烯管材棚架4搭建的单座石墨烯蔬菜大棚1的横向宽度为50米—10000米，纵向高度为20米—2000米。
石墨烯管材支撑柱2的安装数量是单座石墨烯蔬菜大棚1安装石墨烯管材支撑柱2的数量是60根—6000根。
石墨烯太阳能电池3的光电转换效率是8%—12%。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
在蔬菜田地上，用石墨烯管材支撑柱、石墨烯管材棚架建造石墨烯蔬菜大棚，在石墨烯蔬菜大棚上安装石墨烯太阳能电池，阳光照射石墨烯太阳能电池产生电流，电流通过导电线向石墨烯温度传感器和石墨烯湿度传感器供电，感知蔬菜大棚内的温度和湿度信息，并分别通过发射天线甲和发射天线乙发送信息，管理中心的接收天线丙接收信息后、输入计算机处理中心进行处理，石墨烯蔬菜大棚无线指令器将指令通过发射天线丙发送到空中，蔬菜大棚上的调湿器通过接收天线甲接收信息后调节大棚内的湿度，蔬菜大棚上的调温器通过接收天线乙接收信息后调节大棚内的温度。
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
由石墨烯管材支撑柱2、石墨烯太阳能电池3、石墨烯管材棚架4、蔬菜大棚门5、石墨烯温度传感器7、发射天线甲8、石墨烯湿度传感器9、发射天线乙10、导电线11、调湿器12、接收天线甲13、调温器14、接收天线乙15、接收天线丙16、计算机处理中心17、石墨烯蔬菜大棚无线指令器18、发射天线丙19共同组成建造在蔬菜田地6上的石墨烯蔬菜大棚1；
在蔬菜田地6上按照设计图纸竖立石墨烯管材支撑柱2，在石墨烯管材支撑柱2上架设石墨烯管材棚架4，在石墨烯管材棚架4上安装石墨烯太阳能电池3，在石墨烯蔬菜大棚1的内部安装石墨烯温度传感器7、导电线11、发射天线8，在石墨烯蔬菜大棚1的内部安装石墨烯湿度传感器9、导电线11、发射天线10，在石墨烯蔬菜大棚1的顶部安装调湿器12、接收天线甲13，在石墨烯蔬菜大棚1的顶部安装调温器14、接收天线乙15，在石墨烯蔬菜大棚1下部的四周开设蔬菜大棚门5；
石墨烯太阳能电池3通过导电线11与石墨烯温度传感器7连结，石墨烯太阳能电池3通过导电线11与石墨烯湿度传感器9连结，石墨烯太阳能电池3通过导电线11与调湿器12连结，石墨烯太阳能电池3通过导电线11与调温器14连结，接收天线丙16、计算机处理中心17、石墨烯蔬菜大棚无线指令器18、发射天线丙19通过内置导电线相互连结。
石墨烯管材棚架4搭建的单座石墨烯蔬菜大棚1的横向宽度为50米—10000米，纵向高度为20米—2000米。
石墨烯管材支撑柱2的安装数量是单座石墨烯蔬菜大棚1安装石墨烯管材支撑柱2的数量是60根—6000根。
石墨烯太阳能电池3的光电转换效率是8%—12%。
在蔬菜田地6上按照设计图纸上的距离和深度埋设石墨烯管材支撑柱2，在石墨烯管材支撑柱2上安装石墨烯管材棚架4组成石墨烯蔬菜大棚1的骨架。然后，在石墨烯管材棚架4上安装石墨烯太阳能电池3，在石墨烯蔬菜大棚1的内部安装石墨烯温度传感器7、发射天线甲8、石墨烯湿度传感器9，发射天线乙10、导电线11，在石墨烯管材棚架4的内部安装调湿器12、接收天线甲13、调温器14、接收天线乙15，在石墨烯蔬菜大棚1的下部的四周开设蔬菜大棚门。石墨烯温度传感器7在石墨烯蔬菜大棚1内感知到温度信息的变化，将感知到的温度信息变化的信息转换成电信号通过发射天线甲8发送出去，管理中心的接收天线丙16接收到温度变化的电信号后、输入计算机处理中心17进行处理，并将调控温度变化的措施指令通过石墨烯蔬菜大棚无线指令器18的发射天线丙19发送出去，接收天线乙15接收到调控温度变化的措施指令后，指令调温器14开始工作，按照蔬菜生产中的技术要求，调节石墨烯蔬菜大棚1内的温度环境。石墨烯湿度传感器9在石墨烯蔬菜大棚1内感知到湿度信息的变化、将感知到湿度信息变化的信息转换成电信号，通过发射天线乙10发送出去，管理中心的接收天线丙16接收到湿度变化的电信号后、输入计算机处理中心17进行处理，并将调控湿度变化的措施指令通过石墨烯蔬菜大棚无线指令器18的发射天线丙19发送出去，接收天线甲13接收到调控湿度变化的措施指令后，指令调湿器12开始工作，按照蔬菜生产中的技术要求，调节石墨烯蔬菜大棚1内的湿度环境。
