CN114532121A - 光科技智能设施大棚单元、光科技智能设施大棚 - Google Patents

光科技智能设施大棚单元、光科技智能设施大棚 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光科技智能设施大棚单元、光科技智能设施大棚。其中光科技智能设施大棚单元包括:光伏面板组件,用于将光能转换为电能;可调支架组件,用于支撑所述光伏面板组件,并可调整地改变所述光伏面板组件的朝向以便以适当的角度接收光能;电机驱动组件,用于驱动所述可调支架组件按照预设的运动方式作动;控制组件,与所述光伏面板组件、所述电机驱动组件电性连接,用于控制所述电机驱动组件按照预设的运动方式调节所述可调支架组件;保温组件,用于维持温室的温度在预设范围;补光组件,安装于所述保温组件内,在所述控制组件的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光,从而提高光能的利用率。

Description

光科技智能设施大棚单元、光科技智能设施大棚
技术领域
本申请涉及农业生产技术领域,尤其涉及一种光科技智能设施大棚单元、光科技智能设施大棚。
背景技术
现有技术中温室大棚已经普遍应用于栽培作物的领域。温室又称暖房,能够在不适宜植物生长的季节,提供温室生育期和增加产量,多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。并且大棚栽培植物具有安全、卫生、提高产量、节水节肥、增加收入的等优点。
在实现现有技术的过程中,发明人发现:
温室大棚的建造是在利用大面积土地的基础上进行的,且温室大棚都是成排建造于较为空旷的平地。利用较为空旷的平地进行作物的种植充分发挥了其土地资源的优势,并不能充分发挥建造大棚处的土地的光照利用率,进而降低了建造大棚处的土地的光照利用率。
因此,需要提供一种提高建造大棚处的土地光照利用率的相关技术方案。
发明内容
本申请实施例提供一种提高建造大棚处的土地光照利用率的技术方案,用以解决建造大棚处土地利用率低的技术问题。
本申请提供的一种光科技智能设施大棚单元,包括:
光伏面板组件,用于将光能转换为电能;
可调支架组件,用于支撑所述光伏面板组件,并可调整地改变所述光伏面板组件的朝向以便以适当的角度接收光能;
电机驱动组件,用于驱动所述可调支架组件按照预设的运动方式作动;
控制组件,与所述光伏面板组件、所述电机驱动组件电性连接,用于控制所述电机驱动组件按照预设的运动方式调节所述可调支架组件;
保温组件,用于维持温室的温度在预设范围;
补光组件,安装于所述保温组件内,在所述控制组件的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元还包括灌溉设备;
所述滴灌设备设有用于对种植植物进行灌溉的灌溉开口和用于清洗光伏面板组件表面的清洗开口。
进一步的,所述灌溉设备为滴灌式灌溉设备。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元还包括铺设于地表的反光组件;
所述反光组件设置于所述保温组件内部,用于对照射到地表的光进行反射。
进一步的,所述可调支架组件与所述保温组件空间相互分离,以避免所述光伏面板组件和所述可调支架组件遮挡所述保温组件吸收光能。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元包括一套保温组件和设置于所述保温组件相对两侧的各一套光伏面板组件。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元还包括调节单元;
所述调节单元安装于所述补光组件内,用于根据种植植物在生长周期内的光照需求调节补光组件工作状态。
进一步的,所述控制组件还存储有种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包;
所述控制组件根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包调节所述可调支架组件以使光伏面板组件选择性的为植物进行补光。
在本申请还提供一种光科技智能设施大棚,包括:
若干光科技智能设施大棚单元;
所述若干光科技智能设施大棚单元组网供电;
其中,光科技智能设施大棚单元包括:
光伏面板组件,用于将光能转换为电能;
可调支架组件,用于支撑所述光伏面板组件,并可调整地改变所述光伏面板组件的朝向以便以适当的角度接收光能;
电机驱动组件,用于驱动所述可调支架组件按照预设的运动方式作动;
控制组件,与所述光伏面板组件、所述电机驱动组件电性连接,用于控制所述电机驱动组件按照预设的运动方式调节所述可调支架组件;
保温组件,用于维持温室的温度在预设范围;
补光组件,安装于所述保温组件内,在所述控制组件的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元还包括灌溉设备;
所述滴灌设备设有用于对种植植物进行灌溉的灌溉开口和用于清洗光伏面板组件表面的清洗开口。
进一步的,所述灌溉设备为滴灌式灌溉设备。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元还包括铺设于地表的反光组件;
所述反光组件设置于所述保温组件内部,用于对照射到地表的光进行反射。
进一步的,所述可调支架组件与所述保温组件空间相互分离,以避免所述光伏面板组件和所述可调支架组件遮挡所述保温组件吸收光能。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元包括一套保温组件和设置于所述保温组件相对两侧的各一套光伏面板组件。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元还包括调节单元;
