CN103583348A - 一种低功耗智能型大厦植物工厂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合能源低功耗植物工厂大厦，其内容包括：风光互补与蓄能系统的综合利用，云计算，物联网与无线通信系统的综合利用，工业自动化，现代照明与农业技术的综合利用。将农田种植方式移动到建筑物中种植。并结合现代各种科学知识和生产技术手段把传统的受季节影响的种植方式改变成不受四季影响的现代化种植方式。把单茬种植变成多茬种植，大大提高了植物的产量。该发明属于多学科应用技术的综合体现。

Description

一种低功耗智能型大厦植物工厂

技术领域

本发明公开了一种混合能源低功耗植物工厂大厦，其内容包括：风光互补与蓄能系统的综合利用，云计算，物联网与无线通信系统的综合利用，工业自动化，现代照明与农业技术的综合利用。将农田种植移动到建筑物中种植。并结合现代各种科学知识和生产技术手段把传统的受季节影响的种植方式改变成不受四季影响的现代化种植方式。该发明属于多学科应用技术的综合体现。

背景技术

植物工厂发展历程概括起来大致分为3个阶段，各个阶段之间既相互联系又各有特点。早在20世纪40年代，美国加州帕萨迪纳建立了第一座人工气候室，并把营养液栽培与环境控制有机地结合起来。人工气候室(Phytotron)的出现引发出“模拟生态环境”研究领域的一场革命。1953年和1957年日本和前苏联也相继建成了大型人工气候室，进行人工可控环境下的栽培试验。人工气候室以及北欧在同一时期发展起来的设施园艺技术为植物工厂的出现奠定了技术基础。1957年世界上第一座植物工厂在丹麦约克里斯顿农场建成，面积为1000m2，属人工光和太阳光并用型，栽培作物为水芹，从播种到收获采用全自动传送带流水作业，年产水芹400万袋，约合100万Kg。1963年，奥地利的卢斯那公司建成一座高30m的塔式植物工厂，利用上下传送带旋转式的立体栽培方式种植莴苣，完全采用人工光源，使植物在均匀一致的光环境中生长，但运行成本较高。这一阶段的植物工厂特点是：①建设规模小。一般在几十到上百平方米；②范围窄。主要局限在实验室内。③试验作物品种单一。以芹菜和沙拉莴苣为主。④植物工厂类型多是人工光利用型，采用人工气候室，便于完全控制，但运行成本较高。一般玻璃温室用玻璃功能比较单一，主要起遮风挡雨，让阳光能够投射进来的作用。而现代玻璃温室中植物的生长要求在一年四季中获取阳光，温度有一定的严格要求，如：在炎热的夏天和严寒的冬天如何让温室中的温度保持在正常植物生长温域范围内？在温室里生长的植物如何用最少的能源消耗来维持温室的环境？随着社会的发展，现代农业科技的种植技术要求越来越高，怎样让温室中的装置智能化等等，

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是采用我国自主研发的关键新材料和国内外新技术进行综合开发和利用提供一种低功耗现代化多层植物工厂。机械化、自动化是植物工厂的重要特征之一，各类机械设备和配套装置在植物工厂内所占的比重较大，如：育苗设备，移栽设备，种苗播种设备，节水喷灌设备，收获设备，传送设备，营养液自动配制和输送设备，包装设备，预冷储藏设备，光照设备，除湿设备，加温控温设备，储电设备，风光互补发电设备，传感系统，输电设备，通风设备，降温设备，二氧化碳浓度控制设备，通信设备，中央控制室，视频监控设备，物联网系统和云计算等。除了对象作物和营养液之外，绝大多数都属于机械与设备的范畴。

1.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：低功耗植物大厦选用以智能调温调光玻璃为主的幕墙结构，该智能调光调温玻璃其电控装置供电为低于36伏以下的低电压。其中智能玻璃为36伏以下交流电供电，电加热为24伏直流电供电。玻璃整体结构为中空状玻璃；

