CN108990619A - 一种智能蔬菜大棚及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能蔬菜大棚及方法，包括圆环形底板，设于圆环形底板上的若干条弧形支撑柱，设于各条弧形支撑柱上的半球形透光罩棚，设于半球形透光罩棚上的支撑座，设于支撑座上的M条向半圆形罩棚的斜外上方延伸的支撑杆和设于每条支撑杆上的第一平面镜；M≥4，靠近圆环形底板的地面上设有M个立柱，每个立柱上均设有与第一平面镜对应的第二平面镜，圆环形底板左侧和右侧的地面上均设有凹槽，凹槽中均设有挡风板；本发明具有阳光利用效率高，有效节省电能的特点。

Description

一种智能蔬菜大棚及方法

技术领域

本发明涉及蔬菜生产设备技术领域，尤其是涉及一种阳光利用效率高，可有效节省电能的智能蔬菜大棚及方法。

背景技术

太阳高度角是指指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，当太阳高度角为90°时，太阳辐射强度最大；当太阳斜射地面时，太阳辐射强度就小。

太阳高度角简称太阳高度(其实是角度)，太阳高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。例如，正午12点的太阳高度角为90度开始算，每一小时变化15度，即14点和10点的太阳高度角均为60度，日出日落时太阳高度角都为0度。

在白天的时候，蔬菜大棚主要依靠太阳光照明，阴天或晚上需要灯光照明，清晨和傍晚虽然有阳光，但是太阳高度角太小，太阳辐射强度低，蔬菜大棚中部的蔬菜很难照射到阳光，还是需要灯光的补充才能满足蔬菜生长对光线的需求，因此，蔬菜大棚需要耗费大量的电能。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的蔬菜大棚需要耗费大量电能的不足，提供了一种阳光利用效率高，可有效节省电能的智能蔬菜大棚及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能蔬菜大棚，包括圆环形底板，设于圆环形底板上的若干条弧形支撑柱，设于各条弧形支撑柱上的半球形透光罩棚，设于半球形透光罩棚上的支撑座，设于支撑座上的M条向半圆形罩棚的斜外上方延伸的支撑杆和设于每条支撑杆上的第一平面镜；M≥4，靠近圆环形底板的地面上设有M个立柱，每个立柱上均设有与第一平面镜对应的第二平面镜，每条支撑杆上均设有用于带动第一平面镜转动的第一电机，每个立柱上均设有用于带动第二平面镜转动的第二电机，圆环形底板所处的高度高于各个立柱底部所处的高度，还包括控制器和光照度传感器，圆环形底板左侧和右侧的地面上均设有凹槽，凹槽中均设有挡风板，2个挡风板分别与2个动力装置连接；控制器分别与光照度传感器、各个第一电机、各个第二电机和2个动力装置电连接。

当清晨或者傍晚，阳光斜照到各个第二平面镜上，各个第二平面镜对光线进行发射，反射的光线进入各个第一平面镜上，各个第一平面镜将光线反射进向半圆形罩棚中，反射光线从高处进入半圆形罩棚中，为半圆形罩棚中部的蔬菜补充光线，同时光线也斜照到半圆形罩棚边缘的蔬菜上，可以有效减少蔬菜对灯光照明的依赖，有效节省电能。

作为优选，所述动力装置为液压油缸，挡风板呈矩形，挡风板横向延伸的长度大于圆环形底板的直径，挡风板的高度大于圆环形底板的半径。

作为优选，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面下部设有平面镜，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面上部设有由下至上逐渐向半球形透光罩棚弧形弯曲的凹面镜。

作为优选，靠近圆环形底板的地面上还设有M个升降装置，每个升降装置上均设有凹透镜，各个凹透镜分别与各个第一平面镜相对应，各个升降装置均与控制器电连接，各个升降装置下部所处的高度均低于圆环形底板所处的高度。

各个凹透镜将光线进行发散，使发散后的光线均匀照射在半球形透光罩棚中部的蔬菜上，使蔬菜生长进度相同，给生产管理带来便利。

作为优选，所述升降装置为气缸，气缸的伸缩杆与凹透镜连接，各个气缸均与控制器电连接。

作为优选，支撑座上设有M个第三电机，各个第三电机的转轴分别与各个支撑杆连接，各个第三电机均与控制器电连接。通过第三电机可以改变支撑杆倾斜的角度，从而改善支撑杆的受力，提高支撑杆的使用寿命。

