專利名稱：集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)設(shè)施，特別是一種集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施。
背景技術(shù)：
太陽能是可再生的綠色能源，開發(fā)利用太陽能成為一項重要的可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略決策，受到各國政府的高度重視，光伏發(fā)電是太陽能資源利用最為重要的研究領(lǐng)域之一， 自1997年美國和歐洲相繼宣布“百萬屋頂光伏計劃”，日本實施“屋頂光伏計劃”以來，光伏發(fā)電已進入加速發(fā)展階段。太陽電池是光伏發(fā)電的核心器件，太陽電池的生產(chǎn)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的進步，太陽電池的應用已經(jīng)從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域逐步的進入到工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，光伏建筑一體化 (building integrated photovoltaic，BIPV)將成為光伏發(fā)電最重要的應用領(lǐng)域之一。把光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)設(shè)施一體化建設(shè)也將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施發(fā)展的重要方向之一。我們知道太陽光譜中可見光部分僅占全部太陽輻射52%，不可見的紅外光線占 43%，而紫外線占有5%。葉綠素吸收最多的是紅光，同時作用也是最大，黃光次之，藍紫光的同化效率僅為紅光的14%。目前太陽電池用來發(fā)電的光是太陽光譜的短波部分，而對于長波的紅光和紅外線幾乎不能利用，這正好與植物吸收的光譜互補，研制出對短波高效吸收、對長波完全透明的薄膜太陽電池板并用作植物栽培設(shè)施的屋頂，一舉兩得，即可發(fā)電又可成為建筑體的一部分，對于太陽光譜的能量也可實現(xiàn)全波段利用。再者，各種害蟲都是復眼， 其視覺系統(tǒng)只對藍紫光敏感，該設(shè)施將害蟲敏感的藍紫光及紫外線用于發(fā)電，相當于隔絕藍紫光，害蟲就以為種植物系統(tǒng)是黑的，因而不會進入，這樣就有利于在設(shè)施里生產(chǎn)無公害的農(nóng)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，該設(shè)施不僅節(jié)能省電，而且利于植物生長，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，所述溫室頂棚設(shè)有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段(570nm以下)的光并透過部分長波波段 (600nm以上)的光，以同時進行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。該設(shè)施還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動控制光伏發(fā)電和特征光譜LED燈照明的時間、周期。所述溫室內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、 溫度調(diào)節(jié)裝置和濕度調(diào)節(jié)裝置，所述智能控制裝置的輸入端與所述溫度傳感器、濕度傳感器和照度傳感器相連接，輸出端與所述溫度調(diào)節(jié)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度。本發(fā)明的有益效果是以新型分光式薄膜太陽電池板充當其屋頂，構(gòu)建一套屋頂太陽能發(fā)電系統(tǒng)，為該系統(tǒng)的其它設(shè)備(如LED燈、空調(diào)等)提供電力；設(shè)施內(nèi)根據(jù)所栽培植物安裝特征光譜LED燈，通過調(diào)節(jié)光照時間與強度，促進植物生長，生產(chǎn)無公害的農(nóng)產(chǎn)品，不僅能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)而且能夠調(diào)節(jié)產(chǎn)品上市時間，提高其經(jīng)濟效益。設(shè)施內(nèi)設(shè)置有多種傳感器和一個智能控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和植物栽培系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進行處理并根據(jù)要求進行控制，使整個設(shè)施能夠按照植物栽培的需求進行運轉(zhuǎn)。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)示意圖。圖中，1、分光式薄膜太陽能電池板，2、透光玻璃頂棚，3、透光玻璃側(cè)壁，4、不透光墻體，5、地墻。
具體實施例方式本發(fā)明集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設(shè)有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段(570nm以下)的光并透過部分長波波段(600nm以上) 的光，以同時進行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED 燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。上述分光式薄膜太陽能電池板由多結(jié)太陽能電池芯片組成，所述分光式薄膜太陽能電池板對太陽光中長波波段(600nm以上)的光的透過率大于50%。上述溫室的頂棚設(shè)有多個分光式薄膜太陽能電池板，在本發(fā)明較佳實施例中，所述分光式薄膜太陽能電池板所占面積為頂棚總面積的75%，也可根據(jù)設(shè)施內(nèi)所栽培的植物品種確定。上述溫室的頂棚除了分光式薄膜太陽能電池板外均為透光玻璃，側(cè)壁的下側(cè)部為不透光墻體，上側(cè)部為透光玻璃和透氣窗。在本發(fā)明的另一實施例中，上述溫室側(cè)壁的上側(cè)部也設(shè)有分光式薄膜太陽能電池板或柔性薄膜太陽能電池板。為了實現(xiàn)設(shè)施的智能控制，該設(shè)施還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動控制光伏發(fā)電和特征光譜LED燈照明的時間、周期。上述溫室內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置和濕度調(diào)節(jié)裝置，所述智能控制裝置的輸入端與所述溫度傳感器、濕度傳感器和照度傳感器相連接，輸出端與所述溫度調(diào)節(jié)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度。上述智能控制裝置中存儲有所栽培植物的生理習性信息(包括所需溫度、濕度、照度和周期等)，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度滿足植物生長的需求。
