CN107926374B - 一种多功能一体化实验棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能一体化实验棚，棚体有六根立柱，分别位于棚体的两侧，在中部两根对应的立柱之间设有上、下两根横梁，在立柱和横梁之间铺设有上层骨架和下层骨架，遮阳系统包括遮阳网和卷网杆，挡雨系统包括防雨布和卷布杆，防雨布铺设在上层骨架的上表面，检测系统包括湿度检测器、温度检测器、光照强度检测器、气体收集装置和分析仪，喷淋系统包括地上部分和地下部分；气体供给系统包括保护箱、若干的置气腔和总出气管。本发明对试验田充分利用，多系统共用相关设备，减少实验棚的建设成本支出，不需要在进行不同实验时候对原有的实验棚；功能多样，能够在天气突变时或者实验需要时改变实验田的土壤温度。

Description

一种多功能一体化实验棚

技术领域

本发明涉及实验棚，具体为一种多功能一体化实验棚。

背景技术

目前，在野外田地里进行农作物种植实验时，由于需要对光照、湿度、温度等方面的调控；从而建立了各式实验棚。

如专利（ZL 201520042492.0）农作物抗旱鉴定简易遮阳防雨棚，包括带有立柱的棚体，其特征在于：所述棚体的上部设置有上层骨架和下层骨架，上层骨架的上面设置有遮阳网，上层骨架的下面设置有防风网，下层骨架的上面设置有塑料膜，棚体的里端设置有第一伸缩杆，第一伸缩杆与控制遮阳网伸缩的第一电机相连接，棚体的外端设置有第二伸缩杆，第二伸缩杆与控制塑料膜伸缩的第二电机相连接。

专利（201210451488.0）控温遮阳大棚，由棚膜（1）、骨架（2）、主梁（7）、控温装置组成，其特征在于：控温装置包括温控器（5）、碳纤维发热电缆（6）、数据电缆（4）、测温装置（3）；温控器（5）通过数据电缆（4）连接至测温装置（3）；与电源连接的温控器（5）接入碳纤维发热电缆（6），骨架（2）为空心钢管，管内穿入碳纤维发热电缆（6）；棚膜（1）下方设置遮阳网（8），其透光率为20%。

专利（ZL 201621394169.0）一种条件可控型植物栽培实验棚，包括棚体和棚体内的栽培实验单元，其特征在于，所述栽培实验单元包括移动支架，移动支架能够在第一驱动装置的驱动下进行往复运动，在移动支架上安有可升降横梁，可升降横梁能够在第二驱动装置的驱动下做升降运动，可升降横梁上依次交错安装有钠灯和摘灯，并且在可升降支架上还安装有喷雾水龙头，喷雾水龙头与水管相连并由电磁阀控制开闭，在可升降横梁下方设置有载物台，在载物台上安有温度传感器、湿度传感器以及光照度传感器，所述第一驱动装置、第二驱动装置、电磁阀、温度传感器、湿度传感器以及光照度传感器均与控制模块相连。

上述这些专利技术的功能都较简单，仅是为了达到某一单一目的而建成的，而往往在一块实验田上要进行多次不同实验目的的实验，从而造成每次实验都要拆卸原来的实验棚建立新的实验棚；从而导致很多资源与资金的浪费。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种多功能一体化实验棚，以能够同时适用于多种不同的实验需求，减少了实验棚的资金投入。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种多功能一体化实验棚，包括棚体、遮阳系统、挡雨系统、检测系统、喷淋系统、地热系统和气体供给系统，所述棚体有六根立柱，分别位于所述棚体的两侧，在中部两根对应的立柱之间设有上、下两根横梁，在所述立柱和横梁之间铺设有上层骨架和下层骨架，在所述上层骨架和下层骨架的两端设有电机导轨，在所述电机导轨上分别设有电机组A和电机组B；所述遮阳系统包括遮阳网和卷网杆，所述卷网杆的两端分别安装在所述电机组A的两个电机的输出端上，所述遮阳网覆盖在所述下层骨架的上表面上，所述遮阳网的末端缝套在所述卷网杆上；所述挡雨系统包括防雨布和卷布杆，所述防雨布铺设在所述上层骨架的上表面，所述卷布杆位于所述防雨布的两侧，所述卷布杆的两端安装在所述电机组B的输出端上；所述检测系统包括湿度检测器、温度检测器、光照强度检测器、气体收集装置和分析仪，所述湿度检测器、温度检测器、光照强度检测器和气体收集装置分别安装在所述棚体的不同部位上，所述气体收集装置和分析仪相互连接，所述分析仪通过线路与所述湿度检测器、温度检测器、光照强度检测器连接；所述喷淋系统包括地上部分和地下部分，所述地上部分包括水泵、水管和喷洒头，地下部分包括水收集管和水池，所述水收集管埋在试验田下方30cm-50cm处，其出水端位于所述水池的上方，所述水泵的进水口上安装有一进水管，所述进水管的另一端设置在所述水池内，所述水泵的出水口上连接着若干所述水管，所述水管安装在所述下层骨架的下表面上，所述喷洒头安装在所述水管上；所述地热系统包括循环管和水加热箱，所述水加热箱的进水管连接在所述水泵出水口的换路阀上，所述循环管埋在试验田30cm-40cm处，所述循环管的出水端和进水端分别连接在所述水加热箱两端的多路阀上；所述气体供给系统包括保护箱、若干的置气腔和总出气管，所述置气腔设置在所述保护箱内，在每个所述置气腔的下端均连接着一根出气支管，所述出气支管通过三通阀连接在所述总出气管上，所述总出气管与所述水收集管之间通过阀门连接。

