CN108174723A - 一种基于智能石墨烯加温装置的温棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能石墨烯加温装置的温棚。本发明技术要点是，在棚室内安装有智能石墨烯加温装置；该装置包括固定于棚室内的空中钢结构轨道和吊架，吊架顶部设有带微电机的吊挂滑轮，吊挂滑轮安装于轨道上；吊架顶部横梁固连有可伸缩转动的吊杆，吊杆底部铰接在底座板上面，底座板下面固连有石墨烯供暖板，底座板上面与角度调节连杆底部铰接，角度调节连杆上部与吊杆下部通过固定孔及螺栓连接；吊杆上部固连有电子自动控制器，电子自动控制器能控制石墨烯供暖板的温度和吊挂滑轮的行程。本发明采用石墨烯供暖板对温棚供暖，并可控制调节其温度和倾斜角度，节能环保无污染，使用方便，能节约劳动力，且维护成本低。

Description

一种基于智能石墨烯加温装置的温棚

技术领域

本发明属于农业生产技术领域，具体涉及一种基于智能石墨烯加温装置的温棚。

背景技术

随着我国农业全面实现现代化的进程，农业生产中涉及到粮食、果木、蔬菜、花卉、中医药材等植物采用温棚育种和栽培，还涉及到禽类、鸟类等动物采用温室、温箱来孵化或者是养殖。目前，传统农业的温棚、温室普遍采用煤炭、材草、粪便等生火供暖，锅炉蒸汽管道供暖。这种传统的供暖方式会破坏生态环境，浪费有限的资源，并造成环境污染，而采用普通的电热器供暖，则因为高能耗，导致农业生产成本增高。又由于传统的供暖方式造成棚内、室内空气干燥，湿度降低，影响到农作物的正常生长。

在新一轮科技革命的背景下，我们有必要将石墨烯的研发和应用作为重要发展领域，尤其是在农业生产中，充分利用石墨烯的性能优势，不断地优化现代农业温棚供暖设施，有效地解决传统农业技术中的不足，让石墨烯供暖设施为温棚内农作物的生长、发育发挥重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、环保无污染、供暖效果好的基于智能石墨烯加温装置的温棚。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该基于智能石墨烯加温装置的温棚，包括棚室，还包括安装于棚室内的智能石墨烯加温装置；所述智能石墨烯加温装置包括一个或多个固定于棚室内的空中钢结构轨道和吊架，吊架顶部横梁的底部设有带微电机的吊挂滑轮，吊挂滑轮安装于轨道上并可沿轨道移动；所述吊架顶部横梁固连有可伸缩转动的吊杆，吊杆底部铰接在底座板上面，底座板下面固连有一块石墨烯供暖板，底座板上面还与一根角度调节连杆底部铰接，角度调节连杆上部设有数个固定孔，通过其中一个固定孔与吊杆下部设有的固定孔通过螺栓连接，并可通过不同的固定孔调节底座板的倾斜角度，以此调节石墨烯供暖板的倾斜角度；所述吊杆的上部固连有一个电子自动控制器，电子自动控制器通过电源线与电源连接，电子自动控制器与石墨烯供暖板和吊挂滑轮的微电机电连接，并能控制石墨烯供暖板的温度和吊挂滑轮的行程。

具体的，所述吊杆主要包括内杆和外杆，外杆套于内杆上，内杆的垂直方向上设有两个以上的安装孔，外杆沿其圆周方向在垂直方向上对应设有两圈以上的安装孔，且内杆与外杆通过对齐安装孔后插入螺栓固定连接。

具体的，所述外杆的顶部固连有一个连接块，该连接块与吊架顶部横梁的侧面中间固连；所述钢结构轨道采用横截面呈L形的钢材制成，轨道底部为凹形滑槽，吊架顶部横梁的底部吊挂滑轮置于该凹形滑槽内并能沿滑槽移动。

