本發(fā)明涉及植物種植，具體說是一種分布式光纖植物工廠。

背景技術(shù)：

1、植物工廠是一種通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制，實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)軟硬件對作物生育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境要素進(jìn)行智能控制，不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)方式。這里所說的植物工廠是指人工電光源利用型植物工廠，是在完全密閉的環(huán)境下采用人工電光源與營養(yǎng)栽培技術(shù)，進(jìn)行植物周年連續(xù)生產(chǎn)的一種方式。

2、現(xiàn)有植物工廠包含有供電線路、潔凈室、植物種植床、照明裝置等，如圖1和2所示。此外，現(xiàn)有植物工廠的照明裝置采用的是人工電光源燈具，大多是圓形燈管、方形燈管、投光燈、平板燈等大面積泛光照明燈具，都是將大量照明光線同時投放到一個較大區(qū)域內(nèi)，比如投放到栽培有很多棵植物的一層架構(gòu)區(qū)域內(nèi)或栽培有很多棵植物的一個種植槽區(qū)域內(nèi)，無法針對單株植物的生長全過程進(jìn)行精準(zhǔn)光能的匹配。所述植物都有一個從小到大的生長過程，尤其當(dāng)其處在幼苗生長階段、葉片尺寸因?yàn)樘《荒芨采w很小部分所述種植槽有效種植面積時，所述照明裝置發(fā)出的照明光線僅有很少一部分照射到了植物葉片上，而另外的絕大部分照明光線則都投射到了植物葉片以外乃至種植槽以外的無效種植區(qū)域，對植物光合作用沒有任何的貢獻(xiàn)，從而導(dǎo)致照明裝置的光能利用率太低、運(yùn)營耗電成本太高以及空調(diào)新風(fēng)設(shè)備投資過大。此外，現(xiàn)有植物工廠潔凈室內(nèi)植物種植床上安裝了大量體積頗大的人工電光源燈具，一方面造成了潔凈室空間利用率的下降，另一方面則因?yàn)橹参锓N植床空間狹窄從而導(dǎo)致所述人工電光源燈具更換不便且可選擇的燈具范圍受到了很大的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種分布式光纖植物工廠，能夠通過照明裝置對植物進(jìn)行精準(zhǔn)照明，既可以通過自然陽光采集組件進(jìn)行精準(zhǔn)照明，也可以通過人工電光源組件進(jìn)行精準(zhǔn)照明，保證植物能夠有充分光源的同時，大幅度提高光能利用率，降低運(yùn)營成本。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種分布式光纖植物工廠，包括照明裝置、能量光纖傳輸網(wǎng)、投光器、潔凈室和植物種植床；

3、所述照明裝置位于潔凈室外面，所述投光器和植物種植床位于潔凈室內(nèi)部，所述能量光纖傳輸網(wǎng)部分位于潔凈室外，部分位于潔凈室內(nèi)，其前端即接收端與照明裝置連接，后端即光纖發(fā)射端與投光器連接；

4、所述照明裝置、能量光纖傳輸網(wǎng)與所述投光器三者之間保持著一一對應(yīng)關(guān)系；

5、所述潔凈室內(nèi)部安裝有多套植物種植床，所述植物種植床包含有固定框架，所述固定框架可以是單層架構(gòu)，也可以是多層架構(gòu)，所述固定框架每一層的底部安置有植物種植槽，投光器置于固定框架的下方且置于植物的上方，與植物之間保持一一對應(yīng)；

6、所述能量光纖傳輸網(wǎng)進(jìn)入潔凈室內(nèi)分布在所述植物種植床各層固定框架上并與所述投光器相連接；

7、所述照明裝置發(fā)出的光能耦合進(jìn)入所述能量光纖傳輸網(wǎng)，從潔凈室外面進(jìn)入所述潔凈室內(nèi)部，再分布到所述植物種植床各層固定框架上，經(jīng)投光器投射到植物身上，為植物光合作用提供所需的光照能量。

