RU2715320C1 - Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс - Google Patents
Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715320C1 RU2715320C1 RU2019117099A RU2019117099A RU2715320C1 RU 2715320 C1 RU2715320 C1 RU 2715320C1 RU 2019117099 A RU2019117099 A RU 2019117099A RU 2019117099 A RU2019117099 A RU 2019117099A RU 2715320 C1 RU2715320 C1 RU 2715320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fish
- air
- unit
- breeding
- water
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/14—Greenhouses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
- Housing For Livestock And Birds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сельскому хозяйству и энергетике и предназначено для получения продукции растениеводства, птицеводства, рыбы, биогумуса. Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс включает изолированные от внешней среды блоки для разведения рыбы, для содержания животных или птицы и для вегетации растений, фундамент блоков выполнен из теплоемкого материала, систему альтернативного энергоснабжения - солнечные коллекторы, водоснабжение, освещение, вентиляцию и систему утилизации отходов, включающую печной котел. Комплекс снабжен связанными с блоком управления системой технического зрения, содержащей видеокамеры, системой обеззараживания воды, включающей ультрафиолетовую лампу. Последняя установлена в трубопроводе подачи воды из гидропонного лотка блока выращивания растений в блок для разведения рыбы. Комплекс также имеет систему озонирования с озонатором, размещенным в воздуховоде, сообщающим блок для разведения животных или птиц с верхним блоком для выращивания растений, и механизм аэрации воды, установленный в блоке для разведения рыбы. При этом блоки для разведения рыбы, содержания животных или птицы и вегетации растений расположены вертикально, соответственно, один над другим. Система утилизации отходов выполнена с возможностью сжигания отходов в кислородной среде, а система альтернативного энергоснабжения снабжена связанной с блоком управления тепловой комбинированной станцией с тепловым насосом «воздух-воздух», «воздух-грунт», земляным зондом и климат-контроллером, связанными с теплообменником. Система энергоснабжения также снабжена ветрогенератором, солнечной батареей и дизель-генератором, связанными с блоком управления, соответственно, через контроллер заряда, аккумулятор и инвертор. Освещение всех блоков выполнено спектральным. Изобретение позволит обеспечить комплексное выращивание растительной и животной продукции в замкнутых системах жизнеобеспечения при минимальной площади. 1 ил.
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству и энергетике и предназначено для получения продукции растениеводства, животноводства, птицеводства, рыбы, биогумуса.
Известен способ очистки воздушной среды животноводческих помещений (патент РФ № 2230996, МПК F 24 F 3/16, A 01 L 9/00, 2003), заключающийся в обработке воздуха в помещении озоном. Помещение разделено на два яруса - верхний и нижний. В нижнем ярусе расположены клетки с птицей, а на верхнем ярусе – растения. Верхний и нижний ярусы соединены между собой воздуховодами. В центральном воздуховоде установлен вентилятор и озонатор. В верхнем ярусе расположены светильники.
Известен также наиболее близкий к заявленному Биоэнергетический комплекс (патент РФ № 2446672, МПК А 01 G9/14, А 01 K 31/00, 2006), выбранный в качестве прототипа, включающий изолированные от внешней среды блоки содержания животных, птицы, разведения рыбы и вегетации растений, блок пиролизных процессов, блок альтернативного энергоснабжения - солнечные коллекторы, фундамент блоков выполнен из теплоемкого материала, водоснабжение, освещение и вентиляцию, систему утилизации отходов в бескислородной среде. Биоэнергетический комплекс содержит каркас теплицы, фундамент которого выполнен из теплоемкого пенобетона, кровля выполнена из прозрачного материала, под кровлей располагаются солнечные коллекторы, емкость, наклонные лотки с содержанием биогумуса и концентрированного почвенного раствора, емкость с водой для разведения рыб, на поверхности которой располагается растение - эйхорния, стенки грядок, выполненные из теплоемкого материала, вентиляционные каналы, печь, предназначенная для пиролиза и сушки древесины, направление потока углекислого газа СО2 в нижние блоки по каналам газообмена, воздушные массы, поступающие в верхние блоки, вакуумные трубы.
