CN106155019A - 八位一体多功能新能源智能温室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种八位一体多功能新能源智能温室，包括温室，其特征在于：温室内利用保温板隔断分隔成前温室和后温室，前温室顶部设有多层塑料透光膜形成阳温室，后温室顶部不透光形成阴温室且其顶部布置光伏并网发电系统，温室内下风口侧隔设出畜牧养殖区且畜牧养殖区的前、后温室连通，畜牧养殖区的底部设置沼气池，前温室设置果蔬种植区域，采用无土栽培技术生产有机水果和蔬菜；后温室内设置立体式食用菌种植区域；温室远离畜牧养殖区的一侧设有监控室。其结构设计严谨、组合智能优化、全方位生态循环、高效降耗、节能环保、维护方便、实用性强，实现高效率的农业生产。

Description

八位一体多功能新能源智能温室
技术领域
本发明涉及新型环保节能型农业温室，特别是一种集光伏发电、畜牧养殖、沼气发电、有机果蔬种植、食用菌栽培、有机肥料、沼液生物农药、智能监测监控于一体的八位一体多功能新能源智能温室。
背景技术
目前，我国面临着巨大的能源与环境压力和食品安全等问题,我国设施农业与国外相比普遍存在科技含量低、劳动强度大、生产水平和效益低下等问题，传统的温室大棚存在着人工粗放管理，土地利用率低(仅40％左右)，规模小，保温性差，功能少，经济效益低等缺陷。为了克服传统温室大棚的缺陷，现有对“四位一体”温室大棚技术的推广应用，其主要是集沼气、养殖、种植、育肥为一体，但其存在着室内生物链构建不完整、循环利用性差、环保节能性差的问题；也有一些新型光伏温室大棚，存在着土地利用率低、光伏发电量低、大棚保温效果差和棚内植物所需光照配比失调等诸多问题。另外，上述形式的温室大棚都在一定程度上依赖人为监督、人工维护，维护量大，且维护不及时，削弱了温室大棚的温室效力。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种结构设计严谨、组合智能优化、全方位生态循环、高效降耗、节能环保、维护方便、实用性强的八位一体多功能新能源智能温室，从根本上解决传统温室大棚、现有“四位一体”温室大棚以及新型光伏温室大棚存在的上述问题，实现高效率的农业生产。
本发明的技术方案是：
一种八位一体多功能新能源智能温室，包括温室，其特征在于：所述温室内利用保温板隔断分隔成前温室和后温室，所述前温室顶部设有多层塑料透光膜形成阳温室，所述后温室顶部不透光形成阴温室且其顶部布置光伏并网发电系统，所述温室内下风口侧隔设出畜牧养殖区且畜牧养殖区的前、后温室连通，所述畜牧养殖区的底部设置沼气池，所述前温室设置果蔬种植区域，采用无土栽培技术生产有机水果和蔬菜；所述后温室内设置立体式食用菌种植区域；所述温室远离畜牧养殖区的一侧设有监控室；
所述畜牧养殖区产生的动物粪便、食用菌种植区域产生的废弃菌棒以及果蔬种植区域产生的植物垃圾为沼气池提供发酵原料；沼气池发酵后产生的沼液制成用于果蔬种植区域的具有农药特性的叶面肥，沼气池发酵后产生的沼渣制成用于果蔬种植区域的矿物有机肥，沼气池发酵后产生的沼气带动磁动力发动机及沼气发动机发电用于温室补光增温，或用于沼气灶 的原料做饭取暖；沼气池和畜牧养殖区另向果蔬种植区域和食用菌种植区域传送二氧化碳气体作为增温增气肥；所述果蔬种植区域和食用菌种植区域产生氧气供给畜牧养殖区，从而形成生态循环系统；
