CN105961090A - 太阳能植物生长辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能植物生长辅助系统，包括支撑框架，所述支撑框架内设置有若干大棚，所述支撑框架表面设置有横梁架，所述横梁架上设置有若干底座支撑架，所述底座支撑架上设置有承载框，所述承载框内均匀设置有若干聚光组件，所述聚光组件与受光装置连接，所述受光装置包括光电转换装置和光热转换装置，所述光电转换装置与储能装置连接，所述光热转换装置与温控系统连接，所述光热转换装置将热量输送至温控系统内，所述温控系统控制大棚内温度。本发明具有良好的保温效果，并且使用清洁能源，节省用电开支，降低成本。

Description

太阳能植物生长辅助系统
技术领域
本发明涉及植物辅助生长领域，具体涉及一种太阳能植物生长辅助系统。
背景技术
温室大棚，又称暖房，用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类。
虽然种类繁多，但是有的采用自身保温效果保持内部温度，对于温度不够，则对表面保温层进行加厚处理，其保温效果差，但成本低，也有的对内部进行供暖，虽然保温效果好，但是费电，需要使用者承担较大的经济开销，以至于栽培成本直线上升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种太阳能植物生长辅助系统，本发明具有良好的保温效果，并且使用清洁能源，节省用电开支，降低成本。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
太阳能植物生长辅助系统，包括支撑框架，所述支撑框架内设置有若干大棚，所述支撑框架表面设置有横梁架，所述横梁架上设置有若干底座支撑架，所述底座支撑架上设置有承载框，所述承载框内均匀设置有若干聚光组件，所述聚光组件与受光装置连接，所述受光装置包括光电转换装置和光热转换装置，所述光电转换装置与储能装置连接，所述光热转换装置与温控系统连接，所述光热转换装置将热量输送至温控系统内，所述温控系统控制大棚内温度，所述底座支撑架包括若干支撑腿，若干所述支撑腿上端与支撑横梁座连接，所述支撑横梁座与支撑腿之间还设置有翻转装置，所述支撑横梁座沿其径向翻转，所述支撑横梁表面设置有若干旋转架，所述旋转架沿支撑横梁座的轴向翻转，所述旋转架上设置有承载框，所述旋转架还与旋转动力机构连接。
进一步的，所述聚光组件包括反光聚焦镜和导光本体，所述反光聚焦镜设置在导光本体一侧，所述导光本体由四面柱体以及设置在四面柱体顶面上的入射块一体制成，所述四面柱体的四个侧面与底面之间的夹角均相等，所述四面柱体的顶面倾斜设置，所述入射块位于反光聚焦镜一侧设置有与反光聚焦镜表面结构一致的入射面，另一侧设置有反射面，所述反光聚焦镜的焦点设置在反射面上，所述焦点位于四面柱体的底面的中心轴线与反射面的相交处。
进一步的，所述四面柱体与入射块的折射率相同。
进一步的，所述反光聚焦镜的主轴与反射光线的最大夹角范围为15-20度。
进一步的，所述翻转装置和旋转动力机构均与单片机控制单元连接，所述单片机控制单元控制翻转装置和旋转动力机构转动使阳光垂直射入聚光组件内。
进一步的，所述光热转换装置的结构为三角柱体，所述光热转换装置表面上均匀设置有若干嵌设凹槽，所述嵌设凹槽内设置有光电转换装置，所述嵌设凹槽底部与光电转换装置之间还设置有导热介质，所述光热转换装置中部设置有液体流道。
进一步的，所述光电转换装置包括太阳能电池。
进一步的，所述储能装置与大棚内的用电设施连接，所述用电设施包括植物生长灯，所述储能装置包括移动电站、电桩和配电所。
进一步的，所述旋转动力机构包括若干首尾相连的连接推杆以及推动连接推杆移动的推力机构，所述连接推杆设置在相邻两个旋转架之间，所述连接推杆一端设置有凹形头板，另一端设置有凹形尾板，所述凹形头板和凹形尾板均与旋转架轴连，所述凹形头板与连接推杆之间还设置有螺纹杆，所述螺纹杆一端与连接推杆焊接固定，另一端穿过凹形头板并通过两个螺母锁固，所述凹形尾板与连接推杆焊接固定。
进一步的，所述温控系统包括第一控温装置、第二控温装置以及依次连接的热水存储箱、热水汀和净化箱，所述净化箱净化热水汀流出的液体并降温后送入光热转换装置中，所述光热转换装置中的液体流出至热水存储箱，所述热水存储箱内液体流出至热水汀内，所述第一控温装置控制光热转换装置内的液体流速，所述第二控温装置控制热水汀内的液体流速。
本发明的有益效果是:
采用聚光组件将光能转化为电能和热能，以提供大棚内保温需求的热量以及设备使用的电能，达到清洁能源转化为生产能耗，不使用公用电，避免了用电支出，通过储能装置的介入，使得电能被存储，也可以并网反向送电，形成小型发电区域，响应国家清洁能源号召；在没有日照等情况下，可以通过储能装置中的电能供给大棚使用，起到良好的续航能力，保温效果好，提高产能，降低成本。