8、具體的，所述照明裝置包括人工電光源照明組件和自然陽光采集照明組件，所述人工電光源照明組件可以是由半導(dǎo)體led光源構(gòu)成的照明裝置，也可以是由其他電光源構(gòu)成的照明裝置。

9、具體的，所述照明裝置、所述能量光纖傳輸網(wǎng)、所述投光燈都是多路架構(gòu)，且三者之間存在著相互對應(yīng)關(guān)系，所述多路投光器與多棵植物或植物體之間也存在著相互對應(yīng)；

10、所述多路照明裝置、所述多路能量光纖傳輸網(wǎng)和所述多盞投光器與多棵植物之間對應(yīng)。

11、具體的，所述自然陽光采集照明組件包括光學(xué)透鏡模組、太陽傳感器、雙軸電機(jī)和光纖適配器；

12、所述雙軸電機(jī)與太陽傳感器用于精密跟蹤太陽軌跡，所述光學(xué)透鏡模組用于采集和壓縮陽光，通過所述光纖適配器將陽光耦合進(jìn)入所述光纖接收端。所述光纖適配器是一個光纖定位接口，與所述光纖接收端相連接。

13、所述投光器包括光纖適配器和光學(xué)透鏡組合，所述光纖適配器是一個光纖定位接口，與所述光纖發(fā)射端相連接。

14、所述光纖適配器與所述光學(xué)透鏡組合之間的距離可調(diào)節(jié)設(shè)置。

15、具體的，所述能量光纖傳輸網(wǎng)由多路光纖接收端、多路能量光纖鏈路和多路光纖發(fā)射端三部分組成；所述光纖接收端位于所述潔凈室外，由光纖保護(hù)管、光纖內(nèi)芯和光纖端面組成，通過光纖適配器，與照明裝置相連接，接收來自照明裝置的光能量；

16、所述光纖發(fā)射端位于所述潔凈室內(nèi)，由光纖保護(hù)管、光纖內(nèi)芯和光纖端面組成，通過光纖適配器與所述投光器相連接；所述能量光纖傳輸網(wǎng)部分位于潔凈室外，部分位于潔凈室內(nèi)，用于將照明裝置與投光器連接起來，來自照明裝置的光能量傳輸?shù)酵豆馄骶珳?zhǔn)地投射到植物葉片上。

17、具體的，所述能量光纖鏈路有四種光纖連接方式，包括點(diǎn)到點(diǎn)光纖直接連接方式、兩路以上光纖合束成一路光纖的連接方式、一路光纖分離成兩路以上光纖的連接方式、同時兩路以上光纖合束成一路光纖和一路光纖分離成兩路以上光纖的連接方式。

18、具體的，所述光學(xué)透鏡模組定位設(shè)置在所述光纖接收端的光軸上，所述半導(dǎo)體led光源發(fā)出的光線以及自然陽光聚焦在所述光纖接收端的光纖端面上，且形成的光斑直徑小于所述光纖端面直徑。

19、具體的，所述投光器與植物一一對應(yīng)，即一盞所述投光器只對應(yīng)著一棵植物，也可以一盞投光器同時對應(yīng)著由多棵植物比如兩棵植物種植在一起的植物體。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、本發(fā)明所述的一種分布式光纖植物工廠，所述照明裝置安裝在植物工廠潔凈室的外面，所產(chǎn)生的海量熱量就留在了所述潔凈室外面而不會影響所述潔凈室內(nèi)的恒溫恒濕人工環(huán)境，而所發(fā)出的光能通過所述能量光纖傳輸網(wǎng)輸送到潔凈室內(nèi)部，精準(zhǔn)分布到所述潔凈室內(nèi)部各植物種植床上并通過所述投光器精密地投放到所述植物葉片上。從而大幅度提高光能利用率，同時避免了潔凈室內(nèi)海量熱量的產(chǎn)生，大幅度減少了空調(diào)冷風(fēng)系統(tǒng)的初始建設(shè)投資、后續(xù)運(yùn)用耗電成本。此外，將體積頗大的照明裝置搬到潔凈室外面后，將會大幅度提高植物工廠潔凈室的空間利用率，降低投資建設(shè)和運(yùn)營成本。