所述调节单元安装于所述补光组件内,用于根据种植植物在生长周期内的光照需求调节补光组件工作状态。
进一步的,所述光科技智能设施大棚单元控制组件还存储有种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包;
所述控制组件根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包调节所述可调支架组件以使光伏面板组件选择性的为植物进行补光。
本申请提供的实施例至少具有以下有益效果:通过本申请提供的光科技智能设施大棚单元,将温室与能够将光能转化为电能的光伏面板组件相结合有利于提高建造温室处土地光照的利用率。同时,温室中的设备还可选择性地使用光伏发电所产生地电能,进而实现光科技智能设施大棚单元相结合的优势的最大化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例提供的光科技智能设施大棚单元的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的光科技智能设施大棚的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的光科技智能设施大棚单元用于将光能转化为电能的部分结构示意图。
100 光科技智能设施大棚
90 光科技智能设施大棚单元
10 光伏面板组件
20 可调支架组件
30 电机驱动组件
40 控制组件
50 保温组件
60 补光组件
70 反光组件
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
请参照图1,本申请提供的一种光科技智能设施大棚单元90,包括:
光伏面板组件10,用于将光能转换为电能;
可调支架组件20,用于支撑所述光伏面板组件10,并可调整地改变所述光伏面板组件10的朝向以便以适当的角度接收光能;
电机驱动组件30,用于驱动所述可调支架组件20按照预设的运动方式作动;
控制组件40,与所述光伏面板组件10、所述电机驱动组件30电性连接,用于控制所述电机驱动组件30按照预设的运动方式调节所述可调支架组件20;
保温组件50,用于维持温室的温度在预设范围;
补光组件60,安装于所述保温组件50内,在所述控制组件40的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。
光伏面板组件10用于将光能转换为电能。光伏面板组件10可以主要由多晶硅或单晶硅,或者其他具有光电效应的半导体材料制成。太阳光照射在光伏面板组件10上并且在光伏面板组件10的界面层被吸收。半导体材料制成的光伏面板组件10具有PN结。被吸收的太阳光中的足够能量的光子,能够将PN结中的电子从共价键中激发,以致产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前,将通过空间电荷的电场作用被相互分离。界面层的电荷分离,将在PN结的两端产生一个向外的可测试的电压。太阳光照在光伏面板组件10的界面层产生的电子-空穴对越多,电流越大。光伏面板组件10的界面层吸收的光能越多,界面层即光伏面板组件10被照射的面积越大,光伏面板组件10产生的电流也越大。通过汇流导线将光伏面板组件10产生的电流汇集,可以用作电源使用。
可调支架组件20用于支撑所述光伏面板组件10,并可调整地改变所述光伏面板组件10的朝向以便以适当的角度接收光能。在本申请提供的一种优选实施方式中,可调支架组件20包括可固定于地面的固定脚、与固定脚连接的支撑腿、可相对支撑腿枢转的托架、设置于托架和支撑腿之间的调节机构。
电机驱动组件30主要由所述光伏面板组件10供给电能。主要可以理解为“通常使用时”“根据设计所面对的正常使用场景”,除特殊需求和工程冗余备份之外,电机驱动组件30需要的电能全部由光伏面板组件10供给。
控制组件40与所述光伏面板组件10、所述电机驱动组件30电性连接,用于控制所述电机驱动组件30按照预设的运动方式调节所述可调支架组件20。
控制组件40可以通过单片机、具有简单功能的微处理器实现。在一个典型的配置中,控制组件40可以包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。应当指出的是,这里的控制组件40在具体应用中的表现形态,可以是独立的单片机、微处理器、集成电路等。这些具体形态显然不构成对本申请保护范围的限制。
保温组件50,用于维持温室的温度在预设范围。保温组件50至少包括覆盖温室的保温膜、用于托起保温膜的保温壁以及用于托起保温膜的保温支架。保温膜主要用于保持温室区域的温度。保温壁在托起保温膜作用的基础上,还可延缓温度降低的速度。保温支架主要用于托起保温膜覆盖区域。在本申请提供的一种优选实施方式中,保温组件50的设置,可使得种植于保温膜区域的农作物在适宜的温度内生长。
应当指出的是,保温组件50是用于维持温室的温度在预设范围。那么,保温组件50还设有在温室温度过高时用于降低温度的通风口。在本申请提供的一种优选实施方式中,通风口可以是设置于保温组件50的温室的顶部,还可以设置于保温组件50的温室的两侧。当然,在通风口处还可以设置防虫网,以将害虫距之网外,切断害虫繁殖的途径。可以理解的是,保温组件50的设置,有利于温室内温度的保温或者降温,从而对提高温室内作物的生长。
