農用大棚的製作方法

2023-09-12 06:11:00

農用大棚的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種給水裝置，其設置在大棚本體內並且包括從上方對作物的簇執行澆水的澆水裝置。該澆水裝置給作物供給水並且由於利用因澆水汽化熱的傳熱來控制作物的環境溫度。控制裝置從環境傳感器獲取包括作物的環境溫度的環境信息，並且在根據環境信息確定的澆水周期通過驅動給水裝置來執行澆水，並且在設置在澆水周期之後的空閒周期禁止通過給水裝置澆水，以便獲得適於作物生長的溫度和溼度。
【專利說明】農用大棚

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種能夠在其中種植作物的大棚本體內控制作物的生長環境的農用 大棚。

【背景技術】
[0002] 迄今為止，已經使用了被稱為塑料大棚或者管線大棚的大棚以便當種植作物時能 夠控制作物的生長環境。該類農用大棚用於通過使得能夠有例如溫度、溼度、光強度等的作 物生長環境而同時結合通過能使陽光進入的外部環境來形成適於作物的生長環境的目的。
[0003] 雖然，對於該類農用大棚，已經構思到具有安裝在農用大棚內的、用於通過例如溫 水或者冷水的加熱介質的管線以便控制內部空間的溫度，存在因為除了便於澆水和通風之 外需要控制溫度的設備而成本增加的問題。
[0004] 另一方面，考慮到通過作為結構材料的框架和覆蓋該框架的覆蓋材料來配置農用 大棚的事實，已經提出了一種其中覆蓋材料的外表面為親水性處理表面並且使水流下外表 面的配置（例如，參見JP 2007-300836A(以下稱為"文件1"））。文件1中描述了，可以通 過使水在覆蓋材料的外表面上流動來獲得在日間抑制農用大棚內部溫度升高和在夜間抑 制溫度下降的效果。
[0005] 與其中設置通過溫水或者冷水的管線僅用於調節農用大棚的內部溫度的配置相 t匕，可設想到以低設備成本地實施文件1中所描述的技術。然而，因為需要用於使水流下農 用大棚的外表面的澆水設備，所以除了用於給作物澆水的設備以外還需要用於使農用大棚 通風的設備。此外，與用於澆灌作物的水，單獨地需要流下農用大棚的外表面的水，並且因 此在僅用於溫度調節的用水方面存在運行費用增加的問題，即使用於該目的的用水量是比 較小的。
[0006] 特別是，因為例如菠菜、冬菜和水菜的柔弱蔬菜的市場價格較低，所以如果設備成 本或者運行費用增加則可能變為無利的。因此，希望抑制設備成本和運行費用而同時能夠 控制作物的生長環境。
[0007] 如果對於作物的低成本溫度控制成為可能，則可以在夏季種植主要在冬季種植的 作物，並且可以在冬季種植主要在夏季種植的作物。結果，可以預期到，通過增大作物種植 的周轉率來提高收益率，並且可以在供應不足時期運送來實現高售價。


【發明內容】

[0008] 本發明的目的是提供一種農用大棚，該農用大棚設有控制作物的環境溫度的功能 而同時相對於未設有溫度控制功能的大棚抑制設備成本和操作費用的增加。
[0009] 根據本發明的農用大棚包括：至少一個大棚本體、環境形成裝置、環境傳感器和控 制裝置。在大棚本體中，具有半透明性的覆蓋材料由框架支撐，並且內部形成用於作物生長 的空間。環境形成裝置包括給水裝置。給水裝置被配置成，通過從上方給種植在大棚本體 內的作物的簇澆水，來給作物供給水並且控制作物的環境溫度。環境形成裝置被配置成形 成其中生長作物的環境。環境傳感器被配置成檢測包括大棚本體的內部空間中的作物的環 境溫度的環境信息。控制裝置被配置成從環境傳感器獲得環境信息，並且根據該環境信息 來控制給水裝置的澆水時間和澆水量中的至少一個，以便獲得適合於作物生長的溫度和溼 度。控制裝置被配置成通過在根據環境信息確定的澆水周期中驅動給水裝置來執行澆水， 並且在澆水周期之後的空閒周期通過給水裝置阻止澆水。
[0010] 在農用大棚中，控制裝置優選具有控制環境形成裝置操作的功能，該環境形成裝 置包括給水裝置。控制裝置優選被配置成根據季節改變用於控制環境形成裝置的控制內 容。
[0011] 優選是，農用大棚還包括用於測量大棚本體外部的溫度的溫度傳感器。控制裝置 優選被配置成根據由溫度傳感器直到在當天日出所測得的最低溫度來確定季節。
[0012] 在農用大棚中，控制裝置優選被配置成設定由給水裝置澆水的時間和量中的至少 一個，從而作物的環境溫度變為高於適合在冬季生長的溫度。
[0013] 在農用大棚中，控制裝置優選被配置成根據時間間隙來改變用於控制環境形成裝 置的控制內容。
[0014] 在農用大棚中，控制裝置優選被配置成根據作物的生長階段來改變空閒周期。
[0015] 在農用大棚中，控制裝置優選被配置成根據作物的生長階段來改變給水裝置的澆 水量。
[0016] 在農用大棚中，給水裝置優選包括澆水裝置和噴霧裝置。澆水裝置優選被配置成 執行澆水以便將水直接施加至作物。噴霧裝置優選被配置成將水噴灑到作物上方的空間 中。
