磚牆式光伏大棚系統及大棚種植方法與流程

2023-10-29 22:54:37 2

本發明涉及光伏大棚技術領域，尤其涉及一種磚牆式光伏大棚系統及大棚種植方法。

背景技術：

目前，農業大棚種植技術被廣泛的推廣，農業大棚配合光伏發電技術成為目前綠色環保農業發展的趨勢。光伏大棚一般由保溫大棚和光伏發電板組成，光伏發電板安裝在保溫大棚的上方，保溫大棚用於種植農作物，而光伏發電板用於利用大棚的佔地面積進行光伏發電。在冬季使用過程中，保溫大棚的保溫性能決定了內部農作物的生長好壞，而對於現有技術中的大棚，通常採用覆蓋透明膜，在冬季的白天，保溫大棚內部受外界光照作用能夠維持較高的溫度，但是，到晚上，保溫大棚內的溫度下降嚴重，農戶往往採用覆蓋保溫帘布的方式，實現夜間保溫。這導致農戶每天早晚進行保溫帘布的打開和收卷操作，增加了農戶的勞動強度。如何設計一種保溫性能好並降低農戶勞動強度的大棚技術是本發明所要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種磚牆式光伏大棚系統及大棚種植方法，實現提高磚牆式光伏大棚系統的的保溫性能，並降低農戶的勞動強度，獲得品質優良的產品。

本發明提供的技術方案是：一種磚牆式光伏大棚系統，包括搭建在地面上的大棚、設置在所述大棚上的光伏發電板、蓄電池和控制器，所述大棚包括採用空心磚堆砌而成的支撐主體，位於同一層的所述空心磚的空腔相互連通並填充有發泡材料，所述發泡材料形成發泡層，所述支撐主體的上部遮蓋有多塊真空玻璃板，多塊所述真空玻璃板形成所述大棚的透光面。

進一步的，所述支撐主體外壁貼有真空保溫板。

進一步的，還包括埋在地面下的供水管，所述供水管上開設有多個出水孔，所述真空玻璃板的底部設置有集水槽，所述大棚的底部還設置有水箱，所述集水槽與所述水箱連接，所述水箱通過供水泵與所述供水管連接，所述水泵與所述控制器連接。

進一步的，每個所述出水孔中設置有多孔質海綿，所述多孔質海綿外露在所述供水管的外部。

進一步的，每個所述出水孔中設置彈性塞，所述彈性塞包括彈性蓋帽、連接杆和彈性卡爪，所述連接杆的一端部連接所述彈性蓋帽，所述連接杆的另一端部設置有所述彈性卡爪，所述連接杆插在所述出水孔中，所述彈性蓋帽貼靠在所述供水管的外壁，所述彈性卡爪的自由端部抵靠在所述供水管的內壁。

進一步的，每個所述出水孔上遮蓋有彈性片，所述彈性片的一端部固定在所述供水管上，所述彈性片的另一端通過水溶膠粘結在所述供水管上。

進一步的，所述大棚的下部邊沿設置有擋水圍板，所述擋水圍板的下端部埋在地面以下，所述擋水圍板位於所述供水管的上方。

進一步的，所述磚牆式光伏大棚系統還包括控制器，所述供水管的上部和下部對應設置有上溼度傳感器和下溼度傳感器；所述上溼度傳感器、下溼度傳感器和所述供水泵分別與所述控制器連接；所述上溼度傳感器和所述下溼度傳感器均埋在地面下。

本發明還提供一種大棚種植方法，採用上述磚牆式光伏大棚系統；所述方法包括：初始栽種模式和常規培育模式；

所述初始種植模式，具體為：大棚搭建在地面上並在大棚周圍設置擋水圍板，大棚內部挖溝槽掩埋供水管並栽種農作物，並且，農作物的根系分布在供水管的周圍，其中，在擋水圍板的作用下使得大棚內的土壤位於地表的上土層處於乾燥缺水狀態；

所述常規培育模式，具體為：在供水過程中，如果下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值，則控制水泵將水箱中的水輸入到供水管中，而當上溼度傳感器的溼度值高於設定值時，則需要停止水泵供水。