本发明中，进一步的，所述棚体上喷涂有防锈涂层，所述立柱、横梁、上层骨架和下层骨架均采用中空的不锈钢圆管制成。

本发明中，进一步的，所述棚体上还安装有光照补足系统，光照补足系统包括并联的电灯和紫外线灯，电灯和紫外线灯通过线路连接在控制柜上。

本发明中，进一步的，所述电机组A和电机组B均由四个电机组成，且两两对应的安装在电机导轨上，所述电机组A和电机组B均连接在所述控制柜内。

本发明中，进一步的，所述湿度检测器通过所述控制柜与所述电机组B连接。

本发明中，进一步的，所述光照强度检测器通过所述控制柜与所述电机组A连接。

本发明中，进一步的，所述水收集管上设有两排圆孔，圆孔上包裹着一层可供水和气体穿透的塑料膜。

本发明中，进一步的，所述气体收集装置、分析仪、保护箱和控制柜共同安装在一设备室内，设备室内设有空调。

本发明中，进一步的，所述置气腔包括透明的玻璃圆柱管、进气端和压缩上盖，玻璃圆柱管和进气端为一体成型，进气端上设有端帽，压缩上盖由下至上依次是活塞、推杆和重力块。

本发明的有益效果：

一、对试验田充分利用，多系统共用相关设备，减少实验棚的建设成本支出，不需要在进行不同实验时候对原有的实验棚；

二、能够对试验田环境中的光照强度、温度和湿度进行检测并形成数据进行汇报，并且可以形成长时间的数据积累，这些长时间的数据积累可以为实验提供更为有力的说明和对比；

三、功能多样，能够在天气突变时或者实验需要时改变实验田的土壤温度，也可以改变土壤内部的气体结构，使其符合我们所需要的土壤气态环境。

附图说明

图1为本发明中棚体的结构示意图；

图2为本发明的仰视结构示意图；

图3为本发明的喷淋系统和地热系统的结构示意图；

图4为本发明中水收集管的结构示意图；

图5为本发明中设备室的结构示意图；

图6为本发明中控制箱与各组件的连接结构示意图；

图7为本发明中保护箱的结构示意图；

图8为本发明中保护箱的侧视结构示意图；

图9为本发明中置气腔的整体结构示意图。

图中：

立柱-100；横梁-101；上层骨架-102；和下层骨架-103；电机组A-104；电机组B-105；

遮阳网-200；卷网杆-201；

防雨布-300；卷布杆-301；

湿度检测器-400；温度检测器-401；光照强度检测器-402；气体收集装置-403；分析仪-404；

水泵-500；、水管-501；喷洒头-503；水收集管-504；水池-505；

循环管-600；水加热箱-601；

保护箱-700；置气腔-701；总出气管-702；出气支管-703；玻璃圆柱管-7011；进气端-7012；压缩上盖-7013。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例：

如图1所示，一种多功能一体化实验棚，其棚体根据试验田的具体形状来进行设计，在此仅以长方形的试验田为例进行说明，在长方形的试验田的两端边缘处深挖6-8个立柱深埋洞，其深度在50cm左右，然后将相应的立柱100深埋在其中，立柱100的长度不一，位于中部的立柱100长于位于两侧的立柱100；它们之间的实际高度差可根据不同地区的光照与常年风力等级来做出细微的调整，使其更适合不同的地区。在固定安装好立柱100后开始搭建横梁101，横梁101搭建在中部的立柱100上，横梁101有两根到四根，两根时两者水平平行，四根时竖直方向和水平方向上两两相互平行。横梁101和立柱100可采用焊接的方式进行固定，也可以采用套装的方式进行固定。

