本發(fā)明涉及一種封閉栽培空間系統(tǒng)，具體涉及一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)為通過(guò)培育動(dòng)植物生產(chǎn)食品及工業(yè)原料的產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)屬于第一產(chǎn)業(yè)，研究農(nóng)業(yè)的科學(xué)是農(nóng)學(xué)。農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)對(duì)象是有生命的動(dòng)植物，獲得的產(chǎn)品是動(dòng)植物本身．我們把利用動(dòng)物植物等生物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，通過(guò)人工培育來(lái)獲得產(chǎn)品的各部門(mén)，統(tǒng)稱(chēng)為農(nóng)業(yè)．農(nóng)業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)是人們利用動(dòng)植物體的生活機(jī)能，把自然界的物質(zhì)和能轉(zhuǎn)化為人類(lèi)需要的產(chǎn)品的生產(chǎn)部門(mén)?，F(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)分為植物栽培和動(dòng)物飼養(yǎng)兩大類(lèi)。土地是農(nóng)業(yè)中不可替代的在基本生產(chǎn)資料，勞動(dòng)對(duì)象主要是有生命的動(dòng)植物，生產(chǎn)時(shí)間與勞動(dòng)時(shí)間不一致，受自然條件影響大，有明顯的區(qū)域性和季節(jié)性。農(nóng)業(yè)是人類(lèi)衣食之源、生存之本，是一切生產(chǎn)的首要條件。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門(mén)提供糧食、副食品、工業(yè)原料、資金和出口物資。農(nóng)村又是工業(yè)品的最大市場(chǎng)和勞動(dòng)力的來(lái)源。21世紀(jì)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要階段，生命科學(xué)和其它最新科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，將使世界農(nóng)業(yè)發(fā)生根本性的變化。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，生物基因庫(kù)的建成，遺傳工程的崛起，克隆技術(shù)和生物固氮技術(shù)的廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)的面貌將為之一新。工業(yè)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，以投入大量物質(zhì)和能量為標(biāo)志，促進(jìn)了生產(chǎn)力的大幅度提高，但也帶來(lái)了能源枯竭、環(huán)境污染和生態(tài)失調(diào)等嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。來(lái)出現(xiàn)的新科學(xué)技術(shù)革命中，產(chǎn)生了一批新的技術(shù)群，如生物工程技術(shù)、新能源技術(shù)、微電子技術(shù)、原子能技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等等。這些科學(xué)技術(shù)成果正不同程度地在農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，為解決工業(yè)化農(nóng)業(yè)帶來(lái)的環(huán)境、能源和生態(tài)問(wèn)題，呈現(xiàn)了光明的前景。在發(fā)展中國(guó)家，還有8億以上人口未達(dá)到糧食安全線(xiàn)，還有1.8億的學(xué)齡前兒童營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，數(shù)以?xún)|計(jì)的人們正遭受饑餓和營(yíng)養(yǎng)不良的折磨。在落后的農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)，自然資源迅速惡化、人口飛速增長(zhǎng)、貧困加劇和食品短缺的主要原因，就是缺乏農(nóng)業(yè)高科技。由于“綠色革命”的巨大成功，國(guó)際農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中心已認(rèn)識(shí)到通過(guò)適當(dāng)調(diào)整自然資源來(lái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要性和緊迫性。在當(dāng)今和未來(lái)的研究中，人們將更注重自然資源的調(diào)整、種質(zhì)的保護(hù)和品質(zhì)的提高。

傳統(tǒng)的粗放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力資源的要求高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要集中在人口密集的地區(qū)，土地資源浪費(fèi)嚴(yán)重，生產(chǎn)資料的投入和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用不占主要地位；在偏遠(yuǎn)地區(qū)和環(huán)境惡劣的地區(qū)種植主要依靠封閉栽培空間，而封閉栽培空間面臨的最大問(wèn)題就是供電和采光。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是傳統(tǒng)的粗放式農(nóng)業(yè)人工成本高、土地資源浪費(fèi)嚴(yán)重，目的在于提供一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)，解決對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)建立的封閉栽培空間的采光問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)，包括一個(gè)封閉栽培空間，還包括設(shè)置在封閉栽培空間內(nèi)的發(fā)電模塊、照明模塊、遠(yuǎn)程告警模塊；