各个支撑杆均为套管结构。可以人工拉伸或收缩各个支撑杆。

一种智能蔬菜大棚的方法，包括如下步骤：

（7-1）光照度传感器检测光照度，控制器中设有光照度阈值W，控制器中设有第一平面镜的转动角度和第二平面镜的转动角度分别与日期及时刻的对应表；

（7-2）如果光照度传感器检测的光照度值大于W并且当前时刻小于上午T1时刻，或者光照度传感器检测的光照度值大于W并且当前时刻大于下午T2时刻；

则控制器控制各个第一电机和各个第二电机分别按照对应表控制半球形透光罩棚向光一侧的第一平面镜和第二平面镜随时间的变化而转动；

（7-3）太阳光经过各个第一平面镜和第二平面镜的反射，从较高的高度照射到半球形透光罩棚中的蔬菜上，蔬菜吸收的光更充足；

（7-4）控制器控制动力装置带动远离阳光的挡风板上升，挡风板为半球形透光罩棚遮挡风，挡风板将光线漫反射进半球形透光罩棚中，提高靠近挡风板一侧的半球形透光罩棚温度，促进蔬菜生长。

作为优选，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面下部设有平面镜，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面上部设有由下至上逐渐向半球形透光罩棚弧形弯曲的凹面镜；其特征是，步骤挡风板将光线漫反射进半球形透光罩棚中替换为：

挡风板下部将光线反射进半球形透光罩棚中，挡风板上部将光线会聚并反射进半球形透光罩棚中。

作为优选，靠近圆环形底板的地面上还设有M个升降装置，每个升降装置上均设有凹透镜，各个凹透镜分别与各个第一平面镜相对应，各个升降装置均与控制器电连接；还包括如下步骤：

调整好半球形透光罩棚向光一侧的各个凹透镜的倾斜角度，控制器控制各个半球形透光罩棚向光一侧的各个凹透镜上升，经过各个第一平面镜反射的光线分别进入各个凹透镜中，各个凹透镜将光线发散，发散后的光线进入半球形透光罩棚中，发散后的光线均匀照射在蔬菜上。

作为优选，支撑座上设有M个第三电机，各个第三电机的转轴分别与各个支撑杆连接，各个第三电机均与控制器电连接；还包括如下步骤：

若当前时刻在[T3，T4]的区间内，控制器控制各个第三电机带动各个支撑杆转动，控制各个第一电机带动各个第一平面镜收起。

同时，控制器控制各个第二电机带动各个第二平面镜呈与地面垂直状态，控制各个升降装置带动各个凹透镜下降至原状态。

因此，本发明具有如下有益效果：阳光利用效率高，有效节省电能；为蔬菜健康成长提供可靠基础。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种原理框图；

图3是本发明的挡风板的一种侧视图；

图4是本发明的实施例1的一种流程图。

图中：圆环形底板1、弧形支撑柱2、半球形透光罩棚3、支撑座4、支撑杆5、第一平面镜6、第二平面镜7、第一电机8、第二电机9、控制器10、升降装置11、凹透镜12、第三电机13、动力装置14、挡风板15、光照度传感器16。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例是一种智能蔬菜大棚，包括圆环形底板1，设于圆环形底板上的4条弧形支撑柱2，设于各条弧形支撑柱上的半球形透光罩棚3，设于半球形透光罩棚上的支撑座4，设于支撑座上的16条向半圆形罩棚的斜外上方延伸的支撑杆5和设于每条支撑杆上的第一平面镜6，靠近圆环形底板的地面上设有16个立柱，每个立柱上均设有与第一平面镜对应的第二平面镜7，每条支撑杆上均设有用于带动第一平面镜转动的第一电机8，每个立柱上均设有用于带动第二平面镜转动的第二电机9，圆环形底板所处的高度高于各个立柱底部所处的高度，还包括控制器10和光照度传感器16。圆环形底板左侧和右侧的地面上均设有凹槽，凹槽中均设有挡风板15，2个挡风板分别与2个动力装置14连接；控制器分别与光照度传感器、各个第一电机、各个第二电机和2个动力装置电连接。动力装置为液压油缸，如图3所示，挡风板呈矩形，挡风板横向延伸的长度大于圆环形底板的直径，挡风板的高度大于圆环形底板的半径。