进一步的，在所述底座板的上面一端设有照明灯卡座、生物补光灯卡座和照相摄像头卡座并分别安装有照明灯、生物补光灯和照相摄像头，底座板的上面设有石墨烯供暖板、照明灯、生物补光灯、照相摄像头的电源插座，电源插座通过电线与所述电子自动控制器连接，照相摄像头与温棚信息管理中心连接。

具体的，所述电子自动控制器的外壳上设有温度表、湿度表、信号灯、电源开关、照明灯开关、生物补光灯开关、温度调节器、行程调节器。

本发明的有益效果体现如下：

(1)本发明温棚内设有钢结构轨道，在轨道的下方可并列安装多个石墨烯供暖板的吊架，在吊架的底座板下安装有石墨烯供暖板，在吊架顶部设有带微电机的吊挂滑轮，挂在轨道上可以移动，在吊架的吊杆上安装有电子自动控制器，在控制器的外表面设有温度表、湿度表、信号灯、电源开关和温度调节器，在吊架的底座板上安装有一块呈倾斜面的石墨烯供暖板，通过定时移动吊架和自动控制加温，保障了温棚内供暖均衡性。

(2)本发明采用石墨烯供暖板供暖，石墨烯供暖板是由石墨烯电暖膜和安装板组成。石墨烯电暖膜是一种通电后即能发热的半透明聚酯薄膜，由超强导电的石墨烯水性碳纳米电加热材料、金属载流条加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成的，通过远红外线辐射供热，其优点在于：石墨烯非常稳定的结构使石墨烯具有优秀的导热性，由于石墨烯的杰出电特性，石墨烯电热涂料非常节能，其表面温度能达到160℃，电热转换效率达到98％以上；使用寿命在30000小时以上，使用成本只有普通电热采暖设备的1/3左右；而且安全可靠性高，防水、防漏电；还具有远红外理疗作用和净化空气的功能，远红外辐射是一种无害的辐射，石墨烯电暖膜通电后其碳纤维中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线来辐射热量，具有最适宜人体包括动植物的8-15um生命光波；石墨烯制热红外辐射，是用科学的技术传递自然的温暖，产生的波段远红外线有较强的渗透力和辐射力，具有显著的温控效应和共振效应，它易被物体吸收并转化为物体的内能。石墨烯电暖膜拥有绿色建筑选用产品入选证书，是取暖行业唯一获得产品3C认证的产品。

(3)本发明采用石墨烯电暖膜通电发热技术，由于石墨烯复合材料多功能电热涂料无毒无害，安全持久，还不影响温棚内的湿度，没有排放，这有利于保护环境，有利于减少雾霾，有利于实现现代农业零排放的目标。与传统的煤炭材草粪便等生火供暖、锅炉供暖和普通的电暖器供暖相比，石墨烯复合材料多功能电热涂料具有生产工艺简单、成本低、易施工、易维护、热效率高等优点，它使电热元件的制造工艺和结构大为简化，是电加热领域的一项重大突破，不但能在许多方面取代传统电阻加热方法，而且还可以开发一系列新的电加热应用领域。

(4)本发明在吊架的底座板上设有角度调节连杆，角度调节连杆与吊杆用螺栓相连，通过调节角度调节连杆固定孔与吊杆固定孔的位置，可以调节石墨烯供暖板模拟太阳光照射的倾斜角度，以适应不同地域、不同季节生物补光的需要。

(5)本发明的吊架设有安装照明灯、生物补光灯、照相摄像头卡座，可根据温棚种植养殖的整体需求来确定在哪些吊架上安装照明灯、生物补光灯、照相摄像头，根据需要灵活调整。

(6)本发明吊架的侧面设有智能的电子自动控制器，可以精准的控制棚内温度、分区域控制加温、生物补光，避免热浪费。还可以遥控、远程控制棚内加温和吊架移动。这种控制装置使用方便，能节约劳动力，且维护成本低。