并且本聚光组件的设计，能够提高受光效果，提高光电转换效率，从而在制备时，缩小整体体积，使得整体结构小型化，避免将过多的阳光阻挡，以保证大棚内的自然阳光的光照度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的聚光组件部分结构示意图；
图3是本发明的底座支撑架部分结构示意图；
图4是本发明的连接推杆部分的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1至图4所示，太阳能植物生长辅助系统，包括支撑框架1，支撑框架内设置有若干大棚2，支撑框架表面设置有横梁架3，横梁架上设置有若干底座支撑架4，底座支撑架上设置有承载框5，承载框内均匀设置有若干聚光组件6，聚光组件与受光装置7连接，受光装置包括光电转换装置8和光热转换装置9，光电转换装置与储能装置10连接，光热转换装置与温控系统连接，光热转换装置将热量输送至温控系统内，温控系统控制大棚内温度。
底座支撑架包括若干支撑腿12，若干支撑腿上端与支撑横梁座13连接，支撑横梁座与支撑腿之间还设置有翻转装置14，支撑横梁座沿其径向翻转，支撑横梁表面设置有若干旋转架15，旋转架沿支撑横梁座的轴向翻转，旋转架上设置有承载框，旋转架还与旋转动力机构16连接。该底座支撑架能够承载两排承载框，实现朝阳转向的动作，其中旋转架可以设计成十字结构，底部与支撑横梁座轴连，顶部与旋转动力机构轴连，两端臂则设置承载框，这样就可以简单的实现转动，结构简单，便于维修维护。
图2为聚光组件部分结构示意图，其中为了示意效果，将聚光组件右侧部分旋转90度示出，即左侧与右侧呈90度相交，包括反光聚焦镜17和导光本体18，反光聚焦镜设置在导光本体一侧，导光本体由四面柱体19以及设置在四面柱体顶面上的入射块20一体制成，四面柱体的四个侧面与底面之间的夹角均相等，四面柱体的顶面倾斜设置，入射块位于反光聚焦镜一侧设置有与反光聚焦镜表面结构一致的入射面21，另一侧设置有反射面22，反光聚焦镜的焦点23设置在反射面上，焦点位于四面柱体的底面的中心轴线与反射面的相交处。反光聚焦镜能聚焦平行的太阳光束，使平行光束形成聚焦光束，入射面与反光聚焦镜表面结构一致，能够防止或减少聚焦光束在入射块的入射面发生复杂的折射，进而使聚焦光束完整进入入射块，防止聚焦光束中某些光线在入射块的光线输入端被全反射而丢失，保证聚焦光束所携带的信息和能量能有效进入入射块，并在导光本体内有效传导，并最终传输给光电转换装置，从而提高光电转换装置的太阳能转换效率。其结构对太阳能的利用率高。且设计合理，成本低，具有很好的实用性，并且由于转换效率高，所以制备体积小，减少支撑框架的负载，避免强风对支撑框架造成伤害。
四面柱体与入射块的折射率相同，保证反射效果，光束整体效果好，提高利用率。
反光聚焦镜的主轴与反射光线的最大夹角范围为15-20度，通过小角度的入射，可以使得光线在反射时具有较大的反射角度，使得光线能够在最少的反射次数下到达光电转换装置表面，避免反射带来的光线能量损失，也能够增强热量传递，提高换热效果。
翻转装置和旋转动力机构均与单片机控制单元24连接，单片机控制单元控制翻转装置和旋转动力机构转动使阳光垂直射入聚光组件内，使得太阳光束的聚焦光束能够始终保持垂直进入入射面，焦点始终保持在最佳反射点上，提高对太阳能的利用率。
光热转换装置的结构为三角柱体，光热转换装置表面上均匀设置有若干嵌设凹槽，嵌设凹槽内设置有光电转换装置，嵌设凹槽底部与光电转换装置之间还设置有导热介质，光热转换装置中部设置有液体流道25。其三角柱体结构可以两个面设置嵌设凹槽，这样就能同时为两排聚光组件提供散热，进行热转换，简化了内部结构设置，降低了装置体积。
光电转换装置包括太阳能电池。
储能装置与大棚内的用电设施连接，用电设施包括植物生长灯，以辅助生长，储能装置包括移动电站、电桩和配电所，便于存电，方便使用。
旋转动力机构包括若干首尾相连的连接推杆26以及推动连接推杆移动的推力机构27，连接推杆设置在相邻两个旋转架28之间，连接推杆一端设置有凹形头板29，另一端设置有凹形尾板30，凹形头板和凹形尾板均与旋转架轴连，凹形头板与连接推杆之间还设置有螺纹杆31，螺纹杆一端与连接推杆焊接固定，另一端穿过凹形头板并通过两个螺母32锁固，凹形尾板与连接推杆焊接固定。通过一个推力机构就可以实现整排旋转架同时转动，实现联动，转动角度统一，其可以通过对单独一个承载框的入射效果检测就能够得出整排的结果，简单快捷，并且螺纹杆设置能够降低操作难度，可以随时调整相邻两个旋转架之间的联动距离，调整方便，而凹形头板和凹形尾板则可以以套设的形式设置在旋转架两侧，以保证旋转时的稳定性。