如图3和图4所示，安装好上述两者的主架构后，再在试验里打沟到所需要的深度，然后安装喷淋系统、地热系统和气体供给系统中的埋地管，如水收集管504和循环管600，水收集管504最好采用防腐蚀的塑料管，循环管600采用金属材质且需要喷涂上防腐防锈涂层。在试验田的附近建立一个水池505和设备室，将水泵500安装在水池505上方，在水泵500的进水口处安装有进水管，在出水口处设有多路阀，多路阀上连接着水管501和循环管600的进水管。在设备室内放置有分析仪404、保护箱700、气体收集装置403和控制柜，在设备室还设置有空调，用于散热，防止夏天天气温度过高，烧坏相应设备。

如图1、图2和图5所示，埋好管道后再往立柱100和横梁101搭放上层骨架102和下层骨架103，在上层骨架102和下层骨架103上通过螺丝或者焊接的方式安装电机导轨。然后铺设遮阳网200、卷网杆201和防雨布300、卷布杆301；遮阳网200的两端分别各有一根卷网杆201，每根卷网杆201的两端分别安装在电机上，带动卷网杆201运动的电机组成电机组A104。防雨布300和卷布杆301同理，采用电机组B105进行带动。电机组A104和电机组B105均受到控制柜的控制，而控制柜又与湿度检测器400、温度检测器401和光照强度检测器402等连接，湿度检测器400、温度检测器401和光照强度检测器402所检测到的数据到的数据通过线路传递到分析仪404上，当相应的数据不处于设置的阀值内时，由分析仪404将数据传递到控制柜，控制柜控制电机组A104和电机组B105工作，从而让遮阳网200和防雨布300发挥作用。而气体收集装置403可以暂时收集和储存实验人员从试验中的空气、作物或土壤中采集过来的气体。

如图2和图4而喷淋系统中的喷淋头503分别安装在下层骨架103上，并通过软性的塑料材质的水管501与水泵500连接，其水管501的走向防止造成试验空间的混乱，可以通过塑料扣固定在立柱100、上层骨架102和下层骨架103上，水管501分主水管和分水管，分水管上连接着每个喷淋头503。而水收集管504可将渗入地下多余的水回收到水池505内，下雨天时也可以回收雨水，从而达到节约用水的作用。而水收集管504的分布基本呈相连通的回字型，可根据实际需要进行分布连通。水收集管504上设有圆孔，圆孔上包裹着一层可供水和气体穿透的塑料膜，这样可以让气体和水分自由进出水收集管504，还可以防止泥土等进入到水收集管504内。

如图3所示，而地热系统中的循环管600的分布基本处于相互平行状态，水泵500抽的水进入到水加热箱601内进行加热，加热的电源可以是太阳能、风能也可以市用电做为电源。加热后的水进入到循环管600中，然后回流到水池505内，实现水循环。而地热系统可以给试验田提供一定的地热，有效的解决了因为天气突变导致地表温度下降而使试验作物冻死的情况。也可以用在测试作物在不同的温度的地表的生长情况，极大的减少了作物试验周期和保护试验作物的正常进行。而该由水提供的供热方式在面积较小的试验田中可以发挥作用。但面积较大的实验田中这种供热方式则力不从心，无法达到给试验田供热的作用。此时，最好采用电热管供热的形式进行供热，在较大型的试验中，循环管600采用内置电热管的形式进行布置，可有效解决大面积供热的问题。

如图7、图8和图9所示，在气体供给系统中，通过三通阀与喷淋系统共用水收集管504，节省埋管工作和建设成本。而置气腔701包括透明的玻璃圆柱管7011、进气端7012和压缩上盖7013，先往上拉动压缩上盖7013，从而可以从进气端7012将所需要供给的气体注入到玻璃圆柱管7011内，然后拧紧端帽即可。打开阀门，在重力的作用下重力块推动气体进入到水收集管504中，气体从水收集管504的圆孔中排出。其中，可以通过阀门控制气体的走向，从而让气体仅给试验田的某一处供给气体；从而可以进行实验对照组等。

如图2和图6棚体上还安装有光照补足系统，光照补足系统包括并联的电灯和紫外线灯，电灯和紫外线灯通过线路连接在控制柜上。该光照补足系统可由实验人员远程控制开关，该控制开关为远程无线控制开关，该无线控制开关与手动开关并联，独立于其他系统，不受控制箱的控制。

