CN113396723A - 一种日光温室和拱棚用植物照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种日光温室和拱棚用植物照明系统，包括铺设于棚体内壁面上的发光膜，所述发光膜包括柔性线路板以及设于柔性线路板上的多个LED灯珠，所述发光膜靠近LED灯珠的一侧设有一层用于灭虫的软体电网，所述棚体内设有用于收卷发光膜的收卷组件以及展开发光膜的放卷组件。本发明提供的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，采用发光膜上设置收卷组件和放卷组件，在无太阳光需要补光时，植物照明系统启动，通过手动或电动牵引铺开发光膜进行人工补光；在有太阳光时，植物照明系统关闭，利用卷簧为动力将发光膜卷回收卷辊上，解决了低矮设施农业中灯具挂不高造成的光照均匀度差的难题，光照均匀后，农产品品质均匀。
Description
技术领域
本发明涉及大棚照明技术领域，特别是涉及一种日光温室和拱棚用植物照明系统。
背景技术
中国设施农业(园艺)面积居世界第一，约占世界设施农业(园艺)总面积的80％，但98％以上的设施仍是面积仅为300m2-600m2的日光温室或中小拱棚，大型化智能温室不足2％。以广大日光温室/ 中小拱棚生产的农产品为例，不仅要实现全年连续供应、口感好，还要有营养。但在我国秋冬季日光温室/中小拱棚的栽培中，农作物生长期常伴随着阴雨雪雾霾天，造成弱光及低温高湿，导致栽培作物生长瘦弱，果菜类的落花落果增加、果实发育缓慢、营养物质含量降低等现象，极大地降低了农产品的产量和品质。因此，在日光温室/中小拱棚秋冬季作物生产中，进行额外的人工补光可以一定程度上提高其产出的农产品品质并保障稳产丰收。
然而，目前市场上存在的植物照明系统仍然存在一些不足：①在散热设计上，当前市场上存在的植物照明系统的应用基本是在大型温室里，灯具一般是细长条形或圆形，表面积较小，考虑到散热问题必须要配置一定结构的铝型材散热，成本较高，一般设施农户用不起；②在系统组件设计上，一般都是将灯具固定在植物冠层上方的挂灯桁架上，灯具散热型材和电源、电线都作为植物照明系统一部分靠桁架来承重，对挂灯桁架承重力要求较高，桁架采购成本高；③在安装设计上，一般灯具和挂灯桁架都不可移动，根据设施农业植物照明系统合理参数要求，系统太阳光遮光率(补光系统组件投影总面积/种植区总面积*100％)应小于4％。光照均匀度UO(最小照度/平均照度) 不低于0.4。由于大型温室高度一般都在3米以上，如纹络型温室肩高都不低于4.5米，挂灯高度就可以在3米以上，单个灯具照射面积比较大，光照均匀度也比较好，如此，补光到植物所需光照强度时灯具数量和挂灯桁架数量都不多(系统太阳光遮光率小于4％)，光照均匀度UO也能高于0.4。但我国占比98％的设施农业都是低矮的日光温室和中小拱棚，作物栽培区上方温室骨架最低处距离地面不超过 2.5米，灯具挂得矮照度均匀度就会比较低，灯具挂得密集一些照度均匀度就会好，但是挂灯桁架和电线也会多一些，整体系统太阳光遮光率就会比较大，使得系统遮光面下的作物损失一定量的太阳光照，光合作用弱于旁边无遮光的作物，长势更慢，经济器官品质也会差一些，而系统整体采购成本也挺高。
因此，亟需一种新的低成本的植物照明系统，并能解决照度均匀度与系统太阳光遮光率之间的技术矛盾，同时也解决这一技术矛盾中隐藏的物理矛盾：灯具数量应较多以提高照明均匀度，保证照度均匀度大于0.4，但又要较少灯具数量以减少系统太阳光遮光率，保证系统太阳光遮光率小于4％，提升设施内经济作物产量和品质，并保持作物长势一致，品质均匀，卖价高，达到最高经济收益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中中小型日光温室和拱棚植物照明补光不均匀的不足，本发明提供一种日光温室和拱棚用植物照明系统。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种日光温室和拱棚用植物照明系统，包括铺设于棚体内壁面上的发光膜，所述发光膜包括柔性线路板以及设于柔性线路板上的多个LED灯珠，所述发光膜靠近LED灯珠的一侧设有一层用于灭虫的软体电网，所述棚体内设有用于收卷发光膜的收卷组件以及展开发光膜的放卷组件。