Недостатком биоэнергетического комплекса по патенту № 2446672 является большая занимаемая площадь; необходим склон под углом 15°–35° к линии горизонта, этот комплекс может быть установлен только в ограниченном географически месте; теплый воздух с углекислым газом от животноводческой продукции под действием физических свойств стремится в верхние слои, то есть потребуется дополнительная затратная энергия для выталкивания воздушных масс на нижнюю ступень биоэнергетического комплекса; отсутствие системы обеззараживания воды, что требует ее частой замены.
Технической задачей изобретения является уменьшение энергопотребления за счет возобновляемых источников питания и использования энергоэффективных элементов, повышение продуктивности теплицы, за счет комплексного выращивания растительной и животной продукции в замкнутых системах жизнеобеспечения при минимальной площади независимо от географического расположения.
Поставленная техническая задача достигается тем, что изолированные от внешней среды блоки содержания животных, птицы, разведения рыбы и вегетации растений, печной котел, блок альтернативного энергоснабжения - солнечные коллекторы, фундамент блоков выполнены из теплоемкого материала, водоснабжение, освещение и вентиляцию, систему утилизации отходов в бескислородной среде, согласно изобретению, он снабжен связанными с блоком управления системой технического зрения, содержащей видеокамеры, системой обеззараживания воды, включающей ультрафиолетовую лампу, системой озонирования, механизмом аэрации воды, блоки расположены вертикально один над другим, система утилизации отходов выполнена с возможностью сжигания отходов в кислородной среде, блок альтернативного энергоснабжения снабжен ветрогенератором, солнечной батареей, тепловой комбинированной станцией с тепловым насосом «воздух-воздух», «воздух-грунт», земляным зондом и климат-контроллером, дизель генератором, связанными с контроллером заряда, аккумулятором, инвертором и блоком управления, а освещение выполнено спектральным.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема автоматизированного сельскохозяйственного тепличного комплекса.
Тепличный комплекс включает в себя три основных блока А, Б и В, размещенных вертикально друг под другом. Блок «А» – разведения рыбы - размещен на нижнем уровне. Блок «Б» – содержания животных – над блоком А. Блок «В» – вегетации растений - размещен сверху. Все блоки изолированы от внешней среды и соединены между собой трубопроводными каналами водо- и газообмена. Блок «А» оснащен системой аэрации, технического зрения, освещения, кормления и обслуживания рыбы. Блок «Б» содержит системы технического зрения, системы обеззараживания воды, освещения, кормления и обслуживания животных или птицы. Блок «В» содержит емкость для гидропонного растениеводства, фильтрующий элемент корневой системы, систему технического зрения, озонирования воздуха и освещения для каждого вида растительности.
Тепличный комплекс включает несущий каркас 1, например трех уровневой теплицы из основных блоков А, Б и В, размещенных вертикально один над другим.
Блок А – блок разведения рыбы – выполнен в виде фундамента, заглубленного в грунт 2 на 2 – 5 м, в зависимости от необходимости, состоящего из двух слоев бетона 3 и теплоизоляционного материала 4 между слоями для хорошей теплоизоляции от грунта 2. Бассейн заполнен водой. В нижней части бассейна размещен теплообменник 5. В верхнем перекрытии блока А над уровнем воды размещены: система аэрации 6, которая насыщает кислородом воду в бассейне, система технического зрения 7 (видеокамера), осуществляющая контроль за биологической жизнедеятельностью организмов, подсветка водоема 8, автоматическая кормушка 9 с люком 10 для обслуживания бассейна. Предусмотрены трубопроводы для подачи 11 и забора 12 воды. На конце трубопровода 12 есть ограждающая сетка 13, препятствующая засасыванию в него рыбы.
Блок А - бассейн наполнен водой, которая является одним из самых эффективных аккумуляторов тепла на 1°С/кг.
Долив воды в бассейн может осуществляться из реки, озера, скважины или централизованной сети водоснабжения.
