套筒进行锁紧，从而对支腿的高度进行定位。
[0057]在具体设计时，驱动机构可以为直线驱动机构，例如驱动机构为气缸或油缸，其两端分别铰接在平行四边形框架3与支架4上，或者，驱动机构可以为转动驱动机构和钢丝牵引机构，例如驱动机构为电机，可以将电机安装在支架4上，并利用钢丝牵引机构带动平行四边形框架3中第一连杆31与第二连杆32的相对转动。
[0058]在实际应用过程中，联动控制系统在控制分光系统进行追日运作时，可以根据太阳光光照情况进行选择，例如，当早晚时分或者冬季太阳光较微弱时，通过联动控制系统控制分光系统远离太阳光的焦面，即不进行光伏发电，将全部的太阳光都用于植物生长，在中间时段或者夏季太阳光较强烈时，启动联动控制系统来控制分光系统进行追日运动，以实现植物生长和光伏发电的双重功能。
[0059]在上述实施例中，将分光系统和联动控制系统都设在聚光系统所覆盖的密闭空间之内，从而便于对环境进行控制。
[0060]本发明实施例中，通过聚光系统对太阳光进行汇聚，并通过分光系统对汇聚的太阳光进行分光，其中一部分太阳光经过光学薄膜反射到反射板上进行二次反射之后用于植物生长，另一部分太阳光经过光学薄膜透射到太阳能电池板上进行光伏发电，兼顾了植物生长和太阳能光伏发电的双重功能，实现了植物工厂中太阳能的高效综合利用。进一步地，通过设置联动控制系统与分光系统连接，联动控制系统可以根据太阳光的入射角度来调整分光系统中分光模块的位置和角度，以实现分光系统的追日运行，实现了对太阳光能量利用的最大化。
[0061]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，包括聚光系统和分光系统；其中，聚光系统包括N个菲涅尔透镜模块(I)，分光系统包括N个分光模块(2)，N个菲涅尔透镜模块(I)分别与N个分光模块(2) 对应； 菲涅尔透镜模块(I)用于对太阳光进行汇聚并照射到分光模块(2)上； 分光模块⑵包括太阳能电池板(21)、反射板(22)和连接杆(23)，太阳能电池板(21)和反射板(22)通过连接杆(23)固定连接，太阳能电池板(21)受光面与反射板(22)反射面相对设置； 在太阳能电池板(21)受光面覆盖光学薄膜(24)，光学薄膜(24)用于反射预定波长范围的光并透射其余波长范围的光；经光学薄膜(24)的反射光反射到反射板(22)上并经反射板(22) 二次反射用于植物生长，经光学薄膜(24)的透射光照射到太阳能电池板(21)上用于光伏发电。
2.根据权利要求1所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，聚光系统为在有机材料板的一面注压成型N个菲涅尔透镜模块(I);优选地，菲涅尔透镜模块(I)的焦距直径比大于等于I ;优选地，有机材料板采用亚克力板或者PC板；优选地，有机材料板的另一面为光滑面，光滑面处于外侧用于接收太阳光；优选地，N个菲涅尔透镜模块(I)均匀排布；优选地，N个菲涅尔透镜模块(I)的尺寸相同；优选地，将聚光系统作为植物工厂的屋顶；优选地，聚光系统的有机材料板与水平面之间具有预定的倾角；优选地，对于北半球地区屋顶向南具有一个倾角，对于南半球地区屋顶向北具有一个倾角；优选地，倾角的数值为10° -25。，更优选地，倾角的数值为15°。
3.根据权利要求1或2所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，根据不同植物生长的光照需求设计光学薄膜(24)的反射特性，反射特性包括反射光谱、反射光强、反射带宽。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，光学薄膜(24)反射预定波长范围的光包括红光和蓝光等其他有利于植物生长的光。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，太阳能电池板(21)与反射板(22)平行布置；或者，太阳能电池板(21)与反射板(22)之间具有预定夹角α，其中α彡15°，优选地，α彡12°，优选地，α彡10°，优选地，α < 8°，优选地，α < 5°，优选地，α < 3°，优选地，α < 2°。