(7)本发明的吊架在夏季、秋季不需要供暖的情况下，可以拆下石墨烯供暖板，吊挂给水喷头。充分发挥装置的轨道和吊架的作用。

(8)本发明将石墨烯供暖板应用于农业生产中的温棚，思路新颖，装置独特，在现有技术中属于首创，具有广泛的应用价值和市场前景。

附图说明

图1是本发明实施例棚室的外观示意图。

图2是本发明实施例智能石墨烯加温装置的结构示意图。

图3是本发明实施例轨道与吊架顶部及吊挂滑轮部分的连接示意图。

图4是本发明电子自动控制器的原理结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1至图4，本实施例包括棚室1，还包括如图2所示安装于棚室1内的智能石墨烯加温装置。从图2可见，智能石墨烯加温装置包括一个或多个固定于棚室内的空中钢结构轨道2和吊架3，吊架3顶部横梁4的底部设有带微电机的吊挂滑轮5，吊挂滑轮5安装于轨道2上并可沿轨道2移动。吊架3顶部横梁4固连有可伸缩转动的吊杆，从图1中可见，本实施例中，可伸缩吊杆主要包括内杆6和外杆7，外杆7套于内杆6上，内杆6的垂直方向上设有两个安装孔8，外杆7沿其圆周方向在垂直方向上对应设有两圈安装孔9，并通过在安装孔中插入螺栓固定连接；当需要调节吊杆的整体长度时，将内杆6在外杆7内上下移动并将合适高度位置的安装孔对齐，再插入螺栓固定连接；当需要转动吊杆时，将内杆6在外杆7内转动并将合适角度位置的安装孔对齐，再插入螺栓固定连接。从图3可见，本实施例的外杆7的顶部固连有一个连接块，该连接块与吊架3顶部横梁4的侧面中间固连；钢结构轨道2采用横截面呈L形的钢材制成，轨道底部为凹形滑槽，吊架3顶部横梁4的底部吊挂滑轮5置于该凹形滑槽内并能沿滑槽移动；整个吊架3的重量很轻，只有几斤重，横梁4足可挂住不产生过度倾斜；这种连接形式方便将整个吊架连同吊挂滑轮从轨道中取下，如吊挂滑轮的微电机出现故障，方便维修更换。从图1中还可见，内杆6底部铰接在底座板10上面，底座板10下面固连有石墨烯供暖板11，底座板10上面还与角度调节连杆12的底部铰接，角度调节连杆12上部设有数个固定孔13，通过其中一个固定孔13与内杆6下部设有的固定孔通过螺栓连接，并可通过角度调节连杆12上不同固定孔13与内杆6固定孔连接来达到调节底座板10倾斜角度的目的，以此调节石墨烯供暖板11的倾斜角度。

本实施例中，底座板10的上面左端设有照明灯卡座14、生物补光灯卡座15和照相摄像头卡座16并分别安装有照明灯、生物补光灯和照相摄像头，底座板10的上面设有石墨烯供暖板、照明灯、生物补光灯、照相摄像头的电源插座17。从图1中可见，本实施例的外杆7上部固连有电子自动控制器18，电子自动控制器18通过电源线与电源连接，电源插座17通过电线与电子自动控制器18连接。

参见图2、图4，电子自动控制器18的外壳上设有温度表19、湿度表20、信号灯21、电源开关22、照明灯开关23、生物补光灯开关24、温度调节器25、行程调节器26；照相摄像头与温棚信息管理中心连接；电子自动控制器18与吊挂滑轮5的微电机电连接。电子自动控制器18通过温度表19检测到温棚内的温度及温度调节器25控制石墨烯供暖板11的温度，以及通过行程调节器26控制吊挂滑轮5的行程；一个吊挂滑轮带动一个吊架，各吊挂滑轮并列安装于一个轨道上，也可以把一组吊架用拉杆连接在一起，用一个吊挂滑轮带动并安装于轨道上。图4所示是本发明实施例控制器的原理结构框图，本实施例所应用的自动控制技术在现有技术中属于成熟技术，在此不再详述。

