CN110771397A - 一种自调焦型新能源农业大棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自调焦型新能源农业大棚，包括方形的基体，所述基体为中空结构，所述基体的上壁开有方形缺口且密封胶合有软膜，所述基体上壁两侧固定连接有与其连通且为硬质的管体，每个所述管体的下管口密封胶合有一层渗透膜，所述基体内密封滑动连接有一个活塞板，所述活管体的上壁固定连接有一个硬管，所述基体的两侧下端内壁均滑动连接有一个滑块，两个所述滑块互相远离的一端均密封连接有一个第一波纹管，两个所述第一波纹管分别与对应位置的硬管连通。优点在于：环境温度较高时，基体内的蒸馏水向管体内渗透使得软膜向下凹形成凹透镜对太阳光产生散光效果，即在环境温度较高时，本装置中基体的焦距自动调节实现对改变对植物光照产生调节。

Description

一种自调焦型新能源农业大棚

技术领域

本发明涉及农业大棚技术领域，尤其涉及一种自调焦型新能源农业大棚。

背景技术

农业大棚主要作用是为了给其内部的农作物提供更加适宜的生长环境，现有技术中大棚的主要运用为温室大棚，即在冬季为大棚内的植物营造适宜的生长温度，但此最常见的现有技术对农作物的夏季生长没有任何帮助；

夏季尤其是在正午时分，在阳光的直射作用下，农田中的地表温度很容易达到50℃以上，农作物叶片的温度也可达到40℃上下，在最炎热的季节，农作物叶片甚至会出现被晒焦的情况；这些都导致农作物产量降低；

植物叶片的温度较高会直接导致叶片上的气孔闭合，此时外界的二氧化碳无法进入细胞内部导致光合作用强度降低，且生物学知识也表明过高的光照强度也会抑制光合作用，综上，夏季正午虽然有着最强的光照，但农作物在此时间段内的光合作用效果极差，甚至可能其光合作用效果仅与其呼吸效果持平，即在夏季正午时间下农作物的生长极为缓慢，为此，我们提出了一种可提高农作物在夏季正午生长速度的自调焦型新能源农业大棚。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种自调焦型新能源农业大棚。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种自调焦型新能源农业大棚，包括方形的基体，所述基体为中空结构，所述基体的上壁开有方形缺口且密封胶合有软膜，所述基体上壁两侧固定连接有与其连通且为硬质的管体，每个所述管体的下管口密封胶合有一层渗透膜，所述基体内密封滑动连接有一个活塞板，所述活管体的上壁固定连接有一个硬管；

所述基体的两侧下端内壁均滑动连接有一个滑块，两个所述滑块互相远离的一端均密封连接有一个第一波纹管，两个所述第一波纹管分别与对应位置的硬管连通，所述第一波纹管远离滑块的一端固定在基体的侧壁，所述滑块上滑动连接有光伏板组，所述基体两侧下端外壁固定有多个软条，每个所述软条上均固定有多个补光灯，每个所述软条上均固定连接有一个第二波纹管，所述第二波纹管密封贯穿基体的下壁并与滑块固定连接；

所述基体内部填充有蒸馏水，所述管体在渗透膜和活塞板之间填充有饱和硝酸钾溶液，所述硬管内仅充有常压空气。

在上述的自调焦型新能源农业大棚中，所述活塞板的下壁固定连接有一个复位弹簧，所述复位弹簧远离活塞板的一端与管体的内壁固定。

在上述的自调焦型新能源农业大棚中，所述基体的两个侧壁均嵌设有一个磁板，所述光伏板组远离滑块的一端固定有一个可被磁板吸引的磁块，所述光伏板组远离滑块的一端固定有一个垫块。

