專利名稱：集光伏發(fā)電、特征光譜led照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)設(shè)施，特別是一種集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施。
背景技術(shù)：
太陽能是可再生的綠色能源，開發(fā)利用太陽能成為一項(xiàng)重要的可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略決策，受到各國政府的高度重視，光伏發(fā)電是太陽能資源利用最為重要的研究領(lǐng)域之一，自1997年美國和歐洲相繼宣布“百萬屋頂光伏計(jì)劃”，日本實(shí)施“屋頂光伏計(jì)劃”以來，光伏發(fā)電已進(jìn)入加速發(fā)展階段。太陽電池是光伏發(fā)電的核心器件，太陽電池的生產(chǎn)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，太陽電池的應(yīng)用已經(jīng)從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng) 域逐步的進(jìn)入到工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，光伏建筑一體化(building integrated photovoltaic,BIPV)將成為光伏發(fā)電最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。把光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)設(shè)施一體化建設(shè)也將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施發(fā)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(shí)作用也是最大，黃光次之，藍(lán)紫光的同化效率僅為紅光的14%。目前太陽電池用來發(fā)電的光是太陽光譜的短波部分，而對(duì)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(bǔ)，研制出對(duì)短波高效吸收、對(duì)長波完全透明的薄膜太陽電池并用作農(nóng)業(yè)設(shè)施的屋頂，一舉兩得，即可發(fā)電又可成為建筑體的一部分，對(duì)于太陽光譜的能量也可實(shí)現(xiàn)全波段利用。再者，各種害蟲都是復(fù)眼，其視覺系統(tǒng)只對(duì)藍(lán)紫光敏感，該設(shè)施將害蟲敏感的藍(lán)紫光及紫外線用于發(fā)電，相當(dāng)于隔絕藍(lán)紫光，害蟲就以為種植物系統(tǒng)是黑的，因而不會(huì)進(jìn)入，這樣就有利于在設(shè)施里生產(chǎn)無公害的農(nóng)產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，該設(shè)施不僅節(jié)能省電，而且利于植物生長，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設(shè)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(shí)進(jìn)行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)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(shè)施還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動(dòng)控制光伏發(fā)電和特征光譜LED燈照明的時(shí)間、周期。所述溫室內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置和濕度調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度。本實(shí)用新型的有益效果是以新型分光式薄膜太陽電池充當(dāng)其屋頂，構(gòu)建一套屋頂太陽能發(fā)電系統(tǒng)，為該系統(tǒng)的其它設(shè)備(如LED燈、空調(diào)等)提供電力；設(shè)施內(nèi)根據(jù)所栽培植物安裝特征光譜LED燈，通過調(diào)節(jié)光照時(shí)間與強(qiáng)度，促進(jìn)植物生長，生產(chǎn)無公害的農(nóng)產(chǎn)品，不僅能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)而且能夠調(diào)節(jié)產(chǎn)品上市時(shí)間，提高其經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)施內(nèi)設(shè)置有多種傳感器和一個(gè)智能控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和植物栽培系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并根據(jù)要求進(jìn)行控制，使整個(gè)設(shè)施能夠按照植物栽培的需求進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的控制系統(tǒng)示意圖。圖中，I、分光式薄膜太陽能電池板，2、透光玻璃頂棚，3、透光玻璃側(cè)壁，4、不透光墻體，5、地墻。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設(shè)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(shí)進(jìn)行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)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(jié)太陽能電池芯片組成，所述分光式薄膜太陽能電池板對(duì)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(shè)有多個(gè)分光式薄膜太陽能電池板，在本實(shí)用新型較佳實(shí)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(jù)設(shè)施內(nèi)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(cè)壁的下側(cè)部為不透光墻體，上側(cè)部為透光玻璃和透氣窗。在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，上述溫室側(cè)壁的上側(cè)部也設(shè)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(shí)現(xiàn)設(shè)施的智能控制，該設(shè)施還包括一智能控制裝置，所述智能控制裝置用于自動(dòng)控制光伏發(fā)電和特征光譜LED燈照明的時(shí)間、周期。上述溫室內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置和濕度調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度。上述智能控制裝置中存儲(chǔ)有所栽培植物的生理習(xí)性信息(包括所需溫度、濕度、照度等)，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度滿足植物生長的需求。[0019]該設(shè)施內(nèi)還設(shè)有噴灌裝置，智能控制裝置可根據(jù)所栽培植物的生理習(xí)性信息或外部設(shè)備的輸入，控制噴灌裝置工作。