采用柔性线路板上设置多个受控发光的LED灯珠形成发光膜，发光膜可以在无光环境下手动或自动开启电源驱动LED灯珠发光，用于促进植物光合作用。在散热设计上，发光膜发光面足够大，产热少，不需要添加额外的铝型材散热，成本低，一般设施农户用得起；系统可以在需要补光时通过放卷组件铺开发光膜，发光十分均匀；有太阳光不需要补光时，收卷组件自动卷起发光膜，避免挡光，解决了低矮设施农业中灯具挂不高造成的光照均匀度差的难题。光照均匀后，农产品品质均匀，节约人工或设备筛选成本，同时农产品单价也会上升，增加设施农业单位面积产值。同时，系统还配置了灭虫的软体电网，类似灭蚊拍设计，有效防止工作人员意外触碰被电到，确保只电害虫不电人，实现物理杀虫，减少化学农药的使用，提高农产品品质，促进农民增产增收。软体电网可以随发光膜一同展开或收卷，软体电网有效避免了害虫粘附在灯珠上，影响出光和灯珠寿命。此外，本系统的应用时间一般在比较寒凉的秋冬季，气温较低，本系统还能充当保温被使用，减少温室大棚内热量的散失，保温保产保增收。
进一步，为了方便发光膜铺开或收缩，所述棚体内间隔设有多个弧形骨架，所述弧形骨架侧壁上设有滑槽，相邻两所述弧形骨架之间均设有一发光膜，所述发光膜两侧边分别卡设于两相邻弧形骨架的滑槽内，所述发光膜与所述滑槽滑动连接。发光膜可以沿滑槽滑动，从而铺开或收缩。
进一步，为了方便收卷发光膜，任意相邻两所述弧形骨架之间均设有一个所述收卷组件，所述收卷组件包括壳体和收卷辊，所述壳体横设于两个弧形骨架顶部或底部，所述收卷辊设于所述壳体内与所述壳体转动连接，所述收卷辊上绕设有所述发光膜，所述发光膜一端与所述收卷辊固定连接，所述发光膜另一端延伸至所述壳体外侧，所述发光膜设于壳体外侧的一端设有拉梁，所述收卷辊上设有卷簧，所述卷簧内端与所述收卷辊固定连接，所述卷簧外端与所述壳体内壁面固定连接。
收卷组件设于大棚顶部或底部均可，收卷辊设于壳体内通过轴承与壳体转动连接，收卷辊上设置卷簧用于收卷发光膜；发光膜上设置拉梁，一方面方便放卷组件拉出发光膜，另一方面防止发光膜端部缩进壳体内。
进一步，为了将发光膜在温室内展开，任意相邻两所述弧形骨架之间均设有一个所述放卷组件，所述放卷组件包括牵引绳和电机，所述电机设于弧形骨架远离所述壳体的一端，所述电机输出端传动连接有牵引辊，所述牵引辊轴线与收卷辊轴线平行，所述牵引绳设于滑槽内，所述牵引绳一端与所述拉梁固定连接，另一端与所述牵引辊连接。通过电机带动牵引辊转动，牵引辊收卷牵引绳，将发光膜从壳体内拉出，从而将发光膜展开。牵引绳设于滑槽内是为了防止发光膜位置跑偏。
进一步，为了将展开的发光膜位置固定，所述弧形骨架远离所述壳体的一端设有与所述拉梁配合的卡槽，所述卡槽与所述滑槽连通。将拉梁卡设于卡槽内，防止卷簧将发光膜收缩到壳体内。
进一步，所述软体电网包括高压电网、蓄电池、电源管理器、高频振荡电路以及三倍压整流电路，所述蓄电池与电源管理器相连接，所述电源管理器与高频振荡电路相连接，所述高频振荡电路通过三倍压整流电路与高压电网相连接。类似灭蚊拍设计，有效防止工作人员意外触碰被电到，确保只电害虫不电人，实现物理杀虫，减少化学农药的使用，提高农产品品质，促进农民增产增收
进一步，所述收卷辊一端设有第一链轮，所述第一链轮上啮合有手拉链条。当卷簧失效时，工作人员可以拉动收卷辊上的手动链条，带动收卷辊转动收卷发光膜。
