专利名称：一种植物栽培系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温室、阳台、天台及室内无土栽培技术领域，尤其涉及一种具有LED植物灯及太阳能发电系统的植物栽培系统。
背景技术：
设施农业及设施家庭园艺是一个能耗相对较高的产业，如何解决供应电力及节能是其一个重要的研究课题。其中，人工光源作为设施农业、设施园艺的重要组成部分，同时也是耗能和增加运行成本的主要因素。长期以来在设施园艺领域使用的人工光源主要有高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等，这些光源的突出缺点是能耗大、运行费用高。有关大型连栋温室人工补光(以高压钠灯或金属卤素灯为人工光源)的能耗功率约为200kw/ha ；植物苗工厂(以荧光灯为人工光源)各种设备的能耗比例为照明约占82% ;人工光植物工厂(以荧光灯为光源)的照明能耗(三层结构)为800W/m2，约占总能耗的45-55% ;植物组培人工光(以荧光灯为人工光源)的能耗(培养架四层结构)为500-600W/m2，约占运行费用的30%-40%。因此，有必要寻找一种能有效降低能耗、提高人工光源发光效率的方法。此外，设施农业中通常会使用到雾化栽培技术，雾化栽培技术是利用喷雾装置或超声波将营养液雾化为小雾滴状，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。但是现有的气雾栽培技术在应用过程中发现存在如下的缺点I、植物对营养液的吸收比较慢，吸收率比较低；2、营养液容易在装置和管道内结垢，时间长会引起管路堵塞，从而最终影响喷雾效果;3、一旦水源和营养液受到病菌污染，会造成连锁的植物病毒害反应。4、气雾栽培在供电出现问题时造成植株根系无法及时获得水分及养分的供应，影响植物生长。
发明内容本实用新型实施例的目的是针对现有设施农业中存在的高能耗的问题，提出一种植物栽培系统。为了达到上述发明目的，本实用新型提出的一种植物栽培系统是通过以下技术方案实现的一种植物栽培系统，包括栽培箱、植物生长灯及用于对负载供电的电源，其特征在于所述植物生长灯为LED灯，所述电源至少包括光伏发电系统，所述光伏发电系统包括依次连接的太阳能电池组件、控制器和蓄电池组，所述控制器直接或间接地与所述LED灯连接。采用上述技术方案，采用太阳能光伏发电系统代替传统电源，或者作为传统电源的补充电源，在传统电力能源故障或者不足的情况下，支援设施农业、家庭园艺的正常运转。同时采用LED灯来替代常规的高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等类型的植物生长灯。在控制器直接与LED灯相连时，利用蓄电池提供的直流电源供电，避免了电流变换(直交流变换)过程中的电力损失。在本实用新型的具体实施方式
中，所述LED灯由至少两种波长的单色LED光源组合构成。由于植物的各个阶段的成长，其不同部分如根、叶的生长需要的光是不同的。采用上述技术方案后，可利用LED光源可发出光波较窄的单色光的特点，根据不同时期植物不同部分的需要，对于LED光源进行任意组合，实现照射光的合理配置，可以得到更好的生长效果。在本实用新型的进一步的具体实施方式
中，所述LED灯由红橙LED光源及蓝紫LED光源组合构成。在园艺作物的光合作用，主要是利用波长为610-720nm (波峰为660nm)的
红橙光，吸收的光能约占生理辐射的55%左右；其次是波长为400-510nm (波峰为450nm)的蓝紫光，吸收的光能约占生理辐射的8%左右。所以利用LED光源发出植物生长所需要的单色光(如波峰为450nm的蓝光、波峰为660nm的红光等)。红蓝光LED组合后，能形成与作物光合作用和形态建成基本吻合的光谱吸收峰值，光能利用率可达80%-90%，节能效果显著。在本实用新型的具体实施方式
中，所述光伏发电系统还包括与控制器连接的逆变器，所述逆变器与所述LED灯连接。采用上述技术方案后，光伏发电系统通过逆变器转化为交流电，使其可直接与采用常规电源供电的负载相连，进而使光伏发电系统作为常规电源的重要补充部分。在本实用新型的进一步的具体实施方式
中，所述植物栽培系统还包括与所述逆变器相连的超声波雾化栽培系统。在本实用新型的进一步的具体实施方式