[0017] 在農用大棚中，至少一個大棚本體優選包括多個大棚本體。優選是，農用大棚還包 括給水設備。給水設備優選被配置成，對設置在多個大棚本體的每個中的澆水裝置和噴霧 裝置中的至少一個給水。給水設備優選被配置成由多個大棚本體共用。
[0018] 在農用大棚中，控制裝置優選被配置成根據給水設備的給水能力與多個大棚本體 中的每個所需水量之間的關係來從多個大棚本體中選擇至少一個大棚本體為從給水設備 給水的目標。
[0019] 在農用大棚中，優選是，當作為用於從給水設備給水的目標的至少一個大棚本體 包括作為用於從給水設備給水的目標的多個大棚本體時，在其中作為用於從給水設備給水 的目標的大棚本體所需水量超過給水設備的給水能力的情況中，控制裝置依次使給水設備 向作為用於從給水設備給水的目標的大棚本體供給水。
[0020] 在農用大棚中，控制裝置優選被配置成從與作物的生長階段對應的位置處的環境 傳感器獲得環境信息。
[0021] 在農用大棚中，優選是，環境形成裝置還包括氣流形成裝置。氣流形成裝置優選被 配置成在大棚本體內的作物附近形成氣流。控制裝置優選被配置成根據由給水裝置澆水的 時機和量中的至少一個來控制氣流形成裝置的操作。
[0022] 在農用大棚中，優選是，環境形成裝置還包括氣流形成裝置。氣流形成裝置優選被 配置成在大棚本體內的作物附近形成氣流。控制裝置優選使氣流形成裝置在一範圍內有規 律地操作，在範圍內使作物的環境溫度在冬季中維持在預定溫度或以上。
[0023] 在農用大棚中，優選是，大棚本體整體地包括一對側壁部分、頂棚部分和一對端壁 部分。該對側壁部分優選彼此對置。頂棚部分優選橫跨該對側壁部分延伸。該對端壁部分 優選彼此對置並且與該對側壁部分相交。優選是，環境形成裝置還包括可打開/可關閉的 側窗。該可打開/可關閉的側窗設置在該對側壁部分的至少一個中。優選是，氣流形成裝 置安裝至該對端壁部分中的至少一個上，並且配置成當側窗打開時通過在大棚本體中沿穿 過該對端壁部分的方向形成氣流來從側窗吸入外部空氣。
[0024] 在農用大棚中，該對端壁部分中的每個優選設有可打開/可關閉的端窗。氣流形 成裝置優選安裝至該對端壁部分中的每個上。優選是，形成對的氣流形成裝置在大棚本體 中彼此相對於沿著穿過該對端壁部分的方向的中線設置在相反側上，並且各設置成面向設 置在對置的端壁部分中的端窗。
[0025] 在農用大棚中，優選是，環境形成裝置還包括簾。該簾優選被在關閉狀態與打開狀 態之間可打開/可關閉地驅動，在該關閉狀態中減少照射在作物上的外部光，在該打開狀 態中不阻擋照射在作物上的外部光。優選是，氣流形成裝置設置在作物上方並且在簾的關 閉狀態中定位在對於頂棚部分的相對側上，在它們之間插設該簾。
[0026] 在農用大棚中，側窗和端窗優選被可打開/可關閉地驅動。優選是，控制裝置配置 成根據由環境傳感器檢測到的環境信息來控制側窗的打開/關閉、端窗的打開/關閉和氣 流形成裝置的操作。
[0027] 在農用大棚中，安裝至端壁部分上的氣流形成裝置優選包括本體裝置和安裝框 架。本體裝置優選配置成形成氣流。安裝框架優選固定至端壁部分上。在安裝框架中，本 體裝置聯接至安裝框架的位置優選是可改變的。
[0028] 在農用大棚中，安裝至端壁部分上的氣流形成裝置優選包括各具有軸流式風扇的 多個通風扇或者送風機。軸流式風扇的旋轉軸的軸線優選設置在直線上。
[0029] 優選是，農用大棚還包括簾。該簾優選被配置成在關閉狀態與打開狀態之間可打 開/可關閉地驅動，在該關閉狀態中減少照射在作物上的外部光，在該打開狀態中不阻擋 照射在作物上的外部光。控制裝置優選配置成根據由給水裝置澆水的時機和量中的至少一 個來驅動該簾以打開或關閉。
[0030] 在農用大棚中，控制裝置優選包括通信接口單元。該通信接口單元優選配置成從 外面獲取天氣預報信息。控制裝置優選配置成通過從由通信接口單元所獲取的天氣預報信 息預測環境溫度來確定由給水裝置澆水的時機和量中的至少一個的方案。
[0031] 在農用大棚中，環境傳感器優選配置成檢測大棚本體內部的溼度和光強度中的至 少一個，以作為除了作物的環境溫度之外的環境信息。
[0032] 在農用大棚中，給水裝置優選包括冷卻器。冷卻器優選配置成調節水溫。
[0033] 根據本發明，因為給水裝置配置成向作物供給水並且控制作物的環境溫度，所以 相對於未設有溫度控制功能的大棚存在抑制設備成本增加的優點而同時具有控制作物的 環境溫度的功能。此外，因為給水裝置配置成不但執行給作物澆水而且控制作物的環境溫 度，所以存在抑制運行費用的優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 將更詳細地描述根據本發明的優選實施例。參考以下詳細說明和附圖將更好地了 解本發明的其他特徵和優點：