如图4所示，一种智能蔬菜大棚的方法，包括如下步骤：

步骤100，光照度传感器检测光照度，控制器中设有光照度阈值W，控制器中设有第一平面镜的转动角度和第二平面镜的转动角度分别与日期及时刻的对应表；

步骤200，调整光线照射角度

如果光照度传感器检测的光照度值大于W并且当前时刻小于上午T1时刻，或者光照度传感器检测的光照度值大于W并且当前时刻大于下午T2时刻；W为35000lx,T1为上午10：00，T2为下午2:00。

则控制器控制各个第一电机和各个第二电机分别按照对应表控制半球形透光罩棚向光一侧的第一平面镜和第二平面镜随时间的变化而转动；

本发明在光照能量满足要求的日子里的上午10点之前，和下午2点之后，均调整光线照射角度，从而使蔬菜吸收的光更充足，提高植物光合作用的速度，提高蔬菜大棚的经济效益；

步骤300，调整后的光线进入半球形透光罩棚中

太阳光经过各个第一平面镜和第二平面镜的反射，从较高的高度照射到半球形透光罩棚中的蔬菜上，蔬菜吸收的光更充足；

步骤400，控制器控制动力装置带动远离阳光的挡风板上升，挡风板为半球形透光罩棚遮挡风，挡风板将光线漫反射进半球形透光罩棚中，提高靠近挡风板一侧的半球形透光罩棚温度，促进蔬菜生长。

实施例2

实施例2包括实施例1的结构和方法部分，实施例2的如图3所示的挡风板面向半球形透光罩棚的侧面下部设有平面镜，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面上部设有由下至上逐渐向半球形透光罩棚弧形弯曲的凹面镜；将实施例1中的步骤挡风板将光线漫反射进半球形透光罩棚中替换为：

挡风板下部将光线反射进半球形透光罩棚中，挡风板上部将光线会聚并反射进半球形透光罩棚中。

实施例3

实施例3包括实施例1的结构和方法部分，如图1，图2所示，实施例2中靠近圆环形底板的地面上还设有16个升降装置11，每个升降装置上均设有凹透镜12，各个凹透镜分别与各个第一平面镜相对应，各个升降装置均与控制器电连接，各个升降装置下部所处的高度均低于圆环形底板所处的高度。升降装置为气缸，气缸的伸缩杆与凹透镜连接，各个气缸均与控制器电连接。

还包括如下步骤：

调整好半球形透光罩棚向光一侧的各个凹透镜的倾斜角度，控制器控制各个半球形透光罩棚向光一侧的各个凹透镜上升，经过各个第一平面镜反射的光线分别进入各个凹透镜中，各个凹透镜将光线发散，发散后的光线进入半球形透光罩棚中，发散后的光线均匀照射在蔬菜上。

实施例4

实施例4包括实施例1的结构和方法部分，如图2所示，实施例3的支撑座上设有16个第三电机13，各个第三电机的转轴分别与各个支撑杆连接，各个第三电机均与控制器电连接。

若当前时刻在[T3，T4]的区间内，控制器控制各个第三电机带动各个支撑杆转动，控制各个第一电机带动各个第一平面镜收起；

同时，控制器控制各个第二电机带动各个第二平面镜呈与地面垂直状态，控制各个升降装置带动各个凹透镜下降至原状态；控制器控制2个动力装置分别带动2个挡风板下降至凹槽内。

T3为当天的日落时刻，T4为第二天日出时刻，在[T3，T4]的区间内，控制器控制各个第二平面镜、各个凹透镜及2个挡风板收起，从而保证第二平面镜、各个凹透镜及2个挡风板在夜间的安全。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种智能蔬菜大棚，其特征是，包括圆环形底板（1），设于圆环形底板上的若干条弧形支撑柱（2），设于各条弧形支撑柱上的半球形透光罩棚（3），设于半球形透光罩棚上的支撑座（4），设于支撑座上的M条向半圆形罩棚的斜外上方延伸的支撑杆（5）和设于每条支撑杆上的第一平面镜（6）；M≥4，靠近圆环形底板的地面上设有M个立柱，每个立柱上均设有与第一平面镜对应的第二平面镜（7），每条支撑杆上均设有用于带动第一平面镜转动的第一电机（8），每个立柱上均设有用于带动第二平面镜转动的第二电机（9），圆环形底板所处的高度高于各个立柱底部所处的高度，还包括控制器（10）和光照度传感器（16），圆环形底板左侧和右侧的地面上均设有凹槽，凹槽中均设有挡风板（15），2个挡风板分别与2个动力装置（14）连接；控制器分别与光照度传感器、各个第一电机、各个第二电机和2个动力装置电连接。