中，所述超声波雾化栽培系统包括通过管路顺次连接的水源、磁化器、营养液池和超声波雾化器，所述超声波雾化器上设有风机，所述超声波雾化器还通过管道连通位于所述栽培箱内植物根系位置处的气雾嘴。采用上述技术方案，先通过磁化处理，在不改变水原有的化学成份条件下，使水中矿物质的物理结构发生变化。通过磁化，将原来缔合链状的大分子，断裂成单个小分子，水分子偶极距发生偏转。这样水中溶解盐类的正负离子(垢分子)被单个水分子包围，使水中的钙、镁等结垢物的针状结晶改变为粒状结晶体，相互粘附与聚积特性受到了破坏，从而在受热面或管理壁上不结硬垢，粒状结晶体则随排污孔排出，同时由于水分子偶极距增大，使其与盐类正负离子吸引力增大，(使受热炉壁)、管壁上原有的旧垢逐淅开裂、疏松、自行脱落。检测表明经过磁化的水的物理化学属性都产生了变化水的电导率提高2% ;PH提高O. 4-1. O ;表面张力下降1%_2% ;对固体物质的侵润角增大，侵润能力增强，蒸发速度提高；对一些盐类的溶解度提高20%-70% ;蒸发渗透压提高I. 34倍；溶氧量增加3-6Mg/L，改变了水中微生物、生物的生长环境，另外，小分子的营养液更利于植物吸收，提供了营养液的吸收速度。然后对营养液再进一步进行超声波雾化处理成1-3 μ m的气雾,可以延长营养液气雾在植物根系空间虚浮的时间，悬浮时间可以达二小时以上，这样更利于植物的吸收，进一步提高了营养液的吸收速度和吸收率。由于超声波营养液气雾在传送过程中没有压力，只是气体的流动传送，使雾气充满根系夹层，并且使用根系夹层作为流通的通道。相对于一般的气雾悬浮时间更持久，传输工程中消耗损耗大大减少。由于没有压力不会有水冲压产生的洗根现象，跟具有良好的形态特点，其根毛生长良好，根的吸收吸能更好。在本实用新型的具体实施方式
中，所述营养液池和所述磁化器之间设有紫外线杀菌器。通过紫外线杀菌器可以将水中的病菌杀灭，避免植物病虫害的传播，可有效根除植物于栽培期时受各种病菌及原生菌的感染而导致无法正常生长。在本实用新型的具体实施方式
中，所述紫外线杀菌器通过管路与在所述栽培箱底部形成的回水口连通。采用这样的技术方案，可以将未被植物吸收的水分进行回收，以节约水资源，同时采用紫外线杀菌器将回收水中的病菌杀灭。在本实用新型的具体实施方式
中，所述紫外线杀菌器和所述磁化器之间设有过滤器。在本实用新型的具体实施方式
中，所述逆变器与所述超声波雾化栽培系统、所述LED灯之间设置有定时器。与现有技术相比，本实用新型所提出的技术方案具有如下优点通过太阳电池进行光电变换成电能，在植物栽培的过程里，可有效的代替传统电源或作为补充电源的动力。采用LED光源作为植物生长灯，可替代光合作用，且与传统使用高压钠灯、白炽灯、荧光灯等其他人工光源相比，节能效果显著，耗电量仅为白炽灯的八分之一，荧光灯的二分之一，同时具有寿命长的优点。而且利用LED光源可发出光波较窄的单色光的特点，根据不同时期植物不同部分的需要，对于LED光源进行任意组合，实现照射光的合理配置，可以得到更好的生长效果。
通过
以下结合附图对其示例性实施例进行的描述，本实用新型上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。图I为本实用新型实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解如图I所示，标号分别表示10_植物，11-根系，100-栽培箱，101-常规电源、102、103、104-定时器，105-回水口，106-逆止阀，200-营养液池，201-自动补水阀，300-磁化器，400-过滤器，500、501-LED灯，600-紫外线杀菌器，700-超声波雾化器，701-气雾嘴，800-风机，900-太阳能电池组件，901-逆变器，902-蓄电池，903-控制器，1000-水源。参见图1，本实施例中植物栽培系统主要由栽培箱100、LED灯500、LED灯501、光伏发电系统和超声波雾化栽培系统四部分构成，其中LED灯(500、501)包括LED光源和驱动电路，且LED灯500、501中，led光源由波长457. 6nm的红橙LED光源及波长630. 4nm的蓝紫LED光源组合构成，且红橙LED光源及蓝紫LED光源的光强度比为8:1。优选的，LED灯500、501中采用功率相同的复数个红橙LED光源及蓝紫LED光源，且数量比为8:1。光伏发电系统由太阳能电池组件900、控制器903、逆变器902和蓄电池902组成，其中太阳能电池组件900连接控制器903，控制器903分别连接逆变器901和蓄电池902，逆变器902连接供电负载。白天，在光照条件下，太阳电池组件900产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过控制器903对于蓄电池902进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组902为逆变器901提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，接入现有的电网中。