补光组件60,安装于所述保温组件50内,在所述控制组件40的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。主要可以理解为控制组件40中设有对补光组件60控制的程序,进而控制补光组件60对植物进行补光。植物的生长周期包括:发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段、开花阶段、生殖阶段。控制组件40通过控制补光组件60对种植的植物的某一阶段或其中几个阶段进行补光,来保证植物的生长。控制组件40控制补光组件60进行的补光主要根据植物的光照需求是否达到植物生长的条件。例如,当光照强度低且种植的植物处于苗期状态时,控制组件40控制补光组件60对植物进行补光,以保证植物生长。
应当指出的是,安装于所述保温组件50内的补光组件60可以是Led的补光系统或者激光的补光系统。在本申请提供的一种优选实施方式中,补光组件60采用激光的补光系统。补光系统在保温组件50中安装的位置可以是等间距安装,也可以是非等间距的安装。可以理解的是,补光组件60的安装还应当考虑到保温组件50中种植植物的位置。因此,补光组件60的位置可以设置为可移动式的,进而增加补光组件60所能发挥出来的最大效能。补光组件60的电能来源可以是市电供电,也可以是光伏面板发电来供电。在本申请提供的一种优选实施方式中,补光组件60主要采用光伏面板组件10转换的电能,对种植植物在生长周期内的光照进行补光。还应当指出的是,补光组件60在对植物生长某一阶段进行补光过程中,可以是每天相同时间段进行2-3小时补光,也可以是每周进行一次长时间的补光。可以理解的是,此处所述的补光组件60具体给植物补光的方式,显然不构成对本申请保护范围的限制。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90还包括灌溉设备;所述滴灌设备设有用于对种植植物进行灌溉的灌溉开口和用于清洗光伏面板组件10表面的清洗开口。
灌溉设备主要用于对大棚内种植的植物进行水分的补给。其次,用于清洗光伏面板组件10表面。可以理解的是,灌溉设备对植物水分的补给是植物生长周期内保证植物正常生长必不可少的,而清洗光伏面板组件10是为了保证光伏面板组件10表面的干净,进而发挥发挥其光伏发电的作用。
可以理解的是,此处所述的灌溉设备可以是由人工手动控制对植物水分的补给以及对清洗光伏面板组件10的清洗,也可以是由控制组件40通过计算机程序对灌溉设备进行控制实现的。例如,控制组件40控制灌溉设备在植物生长周期的各个阶段进行的灌溉水量的控制以及对光伏面板组件10清洗周期的控制。在本申请提供的一种优选实施方式中,对植物发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段进行低水量的灌溉,对植物开花阶段、生殖阶段进行高水量的灌溉。对光伏面板组件10进行每周或者每月的清洗。可以理解的是,灌溉设备对植物的灌溉、对光伏面板组件10的清洗的周期,显然不构成对本申请具体保护范围的限制。
还可以理解的是,此处所述的灌溉设备还需根据光科技智能设施大棚单元90的位置来确定灌溉设备的具体参数。例如,灌溉设备水泵、电动机或柴油机的选择。尤其需要注意的是,灌溉设备中还需设有水质净化设备,以保证整个系统特别是灌溉设备的开口不被堵塞。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述灌溉设备为滴灌式灌溉设备。
滴灌式灌溉设备是灌溉设备中采用较多的灌溉设备,当然,也不排除其他灌溉设备安装于光科技智能设施大棚单元90中。在本申请提供的一种优选实施方式中,优选采用滴灌式灌溉设备。滴水灌溉简称滴灌,一般分为地表滴灌、地下滴灌。滴灌是利用安装在末级管道(称为毛管)上的滴头,或与毛管制成一体的滴灌带将压力水以水滴状湿润土壤,在灌水器流量较大时,形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面,也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30-40cm。前者称为地表滴灌,后者称为地下滴灌。滴灌灌水器的流量为0.8-12L/h。
可以理解的是,滴灌系统一般由水源工程、首部控制枢纽、输配水管路和灌水器组成。而在具体实际应用场景中,滴灌系统还应当考虑光科技智能设施大棚单元90的整体面积以及输配水管铺设的范围等,进而确定滴灌设备应当选择的参数,以实现滴灌式灌溉设备滴灌流量的稳定性。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90还包括铺设于地表的反光组件70;所述反光组件70设置于所述保温组件50内部,用于对照射到地表的光进行反射。
光科技智能设施大棚单元90中为了保证种植植物的光照需求,除设置补光组件60对其进行补光以外,还设置有反光组件70。反光组件70的设置有较好的增温补光作用,是日光温室冬季生产或育苗有效的辅助措施。保温组件50中设置反光组件70可有效提高光线强度,进而增加植物的产量以及植物产出果实的色泽。植物产量主要受光照、地温、气温的影响,而设置铺设于地表的反光组件70可有效增加保温组件50温室光照强度,提高温室土壤、温室空气温度。
还应当指出的是,光科技智能设施大棚单元90中铺设于地表反光组件70的铺设方式可以是成排铺设,也可以是等间隔铺设,具体根据光科技智能设施大棚单元90所处位置,以及光照强弱的程度来决定。反光组件70铺设于地表的方式可以是地表与处于地表的温室之间铺设,即反光组件70设置于所述保温组件50内部。反光组件70可以是反光膜,所述反光膜由聚酯膜镀铝后形成光亮镜片,是保温组件50内的弱光区光照强度大大提高。可以理解的是,反光组件70还可以为其他材质,显然不构成对本申请具体保护范围的限制。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述可调支架组件20与所述保温组件50空间相互分离,以避免所述光伏面板组件10和所述可调支架组件20遮挡所述保温组件50吸收光能。
