一种基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温

本发明涉及农光互补，尤其涉及一种基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室。背景技术：1、农业是人类生存和发展的基础，是国民经济的重要组成部分。农业不仅为人类提供了粮食、纤维、油料等必需品，还为工业、交通、服务业等提供了原料、能源、市场和资金。农业还对生态环境的保护和改善有着重要的作用，农田、林地、草地等都是生物多样性的重要载体，也是水土保持和气候调节的重要因素。中国耕地资源却十分有限，根据2019年的统计数据，中国人均耕地拥有量只有0.08公顷，仅为世界平均水平的40％。这意味着中国要用不到世界平均水平一半的耕地来养活近14亿人口，粮食供需处于一个紧平衡的状态。同时，中国农业还存在农药、化肥等对环境引起的农业面源污染问题。诸此种种，中国在粮食安全和农业发展方面都面临着严峻的挑战。2、为了解决农业问题，中国广泛采用了设施农业技术。设施农业是一种利用现代技术手段，改变自然环境，创造适合作物生长的条件的农业生产方式，具有提高农产品的质量和产量，节约土地和水资源，减少环境污染，延长作物的生长季节，满足消费者的多样化需求的优点。相对于传统温室，连栋温室是设施农业目前最先进的结构，具有空间利用率高、管理方便、生产效率高等优点。然而，连栋温室也有一些不足之处，第一，连栋温室用于维持内部环境稳定的能耗高，它们需要使用大量的电力来驱动温度控制系统和通风系统，用于维持室内温度的能耗占总能耗40％以上。第二，正午的高温强光会抑制作物生长。这影响了我国种植面积超60％的喜阳作物的产量和质量，威胁我国粮食安全。3、作物生长有最适温度和最适光照，当温度过高、光照过强时，作物生长会出现高温抑制和光抑制效应，进而生长受到抑制。高温强光胁迫下，作物叶片气孔闭合，吸收的二氧化碳减少，光合速率降低。上述因素要求我们在作物生长环境光照过强温度过高时，采取措施遮阳降温。现有连栋温室常配遮阳网以抵挡高温强光的损害，而遮阳网的调节范围有限，不能根据不同的作物和季节进行精细的控制，且遮阳网将太阳能转化为热能耗散，造成能源浪费。综上，连栋温室具有能耗大，面对光抑制现象调节不灵活等问题，目前缺乏能够根据作物需求来调节光照条件的温室。4、因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，以克服现有技术存在的问题。技术实现思路1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何解决传统连栋温室能耗高，光抑制现象调节不灵活；连栋温室调节灵活性差、在维持温室内温度方面的能耗较高；传统连栋温室用于维持内部环境稳定的能耗高，缺乏精细的光照条件控制的问题。2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，包括温室主体框架和双坡顶结构的屋顶，所述屋顶的顶端设置有支撑梁，所述支撑梁安装在所述温室主体框架上，所述屋顶朝阳的坡面采用光伏板，所述屋顶朝阴的坡面采用固定设置的透明板材，所述光伏板能够以所述支撑梁为旋转轴相对于所述温室主体框架枢转，使得所述光伏板打开或关闭，并且当所述光伏板打开时，所述屋顶朝阳的坡面形成通风口。3、进一步地，所述光伏板采用双面光伏板、单面光伏板、光伏柔性薄膜、半透明太阳能电池中的一种或多种。4、进一步地，所述光伏板的铺设方式采用棋盘式、分隔式、分块式中的一种或多种。5、进一步地，所述透明板材包括透明玻璃板、塑料膜中的一种或多种。6、进一步地，还包括控制装置、光伏板驱动装置，所述控制装置被配置为根据温室种植作物生长需要控制所述光伏板驱动装置驱动所述光伏板的升降，所述温室种植作物生长需要包括响应光照、温度的环境变化，所述响应光照的环境变化包括根据温室种植作物的光抑制点。7、进一步地，所述光伏板驱动装置为电动开窗器，所述电动开窗器包括线性驱动链条，所述电动开窗器响应于光照传感器感知的太阳光照强度，驱动所述线性伸缩链条伸出或缩回，以动态调节所述光伏板的朝向。8、进一步地，还包括通风系统，所述通风系统被配置为增加温室内部空气流通，所述控制装置被配置为根据温室种植作物生长需要联动控制所述通风系统。9、进一步地，还包括蓄电池、led补光灯系统，所述led补光灯系统用于对所述温室种植作物补照红蓝光以促进所述温室种植作物生长，所述光伏板的正负电极线汇流引出，并通过所述温室主体框架连接到所述蓄电池，为所述led补光灯系统供电。10、进一步地，所述led补光灯系统包括冠层补光led灯和株间补光led灯，所述冠层补光led灯设置在所述温室种植作物冠层内部，所述株间补光led灯设置在相邻两垄所述温室种植作物中间。11、进一步地，还包括排水装置，所述排水装置包括雨水收集槽和直通地面的管道，所述雨水收集槽设置在所述屋顶的凹槽外部，并被配置为通过滴灌方式将收集到的雨水输送到所述温室种植作物根部进行灌溉。