進一步的，所述常規培育模式還包括：在下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值時，先向供水管中通入氣體進行鬆土處理，然後，再通過水泵向供水管供水。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明提供的磚牆式光伏大棚系統及大棚種植方法，通過採用空心磚堆砌成支撐主體，而空心磚的空腔相互連通並填充有發泡材料以形成發泡層，確大棚側壁的保溫性能，而大棚的透光面採用真空玻璃板組成，真空玻璃板具有良好的隔熱保溫性能，配合大棚圍板組件的保溫作用，能夠實現在晚上無需對大棚覆蓋保溫帘布，有效的降低了農戶的勞動強度，獲得品質優良的產品。而通過大棚收集全部降水儲存在水箱中，而供水管埋在地面以下，水箱中的水通過水泵輸送到供水管中，根據大棚中所種植的農作物根系生長深度，合理的設計供水管的掩埋深度，供水管的出水孔能夠直接對農作物的根系進行供水，有效的減少地表供水導致水分大量蒸發的情況發生，大大減少了用水量；同時，由於供水管輸出的水在地表的下方，使得地表一定深度的土層保持乾旱缺水的狀態，從而使得雜草無法在地面附近的土壤中發芽和生長，從而實現不再需要打滅草劑，也不需要人工、畜力或者機械除草，與此同時，由於大棚內的地面保持乾旱的狀態，使得大棚內的溼度降低，而乾燥的環境中，細菌蟲類很難在農作物上生長繁殖，從而可以達到預防病蟲害的功效，實現減少磚牆式光伏大棚系統的農藥用量，達到綠色環保種植的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明磚牆式光伏大棚系統的結構原理圖；

圖2為本發明磚牆式光伏大棚系統中大棚側壁的局部剖視圖；

圖3為本發明磚牆式光伏大棚系統中真空玻璃板的結構示意圖；

圖4為本發明磚牆式光伏大棚系統中供水管的局部剖視圖一；

圖5為本發明磚牆式光伏大棚系統中供水管的局部剖視圖二；

圖6為本發明磚牆式光伏大棚系統中供水管的局部剖視圖三。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1-圖3所示，本實施例磚牆式光伏大棚系統，包括大棚1、設置在所述大棚1上的光伏發電板10、蓄電池（未圖示）和控制器（未圖示），所述大棚1包括採用空心磚111堆砌而成的支撐主體11，位於同一層的所述空心磚111的空腔相互連通並填充有發泡材料，所述發泡材料形成發泡層112，所述支撐主體11的上部遮蓋有多塊真空玻璃板12，多塊所述真空玻璃板12形成所述大棚1的透光面。

具體而言，本實施例鋼架式光伏大棚系統利用光伏發電板10產生的電能供給大棚系統中的相關電器部件運行，光伏發電板10產生的電能存儲在蓄電池中，控制器控制相關電器部件供電運行。其中，大棚1的側壁採用空心磚111堆砌而成，並且，位於同一層的所述空心磚111的空腔相互連通並填充有發泡材料以形成發泡層112，而發泡層112具有良好的保溫性能，而配合大棚1頂部設置的真空玻璃板12，可以確保大棚1頂部具有良好的保溫性能，從而實現在冬季的夜晚，無需用戶在大棚1上遮蓋保溫簾；另外，採用多塊真空玻璃板12拼接形成大棚1的透光面，真空玻璃板12的使用壽命更長，能夠避免採用透明薄膜需要經常更換而帶來的麻煩。

