基于日光追踪式的智能光照立体种植系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于日光追踪式的智能光照立体种植系统，包括：多层支架，其中每一层支架上设置有推动导轨，所述推动导轨上设置有一个或多个种植平台，所述推动导轨用于将所述种植平台推出所述多层支架或收回，并且每一层支架上的推动导轨推出所述多层支架的距离不同；多个伸缩承重杆，安装在每一种植平台上，用于调节所述种植平台的倾斜仰角；光照度计组，包含多个光照度计；与所述推动导轨、伸缩承重杆和光照度计组相连的控制器，用于控制所述光照度计组追踪最强阳光照射角度并驱动所述伸缩承重杆伸缩，以使所述种植平台的倾斜仰角与所述最强阳光照射角度一致。本发明专利技术能够满足精准农业和智能化自动种植的现代农业要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及种植设施，尤其涉及一种基于日光追踪式的智能光照立体种植系统。
技术介绍
所谓设施农业，是指具有一定的设施，能在局部范围内创造出适宜的气象环境因素，为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行的农业生产。设施农业作为现代农业的重要组成部分，在我国广大农村已推广应用多年，它的发展给我国传统农业注入了新鲜血液，解决了大部分人的温饱问题。发达国家的设施农业，已形成成套技术、完备的设施设备、生产规范、产量稳定、在这些国家，设施建设规模大，生产效率高，始终坚持高新技术的示范、推广和应用，获得了客观的效益。以荷兰为例，全国有玻璃温室13000座，且均为大型现代化连栋温室，自动化程度高、生产效率高，温室内温、光、水、气、肥等实现了智能化控制。从品种选择、栽培管理到采收包装形成了一整套完整规范的技术体系，番茄、黄瓜等实现了一年多茬的无土长季节栽培，采收期长达9-10个月，黄瓜平均每株采收80条，番茄平均每株采收35穗果，平均产量60KG/m2，创造了当今世界最高产量和效益水平。同时，温室节能技术也是温室研究工作的重点，随着《京都协议书》的执行，荷兰作为协议书的协议国，规定所有行业的能源效率到2010年降至1980年的35％，相当于减少65％的化石燃料的使用。而温室行业分担了全国20％左右的义务。目前，他们采取的主要措施包括：提高覆盖材料透光率，增加温室太阳能入射量，在此方面他们主要开发了温室屋顶清洗机械和Zigzag板材的开发，热能多用途利用和余热回收；温室浅层地能节能技术的应用；保温隔热技术的研究，主要体现在三个方面，一是内保温幕帘的广泛使用，二是天沟的保温，三是增加温室的气密性和外围护结构的保温；新型节能新技术的研究和开发，比如改造温室结构，充分利用太阳能，培养耐低温作物等等。另外，智能化和联网化是现代农业另外重要的研究领域和推广渠道。在以色列现代化温室可根据作物对环境的不同要求，通过计算机对内部环境如光、温、水、气、肥等因子进行自动监测和调控，实现温室作物全天候、周年性的高效生产。该国的工业化农业，黄瓜、西红柿的产量达50KG/m2，玫瑰产量达32枝/m2，是露地栽培的10-20倍。美国、日本等国还推出了代表当今世界最先进水平的全封闭式生长体系，即人工补充光照、全部采用计算机控制、由机器人或机械手进行移栽作业的“植物工厂”，全年收获产品20茬以上，蔬菜年产量是露地栽培的数十倍，这些国家的设施农业的共同性是已实现了集约化、规模化和专业生产化，温室及配套设施的生产高度社会化。最后，现代农业中最值得一提的是有机农业，它是完全不用化学合成的肥料、农药、生长调节剂、畜禽饲料添加剂等物质，也不使用基因工程生物及其产物的生产体系，其核心是建立和恢复农业生态系统的生物多样性和良性循环，以维持农业的可持续发展。在有机农业生产体系中，作物秸秆、畜禽粪肥、豆科作物、绿肥和有机废弃物是土壤肥力的主要来源；作物轮作以及各种物理、生物和生态措施是控制杂草和病虫害的主要手段。目前，很多现代化农业的生产手段是在生产车间内完全采用人工补光光源照明的方式来提高产量，这样的方式会导致较大的电能消耗。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于日光追踪式的智能光照立体种植系统，能够有效利用日光光照以降低电能消耗，可以满足精准农业和智能化自动种植的现代农业要求。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于日光追踪式的智能光照立体种植系统，包括：多层支架，其中每一层支架上设置有推动导轨，所述推动导轨上设置有一个或多个种植平台，所述推动导轨用于将所述种植平台推出所述多层支架或收回，并且每一层支架上的推动导轨推出所述多层支架的距离不同；多个伸缩承重杆，安装在每一种植平台上，用于调节所述种植平台的倾斜仰角；光照度计组，包含多个光照度计；与所述推动导轨、伸缩承重杆和光照度计组相连的控制器，用于控制所述光照度计组追踪最强阳光照射角度并驱动所述伸缩承重杆伸缩，以使所述种植平台的倾斜仰角与所述最强阳光照射角度一致。