太阳能无土栽培装置【字数：10566】
摘 要针对传统无土栽培技术不方便，浪费人工资源的缺点，本课题设计出一种基于太阳能光伏的全自动太阳能无土栽培装置。该装置由太阳能光伏及储能系统，自动补光系统，自动灌溉系统以及自动向光转向系统四个部分构成。太阳能光伏及储能系统由太阳能电池及蓄电池构成，主要用于电能的转换及储存。自动补光系统经由光照传感器检测光照强度，并通过led灯在适当时候进行人工补光。自动灌溉系统由太阳能光伏系统供电，通过微型水泵将无土栽培装置内的营养液抽取并灌溉种植箱内的作物，营养液流入种植箱内又被水泵抽起并灌溉作物。同时利用时钟芯片，设计软件程序并使灌溉系统定时灌溉。自动向光转向系统同样依靠时钟芯片，按照每天太阳运作规律让装置自动向光转向。通过实验发现，全自动太阳能无土栽培装置的作物生长状况要好于传统无土栽培技术。
Key words:Soilless cultivation;Solar photovoltaic;Artificial light;Automatic irrigation 目录
1.绪论 1
1.1研究背景及意义? 1
1.2研究现状? 1
1.3研究内容 1
2.太阳能利用概况 3
2.1 太阳能利用介绍 3
2.2国外太阳能利用现状 3
2.3国内太阳能利用现状 4
3.无土栽培技术的概况及太阳能无土栽培技术的优势 5
3.1无土栽培技术的发展 5
3.1.1国际范围内无土栽培技术的发展 5
3.1.2我国无土栽培技术的发展 5
3.2无土栽培技术的分类 5
3.2.1无基质栽培 5
3.2.2基质栽培 6
3.3无土栽培技术的优点 6
3.4无土栽培技术的用途 7
3.5太阳能无土栽培技术的优势 8
4.太阳能无土栽培装置设计 9
4.1 系统整体设计 9
4.2 装置选材 10
4.2.1 种植箱选材 10
4.2.2 种植箱托盘选材 10
4.2.3 密封方式 11
4.2.4灯架选材 11
4.3 带 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
有传动装置的设计 12
4.4 软件控制系统设计 12
5.实验设计 13
5.1实验材料 13
5.2实验设计 13
5.3 测定项目和分析方法 13
5.4 实验结果分析 15
6.结语 16
参考文献 17
致谢 18
1.绪论
1.1研究背景及意义?
无土栽培是指不用天然土壤,而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法[1]。无需土壤的生长环境，以固体基质或营养液向作物提供良好的水分、养料、氧气、能量等生长条件,使作物能够良好生长[2]。
作为一种新兴的栽培技术，无土栽培已被许多国家接受并大力发展，如荷兰、日本、丹麦、以色列等国家的蔬菜采用这种技术已应用到大规模的产业化生产[3]。未来，无土栽培将会引领设施园艺与工厂化农业。而全世界的能源及环境污染是目前亟待解决的问题之一。在此基础上，无土栽培需要开拓新的技术，以实现良好的可持续发展。
目前,全世界的无土栽培技术迅速发展,许多国家无土栽培已实现集约化、现代化、自动化、工厂化生产并能做到高产、优质、高效、低耗。无土栽培作为一项新技术，在这方面有着非常大的潜力[4]。然而，与之相矛盾的是日益衰竭的能源及使用传统能源带来的污染。无土栽培产业的大规模发展，或许会使得全世界的能源面临新的危机，届时环境问题也将无法避免。在此基础上，我们需要寻找一种新的方式来推动无土栽培技术的进步。
太阳能是一种普遍，无害，巨大，长久的可再生能源，近年来大量新兴新能源产业对太阳能的利用已使这种可再生能源有了极大的实践应用基础。若是能以太阳能来驱动无土栽培装置，必定能极大减轻目前无土栽培的能源浪费及环境污染问题。
1.2研究现状?
