CN107691040A - 一种多层集热栽培系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农业工程技术领域，公开了一种多层集热栽培系统，包括栽培架主体、多个栽培槽支撑框、第一驱动组件、第二驱动组件、转向轮以及自动灌溉组件；所述栽培架主体上设置有导轨，所述第一驱动组件包括电机、主动轮和从动轮以及链条，所述链条沿所述导轨移动，所述链条上沿其运行方向间距设置有多根固定轴，所述栽培槽支撑框铰接在所述固定轴；所述栽培架主体为圆管，所述圆管外侧套设有集热肋片，所述蓄水箱与所述栽培架主体的圆管连通并实现水在栽培架主体内的循环流动。本发明多层集热栽培系统提高了温室的空间利用率并合理利用太阳能避免了夜间低温冷害问题的发生。

Description

一种多层集热栽培系统
技术领域
本发明涉及农业工程技术领域，尤其涉及一种多层集热栽培系统。
背景技术
温室是一种在不适宜植物生长的季节，为植物生长生产提供人工调控环境的设施。当前大部分温室只有单层栽培，空间利用率不高；且白天透过覆盖面进入温室的太阳辐射能量，未能充分利用，夜间温室又频发低温冷害等问题，严重影响了作物产量和质量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种多层集热系统，以解决现有温室栽培空间利用率不高且作物夜间容易发生低温冷害的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多层集热栽培系统，包括栽培架主体、多个栽培槽支撑框、第一驱动组件、第二驱动组件、转向轮以及自动灌溉组件；
所述栽培架主体由圆管构成，所述圆管外侧套设有集热肋片，所述栽培架主体呈大致拱形，所述栽培架主体上设置有与其拱形匹配的导轨，所述转向轮设置在所述栽培架主体的低端；
所述第一驱动组件包括设置在栽培架主体上的电机、主动轮和从动轮以及连接在所述主动轮和从动轮之间的链条，所述链条沿所述导轨移动，所述链条上沿其运行方向间距设置有多根固定轴，所述栽培槽支撑框与所述固定轴一一对应设置，所述栽培槽支撑框铰接在所述固定轴上并随所述链条转动，
所述第二驱动组件设置在栽培槽支撑框上，其所述包括伸缩轴以及驱动所述伸缩轴伸缩的动力机构，所述伸缩轴的输出端与栽培槽背阳侧连接，且所述伸缩轴能够驱动所述栽培槽的背阳侧上下移动；
所述自动灌溉组件包括蓄水箱以及与设置在所述栽培架主体上方的洒水管路，所述蓄水箱与所述洒水管路连通，所述蓄水箱还与所述栽培架主体的圆管连通并实现水在栽培架主体内的循环流动。
进一步地，所述蓄水箱内设置有水泵，所述水泵连接有出水管，所述出水管连接有第一支管和第二支管，第一支管与所述洒水管路连通，第二支管与所述栽培架主体的圆管连通，第一支管和第二支管上分别设置有开关阀。
进一步地，所述第二支管上还设置有流量计以及流量控制阀。
进一步地，所述第二支管在所述流量计以及流量控制阀的下游设置有肥料管，所述肥料管上设置有控制所述肥料进入所述第二支管的肥料阀。
进一步地，所述肥料管上设置有肥量控制器。
进一步地，所述集热肋片为涂覆有黑色吸热材料层的铝合金肋片。
进一步地，还包括二氧化碳施肥管路，所述二氧化碳施肥管路设置在所述栽培架主体的上方，所述二氧化碳施肥管路上设置有气肥控制阀。
进一步地，所述洒水管路上设置有喷头。
进一步地，所述蓄水箱上设置有保温材料层。
进一步地，还包括智能控制器和光线感应器，所述智能控制器与第一支管的开关阀、第二支管的开关阀、肥料阀、流量控制阀、肥量控制器、气肥控制阀、光线感应器、电机以及第二驱动组件的动力机构连接；