根据本专利技术的一个实施例，所述光照度计组还包括：光照度计组合盘，该光照度计组合盘具有曲面，所述多个光照度计设置在所述曲面的不同位置处；支撑所述光照度计组合盘的多个伸缩杆，在所述控制器的驱动下调节所述光照度计组合盘的倾斜仰角，以使所述光照度计组合盘朝向具有最强照度检测结果的光照度计所处的位置倾斜。根据本专利技术的一个实施例，所述种植系统还包括：多个补光照明光源，设置在所述多层支架的每一层支架内，所述控制器根据所述光照度计组的照度检测结果控制所述补光照明光源的开启、关闭以及照明功率。根据本专利技术的一个实施例，所述种植系统还包括：反光器，所述补光照明光源安装在所述反光器上，所述反光器在所述控制器的控制下改变倾斜角度，以使所述补光照明光源的光线直射至所述种植平台。根据本专利技术的一个实施例，在预设的光照时段，如果所述光照度计组检测到的最强照度检测结果低于预设的光照度需求值，则所述控制器控制所述补光照明光源开启；所述光照时段包含预设的末尾时段，在所述末尾时段，所述控制器控制所述补光照明光源的照明功率逐渐降低直至关闭。根据本专利技术的一个实施例，所述补光照明光源开启时，如果所述光照度计组检测到的最强照度检测结果高于预设的饱和光照度值，则所述控制器调低所述补光照明光源的照明功率，以使所述光照度计组检测到的最强照度检测结果不超过所述饱和光照度值。根据本专利技术的一个实施例，所述光照时段、末尾时段、光照度需求值以及饱和光照度值预先存储在所述控制器内。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器具有外部通信接口，所述外部通信接口接收外部指令以设定所述光照时段、末尾时段、光照度需求值以及饱和光照度值。根据本专利技术的一个实施例，所述种植系统还包括：卷帘式半透明透光膜，设置在所述多层支架的顶部；与所述控制器相连的旋转电机，在所述控制器的控制下驱动所述卷帘式半透明透光膜张开或者卷回。根据本专利技术的一个实施例，每一推动导轨的外边沿设置有锁扣，该锁扣用于锁定张开的卷帘式半透明透光膜，以形成倾斜的遮光面。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例的立体种植系统通过光照度计组来追踪最强阳光照射角度，并相应地控制支撑种植平台的伸缩承重杆伸缩，以使得种植平台的倾斜仰角与最强阳光照射角度一致，从而使得种植平台能够始终跟随最强阳光角度。采用这样的方案，能够有效利用日光，有利于减少电能的消耗。...

【技术保护点】
一种基于日光追踪式的智能光照立体种植系统，其特征在于，包括：多层支架，其中每一层支架上设置有推动导轨，所述推动导轨上设置有一个或多个种植平台，所述推动导轨用于将所述种植平台推出所述多层支架或收回，并且每一层支架上的推动导轨推出所述多层支架的距离不同；多个伸缩承重杆，安装在每一种植平台上，用于调节所述种植平台的倾斜仰角；光照度计组，包含多个光照度计；与所述推动导轨、伸缩承重杆和光照度计组相连的控制器，用于控制所述光照度计组追踪最强阳光照射角度并驱动所述伸缩承重杆伸缩，以使所述种植平台的倾斜仰角与所述最强阳光照射角度一致。

【技术特征摘要】
1.一种基于日光追踪式的智能光照立体种植系统，其特征在于，包括：
多层支架，其中每一层支架上设置有推动导轨，所述推动导轨上设置有一个
或多个种植平台，所述推动导轨用于将所述种植平台推出所述多层支架或收回，并
且每一层支架上的推动导轨推出所述多层支架的距离不同；
多个伸缩承重杆，安装在每一种植平台上，用于调节所述种植平台的倾斜仰
角；
光照度计组，包含多个光照度计；
与所述推动导轨、伸缩承重杆和光照度计组相连的控制器，用于控制所述光
照度计组追踪最强阳光照射角度并驱动所述伸缩承重杆伸缩，以使所述种植平台的
倾斜仰角与所述最强阳光照射角度一致。
2.根据权利要求1所述的智能光照立体种植系统，其特征在于，所述光照度
计组还包括：
光照度计组合盘，该光照度计组合盘具有曲面，所述多个光照度计设置在所
述曲面的不同位置处；
支撑所述光照度计组合盘的多个伸缩杆，在所述控制器的驱动下调节所述光
照度计组合盘的倾斜仰角，以使所述光照度计组合盘朝向具有最强照度检测结果的
光照度计所处的位置倾斜。
3.根据权利要求1所述的智能光照立体种植系统，其特征在于，还包括：
多个补光照明光源，设置在所述多层支架的每一层支架内，所述控制器根据
所述光照度计组的照度检测结果控制所述补光照明光源的开启、关闭以及照明功
率。
4.根据权利要求3所述的智能光照立体种植系统，其特征在于，还包括：
反光器，所述补光照明光源安装在所述反光器上，所述反光器在所述控制器
的控制下改变倾斜角度，以使所述补光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文鹏，李维德，贝永康，王欢迎，
申请(专利权)人：上海宏源照明电器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31