[0035] 圖1是用於根據一實施例的農用大棚中的裝置的方框圖；
[0036] 圖2是圖解根據該實施例的農用大棚的外觀的透視圖；
[0037] 圖3是根據該實施例的農用大棚的截面圖；
[0038] 圖4是用於根據該實施例的農用大棚中的給水裝置的示例性操作的圖形；
[0039] 圖5是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的給水裝置的配置圖形；
[0040] 圖6A是根據該實施例的農用大棚的主要部分的截面圖，並且圖6B是根據該實施 例的農用大棚的主要部分的側視圖；
[0041] 圖7A和7B是根據該實施例的農用大棚的另一示例性配置的主要部分的截面圖；
[0042] 圖8A是根據該實施例的農用大棚的主要部分的截面圖，並且圖8B是根據該實施 例的農用大棚的主要部分的側視圖；
[0043] 圖9是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的給水裝置的一示例性配置的示意 圖；
[0044] 圖10是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的給水裝置的另一示例性配置的示 意圖；
[0045] 圖11是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的送風管的一示例性布置的透視 圖；
[0046] 圖12A和12B是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的存儲單元的示例性數據的 圖形；
[0047] 圖13是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的環境傳感器的示例性布置的截面 圖；
[0048] 圖14是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的存儲單元的示例性數據的圖形；
[0049] 圖15是圖解根據該實施例的農用大棚的示例性操作的圖形；
[0050] 圖16A是用於根據該實施例的農用大棚中的通風裝置的示例性布置的平面圖，圖 16B是用於根據該實施例的農用大棚中的通風裝置的示例性布置的堅直截面圖，圖16C是 用於根據該實施例的農用大棚中的通風裝置的示例性布置的左視圖，並且圖16D是用於根 據該實施例的農用大棚中的通風裝置的示例性布置的右視圖；
[0051] 圖17是圖解用於根據該實施例的農用大棚中的通風裝置的一示例性配置的示意 圖；以及
[0052] 圖18是圖解根據該實施例的農用大棚的另一示例性配置的示意性配置圖。

【具體實施方式】
[0053] 如下所述的農用大棚包括旨在準備用於種植作物的環境的大棚本體。如圖2中所 示，大棚本體10包括通過結合金屬管配置的框架11和由框架11支撐的覆蓋材料12,該金 屬管是結構材料。半透明的（理想地透明的）合成樹脂膜被用作覆蓋材料12。在大棚本體 10內形成用於作物生長的空間。
[0054] 大棚本體10整體地包括頂棚部分101、彼此對置並且支撐頂棚部分101的一對側 壁部分102和彼此對置並且與側壁部分102正交（相交）的一對端壁部分103。在下文中， 穿過該對端壁部分103的方向被稱為縱向（第一方向），穿過該對側壁部分102的方向被稱 為短向（第二方向），並且與第一方向和第二方向正交的方向被稱為第三方向。大棚本體10 從第一方向觀察時形成倒轉的U形截面。頂棚部分101從第一方向觀察時形成半圓形截面 並且在該對側壁部分102之間延伸。如上所述的大棚本體10是實例，並且大棚本體10的 配置不限於此。對於大棚本體10可使用其他材料，並且可以按不同形狀形成大棚本體10。
[0055] 如圖3中所示，在大棚本體10中形成其中土壤被堆積至高於周圍土壤的高度的工 作土壤部分15。作物1種在工作土壤部分15的上表面中並且從種子生長直到收割期。注 意到，根據作物1的種類來確定工作土壤部分15被堆積的高度（也就是說，工作土壤的深 度）。此外，存在其中未根據作物1的種類和生長條件來堆積工作土壤部分15的情況，並 且還存在其中將未播種在工作土壤部分15中的情況下單獨生長的幼苗種植到工作土壤部 分15中的情況。此外，甚至在其中在未形成工作土壤部分15的情況下將用於種植作物的 土壤容納在容器中的情況中，可以採用如下所述的技術。
[0056] 預見到，在大棚本體10中生長的作物將是柔弱的蔬菜（收穫以後迅速腐爛的蔬 菜），例如菠菜、冬菜和水菜。通常從空氣溫度和土壤溫度比較低時的秋天至春天種植這些 柔弱蔬菜。如下所述的農用大棚的目的是同樣還能夠在溫度更高的季節裡種植這些柔弱蔬 菜。