上述溫室內(nèi)設(shè)有發(fā)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(chǔ)有不同栽培植物種類與特征光譜LED燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系信息，所述智能控制裝置可根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間周期或外部設(shè)備的輸入改變各特征光譜LED燈的工作狀態(tài)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述植物栽培設(shè)施為西紅柿等蔬菜栽培設(shè)施，所述特征光譜LED燈的所發(fā)出光的光譜范圍為430nnT480nm和630 nm^690nm,而且兩種燈的強(qiáng)度和光照的周期不同。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，上述植物栽培設(shè)施為百合花等花卉栽培設(shè)施，所述特 征光譜LED燈的所發(fā)出光的光譜范圍為400nnT500nm和620nnT720nm，而且兩種燈的強(qiáng)度和光照的周期不同。該設(shè)施既是一座小型光伏發(fā)電站，又是一座高效的農(nóng)業(yè)設(shè)施，由于它不僅節(jié)約土地資源，而且可以節(jié)約投資，可以適應(yīng)城市園藝設(shè)施和建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的需要并造福于人類。根據(jù)國家“太陽能光伏產(chǎn)業(yè)十二 X五發(fā)展規(guī)劃”將太陽能農(nóng)業(yè)屋頂劃定為示范項(xiàng)目，享受國家補(bǔ)貼，國家給予I. 15元/度的上網(wǎng)電價(jià)并由國家電網(wǎng)統(tǒng)一收購，為農(nóng)民創(chuàng)造更多收入。在該設(shè)施里可根據(jù)種植的園藝植物的品種配置相應(yīng)的特征光譜LED燈，根據(jù)其生長的規(guī)律實(shí)時(shí)開啟，以促進(jìn)其生長，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)，縮短植物成熟周期，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的上市時(shí)間，提高其種植的經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目將優(yōu)先應(yīng)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(shí)實(shí)現(xiàn)大面積太陽能發(fā)電，成為城市園藝和新型農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。本實(shí)用新型可以在我國城市和廣大農(nóng)村推廣，能夠?yàn)槌鞘袌@藝設(shè)施和建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村和發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新的技術(shù)支持，它既能提升農(nóng)業(yè)品質(zhì)和效益又能節(jié)約土地資源和提供綠色能源，使城市園藝設(shè)施和農(nóng)村農(nóng)業(yè)設(shè)施的發(fā)展邁進(jìn)一大步，因此將具有廣闊的市場(chǎng)。以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設(shè)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(shí)進(jìn)行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)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(jù)權(quán)利要求I所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，其特征在于所述分光式薄膜太陽能電池板由多結(jié)太陽能電池芯片組成，所述分光式薄膜太陽能電池板對(duì)太陽光中長波波段的光的透過率大于50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，其特征在于所述溫室的頂棚設(shè)有多個(gè)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(jù)權(quán)利要求I所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)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(cè)壁的下側(cè)部為不透光墻體，上側(cè)部為透光玻璃和透氣窗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，其特征在于所述溫室側(cè)壁的上側(cè)部也設(shè)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(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)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(dòng)控制光伏發(fā)電和特征光譜LED燈照明的時(shí)間、周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，其特征在于所述溫室內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置和濕度調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置和特征光譜LED燈相連接，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，其特征在于所述智能控制裝置中存儲(chǔ)有所栽培植物的生理習(xí)性信息，以控制溫室內(nèi)的溫濕度和照度滿足植物生長的需求。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，其特征在于所述溫室內(nèi)設(shè)有發(fā)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(chǔ)有不同栽培植物種類與特征光譜LED燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系信息，所述智能控制裝置可根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間周期或外部設(shè)備的輸入改變各特征光譜LED燈的工作狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)設(shè)施，特別是一種集光伏發(fā)電、特征光譜LED照明一體的多功能農(nóng)業(yè)設(shè)施，包括具有頂棚和側(cè)壁的溫室，其特征在于所述溫室頂棚設(shè)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(shí)進(jìn)行光伏發(fā)電及為所栽培植物提供所需光照；所述溫室內(nèi)設(shè)有特征光譜LED燈，所述特征光譜LED燈所發(fā)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(shè)施不僅節(jié)能省電，而且利于植物生長，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。
文檔編號(hào)F21V23/04GK202444888SQ20122004829
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者劉銀春, 張茂斌, 潘東明 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)