本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)，特別是涉及一種基于太陽能發(fā)電的人造地暖的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
土壤溫度是直接或間接影響植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子，土壤溫度主要影響種子萌發(fā)、根系生長和吸收水分及養(yǎng)分。植物根系生長對土壤溫度變化非常敏感，每個(gè)物種都有一個(gè)根系發(fā)育的最適溫度范圍。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通過灌溉、大棚種植、電燈照射等技術(shù)手段對水、氣溫、光照等植物生長要素進(jìn)行人為干預(yù)和控制。然而土壤的熱量基本來源于太陽輻射，土壤溫度則由氣溫、環(huán)境、土地狀況等因素決定，無法人為直接對土壤溫度的進(jìn)行干預(yù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的問題
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于太陽能發(fā)電的人造地暖農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)，以較低的經(jīng)濟(jì)成本直接干預(yù)控制土壤溫度，促進(jìn)農(nóng)作物的生長。
用于解決問題的方案
本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)為基于太陽能發(fā)電的人造地暖的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)，該農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)的特征在于，包括：太陽能發(fā)電裝置，其將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；以及電熱轉(zhuǎn)化裝置，其埋設(shè)于土壤中，并與所述太陽能發(fā)電裝置連接，對該電熱轉(zhuǎn)化裝置周圍的土壤供熱。根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)，系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能后再轉(zhuǎn)化為熱能，持續(xù)地向周圍的土壤供熱，以將土壤溫度保持在目標(biāo)植物的最合適溫度區(qū)間內(nèi)。由此實(shí)現(xiàn)對土壤溫度的人工干預(yù)，以促進(jìn)作物生長。并且，由于以太陽輻射為能量來源，因而能夠抑制成本。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)包括蓄電池，該蓄電池設(shè)在所述太陽能發(fā)電裝置和所述電熱轉(zhuǎn)化裝置之間，用于儲存來自所述太陽能發(fā)電裝置的電能以及向所述電熱轉(zhuǎn)化裝置供電。通過將來自太陽能發(fā)電裝置的電能利用蓄電池貯存起來，從而即便在夜晚或陰雨天太陽能發(fā)電裝置無法工作時(shí)，也能夠利用蓄電池對電熱轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行供電。
優(yōu)選的是，所述蓄電池經(jīng)由dc/dc斬波器與所述太陽能發(fā)電裝置連接。
優(yōu)選的是，所述蓄電池經(jīng)由控制器與所述電熱轉(zhuǎn)化裝置連接，該控制器控制所述蓄電池的電能輸出。通過利用控制器對電能輸送進(jìn)行控制，從而能夠根據(jù)需要將電熱轉(zhuǎn)化裝置的溫度控制在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，進(jìn)而對土壤溫度進(jìn)行控制。
優(yōu)選的是，該農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)包括溫度傳感器，其反饋所述土壤的實(shí)時(shí)溫度，所述控制器根據(jù)所述溫度傳感器的反饋信號進(jìn)行電能輸出控制。通過利用控制器和溫度傳感器進(jìn)行控制，能夠自動(dòng)地保持土壤溫度恒定。
優(yōu)選的是，所述電熱轉(zhuǎn)化裝置包括由高分子基熱敏電阻材料制成的電熱線材。這種高分子基熱敏電阻材料為例如pvc材料，是一種添加了導(dǎo)電組分的高分子材料，其電阻率隨著溫度的上升而呈非線性增大。這種非線性性能使得電熱線材加熱溫度存在極限，不至于傷害植物的根系。此外，這種高分子材料還具有優(yōu)異的防腐蝕性能，可以長年埋在土壤中，并保持性能穩(wěn)定。且工作在安全電壓以下，不會出現(xiàn)因漏電而導(dǎo)致安全事故。
優(yōu)選的是，所述電熱線材呈線狀、圈狀或輪狀。從而不會影響土壤的透氣性能、滲水性能，也不影響植物根系的生長空間。