所述智能控制器根据设定控制第一支管的开关阀，第二支管的开关阀、肥料阀以及气肥控制阀的开关，并根据设定控制流量控制阀、肥量控制器的开度；
所述智能控制器根据光线感应器控制所述第二驱动组件的动力机构动作；所述智能控制器根据时间控制所述电机动作。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的多层集热栽培系统，通过设置大致拱形的栽培架主体、第一驱动装置以及多个栽培槽支撑架，实现了作物的多层栽培，且作物可以循环接受阳光照射，不影响作物的生长，提高了温室的空间利用率。同时，本发明多层集热栽培系统的栽培架主体为圆管且其表面涂有黑色吸热材料层的集热肋片，如此栽培架主体便可以将太阳能转化为其圆管的循环水的热能，在夜晚温度较低时，循环水可以放热维持温室内的温度，避免了夜间低温冷害问题的发生。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例多层集热栽培系统的示意图；
图2是本发明实施例多层集热栽培系统的栽培架主体的集热肋片与圆管结构的组合示意图。
图中：1：栽培架主体，11：圆管，12：集热肋片；2：洒水管路；3：蓄水箱，31：水泵；4：转向轮；5：栽培槽；6：栽培槽支撑框。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1所示，本发明实施例提供的多层集热栽培系统，包括栽培架主体1、多个栽培槽支撑框6、第一驱动组件、第二驱动组件、转向轮以及自动灌溉组件。
其中，所述栽培架主体1为圆管11，且上面设置有喷涂有黑色吸热材料层的集热肋片12。所述栽培架主体1的整体框架呈大致拱形，所述栽培架主体设置有与其拱形匹配的导轨。
所述第一驱动组件(图中未画出)包括通过支架设置在栽培架主体1的两竖向侧边之间双输出轴电机，电机的两输出轴上分别连接一主动轮，每个主动轮均通过链条连接有从动轮，其中，两主动轮型号相同且共轴线设置在栽培架主体1靠近低端的位置，两从动轮型号相同且共轴线设置在栽培架主体靠近顶端的位置，两主动轮的轴线与两从动轮的轴线平行且与栽培架主体的侧边的宽度(宽度指的是单一侧边的延伸长度)方向平行，也即主动轮和从动轮之间的链条与栽培架主体上的导轨的延伸方向一致并在该导轨上循环转动。两条链条的对应的相同侧之间安装有多根固定轴。多个栽培槽支撑框6一一对应铰接在固定轴上，栽培槽支撑框6上设置有至少一个栽培槽5，图中给出是并排两个栽培槽5的形。为了方便理解，图1中仅在上下两个栽培槽支撑框上标出了栽培槽，其他位置的栽培槽在实际应用中也应相应的放置栽培槽。
所述自动灌溉组件包括蓄水箱3以及与设置在所述栽培架主体1上方的洒水管路2，所述蓄水箱3与所述洒水管路2连通。同时，所述蓄水箱3还与所述栽培架主体的圆管11连通并实现水在栽培架主体1内的循环流动。
所述第二驱动组件(图中未标出)设置在栽培槽支撑框6上，其包括伸缩轴以及驱动所述伸缩轴伸缩的动力机构，所述伸缩轴的输出端用与栽培槽5的背阳侧连接并能够驱动所述背阳侧升降。
在所述栽培架主体1的底部设置所述转向轮4以及控制转向轮4转动的电机。
本实施例多层集热栽培系统栽培槽的运动过程为：双输出轴电机驱动两主动轮转动，两主动轮分别通过链条带动从动轮旋转，相应的链条带动固定轴以及固定轴铰接的栽培槽支撑框6循环移动，也即位于栽培槽支撑框6上栽培槽5能够在栽培架主体1上循环移动。
本实施例多层集热栽培系统，白天，植物光合作用阶段，所有的栽培槽5，将在两侧升降滑轨之间，不断运行，使各个栽培槽5，可以轮流接受阳光照射。所述栽培架主体1的集热肋片12，可以是如图2所示的喷涂黑色吸热涂层的铝合金肋片，肋片中间为一圆管，白天，太阳辐射照入温室的同时，水将在栽培架主体1的圆管11与蓄热液体箱中循环，不断吸收太阳辐射能和温室内的空气热能；夜间，所储存的热能再通过水循环在温室内散热，将热量释放到温室空气中，维持温室内温度。
