專利名稱：集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業設施，特別是一種集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施。
背景技術：
太陽能是可再生的綠色能源，開發利用太陽能成為一項重要的可持續發展能源戰略決策，受到各國政府的高度重視，光伏發電是太陽能資源利用最為重要的研究領域之一， 自1997年美國和歐洲相繼宣布“百萬屋頂光伏計劃”，日本實施“屋頂光伏計劃”以來，光伏發電已進入加速發展階段。太陽電池是光伏發電的核心器件，太陽電池的生產屬于高新技術產業，隨著太陽能光伏發電技術的進步，太陽電池的應用已經從軍事領域、航天領域逐步的進入到工業、商業、農業、通信、家用電器以及公用設施等部門，光伏建筑一體化 (building integrated photovoltaic，BIPV)將成為光伏發電最重要的應用領域之一。把光伏發電與農業設施一體化建設也將是現代農業設施發展的重要方向之一。我們知道太陽光譜中可見光部分僅占全部太陽輻射52%，不可見的紅外光線占 43%，而紫外線占有5%。葉綠素吸收最多的是紅光，同時作用也是最大，黃光次之，藍紫光的同化效率僅為紅光的14%。目前太陽電池用來發電的光是太陽光譜的短波部分，而對于長波的紅光和紅外線幾乎不能利用，這正好與植物吸收的光譜互補，研制出對短波高效吸收、對長波完全透明的薄膜太陽電池板并用作植物栽培設施的屋頂，一舉兩得，即可發電又可成為建筑體的一部分，對于太陽光譜的能量也可實現全波段利用。再者，各種害蟲都是復眼， 其視覺系統只對藍紫光敏感，該設施將害蟲敏感的藍紫光及紫外線用于發電，相當于隔絕藍紫光，害蟲就以為種植物系統是黑的，因而不會進入，這樣就有利于在設施里生產無公害的農產品。
發明內容
本發明的目的在于提供一種集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，該設施不僅節能省電，而且利于植物生長，有利于提高農產品的產量和品質。本發明的目的是這樣實現的一種集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，包括具有頂棚和側壁的溫室，所述溫室頂棚設有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段(570nm以下)的光并透過部分長波波段 (600nm以上)的光，以同時進行光伏發電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內設有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。該設施還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動控制光伏發電和特征光譜LED燈照明的時間、周期。所述溫室內分別設有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、 溫度調節裝置和濕度調節裝置，所述智能控制裝置的輸入端與所述溫度傳感器、濕度傳感器和照度傳感器相連接，輸出端與所述溫度調節裝置、濕度調節裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內的溫濕度和照度。本發明的有益效果是以新型分光式薄膜太陽電池板充當其屋頂，構建一套屋頂太陽能發電系統，為該系統的其它設備(如LED燈、空調等)提供電力；設施內根據所栽培植物安裝特征光譜LED燈，通過調節光照時間與強度，促進植物生長，生產無公害的農產品，不僅能夠提高農產品的產量和品質而且能夠調節產品上市時間，提高其經濟效益。設施內設置有多種傳感器和一個智能控制裝置，能夠實現對光伏發電系統、照明系統和植物栽培系統的各種數據進行處理并根據要求進行控制，使整個設施能夠按照植物栽培的需求進行運轉。下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
圖1是本發明實施例的結構示意圖。圖2是本發明實施例的控制系統示意圖。圖中，1、分光式薄膜太陽能電池板，2、透光玻璃頂棚，3、透光玻璃側壁，4、不透光墻體，5、地墻。
具體實施例方式本發明集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，包括具有頂棚和側壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段(570nm以下)的光并透過部分長波波段(600nm以上) 的光，以同時進行光伏發電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內設有特征光譜LED 燈，所述特征光譜LED燈所發出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。上述分光式薄膜太陽能電池板由多結太陽能電池芯片組成，所述分光式薄膜太陽能電池板對太陽光中長波波段(600nm以上)的光的透過率大于50%。上述溫室的頂棚設有多個分光式薄膜太陽能電池板，在本發明較佳實施例中，所述分光式薄膜太陽能電池板所占面積為頂棚總面積的75%，也可根據設施內所栽培的植物品種確定。上述溫室的頂棚除了分光式薄膜太陽能電池板外均為透光玻璃，側壁的下側部為不透光墻體，上側部為透光玻璃和透氣窗。在本發明的另一實施例中，上述溫室側壁的上側部也設有分光式薄膜太陽能電池板或柔性薄膜太陽能電池板。為了實現設施的智能控制，該設施還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動控制光伏發電和特征光譜LED燈照明的時間、周期。上述溫室內分別設有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調節裝置和濕度調節裝置，所述智能控制裝置的輸入端與所述溫度傳感器、濕度傳感器和照度傳感器相連接，輸出端與所述溫度調節裝置、濕度調節裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內的溫濕度和照度。上述智能控制裝置中存儲有所栽培植物的生理習性信息(包括所需溫度、濕度、照度和周期等)，以控制溫室內的溫濕度和照度滿足植物生長的需求。
