一种采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚的制作方法

本发明属于无土栽培技术领域，具体地，本发明涉及一种采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚。

背景技术：

目前，大棚种植蔬菜已经占据了蔬菜市场的绝大份额，且得到了市场的认可。但是，大棚种植的困难也摆在了种植者的面前。就是大棚的光照时长和大棚的保温不能能有效的保证植物的生长环境，再更加严峻的环境下，不能够满足棚内植物生长的需要，温度，湿度，光照度，CO₂的浓度，植物生长的营养成分供给，营养液ph值的控制，浓度控制等等均不能精准的掌控。目前，大棚种植蔬菜劳动力需求量大，劳动力得不到很好的解放。繁琐的劳动量，都是现代大棚种植中存在的严重问题。

常规的大棚蔬菜种植，保温性能差，实施保温措施的劳动强度高，由此衍生的问题就是劳动效率不高，满足不了植物生长最短周期的需求。目前，主要是塑料薄膜温室，薄薄的一层塑料薄膜，来达到给予室内植物采光的作用。

例如，传统方式的大棚保温方式是为大棚上方增加棉被或草垫进行保温，不仅仅保温效果得不到有效保障，而且每天的繁重劳动量也非常庞大。且每天如是，即使自动的卷棉被的方法也存在诸多的不便之处。如棉被间的缝隙，平坦度等等。

专利号为CN 201520454165.6的实用新型专利公开了一种自动开闭的温室大棚，包括支架，支架两端均设有与其形状尺寸相匹配的导轨组件，导轨组件之间安装有收卷杆，收卷杆末端安装有驱动机构。该实用新型具有塑料膜铺设更换速度快，效率高、精度高等优点，且不会出现受力不均导致塑料膜扯破的问题，能大幅节省成本和塑料膜的使用寿命；同时需更换塑料膜时只需将塑料膜收卷在收卷杆上更换收卷杆即可，效率大幅提升，有效解决了人工操作所致的耗时耗力的问题。但是该专利并没有实现自动化控制温度，湿度，光照度，CO₂的浓度的功能且采用塑料膜密封，保温效果较差。

技术实现要素：

为了克服以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚，包括主体框架，主体框架包括移动框架，所述主体框架上设有保温层和轨道，保温层外部设有外置传感器，外置传感器接收到光信号或时间的设定后传递给PLC控制系统，PLC控制系统接收到信号之后进一步控制驱动系统，并通过动作执行机构的同步驱动，使移动框架通过两侧的轨道进行运动。本发明解决了现代大棚温室的固定式结构不具备便捷的受光性能的问题，本发明采用了现代同步电机技术，双向同步驱动，精准步进式动作，使自动开闭温室大棚可通过特定的条件，通过同步电机的动作带动棚体可移动部分，达到棚体的半边自动敞开的功能。解决了劳动力需求量大的问题，而且保温层采用泡沫材料制作，能够有效保障大棚内的温湿度问题，棚内设有阳光房，透光好，不仅能进一步保证温湿度，而且给予植物更好的阳光照射，给植物提供更好的生长环境。保温层外部设有外置传感器，外置传感器为光照度感应控制，且可以根据光照强度来实现自动开启与闭合状态，能够使达到设定值之后，保温层自动敞开或自动闭合，让棚内植物即使在冬季都能更好的享受阳光。

优选的是，动作执行机构包括步进电机，步进电机设置在主体框架上部，步进电机通过联轴器进一步与驱动链轮连接，驱动链轮转动时将动力传输给齿条从而带动移动框架移动。

上述任一方案优选的是，所述移动框架上设有限位器。

上述任一方案优选的是，所述保温层采用泡沫板或其它轻体保温材料制作而成。

上述任一方案优选的是，所述主体框架内设有阳光房，阳光房采用玻璃、阳光板、塑料布或塑料板中的一种或几种制作而成。不论采用玻璃或阳光板或塑料板制作均为中空结构，能有效地隔绝室内外温差，更加适合植物采光和保温需求。