2.利用环境自动控制，现代电子技术，现代生物技术，机器人和新材料技术进行周年多茬工厂化种植；

3.选用多种方式的植物灯进行补光，如：LED植物生长灯，0LED植物生长灯，场致发光玻璃平板植物生长灯和光导植物生长灯；

4.选用无土栽培方式，解决传统种植蔬菜的技术，用有机营养液取代化学生长液，水净化系统取代沉淀系统利用纳米光催化取代化学杀菌剂；

5.选用全电脑PLC配料及输液系统，向植物输送环保无公害植物营养液，无土栽培(水培植物架)采用多层结构，营养液种植床与多孔生长板可分离；

6.室内C02选用带流量计和过滤器瓶装装置和二氧化碳传感器及控制装置；按需自动调节室内二氧化碳含量；

7.室内湿度控制采用加热，通风和吸湿的方式解决，在室内加装除湿机，加湿机和加热机并通过自动控制系统进行智能化控制；

8.在能源方面选用太阳能光伏发电，太阳能聚热发电和风能发电相互补的发电蓄能系统，充分利用智能玻璃的潜在功能，有效合理的发挥智能玻璃蓄热隔热和调光功能合理使用各种能源的有机和谐利用；

9.风光互补储电选用钒电池和锂电池蓄电；

10.智能调温调光玻璃为中空结构，在中空玻璃中可按需通入气体或液体对玻璃进行调温，并可利用玻璃蓄热和隔热；

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：植物生长不受季节的影响按需生产植物，可进行多茬种植。生产环境优良有利于管理，可避免细菌和环境污染，使得人们可以吃上放心的蔬菜和粮食，由于该发明选用了多学科技术相结合的综合技术，使得该发明具有了多功能智能化的新特征。对于传统的种植模式进行了巨大的变革，并可连接智能控制系统(如：云技术)进行远距离控制。从整体上将该发明同传统种植方式相比具有如下优点：

1.植物不受自然气候的制约可安全种植；

2.一年四季可进行周年多茬种植植物；

3.生产环境可按需控制和调节，可实现无污染种植；

4.由于建筑物为多层结构，种植占地面积小，产量高；

5.由于选用智能型调温调光型中空玻璃可大大降低工厂功耗；

6.由于选用风光互补型能源系统，充分利用大自然能源；

7.由于选用了多种植物光源，可根据植物的生长要求灵活选择植物照明灯；

8.可与物联网和云计算嫁接。

Claims (6)

1.一种低功耗大厦植物工厂，其特征在于：所述植物工厂为在多层建筑物内种植植物的场所。

2.根据权利要求1所述的低功耗大厦植物工厂，其特征在于：大厦外墙选用中空式智能调光调温玻璃。

3.根据权利要求2所述的低功耗大厦植物工厂，其特征在于：大厦所用能源选用风光互补式蓄能系统供电。

4.根据权利要求3所述的低功耗大厦植物工厂，其特征在于：大厦内选用多种形式的植物生长灯，如：LED植物生长灯，0LED植物生长灯，场致发光平板植物生长灯和光导植物生长灯，并可按需进行植物光合照明。

5.根据权利要求4所述的低功耗大厦植物工厂，其特征在于：所述的工厂内，机械化、自动化是植物工厂的重要特征之一，如：育苗设备，移栽设备，种苗播种设备，节水喷灌设备，收获设备，传送设备，营养液自动配制和输送设备，包装设备，预冷储藏设备，光照设备，除湿设备，加温控温设备，储电设备，风光互补发电设备，传感系统，输电设备，通风设备，降温设备，二氧化碳浓度控制设备，通信设备，中央控制室，视频监控设备，物联网系统和云计算等。

6.根据权利要求5所述的低功耗大厦植物工厂，其特征在于：大厦植物栽培不受季节和环境气候的影响，可多茬种植植物；种植的植物环保无污染。