該設(shè)施內(nèi)還設(shè)有噴灌裝置，智能控制裝置可根據(jù)所栽培植物的生理習性信息或外部設(shè)備的輸入，控制噴灌裝置工作。上述溫室內(nèi)設(shè)有發(fā)光光譜范圍不同的多種特征光譜LED燈，所述智能控制裝置中存儲有不同栽培植物種類與特征光譜LED燈的對應關(guān)系信息，所述智能控制裝置可根據(jù)預設(shè)的時間周期或外部設(shè)備的輸入改變各特征光譜LED燈的工作狀態(tài)。在本發(fā)明的一實施例中，上述植物栽培設(shè)施為西紅柿等蔬菜栽培設(shè)施，所述特征光譜LED燈的所發(fā)出光的光譜范圍為430ηπΓ480ηπι和630 nm^690nm,而且兩種燈的強度和光照的周期不同。在本發(fā)明的另一實施例中，上述植物栽培設(shè)施為百合花等花卉栽培設(shè)施，所述特征光譜LED燈的所發(fā)出光的光譜范圍為400ηπΓ500ηπι和620nnT720nm，而且兩種燈的強度和光照的周期不同。該設(shè)施既是一座小型光伏發(fā)電站，又是一座高效的植物栽培設(shè)施，由于它不僅節(jié)約土地資源，而且可以節(jié)約投資，可以適應城市園藝設(shè)施和建設(shè)社會主義新農(nóng)村的需要并造福于人類。根據(jù)國家“太陽能光伏產(chǎn)業(yè)十二 X五發(fā)展規(guī)劃”將太陽能農(nóng)業(yè)屋頂劃定為示范項目，享受國家補貼，國家給予1. 15元/度的上網(wǎng)電價并由國家電網(wǎng)統(tǒng)一收購，為農(nóng)民創(chuàng)造更多收入。在該設(shè)施里可根據(jù)種植的園藝植物的品種配置相應的特征光譜LED燈，根據(jù)其生長的規(guī)律實時開啟，以促進其生長，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)，縮短植物成熟周期，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的上市時間，提高其種植的經(jīng)濟效益。本項目將優(yōu)先應用在蔬菜和花卉種植上，將為廣大市民提供無公害蔬菜和花卉的同時實現(xiàn)大面積太陽能發(fā)電，成為城市園藝和新型農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟增長
點ο本發(fā)明可以在我國城市和廣大農(nóng)村推廣，能夠為城市園藝設(shè)施和建設(shè)社會主義新農(nóng)村和發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新的技術(shù)支持，它既能提升農(nóng)業(yè)品質(zhì)和效益又能節(jié)約土地資源和提供綠色能源，使城市園藝設(shè)施和農(nóng)村植物栽培設(shè)施的發(fā)展邁進一大步，因此將具有廣闊的市場。以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設(shè)有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段的光并透過部分長波波段的光，以同時進行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述分光式薄膜太陽能電池板由多結(jié)太陽能電池芯片組成，所述分光式薄膜太陽能電池板對太陽光中長波波段的光的透過率大于50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述溫室的頂棚設(shè)有多個分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板所占面積為頂棚總面積的75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述溫室的頂棚除了分光式薄膜太陽能電池板外均為透光玻璃，側(cè)壁的下側(cè)部為不透光墻體，上側(cè)部為透光玻璃和透氣窗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述溫室側(cè)壁的上側(cè)部也設(shè)有分光式薄膜太陽能電池板或柔性薄膜太陽能電池板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動控制光伏發(fā)電和特征光譜LED燈照明的時間、周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述溫室內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置和濕度調(diào)節(jié)裝置，所述智能控制裝置的輸入端與所述溫度傳感器、濕度傳感器和照度傳感器相連接，輸出端與所述溫度調(diào)節(jié)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述智能控制裝置中存儲有所栽培植物的生理習性信息，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度滿足植物生長的需求。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，其特征在于所述溫室內(nèi)設(shè)有發(fā)光光譜范圍不同的多種特征光譜LED燈，所述智能控制裝置中存儲有不同栽培植物種類與特征光譜LED燈的對應關(guān)系信息，所述智能控制裝置可根據(jù)預設(shè)的時間周期或外部設(shè)備的輸入改變各特征光譜LED燈的工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)設(shè)施，特別是一種集光伏發(fā)電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，所述溫室頂棚設(shè)有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段(570nm以下)的光并透過部分長波波段(600nm以上)的光，以同時進行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。該設(shè)施不僅節(jié)能省電，而且利于植物生長，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。
文檔編號A01G9/14GK102550334SQ201210033608
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者劉銀春, 張茂斌, 潘東明 申請人:福建農(nóng)林大學