上述任一方案优选的是，所述步进电机设置在轴承座上，轨道的上下两端均设有压轮。

上述任一方案优选的是，所述主体框架内部还支撑柱。

上述任一方案优选的是，所述阳光房内部设有种植架，种植架为立体多层结构，种植架包括育苗层和生长层，育苗层为水平层，生长层为倾斜式生长层，生长区营养液储存箱和育苗区营养液储存箱设置在种植架的底部，生长区营养液储存箱和育苗区营养液储存箱分别为生长层和育苗层提供营养液。

上述任一方案优选的是，所述生长层呈之字形设置，生长层的倾斜角度为2°至10°，相邻生长层从一端向另一端呈逐渐靠近或逐渐分离的趋势。

上述任一方案优选的是，生长层的倾斜角度为3°。

上述任一方案优选的是，生长层的倾斜角度为5°。

上述任一方案优选的是，生长层的倾斜角度为8°。

上述任一方案中优选的是，所述生长层的各个层与层之间衔接有中转装置，中转装置能够有效储存上层流下来的营养液水流，使水流更加均匀和舒适。

上述任一方案中优选的是，所述中转装置安装在植物生长层的一端或两端。

上述任一方案中优选的是，所述中转装置包括蓄水池，蓄水池内的营养液积聚到一定高度后，营养液从蓄水池上的溢水片流入下层生长层。

上述任一方案中优选的是，所述中转装置，安装在植物生长层的最末端。中转装置可有效储存上层流下来的水流，使本层的水流更加均匀和舒适，原理就像是河流的水坝，让从上游下来的水流均匀，少量蓄水，即使遇到突然断电和电力供应不足的情况，也能灵活应对。此装置为了平衡上层水流进入下层时能够得到更加均匀的水流而设置，能够有效的保证各层与层之间的水流衔接，使各层水流均衡，抑制水流，防止水流外溅的功用。种植架的生长层各层与层之间依靠中转装置衔接。

上述任一方案中优选的是，中转装置可以设置在生长层的一端或两端同时设置，中转装置包括长方形蓄水池。

上述任一方案中优选的是，生长层内部设有种植板，种植板可以为苯板托盘，苯板托盘的周围设有苯板挡片和挡水片，挡水片用于提高营养液的水位，营养液从上层苯板托盘下部流入一端的蓄水池内，蓄水池内的营养液逐渐积聚，积聚到一定高度后，从蓄水池上的溢水片流入下层苯板托盘下部，依次类推，逐层循环，营养液的流向呈“S”形、“<”形或者“>”形中的任意一种。

上述任一方案优选的是，所述外置传感器为光照度感应传感器、光强度感应传感器或光通量感应传感器中的任意一种。

上述任一方案优选的是，所述保温层的厚度在150mm以上。

上述任一方案优选的是，所述保温层的厚度为200mm。

上述任一方案优选的是，自动开闭温室大棚的一端设有前门。

本发明还提供一种采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚，包括主体框架，主体框架包括移动框架，所述主体框架上设有保温层和轨道，保温层外部设有外置传感器，外置传感器接收到光信号后传递给PLC控制系统，PLC控制系统接收到信号之后进一步控制驱动系统，并通过动作执行机构的同步驱动，使移动框架通过两侧的轨道进行运动，主要具有以下优点：

1.本发明解决了现代大棚温室的固定式结构不具备便捷的受光性能的问题，采用了现代同步电机技术，双向同步驱动，精准步进式动作，使自动开闭温室大棚可通过特定的条件，通过同步电机的动作带动棚体可移动部分，达到棚体的半边自动敞开的功能。

2.解决了劳动力需求量大的问题，而且保温层采用泡沫材料制作，能够有效保障大棚内的温湿度问题，棚内设有阳光房，透光好，不仅能进一步保证温湿度，而且给予植物更好的阳光照射，给植物提供更好的生长环境。