在光科技智能设施大棚单元90中支撑光伏面板组件10的可调支架组件20仅用于支撑光伏面板组件10,保温组件50则主要用于发挥其种植作物的作用。两者在空间上相互分离,即两者仅在空间上体现其相互分离的特征但实质上两者之间是存在其它非空间上的连接的。例如,光伏面板组件10转换的电能选择性的供给与大棚灌溉设备、补光组件60等。
应当指出的是,两者之间空间上相互分离,相对于两者之间空间不分离而言,其占地面积会相对增大,但这样可以避免光伏所述光伏面板组件10和所述可调支架组件20遮挡所述保温组件50吸收光能。
在本申请提供的一种优选实施例中,可调支架组件20调节光伏面板组件10的周期可以是以日为周期进行的调整,也可以是以年为周期进行的调整。可调支架组件20以日为周期进行的光伏面板组件10的调整需要每天以太阳转动位置进行角度的转动,若两者之间空间相互不分离,则很有可能会影响到保温组件50中种植作物吸收光能的需求。可调支架组件20以年为周期进行的光伏面板组件10的调整需要按月份或季度以太阳转动位置进行角度的转动,由于其转动次数相对于以日为周期的转动次数并非很频繁,对保温组件50吸收光能的影响并不是很大,所以可以设置两者之间不相互分离。在本申请提供的一种优选实施例中,优先采用以日为周期进行的光伏面板组件10。可以理解的是,以日为周期进行的光伏面板组件10的调整设置两者之间空间相互分离主要设置于中国以秦岭--淮河为界以南的地区,因为此处所述的阳光的照射量相对以秦岭--淮河为界以北的地区的照射量时间较长。以年为周期进行的光伏面板组件10的调整设置两者之间空间相互不分离主要设置于以秦岭--淮河为界以北的地区,因为此处所述的阳光照射量较少且设置以年为周期的转动成本相对较低,进而最大可能发挥光科技智能设施大棚单元90的功能。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90包括一套保温组件50和设置于所述保温组件50相对两侧的各一套光伏面板组件10。
可以理解的是,此处所述的光科技智能设施大棚单元90主要是以日为周期的光伏面板组件10转动而设置的。此处所述的一套保温组件50至少包括安装于保温组件内的补光组件,反光组件等。保温组件50则用于保证温室内种植作物的生长。
还可以理解的是,当光科技智能设施大棚单元90以年为周期的光伏面板组件10转动时,保温组件50和支撑光伏面板组件10的可调支架组件20在空间上可以不相互分离,但保温组件50优选设置一侧为光伏面板组件10。可以理解的是,若以年为周期的光伏面板组件10转动设置保温组件50两侧为光伏面板组件10,则有可能导致在有光照的情况下,保温组件50被保温组件50相对两侧的各一套光伏面板组件10完全遮挡,导致长时间吸收不到光照。
还应当指出的是,单个光科技智能设施大棚单元包括一套保温组件50和设置于所述保温组件50相对两侧的各一套光伏面板组件10,此为本申请优选的单个光科技智能设施大棚单元。在实际应用场景中,光科技智能设施大棚单元也可以是一套保温组件50和所述保温组件50相对两侧中其中一侧的一套光伏面板组件。
应当指出的是,保温组件中种植植物的方式可以是直接在土地上种植、也可以是在种植区域内设置盆栽的方式进行种植。在本申请提供的一种优选实施方式中,种植区域优先采用盆栽的方式种植作物,盆栽种植有利于作物的成批种植,且盆栽种植可设置为多层,从而提高有限面积内高产量的产出。可以理解的是,种植区域内设置盆栽的方式进行种植,可以是种植区域内挖坑,然后将盆嵌入坑内来种植作物,也可以是其他以盆摘的方式种植作物。
应当指出的是,温室内种植区域的种植作物可以是低植株的蔬菜,也可以是其他低植株的水果。在本申请提供的一种优选实施中,优选在种植区域种植蓝莓。种植蓝莓的行间距设为1.8米至2米,植株控高1米至1.5米。种植蓝莓也是因为蓝莓生长过程中对温度的要求不是很高,且具有剪枝增效的特点。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90还包括调节单元;所述调节单元安装于所述补光组件内,用于根据种植植物在生长周期内的光照需求调节补光组件60工作状态。
具体的,植物的发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段、开花阶段、生殖阶段仅针对部分植物,当然,还有其他植物会经历冬眠阶段。在本申请提供的一种优选实施方式中,所述调节单元根据种植植物的生长周期进行相应的调节。当植物在冬眠期时,光照需求的程度相对较低,并不需要调节补光组件的工作状态对植物进行补光。而植物在发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段、开花阶段、生殖阶段时,对光照的需求程度相对较高,补光组件60需对其进行补光才能满足光照需求。
还应当指出的是,调节单元调节补光组件的工作状态除了依据植物不同的生长周期状态,还依据光科技智能设施大棚单元90中保温组件在一年内的光照数据,光遮挡数据以及透光率来调节。如下图:
Figure BDA0003466363670000131
表1
日期 平均透光率%(去掉机械作业通道) 补光功率 补光时间 补光能耗
1月至2月 54.50%
3月至4月 75.10%
5月至8月 66.60%
9月至10月 65.10%
11月至12月 53.10%
表2
表1为某经纬度地区一年内对光科技智能设施大棚单元中保温组件光照数据的采集,表2为保温组件在不同月份的平均透光率的数据。应当指出的是,表1和表2中的数据为保温组件在可调支架组件20在不同时间调节光伏面板组件后的数据得出的。例如,在每年的3月份、4月份可调支架组件20调节光伏面板组件20的单元呈30°倾斜角,在每年的11月份、12月份可调支架组件20调节光伏面板组件10的单元呈45°倾斜角。可以理解的是,倾斜角度的调整是为了保证光科技智能设施大棚单元90所获得的光照最大。