優(yōu)選的是，所述電熱轉(zhuǎn)化裝置包括多孔材料制的板構(gòu)件，所述電熱線材鋪設(shè)在所述板構(gòu)件上，由此能夠?qū)崿F(xiàn)電熱線材的鋪設(shè)平面平整。
優(yōu)選的是，所述電熱轉(zhuǎn)化裝置設(shè)置在成熟植物根系縱向深度的1/3或1/2或2/3或1倍處。
優(yōu)選的是，所述電熱轉(zhuǎn)化裝置與市電電網(wǎng)連接。由此能夠?qū)㈦姛徂D(zhuǎn)化裝置的供電系統(tǒng)自由切換為太陽能供電或市電電網(wǎng)，從而能夠在天氣條件不好時(shí)或者夜間接入電網(wǎng)，采用市電供電，以對土壤持續(xù)供熱，確保溫度穩(wěn)定。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤溫度的人工干預(yù)，以促進(jìn)作物生長。并且，由于以太陽輻射為能量來源，因而能夠抑制成本。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)的示意圖。
附圖標(biāo)記說明
1、太陽能發(fā)電裝置；2、dc/dc斬波器；3、蓄電池；4、控制器；5、市電電網(wǎng)；6、溫度傳感器；7、板構(gòu)件；8、電熱轉(zhuǎn)化裝置
具體實(shí)施方式
圖1中示出本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，通過在種植作物周圍的土壤中埋設(shè)電熱轉(zhuǎn)化裝置8，從而能夠?qū)ν寥罍囟冗M(jìn)行人工干預(yù)。作為電熱轉(zhuǎn)化裝置8的供電裝置，使用太陽能發(fā)電裝置1。由此以太陽輻射為能量來源，能夠大幅地降低成本。作為太陽能發(fā)電裝置1，可以使用光熱組件，也可以使用光伏發(fā)電的光伏組件。在使用光伏組件情況下，根據(jù)種植作物對溫度的要求及種植面積的大小，在田間空曠地帶布置相應(yīng)規(guī)模的光伏陣列。
為了實(shí)現(xiàn)對太陽能發(fā)電的充分利用，還可以使蓄電池3與太陽能發(fā)電裝置1連接，從而將來自太陽能發(fā)電裝置1的電能輸送至蓄電池3中貯存。從而即便在夜晚或陰雨天太陽能發(fā)電裝置1無法工作時(shí)，也能夠利用蓄電池3對電熱轉(zhuǎn)化裝置8進(jìn)行供電。太陽能發(fā)電裝置1和蓄電池3可以經(jīng)由dc/dc斬波器2連接，通過dc/dc斬波器2將太陽能發(fā)電裝置1產(chǎn)生的恒定電壓的直流電轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源，進(jìn)行蓄電池3充電。
蓄電池3可以借助控制器4對電熱轉(zhuǎn)化裝置8進(jìn)行控制，通過利用控制器4對來自蓄電池3的電能進(jìn)行電能輸送控制，從而能夠根據(jù)需要將電熱轉(zhuǎn)化裝置8的溫度控制在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，進(jìn)而對土壤溫度進(jìn)行控制。
為了對土壤溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以在種植作物周圍的土壤中埋設(shè)溫度傳感器6。溫度傳感器6監(jiān)測溫度變化而輸出實(shí)時(shí)信號，反饋土壤的實(shí)時(shí)溫度?？刂破?根據(jù)來自溫度傳感器6的信號進(jìn)行控制，從而將土壤的溫度保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的電熱轉(zhuǎn)化裝置8包括由高分子基熱敏電阻材料制成的電熱線材。這種高分子基熱敏電阻材料為例如pvc材料，是一種添加了導(dǎo)電組分的高分子材料，其電阻率隨著溫度的上升而呈非線性增大。這種非線性性能使得電熱線材加熱溫度存在極限，不至于傷害植物的根系。此外，這種高分子材料還具有優(yōu)異的防腐蝕性能，可以長年埋在土壤中，并保持性能穩(wěn)定。且工作在安全電壓以下，不會出現(xiàn)因漏電而導(dǎo)致安全事故。
電熱線材可以是線狀、圈狀或輪狀，根據(jù)需要鋪設(shè)在成熟植物根系縱向深度范圍內(nèi)的任意位置。由此，能夠在進(jìn)行土壤加熱的同時(shí)不影響土壤的透氣性能、滲水性能，且不影響植物根系的生長空間。在該電熱轉(zhuǎn)化裝置8中，還可以將電熱線材鋪設(shè)在多孔材料制成的板構(gòu)件上，從而使得電熱轉(zhuǎn)化裝置8的電熱線材的鋪設(shè)平面平整。優(yōu)選電熱轉(zhuǎn)化裝置8配置在成熟植物根系縱向深度的1/3、1/2、2/3或1倍處。
另外，本發(fā)明的農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)中的電熱轉(zhuǎn)化裝置8還可以與市電電網(wǎng)5直接連接。作為電熱轉(zhuǎn)化裝置8的供電系統(tǒng)，可以在太陽能供電和市電電網(wǎng)之間自由切換，從而在天氣條件不好時(shí)或者夜間能夠接入電網(wǎng)，采用市電供電。