3.保温层外部设有外置传感器，可以根据外置传感器的信号来实现自动开启与闭合状态，能够使达到设定值之后，保温层自动敞开或自动闭合，让棚内植物即使在冬季都能更好的享受阳光，实现了真正的无人化管理。

附图说明

图1是按照本发明的采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚一优选实施例的打开状态结构示意图；

图2是图1的关闭状态结构示意图；

图3是图1的内部结构示意图；

图4是图3的局部结构放大图；

图5是种植架结构示意图；

图6是图5的内部结构连接关系示意图；

图7是按照本发明的采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚另一优选实施例的局部结构示意图；

图8是按照本发明的采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚再一优选实施例的另一局部结构示意图；

图9是按照本发明的采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚的应用实例， A为种植架育苗层应用实例，B为种植架生长层应用实例，C为为种植架育苗层应用实例，D为控制系统应用实例。

具体实施方式

为了更好理解本发明的技术方案和优点，以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1.1

如图1-图4所示，一种采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚，设置在地基1上部，结构包括主体框架4，主体框架4包括移动框架7，所述主体框架4上设有保温层2和轨道6，保温层2外部设有外置传感器，外置传感器接收到光信号后传递给PLC控制系统，PLC控制系统接收到信号之后进一步控制驱动系统，并通过动作执行机构的同步驱动，使移动框架7通过两侧的轨道进行运动。

动作执行机构包括步进电机I9和步进电机II 18，步进电机I9和步进电机II 18设置在主体框架4上部，步进电机I9和步进电机II 18分别通过联轴器I10和联轴器II17进一步与驱动链轮I3和驱动链轮II20连接，驱动链轮I3和驱动链轮II20转动时将动力传输给齿条II24、齿条I19从而带动移动框架7移动。轨道包括轨道I14、轨道II15、轨道III22，步进电机I9和步进电机II 18设置在轴承座I11和轴承座II16上，轨道I14、轨道II15、轨道III22的上下两端分别设有压轮I8、压轮II13和压轮III21。主体框架4内部还支撑柱23，轨道II15进一步设置在支撑柱23上部。移动框架7上设有限位器。保温层采用泡沫板制作而成。保温层2的厚度在150mm以上。

本发明的控制系统为PLC控制系统或者定制的主板系统。其中外置传感器为光照度感应传感器，外置传感器是主控系统的信号接收部分，当外置传感器接收到光信号，并达到预设值之后，则外置传感器会给PLC控制系统信号，PLC控制系统接收到信号之后，则给予驱动系统信号，并通过同步电机的精准同步驱动，使移动框架7通过两侧的轨道进行运动。达到自动敞开的目的。

主体框架4内设有阳光房12，阳光房12采用玻璃或阳光板或塑料板制作而成, 阳光房12设有前门5。阳光房12透光率高，可给予植物更好的光照进行光合作用。

阳光房12内的温湿度控制，二氧化碳的控制则分别由温湿度传感器，二氧化碳传感器的数值，通过给PLC控制系统实时的指令，当温湿度过高达到温湿度设置值最大值时，则启动循环风系统（空调系统）的自动排风风机，同室外进行空气交换，降低温室内部温湿度参数，降低至设置值最低值时，则停止循环风机系统，保证温室内部温湿度的值总是处于植物生长的最佳生长状态的环境下。

