專利名稱：一種植物栽培系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于溫室、陽臺、天臺及室內無土栽培技術領域，尤其涉及一種具有LED植物燈及太陽能發電系統的植物栽培系統。
背景技術：
設施農業及設施家庭園藝是一個能耗相對較高的產業，如何解決供應電力及節能是其一個重要的研究課題。其中，人工光源作為設施農業、設施園藝的重要組成部分，同時也是耗能和增加運行成本的主要因素。長期以來在設施園藝領域使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、白熾燈等，這些光源的突出缺點是能耗大、運行費用高。有關大型連棟溫室人工補光(以高壓鈉燈或金屬鹵素燈為人工光源)的能耗功率約為200kw/ha ；植物苗工廠(以熒光燈為人工光源)各種設備的能耗比例為照明約占82% ;人工光植物工廠(以熒光燈為光源)的照明能耗(三層結構)為800W/m2，約占總能耗的45-55% ;植物組培人工光(以熒光燈為人工光源)的能耗(培養架四層結構)為500-600W/m2，約占運行費用的30%-40%。因此，有必要尋找一種能有效降低能耗、提高人工光源發光效率的方法。此外，設施農業中通常會使用到霧化栽培技術，霧化栽培技術是利用噴霧裝置或超聲波將營養液霧化為小霧滴狀，直接噴射到植物根系以提供植物生長所需的水分和養分的一種無土栽培技術。但是現有的氣霧栽培技術在應用過程中發現存在如下的缺點I、植物對營養液的吸收比較慢，吸收率比較低；2、營養液容易在裝置和管道內結垢，時間長會引起管路堵塞，從而最終影響噴霧效果;3、一旦水源和營養液受到病菌污染，會造成連鎖的植物病毒害反應。4、氣霧栽培在供電出現問題時造成植株根系無法及時獲得水分及養分的供應，影響植物生長。
發明內容本實用新型實施例的目的是針對現有設施農業中存在的高能耗的問題，提出一種植物栽培系統。為了達到上述發明目的，本實用新型提出的一種植物栽培系統是通過以下技術方案實現的一種植物栽培系統，包括栽培箱、植物生長燈及用于對負載供電的電源，其特征在于所述植物生長燈為LED燈，所述電源至少包括光伏發電系統，所述光伏發電系統包括依次連接的太陽能電池組件、控制器和蓄電池組，所述控制器直接或間接地與所述LED燈連接。采用上述技術方案，采用太陽能光伏發電系統代替傳統電源，或者作為傳統電源的補充電源，在傳統電力能源故障或者不足的情況下，支援設施農業、家庭園藝的正常運轉。同時采用LED燈來替代常規的高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、白熾燈等類型的植物生長燈。在控制器直接與LED燈相連時，利用蓄電池提供的直流電源供電，避免了電流變換(直交流變換)過程中的電力損失。在本實用新型的具體實施方式
中，所述LED燈由至少兩種波長的單色LED光源組合構成。由于植物的各個階段的成長，其不同部分如根、葉的生長需要的光是不同的。采用上述技術方案后，可利用LED光源可發出光波較窄的單色光的特點，根據不同時期植物不同部分的需要，對于LED光源進行任意組合，實現照射光的合理配置，可以得到更好的生長效果。在本實用新型的進一步的具體實施方式
中，所述LED燈由紅橙LED光源及藍紫LED光源組合構成。在園藝作物的光合作用，主要是利用波長為610-720nm (波峰為660nm)的
紅橙光，吸收的光能約占生理輻射的55%左右；其次是波長為400-510nm (波峰為450nm)的藍紫光，吸收的光能約占生理輻射的8%左右。所以利用LED光源發出植物生長所需要的單色光(如波峰為450nm的藍光、波峰為660nm的紅光等)。紅藍光LED組合后，能形成與作物光合作用和形態建成基本吻合的光譜吸收峰值，光能利用率可達80%-90%，節能效果顯著。在本實用新型的具體實施方式
中，所述光伏發電系統還包括與控制器連接的逆變器，所述逆變器與所述LED燈連接。采用上述技術方案后，光伏發電系統通過逆變器轉化為交流電，使其可直接與采用常規電源供電的負載相連，進而使光伏發電系統作為常規電源的重要補充部分。在本實用新型的進一步的具體實施方式
中，所述植物栽培系統還包括與所述逆變器相連的超聲波霧化栽培系統。在本實用新型的進一步的具體實施方式