在具体的实际应用场景中,光科技智能设施大棚单元90中保温组件50的温室种植的植物可以是蓝莓植株,蓝莓植株3月份至8月份的光照透光率相对较高,同时也处于蓝莓植株生产蓝莓的时间,则补光组件60的调节单元在此时可对其进行适度补光,以增加蓝莓的产出。蓝莓植株在9月份至2月份的透光率相对较低,且处于蓝莓植株的剪枝维护期、冬眠期,可不对其进行补光。当然在保温组件50透光率较低的9月份至2月份,蓝莓植株若要继续产出蓝莓,则需补光组件60的调节单元调节补光状态,以保证蓝莓的产出。光科技智能设施大棚单元90中保温组件50的温室种植的植物也可以是冬眠期可以继续产出的蔬菜产品,在保温组件中进行一年多次产品的种植,进而实现产量的增加。
可以理解的是,光科技智能设施大棚单元90中保温组件种植的植物在控制组件40通过对其进行补光组件60工作状态调整的同时,光科技智能设施大棚单元90中的灌溉设备等其他组件相应的也会发生工作状态的调整。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90的控制组件40还存储有种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件10朝向的数据包;所述控制组件40根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件10朝向的数据包调节所述可调支架组件20以使光伏面板组件10选择性的为植物进行补光。
具体的,种植植物的生长周期的数据包根据种植植物的植物品种来确定。调节光伏面板组件10朝向的数据包中包含有以日为周期调节光伏面板组件10朝向的数据和以年为周期调节光伏面板组件10朝向的数据。此外调节光伏面板组件10朝向的数据包还设有紧急调节数据,用于面对极端天气或者根据种植植物中植物受光遮挡的数据进行调节。
应当指出的是,控制组件40根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件1朝向的数据包调节所述可调支架组件20以使光伏面板组件选择性的为植物进行补光可分为以下几种情形。调节可调支架组件20至某位置,使得光伏面板组件10能够尽可能不遮挡种植的植物接收光照,进而增加植物光合作用。调节可调支架组件20至某位置,使得光伏面板组件10接收光照的面积最大,进而增加光伏面板组件10的光能转化的电能。根据植物生长周期的光照需求数据,调节光伏面板组件10中产生的电能的数据对植物进行补光。
在本申请提供的一种优选实施例中,首先通过农业研究获取到蓝莓植物的生长周期的数据。蓝莓植物生长周期的数据至少包括其各个阶段内所需的光照时长、温度值等。调节光伏面板组件10朝向的数据包至少包括以年为周期的调整光伏面板组件10朝向的数据。当蓝莓处于急需补光状态时,控制组件40可控制可调支架组件20至不遮挡蓝莓接收光照的位置,或控制补光组件40对蓝莓进行补光。当蓝莓无需进行补光时,控制组件40可控制可调支架组件20至光伏面板组件10接收光能最大的位置,以存储更多的电能。
本申请还提供一种光科技智能设施大棚100,包括:
若干光科技智能设施大棚单元90;
所述若干光科技智能设施大棚单元90组网供电;
其中,光科技智能设施大棚单元90包括:
光伏面板组件10,用于将光能转换为电能;
可调支架组件20,用于支撑所述光伏面板组件10,并可调整地改变所述光伏面板组件10的朝向以便以适当的角度接收光能;
电机驱动组件30,用于驱动所述可调支架组件20按照预设的运动方式作动;
控制组件40,与所述光伏面板组件10、所述电机驱动组件30电性连接,用于控制所述电机驱动组件30按照预设的运动方式调节所述可调支架组件20;
保温组件50,用于维持温室的温度在预设范围;
补光组件60,安装于所述保温组件50内,在所述控制组件40的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。
具体的,光科技智能设施大棚100由上述若干光科技智能设施大棚单元90组成,所述若干光科技智能设施大棚单元90组网供电。可以理解的是,若干光科技智能设施大棚单元90通过组网供电将光伏面板组件10转化的电能输送至供电站。当然若干光科技智能设施大棚单元90还通过组网供电方式将光伏面板组件10转化的电能选择性的用于补光组件60的补光、灌溉设备灌溉供电等。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90还包括灌溉设备;所述滴灌设备设有用于对种植植物进行灌溉的灌溉开口和用于清洗光伏面板组件10表面的清洗开口。
灌溉设备主要用于对大棚内种植的植物进行水分的补给。其次,用于清洗光伏面板组件10表面。可以理解的是,灌溉设备对植物水分的补给是植物生长周期内保证植物正常生长必不可少的,而清洗光伏面板组件10是为了保证光伏面板组件10表面的干净,进而发挥发挥其光伏发电的作用。
可以理解的是,此处所述的灌溉设备可以是由人工手动控制对植物水分的补给以及对清洗光伏面板组件10的清洗,也可以是由控制组件40通过计算机程序对灌溉设备进行控制实现的。例如,控制组件40控制灌溉设备在植物生长周期的各个阶段进行的灌溉水量的控制以及对光伏面板组件10清洗周期的控制。在本申请提供的一种优选实施方式中,对植物发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段进行低水量的灌溉,对植物开花阶段、生殖阶段进行高水量的灌溉。对光伏面板组件10进行每周或者每月的清洗。可以理解的是,灌溉设备对植物的灌溉、对光伏面板组件10的清洗的周期,显然不构成对本申请具体保护范围的限制。
