一种光照角度可调的种植温室设计

2020-03-17殷慧子王理想奚小波张瑞宏

农业装备技术 2020年1期

殷慧子，王理想，奚小波，马超，张瑞宏

（1.扬州大学机械工程学院/扬州大学江苏省现代农机农艺融合技术工程中心；2.江苏思水源农业科技有限公司，江苏扬州 225000）

0 引言

随着社会经济的快速发展，我国农业发展水平也在不断的提高，设施农业也处于蓬勃发展的阶段。日光温室在中国设施农业的发展中有着不可或缺的地位，是近年来农业种植业中效益最好的产业[1]。温室为作物提供了全年正常生长的条件，实现了透光率高、能量消耗低同时还减少了种植成本[2]。

为提高温室出产与利用率，目前温室设施种植已大面积采用多层立体种植方式。光照是直接影响温室作物生长的关键因素，在立体种植方式中，种植温室向阳的部分能充分吸收太阳光照，有利于作物生长；而对向阴作物而言，其因立体种植高度而存在光照不足，不利于整个温室作物的平衡生长。针对上述问题，本文设计了一种光照角度可调的种植温室，合理地解决温室种植环境中无法改变入射角度的技术问题。该装置包括种植箱体，种植箱体的上、下部均铰接折光板且折光板角度可调，通过角度可调的折光板和光照反射板的联合设置，调节光线照射进种植箱的角度，使得作物得到了更好的生长。

1 总体结构与工作原理

1.1 温室整体结构

该种植装置主要由光照反射板、折光板、连接杆、种植箱体、风雨传感器、角度调节杆、调节板、折光板、种植架、折光板收放机构组成，其结构如图1所示。另外，种植箱的外侧外接有风雨传感器，箱体内排布若干种植架，每层种植架上还配有水平梁、移动梁且在移动块连接处装有喷嘴。

1.2 工作原理

光照可调节温室是随着光照角度的不同、种植物对光照的需求不同而进行的设计，其工作原理如图2所示。根据需求，折光板的角度会随着驱动结构中的驱动电机转动，光照反射板也随着驱动电机的转动转至所需的位置。种植架上具有来回喷洒功能，在角度调节的折光板和光照反射板的联合设置，调节光线照射进种植箱的角度，促进温室种植物的生长；每层种植层上都设置有前后左右移动的喷嘴，供水更加均匀；风雨传感器也可根据天气或植物需求将折光板进行开关闭合，为温室种植物提供适合的环境。

2 关键结构设计

2.1 折光板收放机构

种植箱体的左右两侧均连接驱动折光板转动装置，转动装置上连接了可上下移动的移动座且安装了可转动连接杆，远离种植箱体的一端连接在折光板的外侧，折光板收放机构如图3所示，包含了驱动电机、固定壳体、支撑座、丝杆。折光板的角度调节是通过折光板收放机构中的驱动电机工作，带动输出轴转动，由于输出轴与丝杆连接，则输出轴带动丝杆一起转动；丝杆与移动座的螺纹连接，则丝杆带动移动座移动，控制驱动电机的动作方向、移动座的上下移动。移动座向下移动时，连接杆向下摆动，折光板向下展开；移动座向上移动时，连接杆向上摆动，折光板向上折起；若折光板角度转至所需角度时，驱动电机便停止工作。

2.2 光照反射板结构

光照调节框的两侧也连着光照反射板转动的折光板收放机构，如图4所示，折光板收放机构上也安装着可上下移动的移动座，移动座上连接着角度调节杆，远离光照反射板的一端连接在折光板的外侧。当驱动机工作，输出轴转动，输出轴与丝杆相连接，则带动移动座移动，控制驱动电机的动作方向、移动座的上下移动。移动座向下移动时，连接杆向下摆动，光照反射板向外展开；移动座向上移动时，连接杆向上摆动，光照反射板向折光板所在方向转动，若光照反射板调节至所需角度时，驱动电机便停止工作。

2.3 移动喷洒装置

种植箱体内有种植架，为了能给每层种植物提供水分，种植层的下侧装有水泵且每层种植架上方有两个间隔的水平梁，移动梁可以沿着水平梁的长度方向移动，其结构如图5所示。移动梁上有移动槽并连接着移动滑块，移动滑块连着向下伸出的连接部，连接部上装有喷嘴。种植架上不仅实现了前后移动，还进一步实现了喷嘴的左右移动。水平梁的一端安有电机，电机连接连接轴，连接轴放于移动槽中，轴的两端通过皮带连接着主、从动轮，传动带上、下端固定连接有滑动块，移动梁就安置在两滑动块之间；移动梁的一端也安有电机，电机连接连接轴，连接轴放于移动槽中，轴的两端通过皮带连接着主、从动轮，主动轮经传动带与从动轮连接，滑动块与传动带固定连接。

当需要给作物洒水时，打开水泵，移动梁上的水泵连接轴转动，主动轮经过传动带转动带动从动轮，移动滑块也随传动带移动，当一排植物洒完水后，水平梁上的移动电机转动，连接轴转，主动轮经过传动带转动带动从动轮转动，传动带的移动带动移动块的移动，控制移动电机的工作，使移动块往没有洒过水的植物所在的方向移动，等移至下一排位置时，水平梁的电机停止时，移动梁的电机再次工作，其结构如图6所示。