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，太阳能电池板(21)与反射板(22)错位布置，太阳能电池板(21)的中心轴线与反射板(22)的中心轴线不在同一直线上并保持预定距离；优选地，入射到太阳能电池板(21)上光学薄膜(24)的入射光线与光学薄膜(24)的反射法线之间的夹角β >0°，以使得入射光线与反射光线之间没有重叠部分；优选地，入射光线处于太阳能电池板(21)与反射板(22)之间；优选地，经反射板(22) 二次反射的反射光线处于太阳能电池板(21)之外。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，太阳能电池板(21)采用单晶硅背栅电极太阳能电池或者宽光谱太阳能电池；优选地，宽光谱太阳能电池采用锑化镉或者铜铟镓砸； 优选地，反射板(22)为可见光全光谱范围内全反射板； 优选地，连接杆(23)为金属杆；优选地，金属杆与太阳能电池板(21)上的管脚连接用于传输光伏发电电能。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，还包括联动控制系统，联动控制系统与分光系统连接，联动控制系统用于根据太阳光的入射角度调整分光系统中分光模块(2)的位置和角度。
9.根据权利要求8所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，联动控制系统包括平行四边形框架(3)，平行四边形框架(3)由第一连杆(31) (31)、第二连杆(32)、第三连杆(33)和第四连杆(34)围成，第一连杆(31)与第三连杆(33)水平相对设置并且其长度较长，第二连杆(32)与第四连杆(34)相对设置并且其长度较短，第一连杆(31)与第三连杆(33)的一端分别与第二连杆(32)的两端铰接，第一连杆(31)与第三连杆(33)的另一端分别与第四连杆(34)的两端铰接，N个反射板(22)的两端分别铰接在第一连杆(31)和第三连杆(33)上，并且，N个反射板(22)与第二连杆(32)和第四连杆(34)平行； 优选地，联动控制系统还包括支架(4)，平行四边形框架(3)安装在支架(4)上，在支架(4)与平行四边形框架(3)之间设有驱动机构，驱动机构用于驱动平行四边形框架(3)中任意相邻两个连杆相对转动以调整反射板(22)的位置与角度； 优选地，平行四边形框架(3)中第一连杆(31)或第三连杆(33)的端部或中部固定在支架上，驱动机构与第二连杆(32)或第四连杆(34)连接；或者，平行四边形框架(3)中第二连杆(32)和第四连杆(34)的端部或中部可转动地安装在支架(4)上，驱动机构与平行四边形框架(3)中任一连杆连接； 优选地，支架(4)包括两根支腿，两根支腿高度可调；优选地，支腿由两个套筒套接而成，通过调节两个套筒的重合长度实现支腿高度可调；优选地，在支腿上设有锁紧机构用于两个套筒进行锁紧； 优选地，驱动机构为直线驱动机构，优选为气缸或油缸；优选地，驱动机构为转动驱动机构和钢丝牵弓I机构，优选为电机。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的植物工厂的太阳光综合利用系统，其特征在于，分光系统处于聚光系统所覆盖的密闭空间之内；优选地，联动控制系统处于聚光系统所覆盖的密闭空间之内。
【专利摘要】本发明公开了一种植物工厂的太阳光综合利用系统，包括聚光系统和分光系统；聚光系统包括N个菲涅尔透镜模块，分光系统包括N个分光模块；菲涅尔透镜模块对太阳光进行汇聚并照射到分光模块上；分光模块包括太阳能电池板、反射板和连接杆，太阳能电池板受光面与反射板反射面相对设置；在太阳能电池板受光面覆盖光学薄膜，光学薄膜用于反射预定波长范围的光并透射其余波长范围的光；经光学薄膜的反射光反射到反射板上并经反射板二次反射用于植物生长，经光学薄膜的透射光照射到太阳能电池板上用于光伏发电。本发明的太阳光综合利用系统，满足了植物生长和太阳能光伏发电的双重功能，实现了植物工厂中太阳能的高效综合利用。
【IPC分类】A01G7-04, H02S20-32, H02S40-22, A01G9-26
【公开号】CN104663266
【申请号】CN201510088529
【发明人】邵欢欢, 许立新, 姚培军, 刘 文
【申请人】中国科学技术大学先进技术研究院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月26日