在上述的自调焦型新能源农业大棚中，光伏板组由多个滑动连接的光伏板组合而成。

在上述的自调焦型新能源农业大棚中，所述管体内的硝酸钾溶液还溶解有氯化钠。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、当环境温度较高时，管体内硝酸钾溶液浓度升高使渗透膜两侧的渗透压发生变化，基体内的蒸馏水继续向管体内渗透，渗透至管体内的蒸馏水使其浓度减少，继而继续溶解固态硝酸钾直至再次达到饱和状态，此过程中基体内的蒸馏水不断的向管体内渗透，直至渗透膜两侧的液面差产生的压强使其两侧的渗透压达到平衡状态，达到平衡状态时，基体内的水明显有部分水进入管体内，基体内的水量减少使得软膜向下凹，基体部分形成凹透镜；对上方射下的太阳光产生散光效果，减少大棚下方植物所接收的光照，从而降低大棚下植物的温度，避免叶片上的气孔闭合降低光合速率，即在环境温度较高时，本装置自动产生调节基体的焦距实现对大棚下方植物光照的目的。

2、环境温度较高时,管体内的液面上升推动其上方的空气更多的进入硬管内，硬管气压增大使第一波纹管伸长并推动滑块滑动，使得光伏板组的下端远离基体的侧壁呈现出偏向水平的状态，此时的光伏板接受的太阳光量较多；基体所形成的凹透镜对照射在其上太阳光产生散光效果，即基体下侧中部的光照明显减少，被折射至周围的太阳光照射在光伏板组上，增大光伏板组的发电效率，降低棚下植物所接受光照的同时，还将植物所减少的光照以电能的形式进行储存，实现的太阳光的最大化利用；

3、光伏板组所发的电量可存储起来并在夜晚对软条上的补光灯进行供电，保证大棚内的植物在夜晚也可进行光合作用，实现对白天太阳光的最大化利用；

4、光伏板组由多个滑动连接的光伏板组合而成，本装置在温度较低时，各个光伏板互相堆叠减少其对外界的遮光面积；反之当温度较高时，各个光伏板展开具有更大的受光面积，使其能够接受更多的光照，增大其发光效率。

5、本发明中管体内的硝酸钾溶液还溶解有氯化钠，氯化钠的溶解度随温度变化较小，且其存在提高了硝酸钾溶液的全溶质粒子的浓度，即增大了渗透膜两侧的渗透压差值，保证温度较高时渗透膜两侧的液面差较大，使得软膜向下凸起程度更高，所形成凹透镜的效果更加明显。

附图说明

图1为本发明提出的一种自调焦型新能源农业大棚在温度较低状态下结构示意图；

图2为本发明提出的一种自调焦型新能源农业大棚在温度较高状态下的结构示意图；

图3为图1中基体一侧的放大示意图；

图4为图3中A部分结构的放大示意图。

图中：1基体、2软膜、3管体、4渗透膜、5活塞板、6硬管、7复位弹簧、8第一波纹管、9滑块、10光伏板组、11软条、12磁板、13磁块、14垫块、15第二波纹管。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1-4，一种自调焦型新能源农业大棚，包括方形的基体1，基体1为中空结构，基体1的上壁开有方形缺口且密封胶合有软膜2，基体1上壁两侧固定连接有与其连通且为硬质的管体3，每个管体3的下管口密封胶合有一层渗透膜4，渗透膜4上仅能通过水分子，硝酸钾和氯化钠电离出的离子均无法透过，基体1内密封滑动连接有一个活塞板5，活塞板5将硝酸钾溶液和空气明显分隔开来，避免硝酸钾溶液因蒸腾效果或摇晃作用进入硬管6内，活管体3的上壁固定连接有一个硬管6；

基体1的两侧下端内壁均滑动连接有一个滑块9，两个滑块9互相远离的一端均密封连接有一个第一波纹管8，两个第一波纹管8分别与对应位置的硬管6连通，第一波纹管8远离滑块9的一端固定在基体1的侧壁，滑块9上滑动连接有光伏板组10，基体1两侧下端外壁固定有多个软条11，每个软条11上均固定有多个补光灯，每个软条11上均固定连接有一个第二波纹管15，第二波纹管15密封贯穿基体1的下壁并与滑块9固定连接；

