CN104429699B - 一种自动追日式多层立体草莓栽培系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种栽培系统，特别涉及一种可自动转动的追日式多层立体草莓栽培系统。本发明的目的在于提供一种可自动转动的自动追日式多层立体草莓栽培系统及其使用方法。该系统可根据温室当地经纬度和一天中主要采光时段的太阳方位角变化，在不同采光时段由自动控制箱控制电机，进而带动曲柄连杆转动栽培架合理角度来实现草莓最大限度接受太阳光，解决光照均匀性问题和遮光问题。本发明的自动追日式多层立体草莓栽培系统，有效提高了栽培系统的进光量，可有效提高草莓光合作用，增加产量、提高品质；本发明结构简单、成本低、调节过程全部为自动控制，大大节省了劳动力，操作简便，运行效果好，具有节能、实用的特点。

Description

一种自动追日式多层立体草莓栽培系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种栽培系统，特别涉及一种可自动转动的自动追日式多层立体草莓栽培系统及其使用方法。

背景技术

草莓具有较高的营养价值和经济价值，深受人们的喜爱。近年来随着消费者对草莓需求量的迅速增加，草莓的栽培技术也相应提高。立体栽培作为一种新型的栽培模式受到人们的关注，在设施园艺中草莓立体栽培已得到应用，目前立体栽培草莓主要集中在我国北方地区的日光温室中。

对于草莓多层立体栽培，采光性即光能利用率是最重要的性能评价指标，也是影响草莓的产量和品质的重要因素。特别是在日光温室等自然光条件下栽培，由于太阳高度角和方位角在一天之中不断变化，采用固定式多层立体栽培架，或多或少都会存在遮光问题。有研究表明，对于A字型固定式三层的栽培槽，上层光照好于中、下层，面东与面西上层光照基本相同，但中、下层明显差异，最终导致三层之间草莓的结果和产量也产生很大差异。虽然前人做了很多尝试与探索，使得草莓的立体栽培技术在生产中逐渐开始应用，但是基本上没有解决立体栽培系统所存在的遮光问题，导致竖向栽培空间环境条件不均，栽培产品的品质和产量也受到相应的影响。

立体多层栽培存在遮光问题，一定程度上限制了立体栽培技术的推广和普及，因此通过技术手段改善栽培空间的光照条件，使各层草莓都能得到充分的光照而有效进行光合作用，在提高栽培密度前提下，以确保光照均匀性以及栽培的产量和品质，是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种可自动转动的自动追日式多层立体草莓栽培系统及其使用方法。该系统可根据温室当地经纬度和一天中主要采光时段的太阳方位角变化，在不同采光时段由自动控制箱控制电机，进而带动曲柄连杆转动栽培架合理角度来实现草莓最大限度接受太阳光，解决光照均匀性问题和遮光问题。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种可自动转动的自动追日式多层立体草莓栽培系统，其包括：指示杆1、栽培管道2、栽培管道卡槽3、栽培支架4、万向地轮5、支撑转动机构6、滴灌管7、回水管8、电机12、曲柄13、连杆14、滑槽15和控制箱16；其中，支撑转动机构6包括压力轴承9、调节螺母10、螺杆11；

所述指示杆1固接在栽培支架4顶部，多个栽培管道卡槽3固接在栽培支架4的侧面，栽培管道2布置在栽培管道卡槽3中；多个万向地轮5连接在栽培支架4的底部；栽培支架4底部固接有滑槽15，滑槽15中布置有滑块；连杆14的一端与滑槽15里的滑块铰接，连杆14的另一端与曲柄13的一端铰接，曲柄13的另一端铰接在电机的动力输出轴上，电机由控制箱16控制；

其中，栽培支架4底部的横杆中部具有通孔，螺杆11穿过其中，螺杆11下端与地面固定连接，螺杆11上布置有调节螺母10；在螺母10上方安装有压力轴承9。

所述栽培管道2中布置有滴灌管7，栽培管道2的底部设有回水管8。

所述栽培支架4在宽度方向上的横截面为等边三角形，等边三角形边长为1.2～1.7m。

所述栽培支架4同侧相邻两个栽培管道2相距0.5～0.7m。

一种自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法，它包括如下步骤：

a.将所述自动追日式多层立体草莓栽培系统安装在日光温室内，并使栽培支架4在长度方向上沿正南北方向布置；

b.每天9:00之前确认栽培系统的角度为-45°，并在晴天9:00时，调整栽培支架4的位置，使指示杆1的影子完全与栽培支架4的中轴线重合；

c.每隔一小时通过控制箱16控制电机转动，带动曲柄13转动，进而连杆14做往复式运动，与连杆14铰接的滑块在滑槽15内滑动，推动栽培支架4转动，使得栽培支架4沿着支撑转动机构6自东向西转动16°；观察指示杆1的投影情况，使得指示杆1的影子完全与栽培支架4的中轴线重合，每天共转动6次；

d.步骤c结束后，电机反转带动栽培支架4转回到当天9：00时的位置；

e.自11月15日至翌年1月30日，每天重复步骤b至步骤d。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的通过对温室内草莓立体栽培架进行可自动转向设计，并保证草莓植株在生长期间不受其上层栽培槽及植株的遮光的情况下，设计合理的上下层栽培槽之间的间距；采用自动转动机构在一天中的主要采光时段，每隔一小时自动调整栽培架一定的角度，使栽培架区域最大限度接收太阳光光能；本发明的自动追日式多层立体草莓栽培系统，有效提高了栽培系统的进光量，可有效提高草莓光合作用，增加产量、提高品质；本发明结构简单、成本低、调节过程全部为自动控制，大大节省了劳动力，操作简便，运行效果好，具有节能、实用的特点。

