一种旋转式立体栽培系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种旋转式立体栽培系统，该系统包括机架，以及固定于所述机架上的驱动装置、减速装置、主传动轮、从传动轮组，所述驱动装置与所述减速装置通过第一传动机构连接，所述减速装置与所述主传动轮通过第二传动机构连接，所述主传动轮与所述从传动轮组通过主传动机构连接，所述主传动机构上设置有若干栽培槽，所述驱动装置包括驱动箱体和设置于所述驱动箱体内的驱动叶轮，所述驱动箱体上设置有入水口和出水口。本发明专利技术通过对驱动水流量的柔性调节控制，实现了栽培槽上下运动速度的无级调节，使得栽培架上所有作物均匀接收阳光照射，提高作物产量。利用水驱动立体栽培系统的旋转，绿色环保，节约成本，噪音小，转速可随意调节，高效安全。

Rotary stereo cultivation system and control method thereof

The invention discloses a rotating three-dimensional cultivation system, which comprises a frame and a driving device, a decelerating device, a main driving wheel and a slave driving wheel set fixed on the frame. The driving device is connected with the decelerating device through a first transmission mechanism, and the decelerating device and the main driving wheel are connected with the second transmission mechanism. The main drive wheel is connected with the slave drive wheel group through the main drive mechanism. A number of cultivation grooves are arranged on the main drive mechanism. The driving device comprises a driving box body and a driving impeller arranged in the driving box body, and a water inlet and a water outlet are arranged on the driving box body. The invention realizes the stepless regulation of the moving speed of the cultivation tank through the flexible regulation control of the driving water flow, so that all the crops on the cultivation rack receive the sunlight evenly and increase the crop yield. Using water to drive the rotation of the three-dimensional cultivation system, green, cost-saving, low noise, speed can be adjusted at will, efficient and safe.

【技术实现步骤摘要】
一种旋转式立体栽培系统及控制方法
本专利技术涉及农业设备
，特别是涉及一种旋转式立体栽培系统及控制方法。
技术介绍
随着国家农业结构性调整，设施农业被提升到新的高度。同时随着美丽乡村建设、田园综合体打造的快速发展，我国城市化进程不断加快，土地和传统农业人(农民)资源逐渐减少。因此大力发展高效设施农业、工厂化农业将是时代发展的必然趋势。其中，“垂直农业”由于其空间利用率高，容易实现工厂化生产，而且通过环境调控，可以实现周年生产，产出率高，因此在国内外得到广泛推广。“垂直农业”的主要设施立体栽培系统为使所栽培的植物均匀接收阳光，栽培槽必须在外力驱动下上下循环运动，目前国内外大多采用电动机作为动力驱动栽培槽做上下运动。但是，采用电动机作为动力存在如下缺陷：第一，由于温室环境长期处于高湿度状态，对电动机有一定的锈蚀作用，从而影响电动机的安全性和可靠性；第二，立体栽培系统长期运行过程中可能出现卡链等故障，因为作物在生长过程中其载荷是变化的且难以精确计算，因此采用电动机作为动力时则难以精确计算匹配功率，也难以实现过载保护；第三，采用电动机作为动力时，其工作过程噪音大，影响工作环境。综上所述，采用电动机作为动力存在噪音大，速度不可调，故障率高，有安全隐患等问题，难以适应大规模工厂化生产要求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种旋转式立体栽培系统及控制方法。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种旋转式立体栽培系统，该系统包括：机架，以及固定于所述机架上的驱动装置、减速装置、主传动轮、从传动轮组，所述驱动装置与所述减速装置通过第一传动机构连接，所述减速装置与所述主传动轮通过第二传动机构连接，所述主传动轮与所述从传动轮组通过主传动机构连接，所述主传动机构上设置有若干栽培槽，所述驱动装置包括驱动箱体和设置于所述驱动箱体内的驱动叶轮，所述驱动箱体上设置有入水口和出水口。压力水从所述驱动箱体上的入水口进入所述驱动箱体，推动所述驱动叶轮转动，所述驱动叶轮的转动依次通过所述第一传动机构、减速装置、第二转动机构、主传动轮带动所述主传动机构和所述从传动轮组转动，从而带动所述栽培槽上下循环移动。本专利技术通过对驱动水流量的柔性调节控制，实现了栽培槽上下运动速度的无级调节，从而根据作物在不同生长阶段对阳光的需求量、光照强度等因素对旋转栽培系统栽培槽的上下运动速度进行自由调节，使得栽培系统中所有作物均匀接收阳光照射，提高作物产量。利用水驱动立体栽培系统的旋转，绿色环保，节约成本，噪音小，转速可随意调节，高效安全。在本专利技术的一种优选实施方式中，还包括驱动泵，所述驱动泵的入水端通过管路与驱动水池相连，所述驱动水泵的出水端通过管路与所述驱动箱体的入水口相连。通过驱动泵，可以增大驱动水流量，从而加大对驱动叶轮的驱动力。在本专利技术的另一种优选实施方式中，还包括设置于所述入水口和所述驱动泵之间的用于控制所述驱动装置启停以及控制所述驱动装置驱动水流量的控制阀组，所述控制阀组包括电动蝶阀和电磁阀。通过控制电动蝶阀的开度控制驱动叶轮的转速，通过控制电磁阀的启闭控制驱动叶轮的启停。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述控制阀组还包括手动球阀，所述手动球阀、电动蝶阀、电磁阀依次连接。通过手动球阀，便于系统维修时断开驱动水源。在本专利技术的再一种优选实施方式中，还包括控制器，所述控制器的控制信号输出端分别与所述驱动泵、电动蝶阀、电磁阀的控制信号输入端相连。通过控制器，控制栽培系统按照需求转速自动旋转。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述减速装置为蜗轮蜗杆减速机。通过蜗轮蜗杆减速机可以获得较大的传动比，且其承载能力强，传动平稳，噪音小，具有自锁性。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述第一传动机构、第二传动机构、主传动机构均为传动链。链传动无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高，传递功率大，过载能力强，对工作环境的适应性强。在本专利技术的再一种优选实施方式中，还包括安装在所述机架上的链条导轨，所述主传动机构的传动链设置于所述链条导轨内。通过链条导轨，撑托及导向传动链，防止传动链在输送过程中链条脱落及卡齿。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述从传动轮组包括固定于所述机架上的至少两个从传动轮，所述主传动轮和所述从传动轮的两个轴端均嵌套有滚动轴承，所述滚动轴承内嵌于固定在所述机架上的轴承座内。通过在主传动轮和从传动轮内设置滚动轴承，可以保证系统传动的顺畅和平稳。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种旋转式立体栽培系统的控制方法，该方法包括以下步骤：S1、根据影响植物生长的第一综合因素计算栽培槽上下循环移动的速度范围，其中，所述第一综合因素至少包括光照强度、光照时长和植物现阶段对光的需求量；S2、根据第二综合因素计算出所需驱动水流量，其中，所述第二综合因素至少包括驱动管道的出口直径、栽培系统中主传动机构上现阶段总的负荷量、传动系统总的传动比和总机械效率；S3、根据第三综合因素计算出所述驱动管道的出口流量，其中，第三综合因素至少包括驱动泵流量参数、驱动泵扬程参数、所述驱动管道的直径、所述驱动管道的水头损失以及所述驱动管道的出口直径；S4、比较所述所需驱动水流量与所述驱动管道的出口流量，按百分比确定电动蝶阀的开度；S5、根据所述电动蝶阀的开度大小设计控制器程序，规定所述电动蝶阀的输入电信号大小；S6、所述控制器发出所述电动蝶阀开启指令，当所述电动蝶阀接收到相应的所述输入电信号时，所述电动蝶阀的碟片开启至设定开度；S7、当所述电动蝶阀的开度达到所述设定开度时，通过控制驱动装置的转速从而控制栽培槽按照需要的移动速度上下循环移动。在本专利技术中，旋转栽培系统的栽培槽上下运动的速度通过驱动水流量调节阀组对水量的柔性调节控制，实现了栽培槽上下运动速度的无级调节，从而根据作物在不同生长阶段对阳光的需求量、光照强度等因素对旋转栽培系统栽培槽的上下运动速度进行自由调节，使得栽培系统中所有作物均匀接收阳光照射，提高作物产量。综上所述可知，本专利技术的有益效果主要有以下几点：1，本专利技术极大的提高了旋转立体栽培系统中作物不同生长阶段对阳光的需求量以及栽培槽上下移动速度的耦合度，有效促进光合作用，提高作物产量；2，本专利技术采用控制器对大规模旋转立体栽培系统的驱动装置进行集中控制，能实现栽培槽上下运动速度的自动无级调节，节约管理成本，实现了智能化规模生产；3，本专利技术可实现“卡链无损伤”，即出现卡链等故障时能有效控制机构不被损伤，降低维修成本；4，本专利技术可有效降低规模生产的环境噪音，改善生产作业环境；5，本专利技术的驱动水可以循环利用，节约资源，降低生产成本。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转式立体栽培系统，其特征在于，包括机架，以及固定于所述机架上的驱动装置、减速装置、主传动轮、从传动轮组，所述驱动装置与所述减速装置通过第一传动机构连接，所述减速装置与所述主传动轮通过第二传动机构连接，所述主传动轮与所述从传动轮组通过主传动机构连接，所述主传动机构上设置有若干栽培槽，所述驱动装置包括驱动箱体和设置于所述驱动箱体内的驱动叶轮，所述驱动箱体上设置有入水口和出水口。