所述光伏并网发电系统包括布置在后温室顶面的多个太阳能光伏并网发电单元，所述太阳能光伏并网发电单元包含多个多晶硅光伏组件，各太阳能光伏并网发电单元经过光伏阵列防雷汇流箱、直流配电柜、带工频隔离变压器的光伏并网逆变器、交流配电柜、升压变压器接入交流电网，用于温室自用，余电销售；
所述温室另设智能监控系统，所述智能监控系统包括控制器、Zigbee无线通讯模块、设于温室内的光照传感器、空气温湿度传感器、土壤温度水分传感器、二氧化碳传感器、PH值传感器、IP网络摄像头，所述Zigbee无线通讯模块与光照传感器、空气温湿度传感器、土壤温度水分传感器、二氧化碳传感器和PH值传感器相连将温室内光照、空气、土壤的环境参数发送至控制器，所述控制器与温室内执行系统相连，根据预定数据控制执行系统的启闭，所述IP网络摄像头对温室内情况进行视频监测并通过internet与用户终端设备连接，所述控制器通过internet向用户终端传送监测信息，实现自动化、智能化实时监测监控，所述用户终端设备为智能手机、IPTV或PC机。
上述的八位一体多功能新能源智能温室，所述执行系统包括浇灌设备、照明设备、通风设备、卷帘设备、二氧化碳发生器、臭氧发生器和加热器，所述照明设备由分别布置于畜牧养殖区、果蔬种植区域和食用菌种植区域的多个沼气灯组成，为温室补光增温；所述通风设备由分别布置于畜牧养殖区、果蔬种植区域和食用菌种植区域的多个通风机组成，调节温室内气体温度和温度；所述卷帘设备由收放阳温室顶部的塑料透光膜和遮阳层的卷帘机组成，调节温室内光照及温度；所述二氧化碳发生器、臭氧发生器和加热器设于果蔬种植区域和食用菌种植区域，调节温室内气体浓度和温度。
上述的八位一体多功能新能源智能温室，所述阳温室和阴温室的远离保温板隔断侧分别设有沿温室长度方向延伸的行走通道，方便维护。
上述的八位一体多功能新能源智能温室，所述沼气池内设置沼气肥输送管，所述浇灌设备设有与沼气肥输送管相通的输送水管路，所述输送水管路上设有控制阀，所述沼气池内经过厌氧发酵的沼气肥借助于灌溉水流入果蔬种植区域。
上述的八位一体多功能新能源智能温室，所述畜牧养殖区与果蔬种植区域和食用菌种植区域的隔断墙体上分别设有气体对流孔，供氧气和二氧化碳的对流。
上述的八位一体多功能新能源智能温室，设有与智能监控系统相连接的报警系统，当温 室内各监控点位的温度、湿度、气体浓度、光照强度、风速超过设定限值时，现场发出多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语言报警和手机短信报警，实现远程监测。
本发明的有益效果是：
1、光伏发电解决温室用电设备的供电问题，将光伏发电和设施农业完美结合，解决能源短缺问题，电能自发自用余量上网售电，增加经济效益。
2、实现种植业、养殖业相结合，植物、动物相互依存，形成良好生物链，生产无公害有机的绿色蔬菜、水果、肉类，发展现代农业。畜牧养殖、有机果蔬种植、食用菌栽培除了产生相应的经济价值外，还为沼气池提供发酵原料，而由沼气池产生的沼液、沼渣、沼气又循环利用到温室中，一方面沼渣形成的有机肥已经在厌氧条件下杀灭了各种害虫和病菌，有利于植物生长，另一方面沼液肥本身就有灭菌作用，在整个果蔬生产过程中，完全不需要施用农药化肥，即可达到全营养、纯有机果蔬的生产，而沼气用来发电，为温室补光增温，沼气池产生的纯净的二氧化碳直接排入温室内，既增温又属于增施二氧化碳气肥；有机果蔬种植和食用菌栽培又产生氧气供给畜牧养殖区，综上，由于温室内空间很大，把相当数量的动物和果蔬种植放在一个温室内养殖、种植，又直接配套与养殖粪便及果蔬种植相配套的沼气工程，从而形成一个内循环生态系统，其综合效应是温室内动物散发的热量可使温室增温，动物呼出的二氧化碳是植物的气肥，而植物释放出的氧气又可降低温室内二氧化碳浓度。这种农村庭院经济与生态农业相结合的新型能源生态模式，具有投资少、效益高、风险小，农产品无公害、无污染、节水节能等特点，解决了社会主义新农村建设中的生态能源难题。