如图1所示，该上述多功能一体化实验棚的功能作用等仅是一种基本的使用方式，更多的使用方法和操作可由实验人员自行探索。在控制箱内集中有若干个控制模块和CPU模块。本实验棚用到的电源有专门的电源开关控制箱控制，光照强度检测器402可以根据需要安装在控制箱上方。还可以和一些现有的智能设备、无人值守等系统相连接，从而更具有拓展性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种多功能一体化实验棚，包括棚体、遮阳系统、挡雨系统、检测系统、喷淋系统和地热系统和气体供给系统，其特征是：

所述棚体有六根立柱（100），分别位于所述棚体的两侧，在中部两根对应的立柱（100）之间设有上、下两根横梁（101），在所述立柱（100）和横梁（101）之间铺设有上层骨架（102）和下层骨架（103），在所述上层骨架（102）和下层骨架（103）的两端设有电机导轨，在所述电机导轨上分别设有电机组A（104）和电机组B（105）；

所述遮阳系统包括遮阳网（200）和卷网杆（201），所述卷网杆（201）的两端分别安装在所述电机组A（104）的两个电机的输出端上，所述遮阳网（200）覆盖在所述下层骨架（103）的上表面上，所述遮阳网（200）的末端缝套在所述卷网杆（201）上；

所述挡雨系统包括防雨布（300）和卷布杆（301），所述防雨布（300）铺设在所述上层骨架（102）的上表面，所述卷布杆（301）位于所述防雨布（300）的两侧，所述卷布杆（301）的两端安装在所述电机组B（105）的输出端上；

所述检测系统包括湿度检测器（400）、温度检测器（401）、光照强度检测器（402）、气体收集装置（403）和分析仪（404），所述湿度检测器（400）、温度检测器（401）、光照强度检测器（402）和气体收集装置（403）分别安装在所述棚体的不同部位上，所述气体收集装置（403）和分析仪（404）相互连接，所述分析仪（404）通过线路与所述湿度检测器（400）、温度检测器（401）、光照强度检测器（402）连接；

所述喷淋系统包括地上部分和地下部分，所述地上部分包括水泵（500）、水管（501）和喷洒头（503），地下部分包括水收集管（504）和水池（505），所述水收集管（504）埋在试验田下方30cm-50cm处，其出水端位于所述水池（505）的上方，所述水泵（500）的进水口上安装有一进水管，所述进水管的另一端设置在所述水池（505）内，所述水泵（500）的出水口上连接着若干所述水管（501），所述水管（501）安装在所述下层骨架（103）的下表面上，所述喷洒头（503）安装在所述水管（501）上；

所述地热系统包括循环管（600）和水加热箱（601），所述水加热箱（601）的进水管连接在所述水泵（500）出水口的换路阀上，所述循环管（600）埋在试验田30cm-40cm处，所述循环管（600）的出水端和进水端分别连接在所述水加热箱（601）两端的多路阀上；

所述气体供给系统包括保护箱（700）、若干的置气腔（701）和总出气管（702），所述置气腔（701）设置在所述保护箱（700）内，在每个所述置气腔（701）的下端均连接着一根出气支管（703），所述出气支管（703）通过三通阀连接在所述总出气管（702）上，所述总出气管（702）与所述水收集管（504）之间通过阀门连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述棚体上喷涂有防锈涂层，所述立柱（100）、横梁（101）、上层骨架（102）和下层骨架（103）均采用中空的不锈钢圆管制成。

3.根据权利要求1所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述棚体上还安装有光照补足系统，光照补足系统包括并联的电灯和紫外线灯，电灯和紫外线灯通过线路连接在控制柜上。

4.根据权利要求3所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述电机组A（104）和电机组B（105）均由四个电机组成，且两两对应的安装在电机导轨上，所述电机组A（104）和电机组B（105）均连接在所述控制柜内。

5.根据权利要求3所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述湿度检测器（400）通过所述控制柜与所述电机组B（105）连接。

6.根据权利要求3所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述光照强度检测器（402）通过所述控制柜与所述电机组A（104）连接。

7.根据权利要求1所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述水收集管（504）上设有两排圆孔，圆孔上包裹着一层可供水和气体穿透的塑料膜。

8.根据权利要求1所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述气体收集装置（403）、分析仪（404）、保护箱（700）和控制柜共同安装在一设备室内，设备室内设有空调。

9.根据权利要求1所述的一种多功能一体化实验棚，其特征是：所述置气腔（701）包括透明的玻璃圆柱管（7011）、进气端（7012）和压缩上盖（7013），玻璃圆柱管（7011）和进气端（7012）为一体成型，进气端（7012）上设有端帽，压缩上盖（7013）由下至上依次是活塞、推杆和重力块。