技術(shù)特征：

1.一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：包括照明裝置(1)、能量光纖傳輸網(wǎng)(12)、投光器(11)、潔凈室(100)和植物種植床(99)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述照明裝置(1)、能量光纖傳輸網(wǎng)(12)和所述投光器(11)，與植物或植物體之間保持著一一對應(yīng)關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述照明裝置(1)包括人工電光源照明組件(111)和自然陽光采集照明組件(112)，所述人工電光源照明組件(111)由半導(dǎo)體led光源(15)構(gòu)成的照明裝置或者由其他電光源構(gòu)成的照明裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述照明裝置(1)、所述能量光纖傳輸網(wǎng)(12)、所述投光燈(11)都是多路架構(gòu)，且三者之間存在著相互對應(yīng)關(guān)系，所述多路投光器(11)與多棵植物或植物體之間為相互對應(yīng)關(guān)系；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述自然陽光采集照明組件112包括光學(xué)透鏡模組(16)、太陽傳感器(67)、雙軸電機(jī)(68)和光纖適配器(63)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述投光器11包括光纖適配器(65)和光學(xué)透鏡組合(20)，所述光纖適配器(65)是一個光纖定位接口，與所述光纖發(fā)射端(17)相連接；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述能量光纖傳輸網(wǎng)(12)由多路光纖接收端(14)、多路能量光纖鏈路(18)和多路光纖發(fā)射端(17)三部分組成；所述光纖接收端(14)位于所述潔凈室(100)外，由光纖保護(hù)管(171)、光纖內(nèi)芯(172)和光纖端面(173)組成，通過光纖適配器(63，64)與照明裝置(1)相連接，接收來自照明裝置(1)的光能量；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述能量光纖鏈路(18)有四種光纖連接方式，包括點(diǎn)對點(diǎn)光纖連接方式、兩路以上光纖合束成一路光纖的連接方式、一路光纖分離成兩路以上光纖的連接方式、同時兩路以上光纖合束成一路光纖和一路光纖分離成兩路以上光纖的連接方式。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述光學(xué)透鏡模組(16、20)定位設(shè)置在所述光纖接收端(14)的光軸上，所述半導(dǎo)體led光源(15)發(fā)出的光線以及從自然陽光采集照明組件(112)發(fā)出的自然陽光聚焦在所述光纖接收端(14)的光纖端面(173)上，且形成的光斑直徑小于所述光纖端面(173)直徑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖植物工廠，其特征在于：所述投光器(11)與植物一一對應(yīng)，即一盞所述投光器(11)只對應(yīng)著一顆植物，也可以一盞投光器(11)同時對應(yīng)著由多顆植物比如兩顆植物種植在一起的植物體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及植物種植技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種分布式光纖植物工廠，包括照明裝置、能量光纖傳輸網(wǎng)、投光器、潔凈室和植物種植床。潔凈室內(nèi)部安裝有多套植物種植床，植物種植床包含有固定框架，固定框架每一層的底部安置有植物種植槽，投光器置于固定框架的下方且置于植物的上方，接收來自能量光纖傳輸網(wǎng)的光能量，為植物光合作用提供所需的光照能量。照明裝置位于潔凈室外面，通過能量光纖傳輸網(wǎng)將光能傳輸進(jìn)入潔凈室內(nèi)與投光器相連接，對植物進(jìn)行精準(zhǔn)照明。既可以通過自然陽光進(jìn)行精準(zhǔn)照明，也可以通過人工電光源進(jìn)行精準(zhǔn)照明，保證植物有充分光照的同時，大幅度提高光能利用率，降低運(yùn)營成本。

技術(shù)研發(fā)人員：孫夕慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：帕蘭斯光科技（青島）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23