一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场及方法，包括地下空间，还包括种植装置、供水装置、风力发电装置和光能发电装置，地下空间内水平等间距分布有种植装置，地下空间的一侧设置有蓄电池组和变电箱，供水装置连通每个种植装置，风力发电装置和光能发电装置均位于地面坡体的顶面上，风力发电装置和光能发电装置均通过导线连接变电箱和蓄电池组。其方法包括：废弃地下空间清理、种植装置及供电设备安装、供水设备安装、风力发电装置安装、光能发电装置安装和垂直农场试运行。本发明专利技术能满足地下隧道、地下人防工事、废弃矿山矿洞及天然洞穴等地下空间，投资少效益可观，建设周期短，能有效将光能和风能结合用于农作物的生长。

A Vertical Farm and Method Based on Light and Wind Energy Supply for Abandoned Underground Space

The invention discloses a vertical farm and method for supplying abandoned underground space based on light energy and wind energy, including underground space, including planting device, water supply device, wind power generation device and photoelectric power generation device. Planting device is distributed horizontally and equidistantly in underground space. Battery group and substation box are arranged on one side of underground space, and water supply device connects each planting device. Both the power generation device and the photoelectric power generation device are located on the top of the ground slope, and the wind power generation device and the photoelectric power generation device are connected to the substation box and the storage battery group through wires. The methods include: cleaning up abandoned underground space, installation of planting device and power supply equipment, installation of water supply equipment, installation of wind power generation device, installation of light power generation device and trial operation of vertical farm. The invention can satisfy underground space such as underground tunnels, underground civil air defense works, abandoned mine caves and natural caves, with less investment, considerable benefit, short construction period, and can effectively combine light energy and wind energy for crop growth.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场及方法
本专利技术涉及一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场及方法。
技术介绍
垂直农场是一种新型室内种植方式，它的出现在于解决资源紧缺问题，能有效地扩大农作物生产面积和生产产量。垂直农业这一概念最早是由美国哥伦比亚大学环境科学和微生物学教授迪克森·德斯坡米尔提出的，他称其为“垂直农场(verticalfarming)”。垂直农场也叫立体种植农场。德斯帕米尔希望在由玻璃和钢筋建成的光线充足的建筑物里种植本地食物。在他看来，到2050年，世界人口的80％(现在是60％)都将居住在城市中。届时全球人口总数将增至92亿，其中大多数来自发展中国家。垂直农场采用无土溶液栽培、气体栽培等方式。垂直农场还可以将传统的农场解放出来，用来种植更多树木，从而减少大气中的二氧化碳含量，减缓全球变暖过程。新加坡等严重依赖于进口食品的国家早就开始了更大规模的实践。