一种可移动式激光补光系统的制作方法

本实用新型涉及一种激光补光系统。

背景技术：

经过三十多年的发展，以温室大棚为代表的设施农业在我国被广泛推广，目前我国设施农业面积已达将近5800万亩，其中日光温室面积超过570万亩，设施蔬菜5020万亩(2012年)，并仍在快速增加。与此同时，无土栽培技术、生物防治技术和自动控制技术等设施农业高科技技术也得到普遍应用，但是在植物补光技术领域仍然没有取得重大的突破。

设施农业的特点是通过对植物生长环境的控制实现反季节种植或周年连作，例如控温、控湿以及控制二氧化碳浓度，而在诸多环境因素中光环境控制是重要一环。在高纬度地区的冬春季，温室大棚等设施农业面临着显著的缺光问题，同时近年来的雾霾天气也进一步加重了这种情况，连续的光照不足导致作物减产。

目前，温室大棚等设施农业中已经小范围应用了一些补光灯具，例如高压钠灯、金属卤素灯等，虽然取得了一些效果，但这些灯具光效低，发出的光谱与植物吸收谱不吻合，导致高电耗低效率；LED作为一种高效节能的光源也被应用到了温室补光当中，它的光效显著提高，耗电低，而且单色性好，可根据植物的光谱吸收特性进行高效补光；激光植物照明是另一种新兴的补光方式，它利用激光的极窄带宽实现超精准的波长照明，不仅光电转换效率高，而且具有穿透力强，方向性好的特点，能够实现光谱和照射范围两个维度的“精准照明”。

但目前的植物补光灯普遍存在的三个缺点是：1、为达到补光时的光照强度，需要增加灯具数量，这导致成本过高，阻碍该项技术推广；2、大量的光照射在沟垄等边缘上，真正照射在植物叶片上的光占总量的比重很小，造成光能的浪费；3、在采收和播种期间，灯具阻碍或影响人工或机械的作业，部分需要拆除。目前市场上还没有能够解决上述问题的植物灯具。

设施农业的土壤消毒是另一项重要步骤，能很好地解决高附加值作物的重茬问题，并显著提高作物的产量和品质。目前，土壤的消毒方法主要包括药剂消毒、日光消毒、蒸熏消毒等，除了日光消毒外，其他方法都对环境有一定危害。日光消毒也主要利用太阳中的紫外线进行消毒，如果在消毒期间遭遇连续阴雨天气将严重影响下一茬作物的品质。

技术实现要素：

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种可以自动移动，大大提高了灯具的利用率，减少了补光灯对自然光的遮挡，有效减少了温室大棚中使用的补光灯的数量，能实现高效补光和精准补光的可移动式激光补光系统。

本实用新型提供了一种可移动式激光补光系统，包括导向槽和补光灯，所述导向槽上活动安装有滑动座，所述补光灯包括灯座，所述灯座安装在所述滑动座上，所述灯座底部安装有激光阵列，所述滑动座和所述导向槽之间设有带动所述滑动座运动的滑动座驱动装置，所述激光阵列包括蓝光半导体激光器和红光半导体激光器；还包括控制系统。

作为优选的技术方案，所述蓝光半导体激光器的峰值波长为450nm，所述红光半导体激光器的峰值波长为660nm。

作为优选的技术方案，所述灯座上还安装有若干个用于土壤杀菌消毒的UV LED灯珠。

作为优选的技术方案，所述激光阵列的蓝光半导体激光器照射到地面的辐照范围为均匀的长条形，所述激光阵列的红光半导体激光器照射到地面的辐照范围亦为均匀的长条形，所述激光阵列的蓝光半导体激光器照射到地面的辐照范围与所述激光阵列的红光半导体激光器照射到地面的辐照范围重合。