[0057] 順便提及，圖5中所示的給水裝置21設置來用於給在大棚本體10中生長的作物 1的簇澆水。在本實施例中，給水裝置21包括澆水裝置211和噴霧裝置212,澆水裝置211 和噴霧裝置212具有不同的給水模式。澆水裝置211如此執行澆水即直接將水施加至作物 1,並且噴霧裝置212將水噴至作物1上方的空間。
[0058] 燒水裝置211包括燒水管213，如圖2中所示。燒水管213具有形成於管的管壁 中的、水通過它們的多個小澆水孔，並且配置成當水穿過管時像淋浴器或者噴水器一樣通 過澆水孔噴射水。澆水管213中的澆水孔的直徑和方向被設計成，在根據管內部的水壓力 所確定的範圍中大致均勻地執行澆水。澆水管213是由當水穿過時膨脹且當水不穿過時收 縮的撓性材料形成的。
[0059] 根據形成於大棚本體10中的農地的尺寸和形狀來確定澆水管213的布置。在圖 2所示的實例中使用兩個澆水管213。澆水管213分別基本上在大棚本體10沿縱向方向的 全長上沿著大棚本體10的那對側壁部分102安裝。此外，澆水管213設置成向上傾斜地噴 射水。因此，從澆水管213噴出的水沿著拋物線並且從上方落到工作土壤部分15和作物1 上，如圖4中所示。注意到，可以採用其中通過將澆水管213設置在工作土壤部分15上方 來從上方對工作土壤部分15執行澆水的配置。
[0060] 此處，因為澆水管213是由撓性材料形成的，所以當在水不再穿過後管內部的水 壓力減小時，管開始收縮並且最後停止從澆水管213噴射水，並且留在澆水管213中的水在 澆水管213周圍流出。因此，澆水管213的外周趨向於變溼，並且能給靠近澆水管213的作 物1供給太多的水。此外，如果如此種植作物1，即，使其不受流入澆水管213附近的水的影 響，則可能減少了大棚本體10中的種植面積。
[0061] 因此，期望如此在澆水管213下面設置具有排水溝形狀的水接收器2131，即水不 會在澆水管213周圍流出，如圖6A和6B中所示。未從澆水管213噴出並且在澆水管213 附近流出的水被水接收器2131引導至其中不影響作物1的位置處。澆水管213可以通過 帶子2132在合適位置處固定到水接收器2131。
[0062] 如果水接收器2131放置在安裝於大棚本體10中的給水管2133上，如圖7A中所 示，由於澆水管213、水接收器2131和管2133堅直地（第三方向）設置，則水接收器2131 不會影響大棚本體10中的種植面積。注意到，管2133不必露出地面，並且通過將管2133 的至少一部分埋入到大棚本體10的地面17中，如圖7b中所示，可以減小澆水管213的高 度。
[0063] 為了防止在澆水管213周圍流動的水影響作物1，除了提供如上所述的水接收器 2131之外，可以在大棚本體10的地面17中埋入阻水件2134,如圖8A和8B中所示。阻水 件2134是由水不會滲透過其的材料（例如，合成樹脂）製成的，並且設置在澆水管213與 作物1之間。圖8A中的虛線箭頭41顯示了其中從澆水管213噴出水的方向，並且指示作 物1所處的方向。阻水件2134的一部分埋入到地面17中從地表面至15到30cm深處。注 意到，阻水件2134的上部分在地面上方露出以便阻止水流。
[0064] 這種阻水件2134具有比水接收器2131更簡單的結構並且可以很低成本地提供。 甚至在已經安裝了澆水管213的情況中可以輕易地引入阻水件2134。
[0065] 另一方面，噴霧裝置212包括噴霧管214,如圖2中所示。噴霧管214包括安裝到 管的管壁上的、水穿過它們的多個噴嘴並且被配置成當水穿過管時從噴嘴噴出水。也就是 說，與連續地噴射水的澆水管213相比，噴霧管214噴出微粒水。因此，與從澆水管213噴 出的水立即落到工作土壤部分15或者作物1上相比，從噴霧管214噴出的水用比較長的時 間落到工作土壤部分15或者作物1上。取決於噴霧管214的噴嘴的形狀，有可能通過減小 噴出的水粒的尺寸來使水粒保持在空氣中更久。
[0066] 澆水管213和噴霧管214被固定到大棚本體10的預定位置上。因此，有可能通過 將供給至澆水管213和噴霧管214的水的壓力調節至預定壓力來使從澆水管213和噴霧管 214噴出的水噴淋在預定位置上。也就是說，通過使水從給水裝置21噴出，來澆灌作物1和 工作土壤部分15。注意到，給水裝置21的配置不限於其中使用澆水管213和噴霧管214的 上述配置，並且包括例如噴灑器的可移動排出口的配置可以適用於澆水裝置211。
[0067] 如圖5中所示，給水裝置21包括由位於流動路徑上的電磁閥構成的開關閥215和 216,所述開關閥215和216分別向澆水裝置211和噴霧裝置212供給水，以便單獨地控制 使澆水裝置211和噴霧裝置212噴射水的時機。單獨地控制開關閥215和216的打開/關 閉，並且單獨地選擇給澆水裝置211的給水與給噴霧裝置212的給水。通過控制開關閥215 的打開/關閉，選擇給澆水裝置211的給水。通過控制開關閥216,選擇給噴霧裝置212給 水。通過水泵217將提供給澆水裝置211和噴霧裝置212的水加壓到預定壓力。
