CN104839000A - 一种旋转式太阳能种植设施 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转式太阳能种植设施，包括，太阳能机组(1)，其执行热传导液加热操作；热交换箱(2)，其与所述太阳能机组(1)连接，所述热交换箱(2)中设有若干组充有热传导液的导热盘管(3)，且所述太阳能机组(1)加热所述导热盘管(3)中的热传导液；栽培机构，其包括用于栽培蔬菜和流通营养液的培植管(4)及固定所述培植管(4)的培植支架(5)，所述培植管(4)的入口端连接热交换箱(2)出液管(6)，所述培植管(4)的出口端连接热交换箱(2)的进液管(7)，所述营养液在所述培植管(4)与所述热交换箱(2)之间流通并实现热交换。本案公开的一种旋转式太阳能种植设施节能环保，保证蔬菜根系养料充足，且有效保持植物根系周围温度环境恒定。
Description
技术领域
本发明涉及一种蔬菜栽培装置。更具体地说，本发明涉及一种旋转式太阳能种植设施。
背景技术
水培是采用现代生物工程技术，运用物理、化学、生物工程手段，对普通的植物、花卉进行培育的技术手段。目前在欧美一些发达国家90％的花卉由政府直接规定采用水培技术进行种植，国内的水培技术尚处于发展阶段。
目前，大多植物水培育方法都采用固定联管，营养液在固定联管中处于静止状态，营养液温度往往会受植物根系环境影响而偏高或偏低，不利于科学种植。
基于以上所述，一种能保持营养液恒温状态的旋转式太阳能种植设施的开发很有必要。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种旋转式太阳能种植设施，其通过太阳能机组1提供热能来源，智能控制太阳能板在竖直方向和水平方向的旋转，以最大限度的利用太阳能，从而达到节能环保的目的。
本发明的另一目的是采用热交换箱实现热量的传递和贮存，在无阳光照射的情况下，在热交换箱内实现热量的持续传导，节能环保。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供一种旋转式太阳能种植设施，包括，
太阳能机组1，其执行热传导液加热操作；
热交换箱2，其与所述太阳能机组1连接，所述热交换箱2中设有若干组充有热传导液的导热盘管3，且所述太阳能机组1加热所述导热盘管3中的热传导液；
栽培机构，其包括用于栽培蔬菜和流通营养液的培植管4及固定所述培植管4的培植支架5，所述培植管4的入口端连接热交换箱2出液管6，所述培植管4的出口端连接热交换箱2的进液管7，所述营养液在所述培植管4与所述热交换箱2之间流通并实现热交换；
其中，所述培植管4的入口端还与储液罐9通过进液三通阀相连，所述培植管4的出口端与回收罐10通过出液三通阀相连，所述进液三通阀与出液管6连通，所述出液三通阀与进液管7连通。
在所述培植管4的入口端设置进液三通阀，可实现储液罐9或导热盘管3与入口端连通，当进液三通阀与储液罐9连通时，进液三通阀与出液管6间断开，营养液自储液罐9进入培植管4内，当培植管4内营养液至设定量，则关闭进液三通阀，将培植管4与储液罐9断开；进液三通阀及出液三通阀可设定为间隔一定时间后开启，以使培植管4与导热盘管3间连通，实现营养液的热交换；当出液三通阀与回收罐10连通时，进液三通阀关闭，出液三通阀与进液管7间断开，营养液自培植管4进入回收罐10内。
优选的是，其中，所述热传导液为过饱和液，所述热传导液经太阳能机组1加热后，可自太阳能机组1流入导热盘管3，在热交换箱2内实现与营养液间的热交换。
优选的是，其中，所述太阳能机组1包括太阳能板及旋转机构，所述旋转机构包括用于固定所述太阳能板的边框、通过齿轮与所述边框连接的支撑柱、所述支撑柱下端的旋转底座及与所述支撑柱及所述旋转底座电连接的控制机构。
优选的是，其中，所述控制机构包括用于驱动所述齿轮在竖直方向旋转的第一电机、驱动所述旋转底座在水平方向旋转的第二电机、控制第一电机及第二电机的旋转控制器及向旋转控制器发出信号的光传感器。