中，所述超聲波霧化栽培系統包括通過管路順次連接的水源、磁化器、營養液池和超聲波霧化器，所述超聲波霧化器上設有風機，所述超聲波霧化器還通過管道連通位于所述栽培箱內植物根系位置處的氣霧嘴。采用上述技術方案，先通過磁化處理，在不改變水原有的化學成份條件下，使水中礦物質的物理結構發生變化。通過磁化，將原來締合鏈狀的大分子，斷裂成單個小分子，水分子偶極距發生偏轉。這樣水中溶解鹽類的正負離子(垢分子)被單個水分子包圍，使水中的鈣、鎂等結垢物的針狀結晶改變為粒狀結晶體，相互粘附與聚積特性受到了破壞，從而在受熱面或管理壁上不結硬垢，粒狀結晶體則隨排污孔排出，同時由于水分子偶極距增大，使其與鹽類正負離子吸引力增大，(使受熱爐壁)、管壁上原有的舊垢逐淅開裂、疏松、自行脫落。檢測表明經過磁化的水的物理化學屬性都產生了變化水的電導率提高2% ;PH提高O. 4-1. O ;表面張力下降1%_2% ;對固體物質的侵潤角增大，侵潤能力增強，蒸發速度提高；對一些鹽類的溶解度提高20%-70% ;蒸發滲透壓提高I. 34倍；溶氧量增加3-6Mg/L，改變了水中微生物、生物的生長環境，另外，小分子的營養液更利于植物吸收，提供了營養液的吸收速度。然后對營養液再進一步進行超聲波霧化處理成1-3 μ m的氣霧,可以延長營養液氣霧在植物根系空間虛浮的時間，懸浮時間可以達二小時以上，這樣更利于植物的吸收，進一步提高了營養液的吸收速度和吸收率。由于超聲波營養液氣霧在傳送過程中沒有壓力，只是氣體的流動傳送，使霧氣充滿根系夾層，并且使用根系夾層作為流通的通道。相對于一般的氣霧懸浮時間更持久，傳輸工程中消耗損耗大大減少。由于沒有壓力不會有水沖壓產生的洗根現象，跟具有良好的形態特點，其根毛生長良好，根的吸收吸能更好。在本實用新型的具體實施方式
中，所述營養液池和所述磁化器之間設有紫外線殺菌器。通過紫外線殺菌器可以將水中的病菌殺滅，避免植物病蟲害的傳播，可有效根除植物于栽培期時受各種病菌及原生菌的感染而導致無法正常生長。在本實用新型的具體實施方式
中，所述紫外線殺菌器通過管路與在所述栽培箱底部形成的回水口連通。采用這樣的技術方案，可以將未被植物吸收的水分進行回收，以節約水資源，同時采用紫外線殺菌器將回收水中的病菌殺滅。在本實用新型的具體實施方式
中，所述紫外線殺菌器和所述磁化器之間設有過濾器。在本實用新型的具體實施方式
中，所述逆變器與所述超聲波霧化栽培系統、所述LED燈之間設置有定時器。與現有技術相比，本實用新型所提出的技術方案具有如下優點通過太陽電池進行光電變換成電能，在植物栽培的過程里，可有效的代替傳統電源或作為補充電源的動力。采用LED光源作為植物生長燈，可替代光合作用，且與傳統使用高壓鈉燈、白熾燈、熒光燈等其他人工光源相比，節能效果顯著，耗電量僅為白熾燈的八分之一，熒光燈的二分之一，同時具有壽命長的優點。而且利用LED光源可發出光波較窄的單色光的特點，根據不同時期植物不同部分的需要，對于LED光源進行任意組合，實現照射光的合理配置，可以得到更好的生長效果。
通過
以下結合附圖對其示例性實施例進行的描述，本實用新型上述特征和優點將會變得更加清楚和容易理解。圖I為本實用新型實施例結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解如圖I所示，標號分別表示10_植物，11-根系，100-栽培箱，101-常規電源、102、103、104-定時器，105-回水口，106-逆止閥，200-營養液池，201-自動補水閥，300-磁化器，400-過濾器，500、501-LED燈，600-紫外線殺菌器，700-超聲波霧化器，701-氣霧嘴，800-風機，900-太陽能電池組件，901-逆變器，902-蓄電池，903-控制器，1000-水源。參見圖1，本實施例中植物栽培系統主要由栽培箱100、LED燈500、LED燈501、光伏發電系統和超聲波霧化栽培系統四部分構成，其中LED燈(500、501)包括LED光源和驅動電路，且LED燈500、501中，led光源由波長457. 6nm的紅橙LED光源及波長630. 4nm的藍紫LED光源組合構成，且紅橙LED光源及藍紫LED光源的光強度比為8:1。優選的，LED燈500、501中采用功率相同的復數個紅橙LED光源及藍紫LED光源，且數量比為8:1。光伏發電系統由太陽能電池組件900、控制器903、逆變器902和蓄電池902組成，其中太陽能電池組件900連接控制器903，控制器903分別連接逆變器901和蓄電池902，逆變器902連接供電負載。白天，在光照條件下，太陽電池組件900產生一定的電動勢，通過組件的串并聯形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統輸入電壓的要求。再通過控制器903對于蓄電池902進行充電，將由光能轉換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組902為逆變器901提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉換成交流電，接入現有的電網中。