还可以理解的是,此处所述的灌溉设备还需根据光科技智能设施大棚单元90的位置来确定灌溉设备的具体参数。例如,灌溉设备水泵、电动机或柴油机的选择。尤其需要注意的是,灌溉设备中还需设有水质净化设备,以保证整个系统特别是灌溉设备的开口不被堵塞。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述灌溉设备为滴灌式灌溉设备。
滴灌式灌溉设备是灌溉设备中采用较多的灌溉设备,当然,也不排除其他灌溉设备安装于光科技智能设施大棚单元90中。在本申请提供的一种优选实施方式中,优选采用滴灌式灌溉设备。滴水灌溉简称滴灌,一般分为地表滴灌、地下滴灌。滴灌是利用安装在末级管道(称为毛管)上的滴头,或与毛管制成一体的滴灌带将压力水以水滴状湿润土壤,在灌水器流量较大时,形成连续细小水流湿润土壤。通常将毛管和灌水器放在地面,也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30-40cm。前者称为地表滴灌,后者称为地下滴灌。滴灌灌水器的流量为0.8-12L/h。
可以理解的是,滴灌系统一般由水源工程、首部控制枢纽、输配水管路和灌水器组成。而在具体实际应用场景中,滴灌系统还应当考虑光科技智能设施大棚单元90的整体面积以及输配水管铺设的范围等,进而确定滴灌设备应当选择的参数,以实现滴灌式灌溉设备滴灌流量的稳定性。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90还包括铺设于地表的反光组件70;所述反光组件70设置于所述保温组件50内部,用于对照射到地表的光进行反射。
光科技智能设施大棚单元90中为了保证种植植物的光照需求,除设置补光组件60对其进行补光以外,还设置有反光组件70。反光组件70的设置有较好的增温补光作用,是日光温室冬季生产或育苗有效的辅助措施。保温组件50中设置反光组件70可有效提高光线强度,进而增加植物的产量以及植物产出果实的色泽。植物产量主要受光照、地温、气温的影响,而设置铺设于地表的反光组件70可有效增加保温组件50温室光照强度,提高温室土壤、温室空气温度。
还应当指出的是,光科技智能设施大棚单元90中铺设于地表反光组件70的铺设方式可以是成排铺设,也可以是等间隔铺设,具体根据光科技智能设施大棚单元90所处位置,以及光照强弱的程度来决定。反光组件70铺设于地表的方式可以是地表与处于地表的温室之间铺设,即反光组件70设置于所述保温组件50内部。反光组件70可以是反光膜,所述反光膜由聚酯膜镀铝后形成光亮镜片,是保温组件50内的弱光区光照强度大大提高。可以理解的是,反光组件70还可以为其他材质,显然不构成对本申请具体保护范围的限制。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述可调支架组件20与所述保温组件50空间相互分离,以避免所述光伏面板组件10和所述可调支架组件20遮挡所述保温组件50吸收光能。
在光科技智能设施大棚单元90中支撑光伏面板组件10的可调支架组件20仅用于支撑光伏面板组件10,保温组件50则主要用于发挥其种植作物的作用。两者在空间上相互分离,即两者仅在空间上体现其相互分离的特征但实质上两者之间是存在其它非空间上的连接的。例如,光伏面板组件10转换的电能选择性的供给与大棚灌溉设备、补光组件60等。
应当指出的是,两者之间空间上相互分离,相对于两者之间空间不分离而言,其占地面积会相对增大,但这样可以避免光伏所述光伏面板组件10和所述可调支架组件20遮挡所述保温组件50吸收光能。
在本申请提供的一种优选实施例中,可调支架组件20调节光伏面板组件10的周期可以是以日为周期进行的调整,也可以是以年为周期进行的调整。可调支架组件20以日为周期进行的光伏面板组件10的调整需要每天以太阳转动位置进行角度的转动,若两者之间空间相互不分离,则很有可能会影响到保温组件50中种植作物吸收光能的需求。可调支架组件20以年为周期进行的光伏面板组件10的调整需要按月份或季度以太阳转动位置进行角度的转动,由于其转动次数相对于以日为周期的转动次数并非很频繁,对保温组件50吸收光能的影响并不是很大,所以可以设置两者之间不相互分离。在本申请提供的一种优选实施例中,优先采用以日为周期进行的光伏面板组件10。可以理解的是,以日为周期进行的光伏面板组件10的调整设置两者之间空间相互分离主要设置于中国以秦岭--淮河为界以南的地区,因为此处所述的阳光的照射量相对以秦岭--淮河为界以北的地区的照射量时间较长。以年为周期进行的光伏面板组件10的调整设置两者之间空间相互不分离主要设置于以秦岭--淮河为界以北的地区,因为此处所述的阳光照射量较少且设置以年为周期的转动成本相对较低,进而最大可能发挥光科技智能设施大棚单元90的功能。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90包括一套保温组件50和设置于所述保温组件50相对两侧的各一套光伏面板组件10。
可以理解的是,此处所述的光科技智能设施大棚单元90主要是以日为周期的光伏面板组件10转动而设置的。可以理解的是,此处所述的光科技智能设施大棚单元90主要是以日为周期的光伏面板组件10转动而设置的。此处所述的一套保温组件50至少包括安装于保温组件内的补光组件,反光组件等。保温组件50则用于保证温室内种植作物的生长。
还可以理解的是,当光科技智能设施大棚单元90以年为周期的光伏面板组件10转动时,保温组件50和支撑光伏面板组件10的可调支架组件20在空间上可以不相互分离,但保温组件50优选设置一侧为光伏面板组件10。可以理解的是,若以年为周期的光伏面板组件10转动设置保温组件50两侧为光伏面板组件10,则有可能导致在有光照的情况下,保温组件50被保温组件50相对两侧的各一套光伏面板组件10完全遮挡,导致长时间吸收不到光照。