在所述边框面向太阳一面设有光传感器，所述光传感器与所述控制机构电连接，所述控制机构、所述第一电机及所述第二电机均设于所述栽培支架上。
优选的是，其中，所述旋转控制器包括与光传感器电连接的光感测量单元、与所述光感测量单元电连接的用于处理数据的中央控制器及接收所述中央控制器命令进行信号输出的信号输出单元，所述信号输出单元将信号传送至位于所述第一电机或所述第二电机上的信号接收单元，启动所述第一电机或所述第二电机运行。
优选的是，其中，所述光感测量单元包括与所述光传感器电连接的滤波电路、与所述滤波电路电连接的信号放大电路及与所述信号放大电路电连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路与所述中央控制器电连接。
优选的是，其中，所述中央控制器为单片机、PLC或DSP中的一种。
优选的是，其中，所述热交换箱2内包含至少一组导热盘管3，所述每一组导热盘管3均由若干导热盘管3并连组成，所述太阳能机组1还包括输入管道和输出管道，所述输入管道和输出管道与所述导热盘管3相连形成闭合回路。
优选的是，其中，所述培植管4呈“S”型，S型培植管4可使培植管4内的热量及营养不致快速转移，在植物根部可形成稳定环境。
优选的是，其中，所述储液罐9罐底或罐角设有与所述热交换箱2相连的换热泵8，所述换热泵8将储液罐9内的营养液泵送至热交换箱2内进行热交换后再输送回所述储液罐9内。储液罐9内营养液保持恒温可使当营养液进入植物根系周围时，不致影响根系环境。
本发明至少包括以下有益效果：采用“S”型培植管，有效减缓营养液的流速，使营养液和蔬菜根系充分接触，从而能保证蔬菜根系可以得到充足的养料；采用太阳能机组进行热传导，所采用的太阳能板可智能旋转，在水平方向或者垂直方向实现角度调整，最大限度地吸收太阳能，达到节能环保的目的；采用热交换箱及导热盘管，保证在无阳光条件下在导热盘管与营养液间仍可持续进行热交换；将储液罐与热交换箱通过换热泵相连，使储液罐内的营养液在进入培植管前达到设定温度，不致影响植物根系周围的温度环境。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的旋转式太阳能种植设施结构示意图；
图2为本发明实施例所述的旋转式太阳能种植设施中控制机构流程图；
图3为本发明所述的旋转式太阳能种植设施中培植管结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
结合图1，示出了一种旋转式太阳能种植设施，包括，
太阳能机组1，其执行热传导液加热操作；
热交换箱2，其与所述太阳能机组1连接，所述热交换箱2中设有若干组充有热传导液的导热盘管3，且所述太阳能机组1加热所述导热盘管3中的热传导液；
栽培机构，其包括用于栽培蔬菜和流通营养液的培植管4及固定所述培植管4的培植支架5，所述培植管4的入口端连接热交换箱2出液管6，所述培植管4的出口端连接热交换箱2的进液管7，所述营养液在所述培植管4与所述热交换箱2之间流通并实现热交换；
其中，所述培植管4的入口端还与储液罐9通过进液三通阀相连，所述培植管4的出口端与回收罐10通过出液三通阀相连，所述进液三通阀与出液管6连通，所述出液三通阀与进液管7连通。
在所述培植管4的入口端设置进液三通阀，可实现储液罐9或导热盘管3与入口端连通，当进液三通阀与储液罐9连通时，进液三通阀与出液管6间断开，营养液自储液罐9进入培植管4内，当培植管4内营养液至设定量，则关闭进液三通阀，将培植管4与储液罐9断开；进液三通阀及出液三通阀可设定为间隔一定时间后开启，以使培植管4与导热盘管3间连通，实现营养液的热交换；当出液三通阀与回收罐10连通时，进液三通阀关闭，出液三通阀与进液管7间断开，营养液自培植管4进入回收罐10内。
所述热传导液为过饱和液，所述热传导液经太阳能机组1加热后，可自太阳能机组1流入导热盘管3，在热交换箱2内实现与培养液间的热交换。