該設施內還設有噴灌裝置，智能控制裝置可根據所栽培植物的生理習性信息或外部設備的輸入，控制噴灌裝置工作。上述溫室內設有發光光譜范圍不同的多種特征光譜LED燈，所述智能控制裝置中存儲有不同栽培植物種類與特征光譜LED燈的對應關系信息，所述智能控制裝置可根據預設的時間周期或外部設備的輸入改變各特征光譜LED燈的工作狀態。在本發明的一實施例中，上述植物栽培設施為西紅柿等蔬菜栽培設施，所述特征光譜LED燈的所發出光的光譜范圍為430ηπΓ480ηπι和630 nm^690nm,而且兩種燈的強度和光照的周期不同。在本發明的另一實施例中，上述植物栽培設施為百合花等花卉栽培設施，所述特征光譜LED燈的所發出光的光譜范圍為400ηπΓ500ηπι和620nnT720nm，而且兩種燈的強度和光照的周期不同。該設施既是一座小型光伏發電站，又是一座高效的植物栽培設施，由于它不僅節約土地資源，而且可以節約投資，可以適應城市園藝設施和建設社會主義新農村的需要并造福于人類。根據國家“太陽能光伏產業十二 X五發展規劃”將太陽能農業屋頂劃定為示范項目，享受國家補貼，國家給予1. 15元/度的上網電價并由國家電網統一收購，為農民創造更多收入。在該設施里可根據種植的園藝植物的品種配置相應的特征光譜LED燈，根據其生長的規律實時開啟，以促進其生長，提高其產量和品質，縮短植物成熟周期，調節產品的上市時間，提高其種植的經濟效益。本項目將優先應用在蔬菜和花卉種植上，將為廣大市民提供無公害蔬菜和花卉的同時實現大面積太陽能發電，成為城市園藝和新型農業的經濟增長
點ο本發明可以在我國城市和廣大農村推廣，能夠為城市園藝設施和建設社會主義新農村和發展現代農業生產提供新的技術支持，它既能提升農業品質和效益又能節約土地資源和提供綠色能源，使城市園藝設施和農村植物栽培設施的發展邁進一大步，因此將具有廣闊的市場。以上是本發明的較佳實施例，凡依本發明技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本發明技術方案的范圍時，均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，包括具有頂棚和側壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段的光并透過部分長波波段的光，以同時進行光伏發電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內設有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。
2.根據權利要求1所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述分光式薄膜太陽能電池板由多結太陽能電池芯片組成，所述分光式薄膜太陽能電池板對太陽光中長波波段的光的透過率大于50%。
3.根據權利要求1所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述溫室的頂棚設有多個分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板所占面積為頂棚總面積的75%。
4.根據權利要求1所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述溫室的頂棚除了分光式薄膜太陽能電池板外均為透光玻璃，側壁的下側部為不透光墻體，上側部為透光玻璃和透氣窗。
5.根據權利要求4所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述溫室側壁的上側部也設有分光式薄膜太陽能電池板或柔性薄膜太陽能電池板。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動控制光伏發電和特征光譜LED燈照明的時間、周期。
7.根據權利要求6所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述溫室內分別設有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調節裝置和濕度調節裝置，所述智能控制裝置的輸入端與所述溫度傳感器、濕度傳感器和照度傳感器相連接，輸出端與所述溫度調節裝置、濕度調節裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內的溫濕度和照度。
8.根據權利要求7所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述智能控制裝置中存儲有所栽培植物的生理習性信息，以控制溫室內的溫濕度和照度滿足植物生長的需求。
9.根據權利要求6所述的集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，其特征在于所述溫室內設有發光光譜范圍不同的多種特征光譜LED燈，所述智能控制裝置中存儲有不同栽培植物種類與特征光譜LED燈的對應關系信息，所述智能控制裝置可根據預設的時間周期或外部設備的輸入改變各特征光譜LED燈的工作狀態。
全文摘要
本發明涉及一種農業設施，特別是一種集光伏發電、特征光譜照明一體的多功能植物栽培設施，包括具有頂棚和側壁的溫室，所述溫室頂棚設有分光式薄膜太陽能電池板，所述分光式薄膜太陽能電池板可吸收太陽光中短波波段(570nm以下)的光并透過部分長波波段(600nm以上)的光，以同時進行光伏發電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內設有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發出光的光譜及半波寬度與所栽培植物的特征光譜相適合，以滿足植物生長的需求。該設施不僅節能省電，而且利于植物生長，有利于提高農產品的產量和品質。
文檔編號A01G9/14GK102550334SQ201210033608
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者劉銀春, 張茂斌, 潘東明 申請人:福建農林大學