基体1内部填充有蒸馏水，管体3在渗透膜4和活塞板5之间填充有饱和硝酸钾溶液，硬管6内仅充有常压空气。

活塞板5的下壁固定连接有一个复位弹簧7，复位弹簧7远离活塞板5的一端与管体3的内壁固定，复位弹簧7起到校准活塞板5位置的效果，在温度适宜植物生长的情况下，通过更换不同劲度系数的复位弹簧7控制活塞板5的位置，便于控制活塞板5开始向上运动即软膜2开始向下凸起形成凹透镜的温度范围；

基体1的两个侧壁均嵌设有一个磁板12，光伏板组10远离滑块9的一端固定有一个可被磁板12吸引的磁块13，磁块13始终受到磁板12的吸引作用，使得滑块9移动时，光伏板组10的一端始终位于基体1侧壁的一端，仅发生光伏板组10倾斜角度的变化，避免其整体移动至基体1中部而无法接受基体1边缘的光照；

光伏板组10远离滑块9的一端固定有一个垫块14，垫块14的便于滑块9向两侧运动时，光伏板组10越过死点而向上倾斜回到偏向竖直的状态，如图2所示，若不存在将光伏板组10一端垫起的垫块，则其会处于完全水平的状态，此时滑块9向两侧滑动时便无法使其回归初始状态。

光伏板组10由多个滑动连接的光伏板组合而成，当装置处于图1所示的状态时，各个光伏板互相堆叠减少其对外界的遮光面积；反之当装置处于图2所示的状态时，各个光伏板展开具有更大的受光面积，使其能够接受更多的光照。

管体3内的硝酸钾溶液还溶解有氯化钠，氯化钠的溶解度随温度变化较小，且其存在提高了硝酸钾溶液的全溶质粒子的浓度，即增大了渗透膜两侧的渗透压差值，保证温度较高时渗透膜4两侧的液面差较为明显，使得软膜2向下凸起程度更高，所形成凹透镜的效果更强。

本发明的基体1中填充的有蒸馏水，管体3内填充有饱和硝酸钾溶液，而硝酸钾的溶解度性质为随温度升高，其溶解度会明显增大，如在20℃时的溶解度为33g，50℃时的溶解度为84g，故而本装置温度较低状态下，管体3内的硝酸钾溶液的浓度较低，管体3内过饱和的硝酸钾会析出结晶并形成沉降，而此时硝酸钾溶液的液面高度仍然高于蒸馏水，渗透膜4两端的渗透压可达到平衡；此初始状态下的软膜2保持水平状态(如图1所示)。

当环境温度较高时，硝酸钾溶液的溶解度明显升高，此时管体3内更多的硝酸钾溶解使其溶液浓度升高，从而使得渗透膜4两侧的渗透压发生变化，基体1内的蒸馏水继续向管体3内渗透，渗透至管体3内的蒸馏水使其浓度减少，继而继续溶解固态硝酸钾直至再次达到饱和状态，此过程中基体1内的蒸馏水不断的向管体3内渗透，直至渗透膜4两侧的液面差产生的压强使其两侧的渗透压达到平衡状态，达到平衡状态时，基体1内的水明显有部分水进入管体3内，基体1内的水量减少使得软膜2向下凹，基体1部分形成凹透镜；同时管体3内的液面上升，从而推动其上方的空气更多的进入硬管6内，硬管6气压增大而使第一波纹管8膨胀伸长，推动滑块9向基体1的中部滑动。

环境温度较低时，第一波纹管8处于收缩状态，此时滑块9靠近基体1的两侧壁，此时光伏板组10靠在基体1侧壁且倾斜角度较大，即处于偏向竖直的状态，而外界的太阳光多为竖直向下照射，此状态下的光伏板接受的太阳光量较少，避免其对大棚下方的农作物产生明显的遮阳效果；

环境温度较高时,第一波纹管8伸长推动光伏板组10的下端远离基体1的侧壁，光伏板组10与基体1内壁贴合的一端也缓速向下运动呈现出偏向水平的状态，此时的光伏板接受的太阳光量较多；基体1所形成的凹透镜对照射在其上太阳光产生散光效果，即基体1下侧中部的光照明显减少，被折射至周围的太阳光照射在光伏板组10上，增大光伏板组的发电效率，降低棚下植物所接受光照的同时，还将植物所减少的光照以电能的形式进行储存，实现的太阳光的最大化利用。