温控系统包括第一控温装置、第二控温装置以及依次连接的热水存储箱33、热水汀34和净化箱35，净化箱净化热水汀流出的液体并降温后送入光热转换装置中，光热转换装置中的液体流出至热水存储箱，热水存储箱内液体流出至热水汀内，第一控温装置控制光热转换装置内的液体流速，当阳光较为充足，则控制流速加快，以保证聚光组件底部温度，快速将温度带走，阳光较少时，则降低流速，以保证足够热量传递后送出，第二控温装置控制热水汀内的液体流速，当大棚内温度较低时，则控制流速加快，以保证热水汀内具有足够的温度散出，是大棚内温度快速上升，大棚内温度较高时，则降低流速，避免继续将大量热量散发在大棚内，实现精准控温，自动化调节，降低人工检测的难度。其中净化箱具有净化和降温的效果，以提高换热效果，避免聚光组件上温度过高，净化则避免液体中杂质对整个温控系统造成堵塞，提高使用寿命。
热水存储箱内还设置有加热装置，当阳光不足时，可以直接加热使用，避免大棚内温度失去控制。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：包括支撑框架，所述支撑框架内设置有若干大棚，所述支撑框架表面设置有横梁架，所述横梁架上设置有若干底座支撑架，所述底座支撑架上设置有承载框，所述承载框内均匀设置有若干聚光组件，所述聚光组件与受光装置连接，所述受光装置包括光电转换装置和光热转换装置，所述光电转换装置与储能装置连接，所述光热转换装置与温控系统连接，所述光热转换装置将热量输送至温控系统内，所述温控系统控制大棚内温度，所述底座支撑架包括若干支撑腿，若干所述支撑腿上端与支撑横梁座连接，所述支撑横梁座与支撑腿之间还设置有翻转装置，所述支撑横梁座沿其径向翻转，所述支撑横梁表面设置有若干旋转架，所述旋转架沿支撑横梁座的轴向翻转，所述旋转架上设置有承载框，所述旋转架还与旋转动力机构连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述聚光组件包括反光聚焦镜和导光本体，所述反光聚焦镜设置在导光本体一侧，所述导光本体由四面柱体以及设置在四面柱体顶面上的入射块一体制成，所述四面柱体的四个侧面与底面之间的夹角均相等，所述四面柱体的顶面倾斜设置，所述入射块位于反光聚焦镜一侧设置有与反光聚焦镜表面结构一致的入射面，另一侧设置有反射面，所述反光聚焦镜的焦点设置在反射面上，所述焦点位于四面柱体的底面的中心轴线与反射面的相交处。
3.根据权利要求2所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述四面柱体与入射块的折射率相同。
4.根据权利要求2所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述反光聚焦镜的主轴与反射光线的最大夹角范围为15-20度。
5.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述翻转装置和旋转动力机构均与单片机控制单元连接，所述单片机控制单元控制翻转装置和旋转动力机构转动使阳光垂直射入聚光组件内。
6.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述光热转换装置的结构为三角柱体，所述光热转换装置表面上均匀设置有若干嵌设凹槽，所述嵌设凹槽内设置有光电转换装置，所述嵌设凹槽底部与光电转换装置之间还设置有导热介质，所述光热转换装置中部设置有液体流道。
7.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述光电转换装置包括太阳能电池。
8.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述储能装置与大棚内的用电设施连接，所述用电设施包括植物生长灯，所述储能装置包括移动电站、电桩和配电所。
9.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述旋转动力机构包括若干首尾相连的连接推杆以及推动连接推杆移动的推力机构，所述连接推杆设置在相邻两个旋转架之间，所述连接推杆一端设置有凹形头板，另一端设置有凹形尾板，所述凹形头板和凹形尾板均与旋转架轴连，所述凹形头板与连接推杆之间还设置有螺纹杆，所述螺纹杆一端与连接推杆焊接固定，另一端穿过凹形头板并通过两个螺母锁固，所述凹形尾板与连接推杆焊接固定。
10.根据权利要求1所述的太阳能植物生长辅助系统，其特征在于：所述温控系统包括第一控温装置、第二控温装置以及依次连接的热水存储箱、热水汀和净化箱，所述净化箱净化热水汀流出的液体并降温后送入光热转换装置中，所述光热转换装置中的液体流出至热水存储箱，所述热水存储箱内液体流出至热水汀内，所述第一控温装置控制光热转换装置内的液体流速，所述第二控温装置控制热水汀内的液体流速。
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