一种光照角度可调的种植温室设计

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。

2.4 风雨传感器

种植箱的外侧连接有风雨传感器，晴天且需要足够光照的作物，将折光板和光照反射板打开，有足够的光照经玻璃照进种植箱内，太阳的位置发生变化时，调节折光板和光照反射板的角度，使阳光充分照进种植箱中，促进作物的生长；晴天却喜阴的作物，将折光板和光照反射板折起，将玻璃挡住，减少阳光照进种植箱内。

3 结语

本文所设计的可调节光照角度的种植温室为农作物的种植提供了一种全新的种植温室，介绍了其工作原理和结构设计，这种温室为种植物的生长提供了更好的生长环境，移动喷洒装置也减少了人工成本，使种植物的浇灌更加稳定持久。