现实生活中，除夏季正午时间外，照射至植物上的太阳光均能有效激励植物叶片进行充足的光合作用，但在夏季正午时气温较高，晒在植物叶片上的阳光进一步提高了叶片温度，此温度明显高于植物正常生长的温度范围，植物为了保护自己而闭合气孔，即光合作用会明显减弱，更多的光照射在植物叶片上并不会使其光合作用增强，本发明的装置在夏季正午的高温时段下，将太阳直射的光线向两侧发散，减少了直接照射在植物上的光照强度，植物上的光照强度减少，其温度也可明显降低，使其有可能开启气孔进行顺畅的光合作用；此外散射至两侧的光照被光伏板吸收并转化成电能，待夜晚降临，电能供给软条11上的补光灯对大棚中的植物进行补光，保证其在夜晚也可进行光合作用，实现对白天太阳光的最大化利用。

本发明中的软条11可选用韧性良好的PVC塑料或不锈铝片，当滑块9位于靠近基体1侧壁端时，第二波纹管15位于基体1内的部分收缩将其内部的流体挤压至外部，即第二波纹管15位于基体1外的部分膨胀伸长推动软条11向下弯曲，使软条11上的补光灯朝向大棚内的植物，使其发光时更多的光照均可被植物所利用；白昼温度较高时第二波纹管15位于基体1外的部分处于收缩状态，软条11处于平直状态而不对太阳光产生遮挡效果。

尽管本文较多地使用了基体1、软膜2、管体3、渗透膜4、活塞板5、硬管6、复位弹簧7、第一波纹管8、滑块9、光伏板组10、软条11、磁板12、磁块13、垫块14、第二波纹管15等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种自调焦型新能源农业大棚，包括方形的基体(1)，其特征在于，所述基体(1)为中空结构，所述基体(1)的上壁开有方形缺口且密封胶合有软膜(2)，所述基体(1)上壁两侧固定连接有与其连通且为硬质的管体(3)，每个所述管体(3)的下管口密封胶合有一层渗透膜(4)，所述基体(1)内密封滑动连接有一个活塞板(5)，所述活管体(3)的上壁固定连接有一个硬管(6)；

所述基体(1)的两侧下端内壁均滑动连接有一个滑块(9)，两个所述滑块(9)互相远离的一端均密封连接有一个第一波纹管(8)，两个所述第一波纹管(8)分别与对应位置的硬管(6)连通，所述第一波纹管(8)远离滑块(9)的一端固定在基体(1)的侧壁，所述滑块(9)上滑动连接有光伏板组(10)，所述基体(1)两侧下端外壁固定有多个软条(11)，每个所述软条(11)上均固定有多个补光灯，每个所述软条(11)上均固定连接有一个第二波纹管(15)，所述第二波纹管(15)密封贯穿基体(1)的下壁并与滑块(9)固定连接；

所述基体(1)内部填充有蒸馏水，所述管体(3)在渗透膜(4)和活塞板(5)之间填充有饱和硝酸钾溶液，所述硬管(6)内仅充有常压空气。

2.根据权利要求1所述的一种自调焦型新能源农业大棚，其特征在于，所述活塞板(5)的下壁固定连接有一个复位弹簧(7)，所述复位弹簧(7)远离活塞板(5)的一端与管体(3)的内壁固定。

3.根据权利要求1所述的一种自调焦型新能源农业大棚，其特征在于，所述基体(1)的两个侧壁均嵌设有一个磁板(12)，所述光伏板组(10)远离滑块(9)的一端固定有一个可被磁板(12)吸引的磁块(13)，所述光伏板组(10)远离滑块(9)的一端固定有一个垫块(14)。

4.根据权利要求1所述的一种自调焦型新能源农业大棚，其特征在于，光伏板组(10)由多个滑动连接的光伏板组合而成。

5.根据权利要求1所述的一种自调焦型新能源农业大棚，其特征在于，所述管体(3)内的硝酸钾溶液还溶解有氯化钠。

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