所述太阳能机组1包括太阳能板及旋转机构，所述旋转机构包括用于固定所述太阳能板的边框、通过齿轮与所述边框连接的支撑柱、所述支撑柱下端的旋转底座及与所述支撑柱及所述旋转底座电连接的控制机构。
所述控制机构包括用于驱动所述齿轮在竖直方向旋转的第一电机、驱动所述旋转底座在水平方向旋转的第二电机、控制第一电机及第二电机的旋转控制器及向旋转控制器发出信号的光传感器。
在所述边框面向太阳一面设有光传感器，所述光传感器与所述控制机构电连接，所述控制机构、所述第一电机及所述第二电机均设于所述栽培支架上。
所述旋转控制器包括与光传感器电连接的光感测量单元、与所述光感测量单元电连接的用于处理数据的中央控制器及接收所述中央控制器命令进行信号输出的信号输出单元，所述信号输出单元将信号传送至位于所述第一电机或所述第二电机上的信号接收单元，启动所述第一电机或所述第二电机运行。
所述光感测量单元包括与所述光传感器电连接的滤波电路、与所述滤波电路电连接的信号放大电路及与所述信号放大电路电连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路与所述中央控制器电连接。
所述中央控制器为单片机、PLC或DSP中的一种。
所述热交换箱2内包含至少一组导热盘管3，所述每一组导热盘管3均由若干导热盘管3并连组成，所述太阳能机组1还包括输入管道和输出管道，所述输入管道和输出管道与所述导热盘管3相连形成闭合回路。
所述培植管4呈“S”型，S型培植管4可使培植管4内的热量及营养不致快速转移，在植物根部可形成稳定环境。
所述储液罐9罐底或罐角设有与所述热交换箱2相连的换热泵8，所述换热泵8将储液罐9内的营养液泵送至热交换箱2内进行热交换后再输送回所述储液罐9内。储液罐9内营养液保持恒温可使当营养液进入植物根系周围时，不致影响根系环境。
实施例1
结合图2及图3示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括，
栽培机构，包括用于栽培蔬菜和流通营养液的培植管4、固定所述培植管4的培植支架5，所述培植管4成“S”形；
旋转机构，包括太阳能电池板组件、通过齿轮与所述太阳能电池板组件连接的支撑柱、固定所述培植支架5和所述支撑柱的旋转底座；
控制机构，包括驱动齿轮在垂直于地面方向旋转的第一电机、驱动旋转底座在平行于地面方向旋转的第二电机、控制第一电机和第二电机的旋转控制器，所述第一电机和第二电机分别于所述旋转控制器相连，所述旋转控制器与蓄电池电连接；
其中，所述太阳能电池组件包括太阳能电池板、与所述齿轮相连且支撑所述太阳能电池板的支撑框，在所述电池板支撑框的面向太阳一面设有光传感器，所述光传感器与所述旋转控制器电相连，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接，所述旋转控制器、所述第一电机、所述第二电机及所述蓄电池均设于所述栽培支架上。
循环机构，包括储存所述营养液的储水箱、将所述营养液泵入培植管4的水泵，所述水泵与所述节能控制器电连接。
所述光传感器由沿南北方向的一对光敏器件和沿东西方向的另一对光敏器件构成，沿南北方向的一对光敏器件控制太阳能电池板在垂直于地面方向角度变化，沿东西方向的另一对光敏器件控制太阳能电池板在平行于地面方向轴线角度变化。
所述旋转控制器包括中央控制器、光感测量单元、电量测量单元及控制输出单元，精确计算光量和电量。
所述光感测量单元、所述电量测量单元及所述控制输出单元分别于所述中央控制器电连接。
所述光感测量单元包括依次相连的与所述光传感器电连接的第一滤波电路、第一信号放大电路及与所述中央控制器相连的第一A/D转换电路。
所述电量测量单元包括依次相连的与蓄电池电连接的第二滤波电路、第二信号放大电路及与所述中央控制器相连的第二A/D转换电路。
所述控制输出单元设有第一输出端、第二输出端、第三输出端及第四输出端。
所述第一输出端与所述第一电机电连接，所述第二输出端与所述第二电机电连接，所述第三输出端与所述水泵电连接，所述第四输出端与报警装置相连，当电量过低时，中央控制器控制报警装置发出报警信号。