【技术特征摘要】
1.一种旋转式立体栽培系统，其特征在于，包括机架，以及固定于所述机架上的驱动装置、减速装置、主传动轮、从传动轮组，所述驱动装置与所述减速装置通过第一传动机构连接，所述减速装置与所述主传动轮通过第二传动机构连接，所述主传动轮与所述从传动轮组通过主传动机构连接，所述主传动机构上设置有若干栽培槽，所述驱动装置包括驱动箱体和设置于所述驱动箱体内的驱动叶轮，所述驱动箱体上设置有入水口和出水口。2.根据权利要求1所述的旋转式立体栽培系统，其特征在于，还包括驱动泵，所述驱动泵的入水端通过管路与驱动水池相连，所述驱动水泵的出水端通过管路与所述驱动箱体的入水口相连。3.根据权利要求2所述的旋转式立体栽培系统，其特征在于，还包括设置于所述入水口和所述驱动泵之间的用于控制所述驱动装置启停以及控制所述驱动装置驱动水流量的控制阀组，所述控制阀组包括电动蝶阀和电磁阀。4.根据权利要求3所述的旋转式立体栽培系统，其特征在于，所述控制阀组还包括手动球阀，所述手动球阀、电动蝶阀、电磁阀依次连接。5.根据权利要求3所述的旋转式立体栽培系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器的控制信号输出端分别与所述驱动泵、电动蝶阀、电磁阀的控制信号输入端相连。6.根据权利要求1所述的旋转式立体栽培系统，其特征在于，所述减速装置为蜗轮蜗杆减速机。7.根据权利要求1所述的旋转式立体栽培系统，其特征在于，所述第一传动机构、第二传动机构、主传动机构均为传动链。8.根据权利要求7所述的旋转式立体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑吉澍，龙翰威，郭萧，李佩原，邓顺华，高立洪，李萍，王玉海，
申请(专利权)人：重庆市农业科学院，重庆凯锐农业发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50