作为优选的技术方案，所述灯座位于所述滑动座下方且所述灯座和所述滑动座之间设有吊绳，所述滑动座上设有调节所述吊绳长度的自动卷线器。

作为优选的技术方案，所述激光阵列上安装有探测激光阵列和地面之间距离的高度距离传感器，所述滑动座上设有探测到大棚边缘距离的水平距离传感器。

作为优选的技术方案，所述控制系统包括：

滑动座控制模块，控制滑动座的移动速度；

激光阵列控制模块，控制激光阵列的工作时间，控制蓝光半导体激光器和红光半导体激光器的补光强度，控制UV LED灯珠的发光强度；

激光阵列高度控制模块，控制自动卷线器，以调节激光阵列高度，所述激光阵列高度控制模块连接有高度距离传感器，所述激光阵列高度控制模块根据高度距离传感器调节所述激光阵列的高度，和/或

根据蓝光半导体激光器、红光半导体激光器的补光强度或UV LED灯珠的发光强度调节所述激光阵列的高度。

作为优选的技术方案，所述导向槽包括两个滑槽，所述两个滑槽之间设有间隙，所述滑动座驱动装置包括两个滚轮，所述两个滚轮分别设置在所述两个滑槽内，所述两个滚轮之间设有轮轴，所述滑动座包括底板，所述底板上表面设有连接座且所述连接座位于两个滚轮之间，所述轮轴可转动安装在所述连接座上，所述滑动座驱动装置还包括电动机，所述电动机的输出轴与所述轮轴传动连接。

作为优选的技术方案，还包括线缆，所述线缆一端固定在滑动座上，所述线缆另一端连接有控制系统和供电系统，所述导向槽上活动安装有多个滑块，所述滑块固定安装在所述线缆上，所述滑动座上还设有挡杆，所述挡杆位于所述滑块和滚轮之间用于对所述滑块进行限位。

作为优选的技术方案，所述导向槽为U型槽，所述滑块上设有滑块导向槽，所述滑块导向槽卡在所述U型槽的槽壁上，所述滑块上还转动安装有位于U型槽内的滑块滚轮，所述滑块滚轮抵靠所述U型槽的侧壁。

由于采用了上述技术方案，一种可移动式激光补光系统，包括导向槽和补光灯，所述导向槽上活动安装有滑动座，所述补光灯包括灯座，所述灯座上安装有激光阵列，所述灯座安装在所述滑动座上，所述滑动座和所述导向槽之间设有带动所述滑动座运动的滑动座驱动装置，所述激光阵列包括蓝光半导体激光器和红光半导体激光器；还包括控制系统；滑动座驱动装置带动滑动座移动，从而可以带动激光阵列移动，大大提高了灯具的利用率，减少了补光灯对自然光的遮挡，有效减少了温室大棚中使用的补光灯的数量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的后视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种可移动式激光补光系统，包括导向槽1和补光灯，所述导向槽1上活动安装有滑动座2，所述补光灯包括灯座3，所述灯座3上安装有激光阵列，所述灯座3安装在所述滑动座2上，所述滑动座2和所述导向槽1之间设有带动所述滑动座2运动的滑动座驱动装置，所述激光阵列包括蓝光半导体激光器和红光半导体激光器；还包括控制系统。滑动座驱动装置带动滑动座2移动，从而可以带动激光阵列沿所述导向槽前后移动，大大提高了灯具的利用率，减少了补光灯对自然光的遮挡，有效减少了温室大棚中使用的补光灯的数量。

当温室大棚在播种、耕作或收获时，可将补光灯滑动至导向槽的端部，也即温室大棚的一侧，并升至最高，从而不会对农作物的播种、喷药、采收等一系列操作产生任何影响。

所述蓝光半导体激光器4的峰值波长为450nm，所述红光半导体激光器5的峰值波长为660nm。峰值波长450nm的蓝光半导体激光器和660nm的红光半导体激光器满足植物的光合作用吸收光谱峰值，激光的极窄光谱能够实现高效补光，且激光优异的方向性能够实现精准补光，可使绝大部分光都照射到植物叶片而不是空地上，提高光能利用率。