所述中央控制器可采用单片机、PLC及DSP其中的一种。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种旋转式太阳能种植设施，包括，
太阳能机组(1)，其执行热传导液加热操作；
热交换箱(2)，其与所述太阳能机组(1)连接，所述热交换箱(2)中设有若干组充有热传导液的导热盘管(3)，且所述太阳能机组(1)加热所述导热盘管(3)中的热传导液；
栽培机构，其包括用于栽培蔬菜和流通营养液的培植管(4)及固定所述培植管(4)的培植支架(5)，所述培植管(4)的入口端连接热交换箱(2)出液管(6)，所述培植管(4)的出口端连接热交换箱(2)的进液管(7)，所述营养液在所述培植管(4)与所述热交换箱(2)之间流通并实现热交换；
其中，所述培植管(4)的入口端还与储液罐(9)通过进液三通阀相连，所述培植管(4)的出口端与回收罐(10)通过出液三通阀相连，所述进液三通阀与出液管(6)连通，所述出液三通阀与进液管(7)连通。
2.如权利要求1所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述热传导液为过饱和液。
3.如权利要求2所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述太阳能机组(1)包括太阳能板及旋转机构，所述旋转机构包括用于固定所述太阳能板的边框、通过齿轮与所述边框连接的支撑柱、所述支撑柱下端的旋转底座及与所述支撑柱及所述旋转底座电连接的控制机构。
4.如权利要求3所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述控制机构包括用于驱动所述齿轮在竖直方向旋转的第一电机、驱动所述旋转底座在水平方向旋转的第二电机、控制第一电机及第二电机的旋转控制器及向旋转控制器发出信号的光传感器。
5.如权利要求4所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述旋转控制器包括与光传感器电连接的光感测量单元、与所述光感测量单元电连接的用于处理数据的中央控制器及接收所述中央控制器命令进行信号输出的信号输出单元，所述信号输出单元将信号传送至位于所述第一电机或所述第二电机上的信号接收单元，启动所述第一电机或所述第二电机运行。
6.如权利要求5所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述光感测量单元包括与所述光传感器电连接的滤波电路、与所述滤波电路电连接的信号放大电路及与所述信号放大电路电连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路与所述中央控制器电连接。
7.如权利要求6所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述中央控制器为单片机、PLC或DSP中的一种。
8.如权利要求7所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述热交换箱(2)内包含至少一组导热盘管(3)，所述每一组导热盘管(3)均由若干导热盘管(3)并连组成，所述太阳能机组(1)还包括输入管道和输出管道，所述输入管道和输出管道与所述导热盘管(3)相连形成闭合回路。
9.如权利要求8所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述培植管(4)呈“S”型。
10.如权利要求9所述的旋转式太阳能种植设施，其中，所述储液罐(9)罐底或罐角设有与所述热交换箱(2)相连的换热泵(8)，所述换热泵(8)将储液罐(9)内的营养液泵送至热交换箱(2)内进行热交换后再输送回所述储液罐(9)内。
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