12、与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：13、(1)根据作物需求动态调节光伏板朝向和通风系统，实现光伏发电的同时对作物的光照和温度进行精准调控。降低能耗，有效应对光抑制现象，提高作物产量和质量，同时实现光伏发电能量的本地利用。14、(2)夜间利用储存在蓄电池中的光伏电能驱动led灯补光，提高作物产量和品质；配备雨水收集器用于雨水灌溉，循环利用水资源。实现全天候的作物生长管理，提高资源利用效率。最大限度地本地利用光伏发电能量，进一步降低能耗。15、(3)利用光照传感器感知光照强度，根据作物的光抑制点调整光伏板的朝向，实现精细的光照条件控制。机械结构简单，避免高能耗问题，实现光伏发电和温室作物的智能匹配，提高温室内环境的可控性。16、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。技术特征：1.一种基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，包括温室主体框架和双坡顶结构的屋顶，所述屋顶的顶端设置有支撑梁，所述支撑梁安装在所述温室主体框架上，所述屋顶朝阳的坡面采用光伏板，所述屋顶朝阴的坡面采用固定设置的透明板材，所述光伏板能够以所述支撑梁为旋转轴相对于所述温室主体框架枢转，使得所述光伏板打开或关闭，并且当所述光伏板打开时，所述屋顶朝阳的坡面形成通风口。2.如权利要求1所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，所述光伏板采用双面光伏板、单面光伏板、光伏柔性薄膜、半透明太阳能电池中的一种或多种。3.如权利要求1所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，所述光伏板的铺设方式采用棋盘式、分隔式、分块式中的一种或多种。4.如权利要求1所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，所述透明板材包括透明玻璃板、塑料膜中的一种或多种。5.如权利要求1所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，还包括控制装置、光伏板驱动装置，所述控制装置被配置为根据温室种植作物生长需要控制所述光伏板驱动装置驱动所述光伏板的升降，所述温室种植作物生长需要包括响应光照、温度的环境变化，所述响应光照的环境变化包括根据温室种植作物的光抑制点。6.如权利要求5所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，所述光伏板驱动装置为电动开窗器，所述电动开窗器包括线性驱动链条，所述电动开窗器响应于光照传感器感知的太阳光照强度，驱动所述线性伸缩链条伸出或缩回，以动态调节所述光伏板的朝向。7.如权利要求5所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，还包括通风系统，所述通风系统被配置为增加温室内部空气流通，所述控制装置被配置为根据温室种植作物生长需要联动控制所述通风系统。8.如权利要求1所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，还包括蓄电池、led补光灯系统，所述led补光灯系统用于对所述温室种植作物补照红蓝光以促进所述温室种植作物生长，所述光伏板的正负电极线汇流引出，并通过所述温室主体框架连接到所述蓄电池，为所述led补光灯系统供电。9.如权利要求8所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，所述led补光灯系统包括冠层补光led灯和株间补光led灯，所述冠层补光led灯设置在所述温室种植作物冠层内部，所述株间补光led灯设置在相邻两垄所述温室种植作物中间。10.如权利要求1所述的基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，其特征在于，还包括排水装置，所述排水装置包括雨水收集槽和直通地面的管道，所述雨水收集槽设置在所述屋顶的凹槽外部，并被配置为通过滴灌方式将收集到的雨水输送到所述温室种植作物根部进行灌溉。技术总结本发明公开了一种基于动态匹配策略的一体化农光互补低碳温室，包括温室主体框架和双坡顶结构的屋顶，所述屋顶的顶端设置有支撑梁，所述支撑梁安装在所述温室主体框架上，所述屋顶朝阳的坡面采用光伏板，所述屋顶朝阴的坡面采用固定设置的透明板材，所述光伏板能够以所述支撑梁为旋转轴相对于所述温室主体框架枢转，使得所述光伏板打开或关闭，并且当所述光伏板打开时，所述屋顶朝阳的坡面形成通风口。本发明创新性地实现光伏‑温室‑遮阳结构的一体化，机械结构简单，在避免温室作物受高温胁迫的同时实现光伏板发电和本地利用，基于农光互补的技术，有着广泛的应用前景。技术研发人员：鲍华,陈雨诗,曾翰轩,官巧梅,蔡文逸受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/3/31