所述自动灌溉组件还可以在所述所洒水管路2的上游设置有自动灌溉机，洒水管路以及自动灌溉机均悬挂于栽培架上方，洒水管路2上设置有喷头，喷头对运动到第一层的栽培槽，进行自动适应性灌溉。
转向轮4以及第二驱动组件可以调节栽培槽5的面向角度，使其尽可能的面向阳光面，促进了阳光的利用率并提高了作物光合作用效率。
具体而言，所述蓄水箱3内设置有水泵31，所述水泵31连接有出水管，所述出水管连接有第一支管和第二支管，第一支管与所述洒水管路上游的自动灌溉机连通，第二支管与所述栽培架主体1的圆管连通，同时蓄水箱3上还连接有所述栽培架主体1的圆管连通的回水管。第一支管和第二支管上分别设置有开关阀。
作为一个优选实施例，所述第二支管上还设置有流量计以及流量控制阀；同时，所述第二支管在所述流量计以及流量控制阀的下游设置有肥料管，所述肥料管上设置有控制所述肥料进入所述第二支管的肥料阀，所述肥料管上设置有肥量控制器。可以理解的是，第一支管和第二支管上开关阀可以分别调控集热水循环和灌溉水通路；肥料管路连接在洒水管路的上游其与供水管路作为一体化设计，这样洒水管路的喷头既可以用来浇灌植物又可以作为施肥管路；肥料阀可以控制是否施加肥料；流量控制阀和肥料控制阀分别控制灌溉水流量以及肥料流量，可以实现合理浓度施肥灌溉的目的。
同时，还可以在所述栽培架主体的上方设置二氧化碳施肥管路，所述二氧化碳施肥管路上设置有气肥控制阀。可以理解的是，二氧化碳施肥管路可以为最顶端的植物提供足量的二氧化碳，从而促进植物的光合作用。
作为一个优选方案，本实施例多层集热栽培系统所述蓄水箱上设置有保温材料层。可以理解的是，保温材料层可以避免热量的散失。
作为一个优选实施例，第二驱动组件的动力机构可以是小型电机也可以是液压缸等。
本实施例多层集热栽培系统还包括智能控制器和光线感应器，所述智能控制器与第一支管的开关阀、第二支管的开关阀、肥料阀、流量控制阀、肥量控制器、气肥控制阀、光线感应器、电机以及第二驱动组件的动力机构连接。
所述智能控制器根据设定控制第一支管的开关阀、第二支管的开关阀、肥料阀以及气肥控制阀的开关，并根据设定控制流量控制阀、肥量控制器开度。例如，肥料阀的控制可以安装时间的设定定时打开，例如对于生长旺季的植物可以一周两次的施肥次数来进行控制。气肥控制阀的控制具体可以是在温室内安装二氧化碳浓度检测器来完成：根据白天光合有效辐射达到一定的值，二氧化碳浓度检测器检测室内二氧化碳下降到一定的值(智能控制器的预定值)，智能控制器控制气肥阀打开，二氧化碳气肥管路为上层植物提供二氧化碳。
所述智能控制器根据光线感应器控制所述第二驱动组件的动力机构动作：光线感应器感应太阳的入射方向并传输给所述智能控制器，智能控制器根据太阳的入射方向智能控制第二驱动组件的动力机构带动栽培槽背离阳光的一侧上下移动实现栽培槽倾斜角度的变化，使栽培槽尽可能的面向阳光一侧。所述智能控制器根据时间控制第一驱动组件的电机工作：白天第一驱动组件带动栽培槽循环，夜晚，第一驱动组件不工作。智能控制器根据时间控制转向轮的电机动作，早上时，智能控制器控制转向轮的电机带动转向轮动作，促使整个栽培架主体转动，最终使栽培架主体上的栽培槽较宽的一侧均面向东侧；后续根据太阳入射方向与时间的对应，相应设定时间并在该时间控制电机带动栽培架主体的旋转，以使栽培槽尽可能的面向阳光为基准。