[0068] 順便提及，由貯水箱218提供向澆水裝置211和噴霧裝置212供給的水。保存在 貯水箱218中的水選自於自來水、井水、雨水等。通過冷卻器219來調節保存在貯水箱218 中的水的溫度，並且通過水泵217將調節過溫度的水供給至澆水裝置211和噴霧裝置212。 也就是說，水泵217、貯水箱218和冷卻器219構成了將水供給至澆水裝置211和噴霧裝置 212的給水設備26。此處，雖然冷卻器219不是必需的，但是通過提供冷卻器219,可以向澆 水裝置211和噴霧裝置212供給冷水或者溫水。也就是說，可以如此調節供給至作物1的 水的溫度，即，可以獲得適合於作物1生長的環境。
[0069] 順便提及，大致在大棚本體10的端壁部分103的中央設置大棚本體10的門口，並 且將水泵217設置在門口的側部以便不會阻擋門口。因此，當在如上所述的配置中沿著大 棚本體10的側壁部分102設置兩個澆水管213時，從水泵217到各個澆水管213的距離相 互不同。因此，在水泵217啟動操作之後開始從澆水管213噴出水所花費的時間周期對於 各澆水管213是不同的並且供給至作物1的水量存在偏差。
[0070] 以下將描述用於減小兩個澆水管213中的每個開始噴水所需時間周期的時間差 的技術。在圖9所示的實例中，被水泵217加壓的水通過壓力貯積箱271供給至兩個澆水 管213。在用於從壓力貯積箱271向兩個澆水管213給水的路徑上設置兩個澆水管213共 用的開關閥215。
[0071] 為了抑制如上所述的水量方面的偏差，在圖9所示的示例性配置中，除了開關閥 215之外，在水泵217與兩個澆水管213中更靠近水泵217的第一澆水管213a之間插設 開關閥272。在水泵217與兩個澆水管213中離水泵217具有更長路線長度的第二澆水管 213b之間僅插設開關閥215。
[0072] 此處，通過控制裝置30 (參見圖1)控制開關閥215和272,並且從打開開關閥215 時一預定時間周期之後打開開關閥272。也就是說，當打開開關閥215時開關閥272保持關 閉，並且在已經經過兩個澆水管213的水壓力變為相同所需等待時間周期時的時間點打開 開關閥272。結果，兩個澆水管213的水壓力變為大致相同。在打開開關閥215之後，可以 根據實際測量來確定打開開關閥272時的時機。
[0073] 如圖10中所示，可以採用一種配置，其中在水泵217與兩個澆水管213中的第一 澆水管213a之間設置具有可調整打開量的電機操作閥273,代替圖9中所示的開關閥272， 並且分別通過壓力傳感器274測量兩個澆水管213的水壓力。在該配置中，控制裝置30在 打開電機操作閥273之後如此執行電機操作閥273的打開量的反饋控制，即由兩個壓力傳 感器274測得的兩個水壓力變為相同。由於該配置，可以匹配兩個澆水管213開始噴水時 的時機。
[0074] 天棚簾221被附接至大棚本體10,如圖2中所示。天棚簾221可在關閉狀態與打 開狀態之間打開和關閉。在關閉狀態，減小了通過頂棚部分101進入的外部光的強度。在 打開狀態，通過頂棚部分101進入的外部光在未被減小光強度的情況下入射到作物1上。此 夕卜，在大棚本體10的側壁部分102中形成了可打開和可關閉的側窗104,通過由半透明構件 調節的側窗104的打開量來調節當使外部空氣進入大棚本體10中時空氣的氣流阻力。此 夕卜，除了側窗104之外，在大棚本體10的側壁部分102中設置側簾222。
[0075] 側簾222被配置成可在關閉狀態與打開狀態之間打開和關閉，在該關閉狀態中， 減小了通過大棚本體10的側壁部分102進入的外部光的強度，在該打開狀態中，通過側壁 部分102進入的外部光在光強度未被減小的情況下入射在作物1上（打開狀態中不阻擋外 部光）。天棚簾221、側簾222和側窗104由例如電動機的動力源（未顯示）驅動。在端壁 部分103中設置可打開和可關閉的端窗105 (參見圖16A到16D)。
[0076] 通過關閉和打開天棚簾221和側簾222,調節流入大棚本體10中的熱量。通過打 開和關閉天棚簾221和側簾222,調節大棚本體10的內部空間中溫度升高的速度。此外，通 過調節側窗104的打開量，調節使外部空氣進入大棚本體10中的速度。天棚簾221和側簾 222主要有助於進入大棚本體10的內部空間的熱量的調節。此外，通過使外部空氣進入大 棚本體10的內部空間來利用大棚本體10的外部溫度與內部溫度的溫度差來調節溫度時使 用側窗104。例如，在夏季期間的晴天，通過關閉天棚簾221和側簾222並且增大側窗104 的打開量來抑制大棚本體10的內部溫度的升高。