Блок Б - содержания животных - размещен на верхнем перекрытии и поверхностном фундаменте 3 блока А. В блоке Б размещены: автоматическая кормушка и поилка 14, система технического зрения 7, освещение спектральными светильниками 15 для животных. В трубопроводе 11 подачи воды в бассейн, проходящем через блок Б, размещена система обеззараживания воды, включающая ультрафиолетовую обеззараживающую лампу 16. В потолочном перекрытии расположены воздуховод 17 с вентиляционным механизмом 18 и озонатором 19, приточный воздуховод 20. Воздуховоды 17 и 20 связаны с блоком В. В нижней части блока Б размещен люк 10.
На боковой стенке блока Б расположен водяной насос 21 для подъема воды из блока А в блок В. Блоки Б и В оснащены вспомогательной приточной вентиляцией 22 для восполнения дефицита кислорода, расходуемого для поддержания жизнедеятельности животных и растений.
На поверхностном фундаменте 3 блока А размещена комбинированная тепловая станция 23 с тепловым насосом «воздух-воздух», «воздух-грунт» (на фиг. не показан) с земляным зондом 24, климат-контроллером, солнечным коллектором 25, связанными трубопроводами 26 с теплообменником 5. Запасным источником тепла может служить сеть централизованного теплоснабжения.
Тепловой насос «воздух-воздух» обеспечивает приток воздуха нужной температуры в блок Б в соответствии с заданными климат-контроллером параметрами.
Блок В - вегетации растений - размещен на вернем перекрытии блока Б. Он содержит гидропонный лоток (или связанные между собой лотки) 27 с размещенными в нем растениями, связанный трубопроводом 28 с насосом 21 и трубопроводом 12 с блоком А для подачи воды, обогащенной микро и макроэлементами для их питания. Лоток 27 связан через оградительную сетку 29 трубопроводом 11 с блоком А.
Крыша 30 блока В выполнена скатной из прозрачного материала, например стеклянная. В верхней части блока В расположены спектральные светодиодные светильники 15 и система технического зрения 7. Под стеклянной крышей 30 размещен вентилятор 31, нагнетающий воздух в приточный воздуховод 20, связанный с блоком Б.
Теплица оснащена электронным блоком управления 32 тепличным комплексом связанным с интернетом – кабелем или беспроводной сетью сотового оператора GSM, WI-Fi модулем и так далее. Интернет необходим для удаленного доступа и контроля всех систем жизнеобеспечения тепличного комплекса.
Электроснабжение тепличного комплекса осуществляется от альтернативных источников энергии, от энергосети 220/380 В или аварийного дизель генератора 33. Альтернативными видами источников энергии являются солнечные батареи 34 и ветрогенераторы 35. Электрическая энергия от источников питания поступает на контроллер заряда 36, аккумулятор 37 и инвертор 38.
Освещение тепличного комплекса осуществляется в автоматическом режиме «день-ночь» в зависимости от потребностей животных и растений на каждом уровне.
Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс работает следующим образом.
Из скважины, реки, озера или централизованного водоснабжения заполняется объем бассейна в блоке А, производится запуск всех электрических компонентов, включенных в тепличный комплекс. Воду в бассейне нагревают до комфортных условий для выращивания растений, животных и рыбы, например +21÷24°С, с помощью теплового насоса 23 и солнечного коллектора 25. Запускают в бассейн мальков, в гидропонные лотки 27 высаживают посадочный растительный материал, а в блок Б содержат животных или птицу. Климат-контроллер регулирует температуру воды в бассейне. При снижении температуры, происходит ее подогрев, а при повышении температуры выше допустимой автоматически включается тепловой насос 23 «воздух-грунт» с земляным зондом 24 и охлаждает воду.
В блоке А вода обогащается кислородом аэратором 6, необходимым для дыхания рыбы. Кормление рыбы или других водных организмов, например ракообразных, осуществляется автоматически по часам из кормушки 9. Подсветка светодиодами в блоке А необходима для жизнедеятельности рыб, ракообразных и для системы технического зрения 7. Для обслуживания бассейна или отлова рыбы служит люк 10, когда она достигает товарных размеров. После отлова рыбы в бассейн запускают новую партию и процесс продолжается.