進一步的，本實施例鋼架式光伏大棚系統還包括埋在地面下的供水管2，所述供水管2上開設有多個出水孔20；所述大棚1的透光面上設置有多條集水槽13，所述大棚1的底部還設置有水箱3，所述集水槽13與所述水箱2連接，所述水箱3通過供水泵（未圖示）與所述供水管2連接，所述水泵與所述控制器連接。具體的，在大棚1內的地面下方掩埋供水管2，而大棚1的透光面上還設置有集水槽13收集雨水存儲在水箱3中，在需要灌溉時，控制器控制水泵通電，水泵將水箱3中的水輸送到供水管2中，供水管2中的水壓增大，使得供水管2中水的出水孔20排出，直接對土壤中的農作物根系進行灌溉，在實際使用過程中發現，由於供水管2在地面以下農作物100根系101的深度位置供水，從供水管2輸出的水在重力作用下向下流動，而農作物100的根系101有向水性，深層土壤中水分多，會吸引農作物100的根系101能夠更深的向地下紮根，使得農作物100能夠以更旺盛的狀態生長，獲得品質優良的農產品，同時也避免了供水管2輸出的水被大量蒸發，降低了用水量。而對於大棚1內部的地表，由於沒有水份的供給，地表的土層長期處於乾燥的狀態，使得生長在地表的雜草無法生存，降低了農戶除草的勞動強度。優選的，為了提高真空玻璃板12的透光性，每塊所述真空玻璃板12的上邊緣設置有噴淋管121，所述噴淋管121通過清洗泵（未圖示）與所述水箱3連接，在實際使用過程中，真空玻璃板12會因灰塵等因素導致透光性下降，此時，通過清洗泵將高壓水注入噴淋管121中噴淋管121的噴嘴將對真空玻璃板12的表面進行清潔，而從真空玻璃板12流通的水又流回到集水槽13，通過集水槽13重新流入到水箱3中重複利用，根據需要集水槽13或水箱3的進口設置有過濾網，以過濾進入到水箱3中的雜質。優選的，本實施例光伏生態大棚系統還包括氣泵（未圖示），所述供水管2通過混合閥分別與所述氣泵和所述水泵連接，所述氣泵和所述混合閥分別與所述控制器連接，具體的，在實際使用過程中，為了使得農作物100的根系101位置處的含氧量提高，通過混合閥可以使得水泵和氣泵同時與供水管2連接，在供水管2供水的同時，能夠將氣泵產生的適量空氣輸送至下層的土壤中，以更有利於農作物100的根系101的繁茂生長；當然，也可以根據需要先通氣，在輸送水，在此不做限制。

其中，由於供水管2埋在土裡，為了避免供水管2的出水孔20被泥沙堵塞，出水孔20需要進行相應的改進以避免出水孔20被泥沙堵塞，具體結構改進方式如下：

如圖4所示，供水管2的出水孔20中設置有多孔質海綿21，多孔質海綿21能夠阻擋泥沙堵塞出水孔20，同時，多孔質海綿21又具有較好的透水性能，保證供水管2順暢的輸出水。進一步的，為了便於安裝多孔質海綿21，所述多孔質海綿21的外表面形成有卡槽（未標記），所述供水管2的管壁卡在所述卡槽中，具體的，在供水管2加工過程中，在形成出水孔20後，則將多孔質海綿21插入到出水孔20中，出水孔20周圍的管壁則卡在卡槽中，而為了便於將多孔質海綿21插入到出水孔20中，所述多孔質海綿21位於所述供水管2內部的端部為錐形結構。優選的，所述多孔質海綿21位於所述供水管2外部的端部設置有環形支撐套22，環形支撐套22能夠保持住多孔質海綿21外露在供水管2外部分的形成，減小泥土將多孔質海綿21擠壓產生的變形量，從而使得多孔質海綿21能夠更加順暢的向外排水，而環形支撐套22可以根據需要在側壁上開設有通孔，以進一步的提高多孔質海綿21出水效果。

如圖5所示，每個出水孔20遮蓋有彈性片21，所述彈性片21的一端部固定在所述供水管2上，所述彈性片21的另一端通過水溶膠粘結在所述供水管2上。具體的，在供水管2掩埋過程中，由於彈性片21被水溶膠粘結在所述供水管2上，可以避免泥沙進入到出水孔20中而影響以後正常灌溉；而在初次使用時，供水管2內通水後，水能夠將彈性片21與供水管2之間的水溶膠溶解掉，從而可以使得彈性片21的另一端部在水壓的作用下張開，以實現供水管2內的水從出水孔20排出，而在停水後，彈性片21在自身彈力作用下能夠自動復位遮蓋住出水孔20。