[0077] 大棚本體10包括在作物1附近產生氣流的氣流形成裝置23。氣流形成裝置23包 括分別設置在該對端壁部分103的上部附近的通風裝置231。通風裝置231被設置在高於 作物1的位置處並且在天棚簾221的關閉狀態中處於頂棚部分101的相對側上，該天棚簾 221插設在它們之間。當需要時操作通風裝置231，並且當打開側窗104時通過操作通風裝 置231來迫使外部空氣進入大棚本體10中。通風裝置231可能是用於從大棚本體10中排 氣的通風扇或者用於使外部空氣進入大棚本體10中的送風機中的任何一個。
[0078] 此外，送風機有可能設置在大棚本體10內，並且通過送風機強制在作物1附近產 生氣流來調節作物1附近的溼度。理想的，該類送風機可在大棚本體10內移動以不妨礙作 物1的種植或收割。例如，採用一種配置，其中安裝有送風機的臂通過鉸接部聯接到大棚本 體10的側壁部分102上。在該配置中，可以通過圍繞鉸接部樞轉該臂來在其中送風機靠近 側壁部分102的第一位置與其中送風機處於工作土壤部分15上方的第二位置之間移動送 風機。
[0079] 通風扇或者送風機包括軸流式風扇。此外，理想的，通風裝置231是壓力風扇，因 為大棚本體10具有很大的內部體積。此外，最好是，可以多級地調節通風裝置231的通風 速度。根據本實施例的大棚本體10還包括用作氣流形成裝置23的送風管232,其沿縱向方 向基本上在大棚本體10的整個長度上設置在作物1附近，如圖11中所示。送風管232在 管壁中具有多個很小的通風孔（未顯示）和連接至送風泵233的端部。當空氣被從送風泵 233輸送至送風管232時，通過從通風孔吹出的空氣減小了作物1附近的溼度。注意到，送 風管232設置成，從通風孔吹出的空氣儘可能少地直接吹到作物1上。
[0080] 另外，在大棚本體10中設置多個環境傳感器24(參見圖13)，這些環境傳感器24 配置成檢測包括設置在大棚本體10中的作物1的環境溫度的環境信息。每個環境傳感器 24被配置成測量大棚本體10中作物1附近的室內溫度和工作土壤部分15的地面溫度作為 作物1的環境溫度。此外，理想的，環境傳感器24包括配置成測量作物1附近的溼度的溼 度傳感器和配置成測量作物1附近的光強度的光強度傳感器。可以通過利用光強度傳感器 測量外部光的光強度來估算進入大棚本體10的熱量。可替換地，可使用光強度傳感器的輸 出來區分雨天或夜間與晴天。
[0081] 如上所述，除了給水裝置21之外，通過控制側窗104、天棚簾221、側簾222、通風裝 置231、送風泵233等來改變作物1在大棚本體10中生長的環境。因此，在本實施例中，給 水裝置21、氣流形成裝置23、側窗104、天棚簾221和側簾222構成了環境形成裝置，該環境 形成裝置形成了在作物1附近的環境。通過控制裝置30 (參見圖1)來執行這種環境形成 裝置的操作控制。
[0082] 控制裝置30被配置成控制開關閥215與216的打開/關閉、水泵217的水壓力調 節、冷卻器219的水溫調節、天棚簾221與側簾222的打開/關閉、側窗104打開量的調節、 通風裝置231的操作與停止、至送風管232的氣流等。使用接通/切斷至各個裝置的電力 供應的電磁接觸器（電磁繼電器）來打開/關掉至所述裝置的電力。控制裝置30安放在 安裝至大棚本體10的殼體中並且構成控制板。此外，控制裝置30按預定周期從環境傳感 器24處獲得環境信息，並且使用所獲得的環境信息來執行上述控制。稍後將描述控制裝置 30的具體操作。控制裝置30包括按照程序操作的、作為主要硬體元件的例如微型計算機的 設備。
[0083] 例如，控制裝置30接收環境傳感器24的輸出並且經由包含在個人電腦中的接口 單元或者附加至個人電腦的接口單元將指令傳送給各個裝置。也就是說，通過個人電腦來 執行程序，可以使個人電腦起到控制裝置30的作用。控制裝置30可以被配置成專用裝置 而不是通用計算機。
[0084] 如圖1中所示，控制裝置30包括連接至如上所述的各裝置與環境傳感器24的接 口單元（以下簡稱"I/F單元"）31、配置成存儲稍後描述的各種數據的存儲單元32和記錄 日期與時間的內裝式計時器33,例如，實時計時器。控制裝置30還包括處理單元34,該處 理單元34配置成利用經由I/F單元31從環境傳感器24獲得的環境信息和存儲在存儲單 元32中的各種數據來控制如上所述的各裝置。I/F單元31包括配置成分別打開/切斷至 所述裝置的電力供應的電磁接觸器。例如，I/F單元31從環境傳感器24獲取環境信息的 時間間隔被設為一到十五分鐘。用作用戶界面的裝置（未顯示）連接至I/F單元31，並且 使用者可以通過該裝置執行保存在存儲單元32中的內容設置、內裝式計時器33的時間調 整等。
[0085] 順便提及，大棚本體10包括溫度傳感器35和控制裝置30,該溫度傳感器35配置 成測量大棚本體10外部的空氣溫度，並且控制裝置30配置成經由I/F單元31來獲取由溫 度傳感器35測得的、作為一項環境信息的溫度並且根據需要應用所獲取的信息。此外，控 制裝置30具有從由內裝式計時器33所測得的日期與時間來區分季節和時刻的功能。