Вода вместе с продуктами жизнедеятельности рыб насосом 21 подается по трубопроводу 12 из бассейна блока А в лоток 27 блока В, где растения поглощают микро и макроэлементы, растворенные в воде, частично очищая ее. Вода протекает по всей длине лотка и возвращается через трубопровод 11 со встроенной в него обеззараживающей ультрафиолетовой лампой 16 в блок А уже очищенная. Перед трубопроводом 11 размещена оградительная сетка 29, которая служит фильтром и препятствует попаданию в трубопровод 11 крупных частиц. Возникает круговорот водообмена между блоками А и В.
Для создания благоприятных условий развития растений в блоке В осуществляется спектральное светодиодное освещение. Светильник 15 включает пять типов светодиодов с максимумами полос излучения в пределах: синяя – 434-450 нм, красная – 630-632 нм и 660-670 нм, и дальняя красная – 730-735 нм.
После созревания урожая, например огурцов, салата и т.д., производят их сбор. При необходимости производят посев новых культур.
В блоке Б размещены животные или птицы. В процессе жизнедеятельности животных воздух насыщается углекислым газом, аммиаком, сероводородом и другими вредными компонентами и через воздуховод 17 с вентилятором 18 поступает в блок В. Озонатор 19, размещенный в воздуховоде очищает воздух от аммиака, сероводорода и других вредных компонентов. На конце трубопровода 17 размещен деструктор 39, в котором происходит нейтрализация озона. Углекислый газ поступает в блок В, где растения поглощают его и насыщают воздух кислородом. Воздух, обогащенный кислородом, под действием теплого воздуха от осветительных приборов и самого тепличного комплекса устремляется в верхние слои, и через трубопровод 20 с вентилятором 31 направляется в блок Б, тем самым замыкая круговорот воздухоочистки между блоками Б и В.
Спектральное освещение светодиодными светильниками 15 в блоке Б происходит в спектральном диапазоне для животных и птиц 400-700 нм, которое существенно экономят электроэнергию и повышают их продуктивность. Освещение в блоке Б производится в автоматическом режиме «день-ночь». Предусмотрена техническая возможность уборки помещения и автоматическая заправка кормушки-поилки.
Система утилизации отходов тепличного комплекса, например навоза и растительных остатков, включает их сушку, как естественную конвекционную, так и принудительную с использованием тепловой энергии от печного котла 40. Высушенный продукт поступает в печь 40 для сжигания, с последующим получением зольных отложений и высвобождением тепловой энергии. Тепловая энергия может быть использована для сушки отходов и отопления, например тепличного комплекса. Зола из камеры сгорания может использоваться в качестве удобрения или добавки к настилу в курятнике.
Так как все блоки связаны между собой и расположены в функциональной последовательности с тепловым энергообменом.
Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс может работать круглый год и производить разнообразную продукцию: мясо, рыбу, зелень и т.д.