如圖6所示，每個所述出水孔20中設置彈性塞21，所述彈性塞21包括彈性蓋帽211、連接杆212和彈性卡爪213，所述連接杆212的一端部連接所述彈性蓋帽211，所述連接杆212的另一端部設置有所述彈性卡爪213，所述連接杆212插在所述出水孔20中，所述彈性蓋帽211貼靠在所述供水管2的外壁，所述彈性卡爪213的自由端部抵靠在所述供水管2的內壁。具體的，彈性蓋帽211和彈性卡爪213均採用彈性材質製成，彈性卡爪213卡在供水管2的內壁，以使得彈性蓋帽211緊貼在供水管2的外壁上，這樣在供水管2掩埋過程中，可以避免泥沙進入到出水孔20中而影響以後正常灌溉；而在實際使用過程中，供水管2供水時，供水管2中的水壓能夠在彈性蓋帽211的內表面產生一定量的水壓，彈性蓋帽211上的水壓形成的向外推力以克服彈性卡爪213的彈力，使得彈性蓋帽211脫離開供水管2的外壁，同時，在水壓的作用下，彈性蓋帽211的外周也發生形變，從而使得供水管2中的水從出水孔20中排出，進行灌溉；而當水泵停止運行，供水管2內的水壓下降後，彈性蓋帽211和彈性卡爪213靠自身彈力復位，又重新封堵住出水孔20，再次保護出水孔20不被泥沙堵死。優選的，彈性蓋帽211的邊緣形成有裙邊結構（未圖示），裙邊結構能夠進一步的增大彈性蓋帽211與供水管2直接的接觸面積，從而有效的阻擋泥沙進入到出水孔20中。

更進一步的，為了確保大棚1內的地表土層始終處於乾燥的狀態，避免外界下雨等因素使得外界水流入到大棚1內，所述大棚1的下部邊沿設置有擋水圍板4，所述擋水圍板4的下端部埋在地面以下，所述擋水圍板4位於所述供水管2的上方。具體的，擋水圍板4將大棚1內部的地表下一定深度的土壤圈起來與外界隔離開，在擋水圍板4的作用下，能夠阻擋大棚1外部的雨水從地表滲透到大棚1內的地表土層中，從而確保大棚1內部的地表保持乾燥乾旱的狀態，這樣在大棚1內的農作物生長過程中，利用供水管2從地表下直接對農作物100的根系101供水，以確保地表處於乾旱的狀態，地表的雜草由於缺水很難發芽或生存，同時乾燥的地表使得大棚1內部空間的溼度保持在較低的水平，從而使得細菌蟲類很難在農作物100上生長繁殖，可以大大降低農藥的使用量，同時，可以杜絕使用滅草劑，也無需耗費大量勞動力去人工除草，達到綠色環保種植的目的；同時，乾燥的地表能夠便於農戶翻土透氣，可以大大提高農產品的品質。其中，擋水圍板4可以為環形擋水板、環形塑料膜、環形擋水帶或環形土建擋水牆，本實施例對擋水圍板4的表現實體不做限制。另外，本實施例中擋水圍板4埋在土裡的深度，根據當地雜草種類根系的生長深度決定，以確保地表乾燥土層的深度不滿足雜草生長的要求為準，而供水管2的掩埋深度，取決於農作物100根系101的生長深度，而由於農作物100根系101的生長深度要大於雜草根系的生長深度，從而使得供水管2僅會對農作物100進行供水，始終確保地表特定深度土層保持乾旱的狀態，本實施例對擋水圍板4的高度尺寸、供水管2掩埋深度尺寸不做限制。