[0086] 控制裝置30配置成利用由溫度傳感器35測得的、直到當天日出的大棚本體10的 最低外部空氣溫度來改變操作內容。也就是說，因為最低外部空氣溫度是用於確定季節的 指示，所以控制裝置30配置成通過直到當天日出的最低外部空氣溫度來確定季節。例如， 如果直到當天日出的外部空氣溫度的最低溫度為18°C以上，則控制裝置30可以確定其是 夏季，並且如果該最低溫度為KTC或以下，則控制裝置30可以確定其是冬季。
[0087] 注意到，如果直到當天日出的最低空氣溫度從KTC到18°C，則控制裝置30使用既 不是夏季也不是冬季的正常（標準）操作內容。理想的，結合由內裝式計時器33測得的日 期與時間來確定季節。控制內容包括空閒周期長度、澆水的水量、側窗104的打開/關閉、 天棚簾221與側簾222的打開/關閉、和通風裝置231與送風泵233的操作。
[0088] 控制裝置30根據季節改變環境形成裝置的控制內容的理由是作物1附近的環境 根據季節而變化。因為作物1附近的環境根據一天的時間周期而變化，所以控制裝置30還 理想地配置成根據一天的時間周期來改變控制內容。在下文中，在描述了其中根據季節改 變控制內容的實例之後，將描述其中控制裝置30根據一天的時間周期來改變控制內容的 實例。
[0089] 首先，將作為實例來描述其中在夏季抑制大棚本體10的內部空間中的溫度升高 的情況中的操作。在夏季，因為作物1的環境溫度升高，很可能發生例如作物1的徒長、葉 片發黃、曬傷葉尖、葉片起皺和病害的問題。具體地說，柔弱蔬菜很可能具有這類問題，並且 此外，很可能由於葉片破損而出現質量方面的變化。因此，必須抑制大棚本體10的內部空 間中的溫度升高並且降低葉片的溫度。
[0090] 此處，當在夏至前後白晝時間增加時例如菠菜的長日照植物很可能形成花蕾，並 且可能由於作物長得過大而喪失了商品價值。當在播種時調整種子之間的間距，發現在種 子的間距與作物長得過大的機率之間存在關係。
[0091] 現在將顯示該關係的一實例。作物1中的每個是菠菜，並且種植種子以形成多個 直線列。在該情況中，通過如表1中所示地播種種子極大地減小了作物長得過大的發生概 率。
[0092] [表 1]
[0093]

【權利要求】
1. 一種農用大棚，包括： 至少一個大棚本體，其中由框架支撐具有半透明性的覆蓋材料並且內部形成用於作物 生長的空間； 環境形成裝置，其包括給水裝置，該給水裝置被配置成通過從上方給生長在所述大棚 本體內的作物的簇澆水以給所述作物給水並且控制所述作物的環境溫度，所述環境形成裝 置被配置成形成其中生長所述作物的環境； 環境傳感器，其配置成檢測環境信息，所述環境信息包括所述大棚本體的內部空間中 的、所述作物的環境溫度；以及 控制裝置，其配置成從所述環境傳感器獲取所述環境信息，並且根據所述環境信息來 控制通過所述給水裝置的澆水時機和澆水量中的至少一個，以便獲得適於所述作物生長的 溫度和溼度， 其中所述控制裝置被配置成通過在根據所述環境信息所確定的澆水周期中驅動所述 給水裝置來執行澆水，並且在所述澆水周期之後的空閒周期通過所述給水裝置禁止澆水。
2. 根據權利要求1所述的農用大棚，其中所述控制裝置具有控制包括所述給水裝置的 所述環境形成裝置的操作的功能並且被配置成根據季節改變用於控制所述環境形成裝置 的控制內容。
3. 根據權利要求2所述的農用大棚，還包括用於測量所述大棚本體外部的溫度的溫度 傳感器， 其中所述控制裝置被配置成根據由所述溫度傳感器直到當天日出所測得的最低溫度 來確定所述季節。
4. 根據權利要求2或3所述的農用大棚，其中所述控制裝置被配置成設定通過所述給 水裝置澆水的時機和量中的至少一個，從而所述作物的環境溫度變為高於適於在冬季生長 的溫度。
5. 根據權利要求2到4中任一項所述的農用大棚，其中所述控制裝置被配置成根據時 間間隙來改變用於控制所述環境形成裝置的控制內容。
6. 根據權利要求1到5中任一項所述的農用大棚，其中所述控制裝置被配置成根據所 述作物的生長階段來改變所述空閒周期。
7. 根據權利要求1到6中任一項所述的農用大棚，其中所述控制裝置被配置成根據所 述作物的生長階段來改變通過所述給水裝置澆水的量。
8. 根據權利要求1到7中任一項所述的農用大棚， 其中所述給水裝置包括： 澆水裝置，其被配置成執行澆水從而將水直接施加至所述作物；以及 噴霧裝置，其被配置成將水噴灑到所述作物上方的空間內。
9. 根據權利要求8所述的農用大棚， 其中所述至少一個大棚本體包括多個大棚本體；以及 其中所述農用大棚還包括給水設備，該給水設備配置成向設置在所述多個大棚本體的 每個中的所述澆水裝置和所述噴霧裝置中的至少一個供給水並且由所述多個大棚本體所 共用。
10. 根據權利要求9所述的農用大棚，其中所述控制裝置被配置成根據所述給水設備 的給水能力與所述多個大棚本體中的每個所需水量之間的關係，來從所述多個大棚本體中 選擇至少一個大棚本體為從所述給水設備給水的目標。
