殷慧子，王理想，奚小波，馬 超，張瑞宏

（1.揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院/揚(yáng)州大學(xué)江蘇省現(xiàn)代農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)工程中心；2.江蘇思水源農(nóng)業(yè)科技有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平也在不斷的提高，設(shè)施農(nóng)業(yè)也處于蓬勃發(fā)展的階段。日光溫室在中國設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展中有著不可或缺的地位，是近年來農(nóng)業(yè)種植業(yè)中效益最好的產(chǎn)業(yè)[1]。溫室為作物提供了全年正常生長的條件，實(shí)現(xiàn)了透光率高、能量消耗低同時(shí)還減少了種植成本[2]。

為提高溫室出產(chǎn)與利用率，目前溫室設(shè)施種植已大面積采用多層立體種植方式。光照是直接影響溫室作物生長的關(guān)鍵因素，在立體種植方式中，種植溫室向陽的部分能充分吸收太陽光照，有利于作物生長；而對向陰作物而言，其因立體種植高度而存在光照不足，不利于整個(gè)溫室作物的平衡生長。針對上述問題，本文設(shè)計(jì)了一種光照角度可調(diào)的種植溫室，合理地解決溫室種植環(huán)境中無法改變?nèi)肷浣嵌鹊募夹g(shù)問題。該裝置包括種植箱體，種植箱體的上、下部均鉸接折光板且折光板角度可調(diào)，通過角度可調(diào)的折光板和光照反射板的聯(lián)合設(shè)置，調(diào)節(jié)光線照射進(jìn)種植箱的角度，使得作物得到了更好的生長。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 溫室整體結(jié)構(gòu)

該種植裝置主要由光照反射板、折光板、連接桿、種植箱體、風(fēng)雨傳感器、角度調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)板、折光板、種植架、折光板收放機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。另外，種植箱的外側(cè)外接有風(fēng)雨傳感器，箱體內(nèi)排布若干種植架，每層種植架上還配有水平梁、移動梁且在移動塊連接處裝有噴嘴。

1.2 工作原理

光照可調(diào)節(jié)溫室是隨著光照角度的不同、種植物對光照的需求不同而進(jìn)行的設(shè)計(jì)，其工作原理如圖2所示。根據(jù)需求，折光板的角度會隨著驅(qū)動結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，光照反射板也隨著驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)至所需的位置。種植架上具有來回噴灑功能，在角度調(diào)節(jié)的折光板和光照反射板的聯(lián)合設(shè)置，調(diào)節(jié)光線照射進(jìn)種植箱的角度，促進(jìn)溫室種植物的生長；每層種植層上都設(shè)置有前后左右移動的噴嘴，供水更加均勻；風(fēng)雨傳感器也可根據(jù)天氣或植物需求將折光板進(jìn)行開關(guān)閉合，為溫室種植物提供適合的環(huán)境。

2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 折光板收放機(jī)構(gòu)

種植箱體的左右兩側(cè)均連接驅(qū)動折光板轉(zhuǎn)動裝置，轉(zhuǎn)動裝置上連接了可上下移動的移動座且安裝了可轉(zhuǎn)動連接桿，遠(yuǎn)離種植箱體的一端連接在折光板的外側(cè)，折光板收放機(jī)構(gòu)如圖3所示，包含了驅(qū)動電機(jī)、固定殼體、支撐座、絲桿。折光板的角度調(diào)節(jié)是通過折光板收放機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動電機(jī)工作，帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，由于輸出軸與絲桿連接，則輸出軸帶動絲桿一起轉(zhuǎn)動；絲桿與移動座的螺紋連接，則絲桿帶動移動座移動，控制驅(qū)動電機(jī)的動作方向、移動座的上下移動。移動座向下移動時(shí)，連接桿向下擺動，折光板向下展開；移動座向上移動時(shí)，連接桿向上擺動，折光板向上折起；若折光板角度轉(zhuǎn)至所需角度時(shí)，驅(qū)動電機(jī)便停止工作。

2.2 光照反射板結(jié)構(gòu)

光照調(diào)節(jié)框的兩側(cè)也連著光照反射板轉(zhuǎn)動的折光板收放機(jī)構(gòu)，如圖4所示，折光板收放機(jī)構(gòu)上也安裝著可上下移動的移動座，移動座上連接著角度調(diào)節(jié)桿，遠(yuǎn)離光照反射板的一端連接在折光板的外側(cè)。當(dāng)驅(qū)動機(jī)工作，輸出軸轉(zhuǎn)動，輸出軸與絲桿相連接，則帶動移動座移動，控制驅(qū)動電機(jī)的動作方向、移動座的上下移動。移動座向下移動時(shí)，連接桿向下擺動，光照反射板向外展開；移動座向上移動時(shí)，連接桿向上擺動，光照反射板向折光板所在方向轉(zhuǎn)動，若光照反射板調(diào)節(jié)至所需角度時(shí)，驅(qū)動電機(jī)便停止工作。

2.3 移動噴灑裝置

種植箱體內(nèi)有種植架，為了能給每層種植物提供水分，種植層的下側(cè)裝有水泵且每層種植架上方有兩個(gè)間隔的水平梁，移動梁可以沿著水平梁的長度方向移動，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。移動梁上有移動槽并連接著移動滑塊，移動滑塊連著向下伸出的連接部，連接部上裝有噴嘴。種植架上不僅實(shí)現(xiàn)了前后移動，還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了噴嘴的左右移動。水平梁的一端安有電機(jī)，電機(jī)連接連接軸，連接軸放于移動槽中，軸的兩端通過皮帶連接著主、從動輪，傳動帶上、下端固定連接有滑動塊，移動梁就安置在兩滑動塊之間；移動梁的一端也安有電機(jī)，電機(jī)連接連接軸，連接軸放于移動槽中，軸的兩端通過皮帶連接著主、從動輪，主動輪經(jīng)傳動帶與從動輪連接，滑動塊與傳動帶固定連接。

當(dāng)需要給作物灑水時(shí)，打開水泵，移動梁上的水泵連接軸轉(zhuǎn)動，主動輪經(jīng)過傳動帶轉(zhuǎn)動帶動從動輪，移動滑塊也隨傳動帶移動，當(dāng)一排植物灑完水后，水平梁上的移動電機(jī)轉(zhuǎn)動，連接軸轉(zhuǎn)，主動輪經(jīng)過傳動帶轉(zhuǎn)動帶動從動輪轉(zhuǎn)動，傳動帶的移動帶動移動塊的移動，控制移動電機(jī)的工作，使移動塊往沒有灑過水的植物所在的方向移動，等移至下一排位置時(shí)，水平梁的電機(jī)停止時(shí)，移動梁的電機(jī)再次工作，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

2.4 風(fēng)雨傳感器

種植箱的外側(cè)連接有風(fēng)雨傳感器，晴天且需要足夠光照的作物，將折光板和光照反射板打開，有足夠的光照經(jīng)玻璃照進(jìn)種植箱內(nèi)，太陽的位置發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)折光板和光照反射板的角度，使陽光充分照進(jìn)種植箱中，促進(jìn)作物的生長；晴天卻喜陰的作物，將折光板和光照反射板折起，將玻璃擋住，減少陽光照進(jìn)種植箱內(nèi)。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的可調(diào)節(jié)光照角度的種植溫室為農(nóng)作物的種植提供了一種全新的種植溫室，介紹了其工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種溫室為種植物的生長提供了更好的生長環(huán)境，移動噴灑裝置也減少了人工成本，使種植物的澆灌更加穩(wěn)定持久。