附图说明

图1是本发明的自动追日式多层立体草莓栽培系统的正视图；

图2是图1的侧视图；

图3是支撑转动机构的局部图；

图4为本发明系统的自动控制部分示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6a是本发明系统的工作模式第一示意图；

图6b是本发明系统的工作模式第二示意图；

图6c是本发明系统的工作模式第三示意图。

【主要组件符号说明】

1——指示杆；2——栽培管道；3——栽培管道卡槽；4——栽培支架；5——万向地轮；6——支撑转动机构；7——滴灌管；8——回水管；9——压力轴承；10——调节螺母；11——螺杆；12——电机；13——曲柄；14——连杆；15——滑槽；16——控制箱。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的说明，本发明并不局限于以下实施例。

本发明为一种具有自动“追日”特性的、“可转动”多层立体草莓栽培系统，并以日光温室为例，设定草莓多层立体栽培系统的转动管理模式，以期在立体栽培空间内最大限度地获得自然光光照，解决光照均匀性问题和遮光问题。

图1是本发明的自动追日式多层立体草莓栽培系统的正视图；图2是图1的侧视图；图3是支撑转动机构的局部图；图4为本发明系统的自动控制部分示意图；图5为图4的局部放大图。

如图1-图5所示，本发明所述自动追日式多层立体草莓栽培系统包括：指示杆1、栽培管道2、栽培管道卡槽3、栽培支架4、万向地轮5、支撑转动机构6、滴灌管7、回水管8、电机12、曲柄13、连杆14、滑槽15和控制箱16；其中支撑转动机构6包括压力轴承9、调节螺母10、螺杆11。

指示杆1固接在栽培支架4顶部，多个栽培管道卡槽3固接在栽培支架4的侧面，多个万向地轮5连接在栽培支架4的底部；栽培支架4底部固接有滑槽15，滑槽15中布置有滑块；连杆14的一端与滑槽15里的滑块铰接，连杆14的另一端与曲柄13的一端铰接，曲柄13的另一端铰接在电机的动力输出轴上，电机由控制箱16控制；栽培支架4底部中央的横杆中部与支撑转动机构6连接；栽培管道2布置在栽培管道卡槽3中，在栽培管道2中的基质上铺设滴灌管7，栽培管道2的底部还设有回水管8，灌溉过程中多余的水肥通过回水管8流回栽培营养液池中。

栽培支架4底部的横杆中部具有通孔，螺杆11穿过其中，螺杆11下端与地面固定连接，螺杆11上布置有调节螺母10，调节螺母10可在螺杆11上根据需要上下调节位置；在螺母10上方安装有压力轴承9。

如图1所示，栽培支架4在宽度方向上的横截面为等边三角形，等边三角形边长为1.2～1.7m，由方钢焊接而成，栽培支架4的两侧均匀布置3组栽培管道2，同侧相邻两个栽培管道2相距0.5～0.7m。栽培支架4底部的四角处安装万向地轮5，栽培支架4底部的横杆安装在支撑转动机构6上，四角的万向轮5和中部的支撑转动机构6起到整个草莓栽培架的支撑作用和旋转作用。

如图2所示，在栽培支架4上方垂直焊接适度长度的指示杆1，晴天通过指示杆的投影是否恰好投射在栽培架中轴线上来判断转动角度的精确性，必要时做细微调整。栽培管道2内的草莓植株采用基质栽培，基质上铺设滴灌管7，栽培管道2底部设回水管8，多余的水分通过回水管8回流到栽培液池中。

如图3所示，螺杆11穿过栽培支架4底部的横杆中部的通孔，螺杆11下端垂直焊接在钢板中，钢板嵌在地面的水泥墩中，螺杆11上布置有调节螺母10，在螺母10上方安装有压力轴承9。螺杆11露出地面5～7cm为宜。此机构主要起到栽培架的承重和旋转作用。

如图4和图5所示，栽培支架4底部焊接有滑槽15，滑槽15中布置有滑块；连杆14的一端与滑槽15里的滑块铰接，连杆14的另一端与曲柄13铰接，曲柄13的另一端铰接在电机上，电机由控制箱16控制；控制箱16设定一定的时间间隔，控制电机工作，从而带动曲柄13的转动，进而使连杆14做往复式运动，连杆14另一端与滑槽15中的滑块铰接，滑块在滑槽15内来回滑动并推动栽培支架4做相应的转动。