现举出实施例如下：
实施例一：
在蔬菜田地上，用1180根石墨烯管材支撑柱和石墨烯管材棚架建造横向宽度为2500米，纵向高度为300米的单座石墨烯蔬菜大棚，在石墨烯蔬菜大棚上安装石墨烯太阳能电池，太阳光照射石墨烯太阳能电池产生电流，电流通过导电线向石墨烯温度传感器和石墨烯湿度传感器供电，感知蔬菜大棚内的温度和湿度信息，并分别通过发射天线甲和发射天线乙发送信息，管理中心的接收天线丙接收信息后、输入计算机处理中心进行处理，石墨烯蔬菜大棚无线指令器将指令通过发射天线丙发送到空中，蔬菜大棚上的调湿器通过接收天线甲接收指令信息后调节大棚内的湿度，蔬菜大棚上的调温器通过接收天线乙接收指令信息后调节大棚内的温度。
实施例二：
在蔬菜田地上，用66根石墨烯管材支撑柱和石墨烯管材棚架建造横向宽度为180米，纵向高度为26米的单座石墨烯蔬菜棚，在石墨烯蔬菜大棚上安装石墨烯太阳能电池，太阳光照射石墨烯太阳能电池产生电流，电流通过导电线向石墨烯温度传感器和石墨烯湿度传感器供电，感知蔬菜大棚内的温度和湿度信息，并分别通过发射天线甲和发射天线乙发送信息，管理中心的接收天线丙接收信息后、输入计算机处理中心进行处理，石墨烯蔬菜大棚无线指令器将指令通过发射天线丙发送到空中，蔬菜大棚上的调湿器通过接收天线甲接收指令信息后调节大棚内的湿度，蔬菜大棚上的调温器通过接收天线乙接收指令信息后调节大棚内的温度。
Claims (4)
1.一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚，其特征是，由石墨烯管材支撑柱（2）、石墨烯太阳能电池（3）、石墨烯管材棚架（4）、蔬菜大棚门（5）、石墨烯温度传感器（7）、发射天线甲（8）、石墨烯湿度传感器（9）、发射天线乙（10）、导电线（11）、调湿器（12）、接收天线甲（13）、调温器（14）、接收天线乙（15）、接收天线丙（16）、计算机处理中心（17）、石墨烯蔬菜大棚无线指令器（18）、发射天线丙（19）共同组成建造在蔬菜田地（6）上的石墨烯蔬菜大棚（1）；
在蔬菜田地（6）上按照设计图纸竖立石墨烯管材支撑柱（2），在石墨烯管材支撑柱（2）上架设石墨烯管材棚架（4），在石墨烯管材棚架（4）上安装石墨烯太阳能电池（3），在石墨烯蔬菜大棚（1）的内部安装石墨烯温度传感器（7）、导电线（11）、发射天线（8），在石墨烯蔬菜大棚（1）的内部安装石墨烯湿度传感器（9）、导电线（11）、发射天线（10），在石墨烯蔬菜大棚（1）的顶部安装调湿器（12）、接收天线甲（13），在石墨烯蔬菜大棚（1）的顶部安装调温器（14）、接收天线乙（15），在石墨烯蔬菜大棚（1）下部的四周开设蔬菜大棚门（5）；
石墨烯太阳能电池（3）通过导电线（11）与石墨烯温度传感器（7）连结，石墨烯太阳能电池（3）通过导电线（11）与石墨烯湿度传感器（9）连结，石墨烯太阳能电池（3）通过导电线（11）与调湿器（12）连结，石墨烯太阳能电池（3）通过导电线（11）与调温器（14）连结，接收天线丙（16）、计算机处理中心（17）、石墨烯蔬菜大棚无线指令器（18）、发射天线丙（19）通过内置导电线相互连结。
2.根据权利要求1所述的一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚，其特征是，所述的石墨烯管材棚架（4）搭建的单座石墨烯蔬菜大棚（1）的横向宽度为50米—10000米，纵向高度为20米—2000米。
3.根据权利要求1所述的一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚，其特征是，所述的石墨烯管材支撑柱（2）的安装数量是单座石墨烯蔬菜大棚（1）安装石墨烯管材支撑柱（2）的数量是60根—6000根。
4.根据权利要求1所述的一种用石墨烯新材料建造的大跨度信息化蔬菜大棚，其特征是，所述的石墨烯太阳能电池（3）的光电转换效率是8%—12%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121114 |