所述灯座3上还安装有若干个用于土壤杀菌消毒的UV LED灯珠6。采用的UV LED可以完成温室大棚土壤消毒和空气消毒，在耕种前的土壤消毒可显著提高作物产量，同时可以避免使用化学农药消毒带来的环境和食品安全风险。

所述激光阵列的蓝光半导体激光器4照射到地面的辐照范围为均匀的长条形，所述激光阵列的红光半导体激光器5照射到地面的辐照范围亦为均匀的长条形，所述激光阵列的蓝光半导体激光器照射到地面的辐照范围与所述激光阵列的红光半导体激光器照射到地面的辐照范围重合。激光阵列悬挂在温室大棚顶部后，在正下方形成长条状均匀辐照区域，在纵向覆盖较宽区域，从而一个补光灯即可实现较大范围的补光和消毒。

所述灯座3和所述滑动座2之间设有吊绳7，所述滑动座2上设有调节所述吊绳7长度的自动卷线器8。通过自动卷线器可实现自动升降，可根据植物的高度、需要的光强等量确定悬挂高度，且随着植物的逐步长高逐渐升高，可保证相同的照度和照射范围，从而实现了在整个植物生长过程中的近距离补光，显著提高光能利用率。

所述激光阵列上安装有探测激光阵列和地面之间距离的高度距离传感器9，同时，所述滑动座上设有探测到大棚边缘距离的水平距离传感器10。

所述控制系统包括：

滑动座控制模块，控制滑动座的移动速度；

激光阵列控制模块，控制激光阵列的工作时间，控制蓝光半导体激光器和红光半导体激光器的补光强度，控制UV LED灯珠的发光强度；

激光阵列高度控制模块，控制自动卷线器，以调节激光阵列高度，所述激光阵列高度控制模块连接有高度距离传感器9，所述激光阵列高度控制模块根据高度距离传感器调节所述激光阵列的高度，也可以根据蓝光半导体激光器4、红光半导体激光器5的补光强度或UV LED灯珠6的发光强度调节所述激光阵列的高度，激光阵列高度控制模块还可以根据高度距离传感器调节所述激光阵列的高度也同时根据蓝光半导体激光器4、红光半导体激光器5的补光强度或UV LED灯珠6的发光强度调节所述激光阵列的高度。

通过控制自动卷线器使激光灯阵列下降或上升，水平距离传感器10探测到大棚边缘距离的距离和高度距离传感器9测得的激光灯阵列1距离地面或植物表面的距离，还可以选择补光或消毒模式，当补光模式时蓝光半导体激光器4和红光半导体激光器5打开，当消毒模式时UV LED灯珠6打开。

控制系统可以实现系统的自动工作，自动模式下可以设置自动扫描速度、工作时间、补光/发光强度、离地面高度等一系列参数，可以实现自动化扫描补光或消毒。

所述导向槽包括两个滑槽1，所述两个滑槽1之间设有间隙，所述滑动座驱动装置包括两个滚轮12，所述两个滚轮12分别设置在所述两个滑槽1内，所述两个滚轮12之间设有轮轴13，所述滑动座包括底板14，所述底板14上表面设有连接座15且所述连接座15位于两个滚轮12之间，所述轮轴13可转动安装在所述连接座上，所述滑动座驱动装置还包括电动机16，所述电动机16的输出轴与所述轮轴传动连接。

还包括线缆11，所述线缆一端固定在滑动座上，所述线缆11另一端连接有控制系统和供电系统，所述导向槽上活动安装有多个滑块18，所述滑块18固定安装在所述线缆11上，所述滑动座上还设有挡杆19，所述挡杆19阻挡所述滑块18以避免滑块18碰撞滚轮12。

所述导向槽1为U型槽，所述滑块上设有滑块导向槽17，所述滑块导向槽17卡在所述U型槽的槽壁上，所述滑块上还转动安装有位于U型槽内的滑块滚轮20，所述滑块滚轮20作用在所述U型槽的侧壁。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。