还应当指出的是,单个光科技智能设施大棚单元包括一套保温组件50和设置于所述保温组件50相对两侧的各一套光伏面板组件10,此为本申请优选的单个光科技智能设施大棚单元。在实际应用场景中,光科技智能设施大棚单元也可以是一套保温组件50和所述保温组件50相对两侧中其中一侧的一套光伏面板组件。
应当指出的是,保温组件中种植植物的方式可以是直接在土地上种植、也可以是在种植区域内设置盆栽的方式进行种植。在本申请提供的一种优选实施方式中,种植区域优先采用盆栽的方式种植作物,盆栽种植有利于作物的成批种植,且盆栽种植可设置为多层,从而提高有限面积内高产量的产出。可以理解的是,种植区域内设置盆栽的方式进行种植,可以是种植区域内挖坑,然后将盆嵌入坑内来种植作物,也可以是其他以盆摘的方式种植作物。
应当指出的是,温室内种植区域的种植作物可以是低植株的蔬菜,也可以是其他低植株的水果。在本申请提供的一种优选实施中,优选在种植区域种植蓝莓。种植蓝莓的行间距设为1.8米至2米,植株控高1米至1.5米。种植蓝莓也是因为蓝莓生长过程中对温度的要求不是很高,且具有剪枝增效的特点。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90还包括调节单元;所述调节单元安装于所述补光组件内,用于根据种植植物在生长周期内的光照需求调节补光组件60工作状态。
具体的,植物的发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段、开花阶段、生殖阶段仅针对部分植物,当然,还有其他植物会经历冬眠阶段。在本申请提供的一种优选实施方式中,所述调节单元根据种植植物的生长周期进行相应的调节。当植物在冬眠期时,光照需求的程度相对较低,并不需要调节补光组件的工作状态对植物进行补光。而植物在发芽阶段、苗期、成长阶段、植物阶段、开花阶段、生殖阶段时,对光照的需求程度相对较高,补光组件60需对其进行补光才能满足光照需求。
还应当指出的是,调节单元调节补光组件的工作状态除了依据植物不同的生长周期状态,还依据光科技智能设施大棚单元90中保温组件在一年内的光照数据,光遮挡数据以及透光率来调节。如下图:
Figure BDA0003466363670000211
表1
日期 平均透光率%(去掉机械作业通道) 补光功率 补光时间 补光能耗
1月至2月 54.50%
3月至4月 75.10%
5月至8月 66.60%
9月至10月 65.10%
11月至12月 53.10%
表2
表1为某经纬度地区一年内对光科技智能设施大棚单元中保温组件光照数据的采集,表2为保温组件在不同月份的平均透光率的数据。应当指出的是,表1和表2中的数据为保温组件在可调支架组件20在不同时间调节光伏面板组件后的数据得出的。例如,在每年的3月份、4月份可调支架组件20调节光伏面板组件20的单元呈30°倾斜角,在每年的11月份、12月份可调支架组件20调节光伏面板组件10的单元呈45°倾斜角。可以理解的是,倾斜角度的调整是为了保证光科技智能设施大棚单元90所获得的光照最大。
在具体的实际应用场景中,光科技智能设施大棚单元90中保温组件50的温室种植的植物可以是蓝莓植株,蓝莓植株3月份至8月份的光照透光率相对较高,同时也处于蓝莓植株生产蓝莓的时间,则补光组件60的调节单元在此时可对其进行适度补光,以增加蓝莓的产出。蓝莓植株在9月份至2月份的透光率相对较低,且处于蓝莓植株的剪枝维护期、冬眠期,可不对其进行补光。当然在保温组件50透光率较低的9月份至2月份,蓝莓植株若要继续产出蓝莓,则需补光组件60的调节单元调节补光状态,以保证蓝莓的产出。光科技智能设施大棚单元90中保温组件50的温室种植的植物也可以是冬眠期可以继续产出的蔬菜产品,在保温组件中进行一年多次产品的种植,进而实现产量的增加。
可以理解的是,光科技智能设施大棚单元90中保温组件种植的植物在控制组件40通过对其进行补光组件60工作状态调整的同时,光科技智能设施大棚单元90中的灌溉设备等其他组件相应的也会发生工作状态的调整。
进一步的,在本申请提供的一种优选实施方式中,所述光科技智能设施大棚单元90的控制组件40还存储有种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件10朝向的数据包;所述控制组件40根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件10朝向的数据包调节所述可调支架组件20以使光伏面板组件10选择性的为植物进行补光。
具体的,种植植物的生长周期的数据包根据种植植物的植物品种来确定。调节光伏面板组件10朝向的数据包中包含有以日为周期调节光伏面板组件10朝向的数据和以年为周期调节光伏面板组件10朝向的数据。此外调节光伏面板组件10朝向的数据包还设有紧急调节数据,用于面对极端天气或者根据种植植物中植物受光遮挡的数据进行调节。
应当指出的是,控制组件40根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件1朝向的数据包调节所述可调支架组件20以使光伏面板组件选择性的为植物进行补光可分为以下几种情形。调节可调支架组件20至某位置,使得光伏面板组件10能够尽可能不遮挡种植的植物接收光照,进而增加植物光合作用。调节可调支架组件20至某位置,使得光伏面板组件10接收光照的面积最大,进而增加光伏面板组件10的光能转化的电能。根据植物生长周期的光照需求数据,调节光伏面板组件10中产生的电能的数据对植物进行补光。