新加坡有547万人，却没有多少农田和农业，90％以上的食物需要进口。新加坡垂直农场大厦高26层，将尽可能多的太阳能电池板堆积到855平方米的狭小空间内，令这栋大厦至少40％的用电量都来自太阳能。目前，世界上许多可耕地几乎已经满负荷运作，才勉强养活现在的60多亿人口。在垂直农场中，谷物，如小麦、玉米等作物被种植在由惰性材料(例如蛭石)制成的水槽中，它们之间皆用细小的管子相互连接，作物所需的营养物质就是通过这些细小的管子进行运输并准确而快捷地滴灌到每株植物的根茎上。这样做的好处是，既保证了作物生长所需的营养物质，还避免了传统耕作中大面积灌溉、施肥等对水资源和肥料的浪费，经济高效而且非常环保。气培法是由K·T·胡比克于1982年首次提出的，后来由美国航空航天局(简称NASA)的专家进行了改进。主要是将植物的根部悬垂倒吊在空中，使其处于充满水汽和营养的环境之中，这种栽培方式特别适用于土豆、胡萝卜的种植。现代水培法是由农学家威廉·F·格里克实验专利技术的，是把植物种植在不含土壤的水槽中，将富含植物生长所需的营养物质溶解在水体中供植物生长使用。这种栽培方式对一些蔬菜生产特别管用，例如西红柿、菠菜和浆果等。垂直农场是一个整体的、自身可持续的循环系统。具有高度集成的高效灌溉系统，所有农作物都在受控制的环境中生长，并使用电子监控来检验是否成熟，全年365天不间断地种植、收割，避免了不利自然环境条件的影响，也不用担心土壤污染的威胁，同时还节省了资源，减少了对环境的破坏。经过收割机加工后不适合食用的部分植物茎须、颗粒(如玉米秆和麦麸)等植物废料先是被加工成粉末状，接着经过压缩变成能全部燃烧的颗粒。农场底部的污水处理池可以处理城市污水，污水将会集中到一部被称作“泥炭”的机器，将污水处理成炭和水用来作为蒸汽机发电的原料，被处理提取过的污水经过滤后，用于植物灌溉或排放。据相关实验室的研究表明，垂直种植方法的用水量只有传统种植方法的5％。地下空间是指地下隧道、地下人防工事、废弃矿山矿洞及天然洞穴等大量空间体积的地下空间，现有大量地下空间未综合利用也造成资源的浪费。现有垂直农场建设思路是在人工建筑内进行空间利用，造价昂贵还需占用部分土地资源，光伏、风能发电不稳定弃光弃风现象严重。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场及方法的技术方案，可以有效缓解人均耕地面积日益减少造成的农产品供给不足的困境，通过自动化控制可以促进农作物的改良和优化，使农作物向高产、优质、高效方向发展，不再受制于自然界的无偿变化，该使用方法能满足地下隧道、地下人防工事、废弃矿山矿洞及天然洞穴等地下空间，投资少效益可观，建设周期短，能有效将光能和风能结合用于农作物的生长。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，包括地下空间，其特征在于：还包括种植装置、供水装置、风力发电装置和光能发电装置，地下空间内水平等间距分布有种植装置，地下空间的一侧设置有蓄电池组和变电箱，蓄电池组通过导线连接变电箱，变电箱位于蓄电池组的上方，地下空间的顶面上设置有加固层，供水装置位于地面坡体中，且供水装置连通每个种植装置，风力发电装置和光能发电装置均位于地面坡体的顶面上，且风力发电装置和光能发电装置间隔设置，风力发电装置和光能发电装置均通过导线连接变电箱和蓄电池组；通过风力发电装置和光能发电装置的设计，可以将风能和太阳光能转化为电能后进行存储，并通过蓄电池组和变电箱为垂直农场提供电能，种植装置可以用于种植各类农作物，并由供水装置提供水分，同时供水装置可以根据农作物的需要添加相应的营养液，提高农作物的产量，大大减少了污染源对垂直农场的影响，提高了食品的安全性，通过自动化控制可以促进农作物的改良和优化，使农作物全年不间断生长，使农作物向高产、优质、高效方向发展，不再受制于自然界的无偿变化，风力发电装置和光能发电装置的间隔设计，大大提高了自然资源的转化率，减少空间占用面积。进一步，种植装置包括梯形架，梯形架内从上往下等间距设置有种植盒，种植盒的端面上均设置有拉手，种植盒的左右两侧对称设置有卡槽，种植盒通过水平移动机构连接在梯形架的内侧面上，通过拉手，可以将种植盒通过水平移动机构移出，便于农作物的播种和采摘，梯形架提高了整个种植装置安装时的稳定性和可靠性，同时可以增大每层种植盒中农作物的光照强度和面积。进一步，水平移动机构包括限位条，限位条固定连接在梯形架的内侧面上，限位条的上下两侧对称设置有托轮，托轮抵住卡槽的顶面和底面，限位条可以起到支撑作用，托轮使种植盒在移动时保持平稳，防止发生偏移而掉落。进一步，加固层的底面上等间距设置有灯座，灯座上设置有LED灯，灯座位于左右相邻两个种植装置之间，LED灯可以为农作物提供所需的光能。进一步，供水装置包括蓄水箱、输水管和进水管，蓄水箱位于地面坡体内，蓄水箱与地面坡体顶面之间设置有进水管，进水管的顶端设置有第一过滤网，蓄水箱的底部连接输水管，输水管位于加固层内，输水管的底面上等间距设置有主分流管，每个主分流管上均设置有电磁阀，主分流管从下往上等间距水平设置有喷水管，喷水管通过第二支架与种植装置固定连接，喷水管的喷水端均匀设置有喷水孔，雨水通过进水管进入蓄水箱，蓄水箱可以将雨水进行收集，并进行存储，第一过滤网可以将颗粒杂质进行过滤，防止颗粒杂质进入管道中造成堵塞，输水管将雨水输入各个主分流管，并由主分流管分配到各个喷水管，为种植盒内的农作物提供水分，第二支架提高了喷水管安装的稳定性。