3、智能监测系统实现自动化、智能化的实时监测监控，通过无线远程传输和监控新技术解决了农业大棚维护难的问题，体现了物联网的价值，科学调节农作物生长环境，便于维护，借助无线远程监控新技术，通过Zigbee无线通讯模块将现场环境参数传送给管理者，并把管理者的命令下达到现场执行设备，上级部门可以随时通过互联网或手机了解温室的实时生产状况。
4、该温室可以看成是一个生物圈自然小环境，可做到四季有机果蔬生产，其有机果蔬的品质、口感很好，质量优于市场同类产品，能达到过去农家果蔬的口感，同时可解决全国各城市四季果蔬就地供应问题，避免了长途贩运，避免了耗费大量运输费用。
5、本发明集光伏发电、畜牧养殖、沼气发电、有机果蔬种植、食用菌栽培、有机肥料、沼液生物农药、智能监测监控于一体，降低了劳动强度和管理成本，使用寿命长，具有节能环保、高科技、高效益、高附加值的特点，符合国家新时代产业政策，提高了经济效益、社会效益、环保效益，值得广泛地推广和应用。
附图说明
图1是本发明的温室布局结构示意图；
图2是图1中A-A向剖面图；
图3是本发明的光伏并网发电系统的原理框图；
图4是本发明的智能监控系统的原理框图；
图5是本发明的生态循环系统的原理框图。
具体实施方式
如图1、图2所示，该八位一体多功能新能源智能温室，包括温室，利用保温板隔断10分隔成前温室和后温室，所述前温室顶部设有多层塑料透光膜11形成阳温室4，所述后温室顶部不透光形成阴温室7且其顶部布置光伏并网发电系统8，所述温室内下风口侧隔设出畜牧养殖区1且畜牧养殖区1的前、后温室连通，所述畜牧养殖区1的底部设置沼气池2，所述前温室设置果蔬种植区域，采用无土栽培技术生产有机水果和蔬菜；所述后温室内设置立体式食用菌种植区域；所述温室远离畜牧养殖区1的一侧设有监控室6。本实施例中，按照2000平米(约3亩)为一个“八位一体”多功能新能源智能温室进行设计，温室东西方向(长)为100米，阳温室4南北方向(宽)10米，阴温室7南北方向(宽)10米，宽度合计为20米，抗雪载：35KG/㎡，抗风载：60KG/㎡。监控室6所在庭院55米长、20米宽，监控室6为两层(含地下室)，单层40平方米。所述阳温室4和阴温室7的远离保温板隔断10侧分别设有沿温室长度方向延伸的行走通道9，方便维护。所述畜牧养殖区1与果蔬种植区域和食用菌种植区域的隔断墙体3上分别设有气体对流孔，供氧气和二氧化碳的对流。
如图5所示，所述畜牧养殖区1产生的动物粪便、食用菌种植区域产生的废弃菌棒以及果蔬种植区域产生的植物垃圾为沼气池2提供发酵原料；沼气池2发酵后产生的沼液制成用于果蔬种植区域的具有农药特性的叶面肥，沼气池2发酵后产生的沼渣制成用于果蔬种植区域的矿物有机肥，沼气池2发酵后产生的沼气带动磁动力发动机及沼气发动机发电用于温室补光增温，或用于沼气灶的原料做饭取暖；沼气池2和畜牧养殖区1另向果蔬种植区域和食用菌种植区域传送二氧化碳气体作为增温增气肥；所述果蔬种植区域和食用菌种植区域产生氧气供给畜牧养殖区，从而形成生态循环系统。本实施例以畜牧养殖区养殖50头牛为例，每头牛占地以10㎡计，则畜牧养殖区占地约1亩，余2亩作为果蔬用地和食用菌用地。