本发明将新型石墨烯供暖技术、智能电子自控技术、机械制造与自动化技术相结合，构成一个现代农业智能型温棚。该温棚具有石墨烯供暖功能、自动恒温控制功能、净化水源功能、净化空气功能、角度调节功能、生物补光功能以及照相摄像功能。

石墨烯供暖功能：在温棚内设有钢结构轨道，在轨道下方的吊架底座板安装有多个石墨烯供暖板，石墨烯电暖板是由石墨烯电暖膜和安装板组成，电暖膜是一种通电后即能发热的半透明聚酯薄膜，由超强导电的石墨烯水性碳纳米电加热材料、金属载流条加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成的，通过远红外线辐射供热，其优点在于：石墨烯非常稳定的结构使石墨烯具有优秀的导热性，由于石墨烯的杰出电特性，石墨烯电热涂料非常节能，其表面温度能达到160℃，电热转换效率达到98％以上；使用寿命在30000小时以上，使用成本只有普通电热采暖设备的1/3左右。石墨烯电暖膜通电后其碳纤维中的碳分子做“布朗运动”，在产生热量的同时，会产生85％左右的远红外线来辐射热量，具有最适宜人体包括动植物的8-15um生命光波；石墨烯制热红外辐射，是用科学的技术传递自然的温暖，产生的波段远红外线有较强的渗透力和辐射力，具有显著的温控效应和共振效应，它易被物体吸收并转化为物体的内能。

自动恒温控制功能：在吊架吊杆上设有智能控制装置(即电子自动控制器)，通过温度调节器精准的控制棚内温度，保障温棚的温度在设定的范围内，温棚内一般设有多个石墨烯供暖板吊架，吊架可以定时移动给不同的区域加温，智能控制装置可以分区域控制加温，避免热浪费，还可以遥控、远程控制棚内加温和吊架移动。这种控制装置使用方便，能节约劳动力，且维护成本低。

净化水源功能：氧化石墨烯能够形成一个完美的气液屏障。所以苗圃下方蓄水处，无青苔、无气味、不浑浊，保证了苗圃供水源头干净无污染。

净化空气功能：温棚采用石墨烯供暖板供暖，是通过远红外线辐射供热，不污染空气、不影响空气湿度和空气质量，具有一定的杀菌净化空气功能。

角度调节功能：在吊架的底座板上设有角度调节连杆，角度调节连杆与吊杆用螺栓相连，通过调节角度调节连杆固定孔与吊杆固定孔的位置，可以调节石墨烯供暖板模拟太阳光照射的倾斜角度，以适应不同地域、不同季节生物补光的需要。

生物补光功能：当自然温度上升温棚不需要加温时，可以把生物补光灯安装在吊架底座板前端的专用卡座上，为需要补光的农作物补光。

照相摄像功能：把照相摄像机安装在吊架底座板前端的专用卡座上，可以为生产基地的管理机构及时提供温棚内农作物生长的动态和监控画面，还可以记录农作物生长的全过程，为项目的科学技术研究提供有价值的画面资料。

本发明与传统的水循环锅炉采暖和碳晶加热板采暖相比较，有以下几个方面的优势:

(1)解决了反季节冻害难题。石墨烯远红外加温大棚，在室外低温-2℃以下，棚内可达到5—15℃恒温效果，使农作物顺利越冬生长，消除了无法种植反季蔬菜的疑虑。如：常温大棚内培育的丝瓜种苗，95％以上被冻伤，采用石墨烯加温大棚内培育的丝瓜种苗，出芽率达98％以上。

(2)缩短了蔬菜种苗培育时间。如：播种的丝瓜种，一般情况下还需推迟一个月播种，一周后发芽，通过采用石墨烯远红外加温，提前了一个月播种，并提前10—15天移栽，丝瓜长势良好。种苗出苗率原本为80％，通过石墨烯远红外加温采暖后出苗率达到98％，增长了18％。