本发明移动框架7实现自动开闭的工作原理为：当外置传感器接收外界阳光值，达到预设值之后（阳光值参数可以为光照度或光强度或光通量中的任意一种），其中移动框架7则通过步进电机I9和步进电机II 18的同步驱动，将动力通过联轴器I10和联轴器II17，联轴器I10和联轴器II17分别与驱动链轮I3和驱动链轮II20连接，驱动链轮I3和驱动链轮II20的转动会将动力传到给齿条II24、齿条I19，由于齿条II24、齿条I19与移动框架7固定连接，因此，移动框架7随着齿条II24、齿条I19的转动而移动，从而带动上部的保温层移动，实现保温层的管壁状态。同理，当设备（外置传感器）接收外界阳光值，达到预设值范围之外（光照度，光强度，光通量等皆可），则可以相反的动作使移动框架7返回，返回至初始状态。设备的初始状态为图2，移动框架7处于闭合状态的情况下。

实施例2.1

与实施例1.1不同的是，所述阳光房12采用玻璃材质制作而成，玻璃材质内设有中空部分，中空部分为真空，进一步增强保温效果。

实施例3.1

与实施例1.1不同的是，外置传感器为光强度感应传感器或光通量感应传感器。

实施例4.1

与实施例1.1不同的是，本发明的阳光房内部设有种植架，如图5和图6所示，种植架为立体多层结构，种植架包括育苗层25和生长层26，育苗层25为水平层，生长层26为倾斜式生长层，生长区营养液储存箱27和育苗区营养液储存箱28设置在种植架的底部，生长区营养液储存箱27和育苗区营养液储存箱28分别为生长层26和育苗层25提供营养液。生长层26呈之字形设置，生长层26的倾斜角度为3°，相邻生长层26从一端向另一端呈逐渐靠近或逐渐分离的趋势。这样的倾斜角度有利于营养液在层中的流动，并将水流的流速控制在数据范围之内，这样的控制有利植物根系对营养液的补充和吸收。水流层的上方为轻体材质的种植板，种植板上有从育苗层移植过来的幼苗体，这样的结构设计，可以充分利用水流将种植板从生长层的高端输送至低端部分，达到输送过程，并且输送过程中无损伤。

种植架为11层，包括三层育苗层25和八层生长层26。生长层26内设有营养液，营养液水流层的上方设有种植板29，种植板29用于种植从育苗层移植过来的幼苗体。种植板采用轻体材质制作而成，生长层26具有水流输送功能，可以通过水流的流速使种植板29在有倾斜角度的生长层26进行输送移动的功能。

如图9所示是按照本发明的一种采用轻体保温材料的自动开闭温室大棚的应用实例，A为种植架育苗层应用实例，B为种植架生长层应用实例，C为为种植架育苗层应用实例，D为控制系统应用实例。

实施例5.1

与实施例1.1不同的是，

种植架的生长层26各层与层之间依靠中转装置30衔接，如图6-图8所示，中转装置30为长方形蓄水池301，中转装置30安装在植物生长层26的最末端（一端或两端均可），蓄水池301可有效储存上层流下来的水流，使本层的水流更加均匀和舒适，原理就像是河流的水坝，让从上游下来的水流均匀，少量蓄水，即使遇到突然断电和电力供应不足的情况，也能灵活应对。此装置为了平衡上层水流进入下层时能够得到更加均匀的水流而设置，能够有效的保证各层与层之间的水流衔接，使各层水流均衡，抑制水流，防止水流外溅的功用。

中转装置30包括长方形蓄水池301，中转装置30安装在植物生长层3的两端或一端，生长层内部设有的种植板31可以为苯板托盘，苯板托盘的周围设有苯板挡片32和挡水片33，挡水片33用于提高营养液的水位，营养液从上层苯板托盘下部流入一端的蓄水池301内，蓄水池301内的营养液逐渐积聚，积聚到一定高度后，从蓄水池301上的溢水片302流入下层苯板托盘下部，依次类推，逐层循环，营养液的流向呈S形。

生长区营养液储存箱27通过生长区营养液上水水路管道31和生长区营养液下水水路管道32与各个生长层连通并通过电磁阀33进一步控制，育苗区营养液储存箱28通过育苗区营养液上水水路管道34和育苗区营养液下水水路管道35与育苗层相互连通。

需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。