由于栽培系统的转动是根据太阳方位角的变化，而不受温室的方位影响，因此为了安装方便，将栽培支架4的长边沿正南北方向放置在日光温室内。通常，日光温室冬季冬至日(12月22日)前后光照时间最短，为了满足草莓生长需求，尽可能增大进光量、使光照均匀分布，本栽培系统的转动主要在冬至日前后(如：11月15日～翌年1月30日)白天的主要采光时段进行。

设定每组栽培支架4的转动起始时间为9:00，结束时间为16:00；并限定每天9:00时栽培支架4的起始位置的角度都与当天同一时间的太阳方位角一致。根据冬至日(12月22日)9:00和16:00太阳方位角设定一天中主要采光时段的总转动角度。9:00时太阳方位角为-41.95°，16:00时太阳方位角为52.96°，因此设定栽培支架4总转动角度为95°左右。设定每隔一小时自动转动一次，因此根据总转动角度，设定栽培支架4每小时转动的角度为16°，每天共转动6次。

如图6a-6c所示，是本发明系统的工作模式的三个示意图，分别为上午9:00、中午12:00、下午16:00时栽培支架4的位置示意图。本发明的自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法，主要按照如下步骤进行：

a.将所述自动追日式多层立体草莓栽培系统安装在日光温室内，并使栽培支架4在长度方向上沿正南北方向布置；

b.每天9:00之前确认栽培系统的角度为-45°，并在晴天9:00时，调整栽培支架4的位置，使指示杆1的影子完全与栽培支架4的中轴线重合；

c.每隔一小时通过控制箱16控制电机转动，使得栽培支架4，从而带动曲柄13转动，进而连杆14做往复式运动，与连杆14铰接的滑块在滑槽15内滑动，并推动栽培支架4转动，进而使得栽培支架4沿着支撑转动机构6自东向西转动16°；观察指示杆1的投影情况，使得指示杆1的影子完全与栽培支架4的中轴线重合，每天共转动6次；

d.步骤c结束后，电机反转带动栽培支架4转回到当天9：00时的位置；

e.自11月15日至翌年1月30日，每天重复步骤b至步骤d。

Claims (4)

1.一种自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法，其特征在于：该自动追日式多层立体草莓栽培系统包括：

指示杆(1)、栽培管道(2)、栽培管道卡槽(3)、栽培支架(4)、万向地轮(5)、支撑转动机构(6)、滴灌管(7)、回水管(8)、电机(12)、曲柄(13)、连杆(14)、滑槽(15)和控制箱(16)；其中，支撑转动机构(6)包括压力轴承(9)、调节螺母(10)、螺杆(11)；

所述指示杆(1)固接在栽培支架(4)顶部，多个栽培管道卡槽(3)固接在栽培支架(4)的侧面，栽培管道(2)布置在栽培管道卡槽(3)中；多个万向地轮(5)连接在栽培支架(4)的底部；栽培支架(4)底部固接有滑槽(15)，滑槽(15)中布置有滑块；连杆(14)的一端与滑槽(15)里的滑块铰接，连杆(14)的另一端与曲柄(13)的一端铰接，曲柄(13)的另一端铰接在电机的动力输出轴上，电机由控制箱(16)控制；

其中，栽培支架(4)底部的横杆中部具有通孔，螺杆(11)穿过其中，螺杆(11)下端与地面固定连接，螺杆(11)上布置有调节螺母(10)；在螺母(10)上方安装有压力轴承(9)

该自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法包括如下步骤：

a.将所述自动追日式多层立体草莓栽培系统安装在日光温室内，并使栽培支架(4)在长度方向上沿正南北方向布置；

b.每天9:00之前确认栽培支架(4)的角度为-45°，并在晴天9:00时，调整栽培支架(4)的位置，使指示杆(1)的影子完全与栽培支架(4)的中轴线重合；

c.每隔一小时通过控制箱(16)控制电机转动，带动曲柄(13)转动，进而连杆(14)做往复式运动，与连杆(14)铰接的滑块在滑槽(15)内滑动，推动栽培支架(4)转动，使得栽培支架(4)沿着支撑转动机构(6)自东向西转动16°；观察指示杆(1)的投影情况，使得指示杆(1)的影子完全与栽培支架(4)的中轴线重合，每天共转动6次；

d.步骤c结束后，电机反转带动栽培支架(4)转回到当天9：00时的位置；

e.自11月15日至翌年1月30日，每天重复步骤b至步骤d。

2.根据权利要求1所述的自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法，其特征在于：所述栽培管道(2)中布置有滴灌管(7)，栽培管道(2)的底部设有回水管(8)。

3.根据权利要求1或2所述的自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法，其特征在于：所述栽培支架(4)在宽度方向上的横截面为等边三角形，等边三角形边长为1.2～1.7m。

4.根据权利要求1或2所述的自动追日式多层立体草莓栽培系统的使用方法，其特征在于：所述栽培支架(4)同侧相邻两个栽培管道(2)相距0.5～0.7m。