进一步，所述牵引辊一端设有第二链轮，所述第二链轮上啮合有手拉链条。当与牵引辊连接的电机失效时，工作人员可以拉动牵引辊上的手动链条，带动牵引辊转动，牵引辊拉动牵引绳，从而将发光膜展开。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，采用发光膜上设置收卷组件和放卷组件，在无太阳光需要补光时，植物照明系统启动，通过手动或电动牵引铺开发光膜进行人工补光，发光膜补光均匀；在有太阳光时，植物照明系统关闭，通过手动或电动让拉梁脱离卡槽，利用卷簧为动力将发光膜卷回收卷辊上，解决了低矮设施农业中灯具挂不高造成的光照均匀度差的难题，光照均匀后，农产品品质均匀，节约人工或设备筛选成本，同时农产品单价也会上升，增加设施农业单位面积产值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是发光膜与弧形骨架配合的示意图；
图2是收卷组件和放卷组件与弧形骨架的配合示意图；
图3是图2中A的放大剖视图；
图4是图2中B的放大剖视图；
图5是收卷组件的剖面示意图；
图6是发光膜的结构示意图；
图7是图6中C的放大示意图。
图中：1、发光膜，101、LED灯珠，102、拉梁，2、软体电网， 3、弧形骨架，301、滑槽，302、卡槽，4、壳体，5、收卷辊，6、卷簧，7、轴承，8、牵引绳，9、电机，10、牵引辊，11、第一链轮。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-7所示，本发明的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，包括铺设于棚体内壁面上的发光膜1，所述发光膜1包括柔性线路板以及设于柔性线路板上的多个LED灯珠101，所述发光膜1靠近LED 灯珠101的一侧设有一层用于灭虫的软体电网2，所述棚体内设有用于收卷发光膜1的收卷组件以及展开发光膜1的放卷组件。
所述棚体内间隔设有多个弧形骨架3，所述弧形骨架3侧壁上设有滑槽301，相邻两所述弧形骨架3之间均设有一发光膜1，所述发光膜1两侧边分别卡设于两相邻弧形骨架3的滑槽301内，所述发光膜1与所述滑槽301滑动连接。
任意相邻两所述弧形骨架3之间均设有一个所述收卷组件，所述收卷组件包括壳体4和收卷辊5，所述壳体4横设于两个弧形骨架3 顶部或底部，所述收卷辊5设于所述壳体4内通过轴承7与所述壳体 4转动连接，所述收卷辊5上绕设有所述发光膜1，所述发光膜1一端与所述收卷辊5固定连接，所述发光膜1另一端延伸至所述壳体4 外侧，所述发光膜1设于壳体4外侧的一端设有拉梁102，所述收卷辊5上设有卷簧6，所述卷簧6内端与所述收卷辊5固定连接，所述卷簧6外端与所述壳体4内壁面固定连接。
任意相邻两所述弧形骨架3之间均设有一个所述放卷组件，所述放卷组件包括牵引绳8和电机9，所述电机9设于弧形骨架3远离所述壳体4的一端，所述电机9输出端传动连接有牵引辊10，所述牵引辊10轴线与收卷辊5轴线平行，所述牵引绳8设于滑槽301内，所述牵引绳8一端与所述拉梁102固定连接，另一端与所述牵引辊 10连接。
所述弧形骨架3远离所述壳体4的一端设有与所述拉梁102配合的卡槽302，所述卡槽302与所述滑槽301连通。
所述软体电网2包括高压电网、蓄电池、电源管理器、高频振荡电路以及三倍压整流电路，所述蓄电池与电源管理器相连接，所述电源管理器与高频振荡电路相连接，所述高频振荡电路通过三倍压整流电路与高压电网相连接。
所述收卷辊5一端设有第一链轮11，所述第一链轮11上啮合有手拉链条。
所述牵引辊10一端设有第二链轮，所述第二链轮上啮合有手拉链条。
工作过程：
在无太阳光需要补光时，植物照明系统启动，通过手动或电动牵引拉梁102，铺开发光膜1，点亮LED灯珠101进行人工补光；电动牵引为启动牵引辊10上的电机9，牵引拉梁102，将发光膜1从收卷辊5上拉出，沿弧形骨架3上的滑槽301将发光膜1铺开，最后将拉梁102卡在卡槽302内，将发光膜1位置固定；手动牵引为人手拉动牵引辊10上的手拉链条，手拉链条与第二链轮配合带动牵引辊10转动收卷牵引绳8，将发光膜1从收卷辊5上拉出，多在牵引辊10上的电机9没电或损坏时使用。