每头牛日排粪12㎏，日总排粪量0.6吨，干物质含量以20％计，则干物质为0.12吨。0.12吨干物质需要配制成15％的沼气发酵原料，则总料量为4吨，厌氧消化期以20天计，其中沼气池消化时间为15天，气柜池消化时间以5天计，则需要建设容积为60立方米的大型沼气池1个。 每吨干物质产沼气以300m3计，则日处理0.12吨粪便干物质可产沼气36m3，年可产沼气1.3万m3。沼渣产量以干物质量的80％计，则日可产沼渣0.1吨，沼渣占复混肥60％,则日可产有机复混肥0.16吨，年可产有机复混肥60吨。
如图3所示，所述光伏并网发电系统8包括布置在后温室顶面的多个太阳能光伏并网发电单元，所述太阳能光伏并网发电单元包含多个多晶硅光伏组件801，各太阳能光伏并网发电单元经过光伏阵列防雷汇流箱、直流配电柜、带工频隔离变压器的光伏并网逆变器、交流配电柜、升压变压器接入交流电网，用于温室自用，余电销售。本实施例中，各太阳能光伏并网发电单元通过伏阵列防雷汇流箱、直流配电柜、带工频隔离变压器的光伏并网逆变器接入10kV升压站的低压交流配电柜，再经过10kV/35kV(2500KVA)升压变压器，最终并入35kV中压交流电网。
如图4所示，所述温室另设智能监控系统，所述智能监控系统包括控制器、Zigbee无线通讯模块、设于温室内的光照传感器、空气温湿度传感器、土壤温度水分传感器、二氧化碳传感器、PH值传感器、IP网络摄像头，所述Zigbee无线通讯模块与光照传感器、空气温湿度传感器、土壤温度水分传感器、二氧化碳传感器和PH值传感器相连将温室内光照、空气、土壤的环境参数发送至控制器，所述控制器与温室内执行系统相连，根据预定数据控制执行系统的启闭，所述IP网络摄像头对温室内情况进行视频监测并通过internet与用户终端设备连接，所述控制器通过internet向用户终端传送监测信息，实现自动化、智能化实时监测监控，所述用户终端设备为智能手机、IPTV或PC机。所述执行系统包括浇灌设备、照明设备、通风设备、卷帘设备、二氧化碳发生器、臭氧发生器和加热器，所述沼气池2内设置沼气肥输送管，所述浇灌设备设有与沼气肥输送管相通的输送水管路，所述输送水管路上设有控制阀，所述沼气池2内经过厌氧发酵的沼气肥借助于灌溉水流入果蔬种植区域。所述照明设备由分别布置于畜牧养殖区1、果蔬种植区域和食用菌种植区域的多个沼气灯组成，为温室补光增温；所述通风设备由分别布置于畜牧养殖区1、果蔬种植区域和食用菌种植区域的多个通风机组成，调节温室内气体温度和温度；所述卷帘设备由收放阳温室顶部的塑料透光膜11和遮阳层的卷帘机组成，调节温室内光照及温度；所述二氧化碳发生器、臭氧发生器和加热器设于果蔬种植区域和食用菌种植区域，调节温室内气体浓度和温度。温室另设有与智能监控系统相连接的报警系统，当温室内各监控点位的温度、湿度、气体浓度、光照强度、风速超过设定限值时，现场发出多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语言报警和手机短信报警，实现远程监测。

Claims (6)

1.一种八位一体多功能新能源智能温室，包括温室，其特征在于：所述温室内利用保温板隔断分隔成前温室和后温室，所述前温室顶部设有多层塑料透光膜形成阳温室，所述后温室顶部不透光形成阴温室且其顶部布置光伏并网发电系统，所述温室内下风口侧隔设出畜牧养殖区且畜牧养殖区的前、后温室连通，所述畜牧养殖区的底部设置沼气池，所述前温室设置果蔬种植区域，采用无土栽培技术生产有机水果和蔬菜；所述后温室内设置立体式食用菌种植区域；所述温室远离畜牧养殖区的一侧设有监控室；