Claims (1)
- Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс, включающий изолированные от внешней среды блоки для разведения рыбы, для содержания животных или птицы и для вегетации растений, фундамент блоков выполнен из теплоемкого материала, систему альтернативного энергоснабжения - солнечные коллекторы, водоснабжение, освещение, вентиляцию и систему утилизации отходов, включающую печной котел, отличающийся тем, что он снабжен связанными с блоком управления системой технического зрения, содержащей видеокамеры, системой обеззараживания воды, включающей ультрафиолетовую лампу, установленную в трубопроводе подачи воды из гидропонного лотка блока выращивания растений в блок для разведения рыбы, системой озонирования с озонатором, размещенным в воздуховоде, сообщающим блок для разведения животных или птиц с верхним блоком для выращивания растений, механизмом аэрации воды, установленным в блоке для разведения рыбы, при этом блоки для разведения рыбы, содержания животных или птицы и вегетации растений расположены вертикально, соответственно, один над другим, система утилизации отходов выполнена с возможностью сжигания отходов в кислородной среде, а система альтернативного энергоснабжения снабжена связанной с блоком управления тепловой комбинированной станцией с тепловым насосом «воздух-воздух», «воздух-грунт», земляным зондом и климат-контроллером, связанными с теплообменником, а также снабжена ветрогенератором, солнечной батареей и дизель-генератором, связанными с блоком управления, соответственно, через контроллер заряда, аккумулятор и инвертор, причем освещение всех блоков выполнено спектральным.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019117099A RU2715320C1 (ru) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019117099A RU2715320C1 (ru) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715320C1 true RU2715320C1 (ru) | 2020-02-26 |
Family
ID=69631131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019117099A RU2715320C1 (ru) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715320C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111758461A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-10-13 | 刘文华 | 一种多层次节能环保循环农业大棚种植技术 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2124828C1 (ru) * | 1997-04-30 | 1999-01-20 | Муравский Владимир Антонович | Биокомплекс |
RU2230996C1 (ru) * | 2003-01-14 | 2004-06-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ очистки воздушной среды животноводческих помещений |
RU48700U1 (ru) * | 2005-05-18 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" | Биокомплекс |
RU2446672C1 (ru) * | 2010-10-29 | 2012-04-10 | Закрытое акционерное общество "КОКС 1" | Биоэнергетический комплекс |
US20180263194A1 (en) * | 2015-02-05 | 2018-09-20 | Skanska Sverige Ab | Green indoor cultivation |
-
2019
- 2019-06-03 RU RU2019117099A patent/RU2715320C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2124828C1 (ru) * | 1997-04-30 | 1999-01-20 | Муравский Владимир Антонович | Биокомплекс |
RU2230996C1 (ru) * | 2003-01-14 | 2004-06-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Способ очистки воздушной среды животноводческих помещений |
RU48700U1 (ru) * | 2005-05-18 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" | Биокомплекс |
RU2446672C1 (ru) * | 2010-10-29 | 2012-04-10 | Закрытое акционерное общество "КОКС 1" | Биоэнергетический комплекс |
US20180263194A1 (en) * | 2015-02-05 | 2018-09-20 | Skanska Sverige Ab | Green indoor cultivation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111758461A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-10-13 | 刘文华 | 一种多层次节能环保循环农业大棚种植技术 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4209943A (en) | Process and apparatus for commercial farming of marine and freshwater hydrophytes | |
CN104221887A (zh) | 一种环形立体生态循环养猪系统 | |
KR101561563B1 (ko) | 가금 사육 방법 | |
WO2014185816A1 (ru) | Солнечный био-вегетарий | |
CN203985444U (zh) | 一种环形立体生态循环养猪系统 | |
CN102668924A (zh) | 循环多功能温室大棚 | |
CN211430594U (zh) | 一种笼养肉鸡智能生态鸡舍结构 | |
RU2715320C1 (ru) | Автоматизированный сельскохозяйственный тепличный комплекс | |
CN101790964A (zh) | 一种半地下养殖系统 | |
CN102322161A (zh) | 一种禽类养殖与蔬菜种植的复合系统 | |
RU2580583C1 (ru) | Агробиокомплекс | |
CN201690888U (zh) | 一种半地下养殖系统 | |
RU2419282C1 (ru) | Устройство для очистки воздуха животноводческого помещения | |
CN102422795A (zh) | 农业多功能自控温室 | |
CN203194266U (zh) | 一种豚狸饲养舍 | |
KR100721804B1 (ko) | 통합 축사 정화 시스템 | |
RU90296U1 (ru) | Птицеводческая мини-ферма | |
RU2446672C1 (ru) | Биоэнергетический комплекс | |
KR101667332B1 (ko) | 태양광발전을 이용한 농축산설비 | |
RU131941U1 (ru) | Солнечный био-вегетарий | |
JP2017023022A (ja) | 極限地対応稲作プラント | |
RU69698U1 (ru) | Биокомплекс | |
CN206051819U (zh) | 一种畜牧业用猪粪回收利用装置 | |
CN115316311B (zh) | 一种环保型恒温动物圈养房舍 | |
CN219069167U (zh) | 一种新型鸡舍 |