發(fā)電模塊：為封閉栽培空間提供電力保障；

照明模塊：從發(fā)電模塊獲取電能對(duì)封閉栽培空間進(jìn)行照明；

遠(yuǎn)程告警模塊：監(jiān)測(cè)發(fā)電模塊與照明模塊的工作狀況；

其中，

發(fā)電模塊包括：發(fā)電控制裝置、太陽(yáng)能發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置、發(fā)電監(jiān)控裝置和發(fā)電通信裝置；照明模塊包括：照明控制裝置、照明裝置、照明監(jiān)控裝置和照明通信裝置；遠(yuǎn)程告警模塊包括：遠(yuǎn)程通信裝置和告警裝置；發(fā)電模塊與照明模塊通過(guò)電纜連接，發(fā)電模塊與遠(yuǎn)程告警模塊通過(guò)發(fā)電通信裝置和遠(yuǎn)程通信裝置建立通信，照明模塊與遠(yuǎn)程告警模塊通過(guò)發(fā)照明信裝置和遠(yuǎn)程通信裝置建立通信；

發(fā)電控制裝置：接收發(fā)電監(jiān)控裝置采集的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電裝置的電流與電壓數(shù)據(jù)，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置進(jìn)行控制；

太陽(yáng)能發(fā)電裝置：利用半導(dǎo)體材料在光照作用下發(fā)生電子躍遷位移而形成電流的原理而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在常用的半導(dǎo)體發(fā)電板有晶體電板與非晶體電板，這些電板在太陽(yáng)照射下能產(chǎn)生電流，再利用貯電電瓶與逆變裝置進(jìn)行電的貯藏與轉(zhuǎn)換；

風(fēng)能發(fā)電裝置：利用風(fēng)力對(duì)風(fēng)扇的帶動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的發(fā)電；

發(fā)電監(jiān)控裝置：采集現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電裝置的電流與電壓數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給發(fā)電控制裝置和發(fā)電通信裝置；

發(fā)電通信裝置：接收發(fā)電監(jiān)控裝置采集的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電裝置的電流與電壓數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給遠(yuǎn)程通信裝置；

照明控制裝置：根據(jù)設(shè)置好的控制參數(shù)和從照明監(jiān)控裝置接收到的現(xiàn)場(chǎng)照明信息對(duì)照明裝置發(fā)送控制信號(hào)；

照明裝置：從照明控制裝置接收控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行照明；

照明監(jiān)控裝置：采集現(xiàn)場(chǎng)的照明信息，將其發(fā)送給照明控制裝置和照明通信裝置；

照明通信裝置：接收照明監(jiān)控裝置采集的現(xiàn)場(chǎng)照明信息，將其發(fā)送給遠(yuǎn)程通信裝置；

遠(yuǎn)程通信裝置：接收照明通信裝置發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng)照明信息和發(fā)電通信裝置發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電裝置的電流與電壓數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給告警裝置；

告警裝置：接收遠(yuǎn)程通信裝置發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng)照明信息和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電裝置的電流與電壓數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行告警。電資源在當(dāng)前這個(gè)時(shí)代又是耗能最大最匱乏的資源，如何實(shí)現(xiàn)電資源利用的節(jié)能化是建造植物工廠需要考慮的核心問(wèn)題，再加上有些植物工廠是建在無(wú)電力供應(yīng)的地方，煤發(fā)電、核發(fā)電、沼氣發(fā)電等發(fā)電模式，而這些發(fā)電都有它的局限性，只有太陽(yáng)光發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電才具有它運(yùn)用的普遍性，把兩者結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)，達(dá)到能源供應(yīng)的互補(bǔ)，如沒(méi)有光照時(shí)可利用風(fēng)能發(fā)電，這些發(fā)電技術(shù)與裝置投入成本又不大，而且安裝簡(jiǎn)單易實(shí)施。太陽(yáng)能發(fā)電原理與技術(shù)就是利用半導(dǎo)體材料在光照作用下發(fā)生電子躍遷位移而形成電流的原理而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在常用的半導(dǎo)體發(fā)電板有晶體電板與非晶體電板，這些電板在太陽(yáng)照射下能產(chǎn)生電流，再利用貯電電瓶與逆變裝置進(jìn)行電的貯藏與轉(zhuǎn)換，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)；而風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力對(duì)風(fēng)扇的帶動(dòng)而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的發(fā)電方式，原理與操作都較為簡(jiǎn)單而容易掌握，在植物工廠配置太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，可先對(duì)補(bǔ)光所需的功率進(jìn)行計(jì)算，再確定太陽(yáng)能電板的受光發(fā)電面積，從而使所發(fā)的電能供給人工補(bǔ)光或其它用電器件的供電需要?？梢孕纬娠L(fēng)力發(fā)電機(jī)組或太陽(yáng)能電板群，實(shí)現(xiàn)用之不竭的植物工廠供電系統(tǒng)。有了店里供應(yīng)后，對(duì)植物的補(bǔ)光也容易了許多，封閉栽培空間內(nèi)照明模塊是最為重要的模塊，它是構(gòu)成植物生物量的一種主要能源，沒(méi)有光照，植物光合作用就不能正常進(jìn)行，一切代謝與活動(dòng)所需的能量就不能供給，植物的正常生長(zhǎng)就不能進(jìn)行。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，告警模塊能及時(shí)的進(jìn)行告警，聯(lián)系維護(hù)人員進(jìn)行檢修，避免更大的損失。