所述畜牧养殖区产生的动物粪便、食用菌种植区域产生的废弃菌棒以及果蔬种植区域产生的植物垃圾为沼气池提供发酵原料；沼气池发酵后产生的沼液制成用于果蔬种植区域的具有农药特性的叶面肥，沼气池发酵后产生的沼渣制成用于果蔬种植区域的矿物有机肥，沼气池发酵后产生的沼气带动磁动力发动机及沼气发动机发电用于温室补光增温，或用于沼气灶的原料做饭取暖；沼气池和畜牧养殖区另向果蔬种植区域和食用菌种植区域传送二氧化碳气体作为增温增气肥；所述果蔬种植区域和食用菌种植区域产生氧气供给畜牧养殖区，从而形成生态循环系统；
所述光伏并网发电系统包括布置在后温室顶面的多个太阳能光伏并网发电单元，所述太阳能光伏并网发电单元包含多个多晶硅光伏组件，各太阳能光伏并网发电单元经过光伏阵列防雷汇流箱、直流配电柜、带工频隔离变压器的光伏并网逆变器、交流配电柜、升压变压器接入交流电网，用于温室自用，余电销售；
所述温室另设智能监控系统，所述智能监控系统包括控制器、Zigbee无线通讯模块、设于温室内的光照传感器、空气温湿度传感器、土壤温度水分传感器、二氧化碳传感器、PH值传感器、IP网络摄像头，所述Zigbee无线通讯模块与光照传感器、空气温湿度传感器、土壤温度水分传感器、二氧化碳传感器和PH值传感器相连将温室内光照、空气、土壤的环境参数发送至控制器，所述控制器与温室内执行系统相连，根据预定数据控制执行系统的启闭，所述IP网络摄像头对温室内情况进行视频监测并通过internet与用户终端设备连接，所述控制器通过internet向用户终端传送监测信息，实现自动化、智能化实时监测监控，所述用户终端设备为智能手机、IPTV或PC机。
2.根据权利要求1所述的八位一体多功能新能源智能温室，其特征在于：所述执行系统包括浇灌设备、照明设备、通风设备、卷帘设备、二氧化碳发生器、臭氧发生器和加热器，所述照明设备由分别布置于畜牧养殖区、果蔬种植区域和食用菌种植区域的多个沼气灯组成，为温室补光增温；所述通风设备由分别布置于畜牧养殖区、果蔬种植区域和食用菌种植区域的多个通风机组成，调节温室内气体温度和温度；所述卷帘设备由收放阳温室顶部的塑料透 光膜和遮阳层的卷帘机组成，调节温室内光照及温度；所述二氧化碳发生器、臭氧发生器和加热器设于果蔬种植区域和食用菌种植区域，调节温室内气体浓度和温度。
3.根据权利要求1所述的八位一体多功能新能源智能温室，其特征在于：所述阳温室和阴温室的远离保温板隔断侧分别设有沿温室长度方向延伸的行走通道。
4.根据权利要求2所述的八位一体多功能新能源智能温室，其特征在于：所述沼气池内设置沼气肥输送管，所述浇灌设备设有与沼气肥输送管相通的输送水管路，所述输送水管路上设有控制阀，所述沼气池内经过厌氧发酵的沼气肥借助于灌溉水流入果蔬种植区域。
5.根据权利要求1所述的八位一体多功能新能源智能温室，其特征在于：所述畜牧养殖区与果蔬种植区域和食用菌种植区域的隔断墙体上分别设有气体对流孔，供氧气和二氧化碳的对流。
6.根据权利要求1所述的八位一体多功能新能源智能温室，其特征在于：设有与智能监控系统相连接的报警系统，当温室内各监控点位的温度、湿度、气体浓度、光照强度、风速超过设定限值时，现场发出多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语言报警和手机短信报警，实现远程监测。
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