综上所述，本发明的多层集热栽培系统将温室空间合理高效利用和集热储能结合起来，解决了温室空间利用率低、能量利用率低、夜间低温冷害的问题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多层集热栽培系统，其特征在于：包括栽培架主体、多个栽培槽支撑框、第一驱动组件、第二驱动组件、转向轮以及自动灌溉组件；
所述栽培架主体由圆管构成，所述圆管外侧套设有集热肋片，所述栽培架主体呈大致拱形，所述栽培架主体上设置有与其拱形匹配的导轨，所述转向轮设置在所述栽培架主体的低端；
所述第一驱动组件包括设置在栽培架主体上的电机、主动轮和从动轮以及连接在所述主动轮和从动轮之间的链条，所述链条沿所述导轨移动，所述链条上沿其运行方向间距设置有多根固定轴，所述栽培槽支撑框与所述固定轴一一对应设置，所述栽培槽支撑框铰接在所述固定轴上并随所述链条转动，
所述第二驱动组件设置在栽培槽支撑框上，其所述包括伸缩轴以及驱动所述伸缩轴伸缩的动力机构，所述伸缩轴的输出端与栽培槽背阳侧连接，且所述伸缩轴能够驱动所述栽培槽的背阳侧上下移动；
所述自动灌溉组件包括蓄水箱以及与设置在所述栽培架主体上方的洒水管路，所述蓄水箱与所述洒水管路连通，所述蓄水箱还与所述栽培架主体的圆管连通并实现水在栽培架主体内的循环流动。
2.根据权利要求1所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述蓄水箱内设置有水泵，所述水泵连接有出水管，所述出水管连接有第一支管和第二支管，第一支管与所述洒水管路连通，第二支管与所述栽培架主体的圆管连通，第一支管和第二支管上分别设置有开关阀。
3.根据权利要求2所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述第二支管上还设置有流量计以及流量控制阀。
4.根据权利要求3所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述第二支管在所述流量计以及流量控制阀的下游设置有肥料管，所述肥料管上设置有控制所述肥料进入所述第二支管的肥料阀。
5.根据权利要求4所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述肥料管上设置有肥量控制器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述集热肋片为涂覆有黑色吸热材料层的铝合金肋片。
7.根据权利要求1-5任一项所述的多层集热栽培系统，其特征在于：还包括二氧化碳施肥管路，所述二氧化碳施肥管路设置在所述栽培架主体的上方，所述二氧化碳施肥管路上设置有气肥控制阀。
8.根据权利要求1-5任一项所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述洒水管路上设置有喷头。
9.根据权利要求1-5任一项所述的多层集热栽培系统，其特征在于：所述蓄水箱上设置有保温材料层。
10.根据权利要求1-5任一项所述的多层集热栽培系统，其特征在于：还包括智能控制器和光线感应器，所述智能控制器与第一支管的开关阀、第二支管的开关阀、肥料阀、流量控制阀、肥量控制器、气肥控制阀、光线感应器、电机以及第二驱动组件的动力机构连接；
所述智能控制器根据设定控制第一支管的开关阀、第二支管的开关阀、肥料阀以及气肥控制阀的开关，并根据设定控制流量控制阀、肥量控制器的开度；
所述智能控制器根据光线感应器控制所述第二驱动组件的动力机构动作；所述智能控制器根据时间控制所述电机动作。
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