照明模塊包括最少一個(gè)照明裝置。一個(gè)封閉空間可以同時(shí)栽培多種植物，根據(jù)所栽培的植物的種類(lèi)、數(shù)量設(shè)置照明裝置可以使植物的生長(zhǎng)得到最好的條件，根據(jù)科學(xué)家對(duì)光照的多年研究表明，植物的光合作用單元葉綠素對(duì)于特定波段的光源有嗜好性，如紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光，除了這些光外，其它光質(zhì)的光照利用率轉(zhuǎn)換率并不高，為了使植物工廠內(nèi)的植物有更高的光合作用效率，一般選擇紅藍(lán)光為主的人工補(bǔ)光系統(tǒng)，通常不同光質(zhì)的科學(xué)搭配比例為R/B為10-5/1，這樣的光對(duì)于植物的栽培是最合適的，而且在光周期上通常采用二十四小時(shí)全光照補(bǔ)光與400US的脈沖補(bǔ)光相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光照光合時(shí)間的最大化，而對(duì)于光周期敏感的開(kāi)花結(jié)果植物，一般還是要求光期暗期分明的補(bǔ)光方式，這與常規(guī)自然條件下栽培有點(diǎn)相似。

遠(yuǎn)程通信裝置與照明通信裝置和發(fā)電通信裝置之間采用GSM/GPRS傳遞信息。GSM 是一個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，蜂窩半徑范圍根據(jù)天線(xiàn)高度、增益和傳播條件可以從百米以上至數(shù)十公里，實(shí)際使用的最長(zhǎng)距離GSM規(guī)范支持到35公里。還有個(gè)擴(kuò)展蜂窩的概念，蜂窩半徑可以增加一倍甚至更多，滿(mǎn)足在偏遠(yuǎn)地區(qū)建立栽培空間的通信需求。

所述封閉空間采用噴涂反光層的泡沫絕熱板。這種材料具有良好的隔熱性與避光性，能使工廠內(nèi)外的能量交換最小化，內(nèi)外影響最小化，同時(shí)成本較低，當(dāng)然也可以選擇一些更高檔的隔熱避光材料進(jìn)行建設(shè)如工業(yè)上的隔熱塑料板材。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)，具有完善的發(fā)電模塊，栽培空間的設(shè)置不需要考慮供電問(wèn)題。

2、一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)，照明模塊可根據(jù)所栽培的植物進(jìn)行自主選擇。

3、一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程告警模塊，安全性高。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種具有獨(dú)立供電系統(tǒng)的封閉栽培空間照明系統(tǒng)，控制500平米的玻璃溫室，用于種植玫瑰花。包括一個(gè)封閉栽培空間，還包括發(fā)電模塊、照明模塊、遠(yuǎn)程告警模塊；發(fā)電模塊包括：發(fā)電控制裝置、太陽(yáng)能發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置、發(fā)電監(jiān)控裝置和發(fā)電通信裝置；照明模塊包括：照明控制裝置、照明裝置、照明監(jiān)控裝置和照明通信裝置；遠(yuǎn)程告警模塊包括：遠(yuǎn)程通信裝置和告警裝置；發(fā)電模塊與照明模塊通過(guò)電纜連接，發(fā)電模塊與遠(yuǎn)程告警模塊通過(guò)發(fā)電通信裝置和遠(yuǎn)程通信裝置建立通信，照明模塊與遠(yuǎn)程告警模塊通過(guò)發(fā)照明信裝置和遠(yuǎn)程通信裝置建立通信。發(fā)電控制裝置采用DCS工控機(jī)，太陽(yáng)能發(fā)電裝置采用1000kw的太陽(yáng)能電池板，風(fēng)能發(fā)電裝置采用500kw的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電監(jiān)控裝置采用帶RS485接口的霍爾傳感器，發(fā)電通信裝置采用GSM網(wǎng)絡(luò)通信，照明控制裝置采用PLC控制，照明裝置采用250kw的紅色LED燈組、50kw的藍(lán)色LED燈組，照明監(jiān)控裝置采用高清攝像頭，照明通信裝置采用GSM組網(wǎng)，遠(yuǎn)程通信裝置采用GSM組網(wǎng)，告警裝置采用警燈、警笛和語(yǔ)音播報(bào)。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。