[發明專利]光伏綜合應用智能農業大棚系統

在審

• 申請號: 201710360692.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107168419A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 王廣嶺;陳立波;劉忠迎;王棟;崔晨輝;付昂;庫建國;李良國;陳暢;鄧劍平;李宏升
• 申請（專利權）人: 青島理工大學;山東東阿奧星太陽能科技有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 四平國泰知識產權代理事務所(普通合伙)22213
• 代理人: 蔡曉玲

技術領域

本發明涉及一種智能農業大棚系統，特別是涉及一種光伏綜合應用智能農業大棚系統。

背景技術

目前，主要有玻璃溫室、塑料棚溫室、塑料日光溫室、活動屋面溫室等四種農業大棚。大棚生產蔬菜、水果等作物，主要是以提高產量為根本目的的農產品生產。最終目的是，為解決吃飽問題。大棚作物生長環境同自然狀態差別明顯，產品質量，同自然狀態的生產比較，從營養構成到口感，均差距明顯。并且，存在肥料和農藥的殘留等問題。大棚均以直接利用太陽能的光熱能量吸收保持作物的生長環境溫度，可見光波段尚有11%-30%的能量未被作物吸收，綠色植物在綠光波段的能量有較高反射,利用率更低。不同季節的日積溫不同，光照充足的時間段，大量的光能被浪費掉。在貧瘠的土地、山地、荒漠等未有相關大棚作物的養殖應用及推廣。也沒有針對未來適合地外行星移民的自循環，自主農作物供給；和適合未來地球進入冰河期的食物供給等設計的全封閉養殖大棚。

發明內容

本發明目的在于改變現有大棚的生產方式，提供一種光伏綜合應用智能農業大棚系統。是利用光伏和光熱資源，模擬作物的自然生態環境，在保證產量的同時，達到提高營養構成和口感的目的，并有效控制肥料和農藥的殘留。以及，未來地外行星移民和地球進入冰河期的食物供給。

為實現上述目的，本發明光伏綜合應用智能農業大棚系統包括光伏供電及儲能模塊、環境參數監測模塊、水肥農藥自動噴灌模塊、土壤及微生物調節模塊、傳感通訊模塊、綜合控制終端、用戶體驗模塊、全封閉外保護模塊。

其中：光伏供電及儲能模塊由太陽能電池板、充電電路和蓄電池組構成；環境參數監測模塊監測作物整個生長周期內，環境的各項參數變化，并形成報表數據和圖像數據；水肥農藥自動噴灌模塊根據環境參數監測模塊提供的數據，由綜合控制終端分析，根據不同的作物生長及生長階段要求，控制水肥農藥的添加，創造并形成作物的自然生長環境；土壤及微生物調節模塊由土壤微生物傳感單元，重金屬及微量元素傳感單元，及土壤水肥農藥傳感單元構成；傳感通訊模塊將數據信息傳遞到綜合控制終端，以及將綜合控制終端分析處理后的數據提供給用戶體驗模塊；綜合控制終端處理數據和圖像信息，分析并控制各個模塊相互之間協調運行；用戶體驗模塊由APP軟件和用戶電子終端構成，通過綜合控制終端提供的數據報表和圖像文件，實時查詢作物的生長狀態，農藥、化肥殘留，營養成分構成數據，實現從種植到餐盤的全過程參與體驗；全封閉外保護模塊使用大棚的塑料薄膜、玻璃或其他透明材料，輔以光熱儲存模塊的吸熱單元，帶有自動控制的通風窗口，由光伏供電及儲能模塊提供電能，由綜合控制終端實現全部自動控制。具有利用光伏和光熱資源，模擬作物的自然生態環境，在保證產量的同時，達到提高營養構成和口感的目的，并有效控制肥料和農藥的殘留的優點。

作為優化，還包括光熱儲存模塊；或還包括自然風模擬模塊；或還包括光熱儲存模塊、雷電模塊、促生長氣體調節模塊、促生長音樂控制模塊、自然風模擬模塊；或還包括光熱儲存模塊、雷電模塊、促生長氣體調節模塊、促生長音樂控制模塊、自然風模擬模塊、生物授粉及環境激素控制模塊、蟲害天敵導入調節模塊、精確采摘及存儲模塊；

其中光熱儲存模塊實現高溫存儲熱量，低溫釋放熱量；雷電模塊由高頻放電發生器，并配合水肥農藥自動噴灌模塊，產生臭氧、紫外線殺菌，電場刺激，以及富氮雨水噴淋，模擬自然雷雨過程，提升作物口感品質；促生長氣體調節模塊由沼氣池、甲烷濃度控制、二氧化碳濃度控制組件構成，由環境參數監測模塊提供分布式傳感反饋信號，通過綜合控制終端控制；促生長音樂控制模塊根據不同作物，以及作物的不同生長時期，播放不同的音樂促進生長，提高作物的品質；自然風模擬模塊在自然風滿足條件時，直接打開全封閉外保護模塊的通風窗口，否則，導入部分自然風，模擬作物在自然條件下的風循環需要，在極端低溫天氣，輔助光熱儲存模塊，為大棚供熱；生物授粉及環境激素控制模塊由蜜蜂養殖中心和促生長、促成熟激素釋放組件構成；蟲害天敵導入調節模塊通過激素誘引導入天敵控制病蟲害；精確采摘及存儲模塊通過果實成熟散發的酚類檢測，并結合環境參數監測模塊中分布式攝像組件的尺寸測量，實現成熟作物的隨時采摘，并集中在小型冷藏柜中，同時，將相關信息通過傳感通訊模塊，傳遞到綜合控制終端。