2.根据权利要求1所述的智能蔬菜大棚，其特征是，所述动力装置为液压油缸，挡风板呈矩形，挡风板横向延伸的长度大于圆环形底板的直径，挡风板的高度大于圆环形底板的半径。

3.根据权利要求2所述的智能蔬菜大棚，其特征是，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面下部设有平面镜，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面上部设有由下至上逐渐向半球形透光罩棚弧形弯曲的凹面镜。

4.根据权利要求1所述的智能蔬菜大棚，其特征是，靠近圆环形底板的地面上还设有M个升降装置（11），每个升降装置上均设有凹透镜（12），各个凹透镜分别与各个第一平面镜相对应，各个升降装置均与控制器电连接，各个升降装置下部所处的高度均低于圆环形底板所处的高度。

5.根据权利要求4所述的智能蔬菜大棚，其特征是，所述升降装置为气缸，气缸的伸缩杆与凹透镜连接，各个气缸均与控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的智能蔬菜大棚，其特征是，支撑座上设有M个第三电机（13），各个第三电机的转轴分别与各个支撑杆连接，各个第三电机均与控制器电连接。

7.一种基于权利要求1所述的智能蔬菜大棚的方法，其特征是，包括如下步骤：

（7-1）光照度传感器检测光照度，控制器中设有光照度阈值W，控制器中设有第一平面镜的转动角度和第二平面镜的转动角度分别与日期及时刻的对应表；

（7-2）如果光照度传感器检测的光照度值大于W并且当前时刻小于上午T1时刻，或者光照度传感器检测的光照度值大于W并且当前时刻大于下午T2时刻；

则控制器控制各个第一电机和各个第二电机分别按照对应表控制半球形透光罩棚向光一侧的第一平面镜和第二平面镜随时间的变化而转动；

（7-3）太阳光经过各个第一平面镜和第二平面镜的反射，从较高的高度照射到半球形透光罩棚中的蔬菜上，蔬菜吸收的光更充足；

（7-4）控制器控制动力装置带动远离阳光的挡风板上升，挡风板为半球形透光罩棚遮挡风，挡风板将光线漫反射进半球形透光罩棚中，提高靠近挡风板一侧的半球形透光罩棚温度，促进蔬菜生长。

8.根据权利要求7所述的智能蔬菜大棚的方法，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面下部设有平面镜，挡风板面向半球形透光罩棚的侧面上部设有由下至上逐渐向半球形透光罩棚弧形弯曲的凹面镜；其特征是，步骤挡风板将光线漫反射进半球形透光罩棚中替换为：

挡风板下部将光线反射进半球形透光罩棚中，挡风板上部将光线会聚并反射进半球形透光罩棚中。

9.根据权利要求7所述的智能蔬菜大棚的方法，靠近圆环形底板的地面上还设有M个升降装置，每个升降装置上均设有凹透镜，各个凹透镜分别与各个第一平面镜相对应，各个升降装置均与控制器电连接；其特征是，还包括如下步骤：

调整好半球形透光罩棚向光一侧的各个凹透镜的倾斜角度，控制器控制各个半球形透光罩棚向光一侧的各个凹透镜上升，经过各个第一平面镜反射的光线分别进入各个凹透镜中，各个凹透镜将光线发散，发散后的光线进入半球形透光罩棚中，发散后的光线均匀照射在蔬菜上。

10.根据权利要求7或8或9所述的智能蔬菜大棚的方法，支撑座上设有M个第三电机，各个第三电机的转轴分别与各个支撑杆连接，各个第三电机均与控制器电连接；其特征是，还包括如下步骤：

若当前时刻在[T3，T4]的区间内，控制器控制各个第三电机带动各个支撑杆转动，控制各个第一电机带动各个第一平面镜收起。