在此电网中还包括常规电源101，而光伏发电系统作为电源101的有效补充。常规电源101以及逆变器901通过定时器102、103、104与LED灯500、501、超声波雾化栽培系统分别连接。超声波雾化栽培系统包括通过管路顺次连接的水源1000、磁化器300、过滤器400、紫外线杀菌器600和营养液池200。营养液池200通过自动补水阀201连接超声波雾化器700，超声波雾化器700上设有风机800，所述超声波雾化器700还通过管道连通位于所述栽培箱100内植物10的根系11位置处的气雾嘴701。另外，栽培箱100中具有水回收口 105，该回水口 105由通过逆止阀106、紫外线杀菌器600连接到营养液池200。本实用新型所属领域的一般技术人员可以理解，本实用新型以上实施例仅为本实用新型的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本实用新型权利要求技术方案的实施，都在本实用新型的保护范围内。需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式
仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.ー种植物栽培系统，包括栽培箱、植物生长灯及用于对负载供电的电源，其特征在于所述植物生长灯为LED灯，所述电源至少包括光伏发电系统，所述光伏发电系统包括依次连接的太阳能电池组件、控制器和蓄电池组，所述控制器直接或间接地与所述LED灯连接。
2.如权利要求I所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述LED灯由至少两种波长的单色LED光源组合构成。
3.如权利要求2所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述LED灯由红橙LED光源及蓝紫LED光源组合构成。
4.如权利要求I所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述光伏发电系统还包括与控制器连接的逆变器，所述逆变器与所述LED灯连接。
5.如权利要求4所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述植物栽培系统还包括与所述逆变器相连的超声波雾化栽培系统。
6.如权利要求5所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述超声波雾化栽培系统包括通过管路顺次连接的水源、磁化器、营养液池和超声波雾化器，所述超声波雾化器上设有风机，所述超声波雾化器还通过管道连通位于所述栽培箱内植物根系位置处的气雾嘴。
7.如权利要求6所述的ー种植物栽培系统,其特征在于所述营养液池和所述磁化器之间设有紫外线杀菌器。
8.如权利要求7所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述紫外线杀菌器通过管路与在所述栽培箱底部形成的回水口连通。 9、如权利要求7或8所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述紫外线杀菌器和所述磁化器之间设有过滤器。10、如权利要求6所述的ー种植物栽培系统，其特征在于所述逆变器分别与所述超声波雾化栽培系统、所述LED灯之间设置有定时器。
专利摘要本实用新型属于温室、阳台、天台及室内无土栽培技术领域，尤其涉及一种植物栽培系统。该系统包括栽培箱、植物生长灯及用于对负载供电的电源，其特征在于所述植物生长灯为LED灯，所述电源至少包括光伏发电系统，所述光伏发电系统包括依次连接的太阳能电池组件、控制器和蓄电池组,所述控制器直接或间接地与所述LED灯连接。其优点是通过太阳电池进行光电变换成电能，可有效的代替传统电源或作为补充电源的动力；采用LED光源作为植物生长灯，节能效果显著，同时具有寿命长的优点。而且利用LED光源可发出光波较窄的单色光的特点，根据不同时期植物不同部分的需要，对于LED光源进行任意组合，实现照射光的合理配置，可以得到更好的生长效果。
文档编号A01G31/02GK202565900SQ2012202032
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者魏家威, 张云芳 申请人:张云芳