11. 根據權利要求10所述的農用大棚，其中當作為用於從所述給水設備供給水的目標 的所述至少一個大棚本體包括為用於從所述給水設備供給水的目標的多個大棚本體時，在 其中作為用於從所述給水設備供給水的目標的所述大棚本體所需水量超過所述給水設備 的給水能力的情況中，所述控制裝置依次使所述給水設備向作為用於從所述給水設備供給 水的目標的所述大棚本體供給水。
12. 根據權利要求1到11中任一項所述的農用大棚，其中所述控制裝置被配置成從位 於與所述作物的生長階段對應的位置處的所述環境傳感器獲取所述環境信息。
13. 根據權利要求1到12中任一項所述的農用大棚， 其中所述環境形成裝置還包括氣流形成裝置，所述氣流形成裝置配置成在所述大棚本 體內部、所述作物附近形成氣流，以及 其中所述控制裝置被配置成根據通過所述給水裝置澆水的時機和量中的至少一個來 控制所述氣流形成裝置的操作。
14. 根據權利要求1到12中任一項所述的農用大棚， 其中所述環境形成裝置還包括氣流形成裝置，所述氣流形成裝置配置成在所述大棚本 體內部、所述作物附近形成氣流，以及 其中所述控制裝置使所述氣流形成裝置在一範圍內有規律地操作，在該範圍內使所述 作物的環境溫度在冬季中維持在預定溫度或以上。
15. 根據權利要求14所述的農用大棚， 其中所述大棚本體整體地包括： 彼此對置的一對側壁部分，橫跨所述對側壁部分延伸的頂棚部分；以及 彼此對置並且與所述對側壁部分相交的一對端壁部分， 其中所述環境形成裝置還包括設置在所述對側壁部分的至少一個中的、可打開/可關 閉的側窗，以及 其中所述氣流形成裝置被安裝到所述對端壁部分的至少一個上並且被配置成當所述 側窗打開時通過沿穿過所述對端壁部分的方向在所述大棚本體中形成氣流來從所述側窗 吸入外部空氣。
16. 根據權利要求15所述的農用大棚， 其中所述對端壁部分的每個設有可打開/可關閉的端窗， 其中所述氣流形成裝置安裝到所述對端壁部分的每個上，以及 其中形成對的所述氣流形成裝置在所述大棚本體中彼此相對於沿著穿過所述對端壁 部分的方向的中線設置在相反側上，並且各設置成面向設置在所述對置的端壁部分中的所 述端窗。
17. 根據權利要求15或16所述的農用大棚， 其中所述環境形成裝置還包括簾，所述簾被在關閉狀態與打開狀態之間可打開/可關 閉地驅動，在所述關閉狀態中減少照射在所述作物上的外部光，在所述打開狀態中不阻擋 照射在所述作物上的外部光，以及 其中所述氣流形成裝置設置在所述作物上方並且在所述簾的關閉狀態中定位在對於 所述頂棚部分的相對側上，在它們之間插設該簾。
18. 根據權利要求16所述的農用大棚， 其中所述側窗和所述端窗被可打開/可關閉地驅動，以及 其中所述控制裝置被配置成根據由所述環境傳感器檢測到的所述環境信息來控制所 述側窗的打開/關閉、所述端窗的打開/關閉和所述氣流形成裝置的操作。
19. 根據權利要求15到18中任一項所述的農用大棚， 其中安裝到所述端壁部分上的所述氣流形成裝置包括： 本體裝置，其配置成形成所述氣流，以及 安裝框架，其固定到所述端壁部分上，並且其中所述本體裝置聯接至所述安裝框架的 位置是可改變的。
20. 根據權利要求15到19中任一項所述的農用大棚， 其中安裝到所述端壁部分上的所述氣流形成裝置包括各具有軸流式風扇的多個通風 扇或者送風機，並且所述軸流式風扇的旋轉軸的軸線設置在直線上。
21. 根據權利要求1到20中任一項所述的農用大棚，還包括簾，所述簾配置成在關閉 狀態與打開狀態之間可打開/可關閉地驅動，在所述關閉狀態中減少照射在作物上的外部 光，在所述打開狀態中不阻擋照射在作物上的外部光， 其中所述控制裝置被配置成根據通過所述給水裝置澆水的時機和量中的至少一個來 驅動所述簾以便打開或者關閉。
22. 根據權利要求1到21中任一項所述的農用大棚， 其中所述控制裝置包括被配置成從外部獲取天氣預報信息的通信接口單元， 所述控制裝置被配置成通過從經由所述通信接口單元獲得的天氣預報信息預測所述 環境溫度，來確定通過所述給水裝置澆水的時機和量中的至少一個的方案。
23. 根據權利要求1到22中任一項所述的農用大棚，其中所述環境傳感器被配置成檢 測所述大棚本體內部的溼度和光強度中的至少一個以作為除了所述作物的環境溫度之外 的環境信息。
24. 根據權利要求1到23中任一項所述的農用大棚，其中所述給水裝置包括配置成調 節水溫的冷卻器。
【文檔編號】A01G9/24GK104427859SQ201380035918
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月12日 優先權日:2012年8月23日
【發明者】谷澤孝欣, 真繼伸, 兒玉尚史, 長友真吾, 廣田伸也, 狩集慶文, 鄭雨炫 申請人:松下智慧財產權經營株式會社