进一步，光能发电装置包括太阳能板和伺服电机，太阳能板的底面一侧转动连接在固定杆上，固定杆固定连接在地面坡体的顶面上，太阳能板的底面另一侧转动连接在升降杆上，升降杆的侧面上设置有齿条，地面坡体的顶面上设置有凹槽，伺服电机位于凹槽内，伺服电机上设置有齿轮，齿轮与齿条相互啮合，升降杆通过第一支架竖直连接在凹槽内，通过伺服电机带动齿轮旋转，进而带动齿条和升降杆上下移动，实现对太阳能板角度的调节，提高太阳能板的转化效率，第一支架提高了升降杆在上下移动时的稳定性和可靠性。进一步，地面坡体与地下空间之间设置有进风管和出风管，进风管的端部设置有第二过滤网，进风管和出风管可以使地下空间内的空气保持流通，减少二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，包括地下空间，其特征在于：还包括种植装置、供水装置、风力发电装置和光能发电装置，所述地下空间内水平等间距分布有所述种植装置，所述地下空间的一侧设置有蓄电池组和变电箱，所述蓄电池组通过导线连接所述变电箱，所述变电箱位于所述蓄电池组的上方，所述地下空间的顶面上设置有加固层，所述供水装置位于地面坡体中，且所述供水装置连通每个所述种植装置，所述风力发电装置和所述光能发电装置均位于所述地面坡体的顶面上，且所述风力发电装置和所述光能发电装置间隔设置，所述风力发电装置和所述光能发电装置均通过所述导线连接所述变电箱和所述蓄电池组。

【技术特征摘要】
1.一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，包括地下空间，其特征在于：还包括种植装置、供水装置、风力发电装置和光能发电装置，所述地下空间内水平等间距分布有所述种植装置，所述地下空间的一侧设置有蓄电池组和变电箱，所述蓄电池组通过导线连接所述变电箱，所述变电箱位于所述蓄电池组的上方，所述地下空间的顶面上设置有加固层，所述供水装置位于地面坡体中，且所述供水装置连通每个所述种植装置，所述风力发电装置和所述光能发电装置均位于所述地面坡体的顶面上，且所述风力发电装置和所述光能发电装置间隔设置，所述风力发电装置和所述光能发电装置均通过所述导线连接所述变电箱和所述蓄电池组。2.根据权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述种植装置包括梯形架，所述梯形架内从上往下等间距设置有种植盒，所述种植盒的端面上均设置有拉手，所述种植盒的左右两侧对称设置有卡槽，所述种植盒通过水平移动机构连接在所述梯形架的内侧面上。3.根据权利要求2所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述水平移动机构包括限位条，所述限位条固定连接在所述梯形架的内侧面上，所述限位条的上下两侧对称设置有托轮，所述托轮抵住所述卡槽的顶面和底面。4.根据权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述加固层的底面上等间距设置有灯座，所述灯座上设置有LED灯，所述灯座位于左右相邻两个所述种植装置之间。5.根据权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述供水装置包括蓄水箱、输水管和进水管，所述蓄水箱位于所述地面坡体内，所述蓄水箱与地面坡体顶面之间设置有所述进水管，所述进水管的顶端设置有第一过滤网，所述蓄水箱的底部连接所述输水管，所述输水管位于所述加固层内，所述输水管的底面上等间距设置有主分流管，每个所述主分流管上均设置有电磁阀，所述主分流管从下往上等间距水平设置有喷水管，所述喷水管通过第二支架与所述种植装置固定连接，所述喷水管的喷水端均匀设置有喷水孔。6.根据权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述光能发电装置包括太阳能板和伺服电机，所述太阳能板的底面一侧转动连接在固定杆上，所述固定杆固定连接在所述地面坡体的顶面上，所述太阳能板的底面另一侧转动连接在升降杆上，所述升降杆的侧面上设置有齿条，所述地面坡体的顶面上设置有凹槽，所述伺服电机位于所述凹槽内，所述伺服电机上设置有齿轮，所述齿轮与所述齿条相互啮合，所述升降杆通过第一支架竖直连接在所述凹槽内。7.根据权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述地面坡体与所述地下空间之间设置有进风管和出风管，所述进风管的端部设置有第二过滤网。8.根据权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场，其特征在于：所述风力发电装置包括风机、立柱和风轮，所述风轮转动连接在所述风机上，所述风机位于所述立柱的顶端。9.使用如权利要求1所述的一种基于光能、风能供给废弃地下空间垂直农场的方法，其特征在于包括如下步骤：1)废弃地下空间清理a、首先选择合适的废弃地下空间，并检查废弃地下空间的环境，对废弃地下空间进行清理；b、然后检查废弃地下空间的侧壁和顶面，对墙壁做好防水加固...

【专利技术属性】
技术研发人员：田敬尚，骆建斌，杨晓东，郑海，
申请(专利权)人：田敬尚，
类型：发明
国别省市：浙江,33