又進一步的，為了實現自動化灌溉種植，實現更加精準的控制供水管2的供水量，所述供水管2的上部和下部對應設置有上溼度傳感器51和下溼度傳感器52，所述上溼度傳感器51、下溼度傳感器52分別與所述控制器連接；所述上溼度傳感器51和所述下溼度傳感器52均埋在地面下。具體的，在農作物種植過程中，大棚1內部土地挖溝槽埋設供水管2、下溼度傳感器52和農作物100的根系101，進行掩埋過程中，再將上溼度傳感器51掩埋在上層的土裡，而在實際灌溉過程中，由下溼度傳感器52檢測周圍的溼度值來判斷是否需要供水管2進行供水灌溉，而在灌溉過程中，如果上溼度傳感器51檢測到的溼度大於設定值，則停止供水管2繼續灌溉，以確保地表處於乾燥狀態，而農作物100的根系101能夠獲得最佳的水分供應量。優選的，水箱3中設置有與所述控制器連接的水位檢測器（未圖示），在雨季雨水量較大的情況下，當水位檢測器檢測到水箱3中的水達到最高儲水量時，則啟動水泵將多餘的雨水輸送到其他容器中暫存，滿足不同季節雨量分布不均的供水要求。

優選的，為了提高真空玻璃板12的透光性，每塊所述真空玻璃板12的上邊緣設置有噴淋管121，所述噴淋管121通過清洗泵（未圖示）與所述水箱3連接，在實際使用過程中，真空玻璃板12會因灰塵等因素導致透光性下降，此時，通過清洗泵將高壓水注入噴淋管121中噴淋管121的噴嘴將對真空玻璃板12的表面進行清潔，而從真空玻璃板12流通的水又流回到集水槽13，通過集水槽13重新流入到水箱3中重複利用，根據需要集水槽13或水箱3的進口設置有過濾網，以過濾進入到水箱3中的雜質。

另外，所述大棚1內部設置有與所述控制器連接的溫度傳感器（未圖示），所述大棚1設置有可開關的通風口（未圖示），具體的，通過溫度傳感器可以實時監測大棚1內的溫度，當大棚1內的溫度過高時，將影響農作物快速生長，則有控制器控制大棚1打開通風口。當大棚1內的溫度過低時，也將影響農作物快速生長，則由控制器控制大棚1關閉通風口，適時保溫。優選的，為了有效的延長農作物的光合作用時間，在大棚1上方還設置有可開關的遮陽裝置（未圖示），遮陽裝置將配合光線傳感器（未圖示），在中午陽光強度最高的時段，由於光照強度過強反而會導致農作物停止光合作用，在光線傳感器檢測的光線強度大於設定值後，控制器控制遮陽裝置打開遮蓋住大棚1，降低大棚1內的光線強度，從而使得大棚1內的農作物繼續進行光合作用，達到農作物的營養更加豐富、品質更好。而遮陽裝置可以為遮陽網、遮陽膜或遮陽板等遮陽設備。

本發明還提供一種大棚種植方法，採用上述磚牆式光伏大棚系統；所述方法具體為：所述方法包括：初始栽種模式和常規培育模式；

所述初始種植模式，具體為：大棚搭建在地面上並在大棚周圍設置擋水圍板，大棚內部挖溝槽掩埋供水管並栽種農作物，並且，農作物的根系分布在供水管的周圍，其中，在擋水圍板的作用下使得大棚內的土壤位於地表的上土層處於乾燥缺水狀態。具體的，大棚在建設過程中，便在大棚的底部形成擋水圍板，大棚建設好後，便在大棚內部挖溝槽鋪設供水管溼度傳感器以及栽種農作物。

所述常規培育模式，具體為：在供水過程中，如果下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值，則控制水泵將水箱中的水輸入到供水管中，而當上溼度傳感器的溼度值高於設定值時，則需要停止水泵供水。具體的，在大棚內栽種好農作物後，便可以進行常規的供水栽培，而具體的供水量可以根據不同種類農作物的要求，調整溼度傳感器的觸發值，從而可以實現更加精準的對農作物供水。優選的，對於農作物而言保持土地良好的透氣性是生長茂盛的重要因素，因此，在供水的過程中，當下溼度傳感器檢測的溼度值低於設定值時，農作物根系周圍的土壤處於相對乾燥的狀態，此時，可以先向供水管中通入氣體進行鬆土處理，然後，再通過水泵向供水管供水，向地下的土壤通氣，減少土壤板結，有利於保水、保肥、通氣和促進根系發展，為農作物提供舒適的生長環境，可以實現常規農業種植中無法達到的效果，而由於農作物的根系發達，這使得農作物的生長的果實更加優良。