在本申请提供的一种优选实施例中,首先通过农业研究获取到蓝莓植物的生长周期的数据。蓝莓植物生长周期的数据至少包括其各个阶段内所需的光照时长、温度值等。调节光伏面板组件10朝向的数据包至少包括以日为周期的调整光伏面板组件10朝向的数据。当蓝莓处于急需补光状态时,控制组件40可控制可调支架组件20至不遮挡蓝莓接收光照的位置,或控制补光组件40对蓝莓进行补光。当蓝莓无需进行补光时,控制组件40可控制可调支架组件20至光伏面板组件10接收光能最大的位置,以存储更多的电能。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种光科技智能设施大棚单元,其特征在于,包括:
光伏面板组件,用于将光能转换为电能;
可调支架组件,用于支撑所述光伏面板组件,并可调整地改变所述光伏面板组件的朝向以便以适当的角度接收光能;
电机驱动组件,用于驱动所述可调支架组件按照预设的运动方式作动;
控制组件,与所述光伏面板组件、所述电机驱动组件电性连接,用于控制所述电机驱动组件按照预设的运动方式调节所述可调支架组件;
保温组件,用于维持温室的温度在预设范围;
补光组件,安装于所述保温组件内,在所述控制组件的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。
2.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元还包括灌溉设备;
所述滴灌设备设有用于对种植植物进行灌溉的灌溉开口和用于清洗光伏面板组件表面的清洗开口。
3.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述灌溉设备为滴灌式灌溉设备。
4.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元还包括铺设于地表的反光组件;
所述反光组件设置于所述保温组件内部,用于对照射到地表的光进行反射。
5.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述可调支架组件与所述保温组件空间相互分离,以避免所述光伏面板组件和所述可调支架组件遮挡所述保温组件吸收光能。
6.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元包括一套保温组件和设置于所述保温组件相对两侧的各一套光伏面板组件。
7.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元还包括调节单元;
所述调节单元安装于所述补光组件内,用于根据种植植物在生长周期内的光照需求调节补光组件工作状态。
8.如权利要求1所述的光科技智能设施大棚单元,其特征在于,所述控制组件还存储有种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包;
所述控制组件根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包调节所述可调支架组件以使光伏面板组件选择性的为植物进行补光。
9.一种光科技智能设施大棚,其特征在于,包括:
若干光科技智能设施大棚单元;
所述若干光科技智能设施大棚单元组网供电;
其中,光科技智能设施大棚单元包括:
光伏面板组件,用于将光能转换为电能;
可调支架组件,用于支撑所述光伏面板组件,并可调整地改变所述光伏面板组件的朝向以便以适当的角度接收光能;
电机驱动组件,用于驱动所述可调支架组件按照预设的运动方式作动;
控制组件,与所述光伏面板组件、所述电机驱动组件电性连接,用于控制所述电机驱动组件按照预设的运动方式调节所述可调支架组件;
保温组件,用于维持温室的温度在预设范围;
补光组件,安装于所述保温组件内,在所述控制组件的控制下根据种植植物在生长周期内的光照需求进行补光。
10.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元还包括灌溉设备;
所述滴灌设备设有用于对种植植物进行灌溉的灌溉开口和用于清洗光伏面板组件表面的清洗开口。
11.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述灌溉设备为滴灌式灌溉设备。
12.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元还包括铺设于地表的反光组件;
所述反光组件设置于所述保温组件内部,用于对照射到地表的光进行反射。
13.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述可调支架组件与所述保温组件空间相互分离,以避免所述光伏面板组件和所述可调支架组件遮挡所述保温组件吸收光能。
14.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元包括一套保温组件和设置于所述保温组件相对两侧的各一套光伏面板组件。
15.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元还包括调节单元;
所述调节单元安装于所述补光组件内,用于根据种植植物在生长周期内的光照需求调节补光组件工作状态。
16.如权利要求9所述的光科技智能设施大棚,其特征在于,所述光科技智能设施大棚单元的控制组件还存储有种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包;
所述控制组件根据种植植物的生长周期的数据包和调节光伏面板组件朝向的数据包调节所述可调支架组件以使光伏面板组件选择性的为植物进行补光。
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