在此電網中還包括常規電源101，而光伏發電系統作為電源101的有效補充。常規電源101以及逆變器901通過定時器102、103、104與LED燈500、501、超聲波霧化栽培系統分別連接。超聲波霧化栽培系統包括通過管路順次連接的水源1000、磁化器300、過濾器400、紫外線殺菌器600和營養液池200。營養液池200通過自動補水閥201連接超聲波霧化器700，超聲波霧化器700上設有風機800，所述超聲波霧化器700還通過管道連通位于所述栽培箱100內植物10的根系11位置處的氣霧嘴701。另外，栽培箱100中具有水回收口 105，該回水口 105由通過逆止閥106、紫外線殺菌器600連接到營養液池200。本實用新型所屬領域的一般技術人員可以理解，本實用新型以上實施例僅為本實用新型的優選實施例之一，為篇幅限制，這里不能逐一列舉所有實施方式，任何可以體現本實用新型權利要求技術方案的實施，都在本實用新型的保護范圍內。需要注意的是，以上內容是結合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，在上述實施例的指導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.ー種植物栽培系統，包括栽培箱、植物生長燈及用于對負載供電的電源，其特征在于所述植物生長燈為LED燈，所述電源至少包括光伏發電系統，所述光伏發電系統包括依次連接的太陽能電池組件、控制器和蓄電池組，所述控制器直接或間接地與所述LED燈連接。
2.如權利要求I所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述LED燈由至少兩種波長的單色LED光源組合構成。
3.如權利要求2所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述LED燈由紅橙LED光源及藍紫LED光源組合構成。
4.如權利要求I所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述光伏發電系統還包括與控制器連接的逆變器，所述逆變器與所述LED燈連接。
5.如權利要求4所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述植物栽培系統還包括與所述逆變器相連的超聲波霧化栽培系統。
6.如權利要求5所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述超聲波霧化栽培系統包括通過管路順次連接的水源、磁化器、營養液池和超聲波霧化器，所述超聲波霧化器上設有風機，所述超聲波霧化器還通過管道連通位于所述栽培箱內植物根系位置處的氣霧嘴。
7.如權利要求6所述的ー種植物栽培系統,其特征在于所述營養液池和所述磁化器之間設有紫外線殺菌器。
8.如權利要求7所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述紫外線殺菌器通過管路與在所述栽培箱底部形成的回水口連通。 9、如權利要求7或8所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述紫外線殺菌器和所述磁化器之間設有過濾器。10、如權利要求6所述的ー種植物栽培系統，其特征在于所述逆變器分別與所述超聲波霧化栽培系統、所述LED燈之間設置有定時器。
專利摘要本實用新型屬于溫室、陽臺、天臺及室內無土栽培技術領域，尤其涉及一種植物栽培系統。該系統包括栽培箱、植物生長燈及用于對負載供電的電源，其特征在于所述植物生長燈為LED燈，所述電源至少包括光伏發電系統，所述光伏發電系統包括依次連接的太陽能電池組件、控制器和蓄電池組,所述控制器直接或間接地與所述LED燈連接。其優點是通過太陽電池進行光電變換成電能，可有效的代替傳統電源或作為補充電源的動力；采用LED光源作為植物生長燈，節能效果顯著，同時具有壽命長的優點。而且利用LED光源可發出光波較窄的單色光的特點，根據不同時期植物不同部分的需要，對于LED光源進行任意組合，實現照射光的合理配置，可以得到更好的生長效果。
文檔編號A01G31/02GK202565900SQ2012202032
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者魏家威, 張云芳 申請人:張云芳