在有太阳光时，植物照明系统关闭，通过手动或电动让拉梁102 脱离卡槽302，利用卷簧6为动力将发光膜1卷回收卷辊5上，方便太阳光照射到植物上。当收卷辊5上卷簧6失效或作用力减小时，可以人手拉动收卷辊5上的手拉链条，手拉链条与第一链轮11配合带动收卷辊5收卷发光膜1。
日光温室与拱棚的区别在于，日光温室一侧设有墙体，骨架一般为拱棚骨架的一半，这样日光温室上设置一组收卷组件和放卷组件即可。
本发明中方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：包括铺设于棚体内壁面上的发光膜(1)，所述发光膜(1)包括柔性线路板以及设于柔性线路板上的多个LED灯珠(101)，所述发光膜(1)靠近LED灯珠(101)的一侧设有一层用于灭虫的软体电网(2)，所述棚体内设有用于收卷发光膜(1)的收卷组件以及展开发光膜(1)的放卷组件。
2.如权利要求1所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：所述棚体内间隔设有多个弧形骨架(3)，所述弧形骨架(3)侧壁上设有滑槽(301)，相邻两所述弧形骨架(3)之间均设有一发光膜(1)，所述发光膜(1)两侧边分别卡设于两相邻弧形骨架(3)的滑槽(301)内，所述发光膜(1)与所述滑槽(301)滑动连接。
3.如权利要求2所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：任意相邻两所述弧形骨架(3)之间均设有一个所述收卷组件，所述收卷组件包括壳体(4)和收卷辊(5)，所述壳体(4)横设于两个弧形骨架(3)顶部或底部，所述收卷辊(5)设于所述壳体(4)内与所述壳体(4)转动连接，所述收卷辊(5)上绕设有所述发光膜(1)，所述发光膜(1)一端与所述收卷辊(5)固定连接，所述发光膜(1)另一端延伸至所述壳体(4)外侧，所述发光膜(1)设于壳体(4)外侧的一端设有拉梁(102)，所述收卷辊(5)上设有卷簧(6)，所述卷簧(6)内端与所述收卷辊(5)固定连接，所述卷簧(6)外端与所述壳体(4)内壁面固定连接。
4.如权利要求3所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：任意相邻两所述弧形骨架(3)之间均设有一个所述放卷组件，所述放卷组件包括牵引绳(8)和电机(9)，所述电机(9)设于弧形骨架(3)远离所述壳体(4)的一端，所述电机(9)输出端传动连接有牵引辊(10)，所述牵引辊(10)轴线与收卷辊(5)轴线平行，所述牵引绳(8)设于滑槽(301)内，所述牵引绳(8)一端与所述拉梁(102)固定连接，另一端与所述牵引辊(10)连接。
5.如权利要求3或4所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：所述弧形骨架(3)远离所述壳体(4)的一端设有与所述拉梁(102)配合的卡槽(302)，所述卡槽(302)与所述滑槽(301)连通。
6.如权利要求1所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：所述软体电网(2)包括高压电网、蓄电池、电源管理器、高频振荡电路以及三倍压整流电路，所述蓄电池与电源管理器相连接，所述电源管理器与高频振荡电路相连接，所述高频振荡电路通过三倍压整流电路与高压电网相连接。
7.如权利要求3所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：所述收卷辊(5)一端设有第一链轮(11)，所述第一链轮(11)上啮合有手拉链条。
8.如权利要求4所述的一种日光温室和拱棚用植物照明系统，其特征在于：所述牵引辊(10)一端设有第二链轮，所述第二链轮上啮合有手拉链条。
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