(3)减少了温棚内蔬菜的病虫害。在石墨烯加温板产生的8—14微米远红外“生命之光”辐射下，温棚种植的种苗无需进行定期消毒，喷洒农药和施肥等工序，大大减少了人工作业，降低了生产成本，培育的种苗绿色环保。

(4)改善了育苗床的水质。氧化石墨烯能够形成一个完美的气液屏障。所以苗圃下方蓄水处，无青苔、无气味、不浑浊，保证了苗圃供水源头干净无污染。

(5)改变了温棚顶部水蒸气集聚的现状。由于采用传统的加温设备供暖，温棚内会产生大量的水蒸气，水蒸气集聚到温棚顶部后会下滴到地面蔬菜苗的叶面上，造成蔬菜苗烂叶的现象。而采用石墨烯供暖是通过红外线加热，不会造成温棚内大量的水蒸气蒸发，温棚顶部基本上没有水蒸气集聚，还能够保持温棚内一定的的湿度，有效地解决了温棚顶部滴水烂叶的问题。

(6)自动控制温棚恒温和节能。传统的温棚使用水循环锅炉采暖和碳晶加热板采暖，加热效果不佳，能耗高。石墨烯远红外采暖系统的恒温控制，相比其它采暖系统节约50％以上的能耗。由于石墨烯供暖在能耗、舒适性和费用方面皆优于当前取暖产品，将成为未来现代温棚供暖的新趋势。

Claims (5)

1.一种基于智能石墨烯加温装置的温棚，包括棚室，其特征在于：还包括安装于棚室内的智能石墨烯加温装置；所述智能石墨烯加温装置包括一个或多个固定于棚室内的空中钢结构轨道和吊架，吊架顶部横梁的底部设有带微电机的吊挂滑轮，吊挂滑轮安装于轨道上并可沿轨道移动；所述吊架顶部横梁固连有可伸缩转动的吊杆，吊杆底部铰接在底座板上面，底座板下面固连有一块石墨烯供暖板，底座板上面还与一根角度调节连杆底部铰接，角度调节连杆上部设有数个固定孔，通过其中一个固定孔与吊杆下部设有的固定孔通过螺栓连接，并可通过不同的固定孔调节底座板的倾斜角度，以此调节石墨烯供暖板的倾斜角度；所述吊杆的上部固连有一个电子自动控制器，电子自动控制器通过电源线与电源连接，电子自动控制器与石墨烯供暖板和吊挂滑轮的微电机电连接，并能控制石墨烯供暖板的温度和吊挂滑轮的行程。

2.根据权利要求1所述基于智能石墨烯加温装置的温棚，其特征在于：所述吊杆主要包括内杆和外杆，外杆套于内杆上，内杆的垂直方向上设有两个以上的安装孔，外杆沿其圆周方向在垂直方向上对应设有两圈以上的安装孔，且内杆与外杆通过对齐安装孔后插入螺栓固定连接。

3.根据权利要求2所述基于智能石墨烯加温装置的温棚，其特征在于：所述外杆的顶部固连有一个连接块，该连接块与吊架顶部横梁的侧面中间固连；所述钢结构轨道采用横截面呈L形的钢材制成，轨道底部为凹形滑槽，吊架顶部横梁的底部吊挂滑轮置于该凹形滑槽内并能沿滑槽移动。

4.根据权利要求1所述基于智能石墨烯加温装置的温棚，其特征在于：在所述底座板的上面一端设有照明灯卡座、生物补光灯卡座和照相摄像头卡座并分别安装有照明灯、生物补光灯和照相摄像头，底座板的上面设有石墨烯供暖板、照明灯、生物补光灯、照相摄像头的电源插座，电源插座通过电线与所述电子自动控制器连接，照相摄像头与温棚信息管理中心连接。

5.根据权利要求4所述基于智能石墨烯加温装置的温棚，其特征在于：所述电子自动控制器的外壳上设有温度表、湿度表、信号灯、电源开关、照明灯开关、生物补光灯开关、温度调节器、行程调节器。