目前对太阳能无土栽培装置的研究，主要集中在如何将太阳能电池板以最大的效率，实用性和可操作性与无土栽培装置相结合，以及两者相结合之后如何运转系统并良好运行。目前的思路主要是架设太阳能采集单元于无土栽培装置的上方，并为种植物提供生长所需要的能源，以及为自身的控制装置提供电能，这样可以做到简单方便地控制系统的开启与关闭。今后的研究方向很有可能也将集中在这个方面，更进一步研究系统的可行性并提高效率。
1.3研究内容
本文主要研究太阳能无土栽培装置的设计，在原有的无土栽培装置的基础上，提出基于太阳能利用的无土栽培灌溉方案并实验对比太阳能在该技术中的作用。方案主要为利用太阳能采集单元将太阳能转换为电能，并利用电能驱动微型水泵，将无土栽培装置中的水位提升至一个高度并灌溉无土栽培装置中的作物。灌溉后的水流积蓄在水池中又流入微型水泵，形成一个水循环。此方案最大限度地利用太阳能在无土栽培技术中的作用，在节省成本的基础上，节约资源并减少人力的消耗。
2.太阳能利用概况
2.1 太阳能利用介绍
太阳内部发生氢氦化学变化，发出辐射，这种辐射就是太阳能。地球上的生物生存所需的能量几乎都来自太阳能。植物则是将太阳能转变为化学能以此来获得能量。
太阳能的光生伏特效应是指某些半导体能够依靠自身特性，将太阳能转变为直流电能，目前主要是以太阳能电池板为核心设备。近年来光伏产业在各国的先后大力推进中得以大幅发展。
目前，太阳能光伏技术已在全世界范围推广实施。尽管其发电量还远远不足以超过传统发电方式，但发电的增长速度年年都在成倍增长，如今已成为全世界发展最迅猛的发电方式。这其中有大片堆积在一起，形成大规模光伏电站的光伏系统，也有和建筑搭配，形成光伏建筑的光伏系统。除此之外还有很多并未接入电网的光伏发电系统。得以想见未来光伏发电将是人类主要发电途径之一。
随着光伏产业的日益发展，光伏太阳能电池的成本下降，使得光伏产业驱动的一系列设施价格大幅降低，这对推进光伏产业的发展有极大的促进作用。同时，全世界范围内都在大力发展光伏产业，投入大量经费来研发光伏产业相关技术，各国也都有对光伏企业的优惠补偿政策。
Key words:Soilless cultivation;Solar photovoltaic;Artificial light;Automatic irrigation 目录
1.绪论 1
1.1研究背景及意义? 1
1.2研究现状? 1
1.3研究内容 1
2.太阳能利用概况 3
2.1 太阳能利用介绍 3
2.2国外太阳能利用现状 3
2.3国内太阳能利用现状 4
3.无土栽培技术的概况及太阳能无土栽培技术的优势 5
3.1无土栽培技术的发展 5
3.1.1国际范围内无土栽培技术的发展 5
3.1.2我国无土栽培技术的发展 5
3.2无土栽培技术的分类 5
3.2.1无基质栽培 5
3.2.2基质栽培 6
3.3无土栽培技术的优点 6
3.4无土栽培技术的用途 7
3.5太阳能无土栽培技术的优势 8
4.太阳能无土栽培装置设计 9
4.1 系统整体设计 9
4.2 装置选材 10
4.2.1 种植箱选材 10
4.2.2 种植箱托盘选材 10
4.2.3 密封方式 11
4.2.4灯架选材 11
4.3 带 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
有传动装置的设计 12
4.4 软件控制系统设计 12
5.实验设计 13
5.1实验材料 13
5.2实验设计 13
5.3 测定项目和分析方法 13
5.4 实验结果分析 15
6.结语 16
参考文献 17
致谢 18
1.绪论
1.1研究背景及意义?
无土栽培是指不用天然土壤,而用营养液或固体基质加营养液栽培作物的方法[1]。无需土壤的生长环境，以固体基质或营养液向作物提供良好的水分、养料、氧气、能量等生长条件,使作物能够良好生长[2]。
作为一种新兴的栽培技术，无土栽培已被许多国家接受并大力发展，如荷兰、日本、丹麦、以色列等国家的蔬菜采用这种技术已应用到大规模的产业化生产[3]。未来，无土栽培将会引领设施园艺与工厂化农业。而全世界的能源及环境污染是目前亟待解决的问题之一。在此基础上，无土栽培需要开拓新的技术，以实现良好的可持续发展。
目前,全世界的无土栽培技术迅速发展,许多国家无土栽培已实现集约化、现代化、自动化、工厂化生产并能做到高产、优质、高效、低耗。无土栽培作为一项新技术，在这方面有着非常大的潜力[4]。然而，与之相矛盾的是日益衰竭的能源及使用传统能源带来的污染。无土栽培产业的大规模发展，或许会使得全世界的能源面临新的危机，届时环境问题也将无法避免。在此基础上，我们需要寻找一种新的方式来推动无土栽培技术的进步。
太阳能是一种普遍，无害，巨大，长久的可再生能源，近年来大量新兴新能源产业对太阳能的利用已使这种可再生能源有了极大的实践应用基础。若是能以太阳能来驱动无土栽培装置，必定能极大减轻目前无土栽培的能源浪费及环境污染问题。
1.2研究现状?
目前对太阳能无土栽培装置的研究，主要集中在如何将太阳能电池板以最大的效率，实用性和可操作性与无土栽培装置相结合，以及两者相结合之后如何运转系统并良好运行。目前的思路主要是架设太阳能采集单元于无土栽培装置的上方，并为种植物提供生长所需要的能源，以及为自身的控制装置提供电能，这样可以做到简单方便地控制系统的开启与关闭。今后的研究方向很有可能也将集中在这个方面，更进一步研究系统的可行性并提高效率。
1.3研究内容
本文主要研究太阳能无土栽培装置的设计，在原有的无土栽培装置的基础上，提出基于太阳能利用的无土栽培灌溉方案并实验对比太阳能在该技术中的作用。方案主要为利用太阳能采集单元将太阳能转换为电能，并利用电能驱动微型水泵，将无土栽培装置中的水位提升至一个高度并灌溉无土栽培装置中的作物。灌溉后的水流积蓄在水池中又流入微型水泵，形成一个水循环。此方案最大限度地利用太阳能在无土栽培技术中的作用，在节省成本的基础上，节约资源并减少人力的消耗。
2.太阳能利用概况
2.1 太阳能利用介绍
太阳内部发生氢氦化学变化，发出辐射，这种辐射就是太阳能。地球上的生物生存所需的能量几乎都来自太阳能。植物则是将太阳能转变为化学能以此来获得能量。
太阳能的光生伏特效应是指某些半导体能够依靠自身特性，将太阳能转变为直流电能，目前主要是以太阳能电池板为核心设备。近年来光伏产业在各国的先后大力推进中得以大幅发展。
目前，太阳能光伏技术已在全世界范围推广实施。尽管其发电量还远远不足以超过传统发电方式，但发电的增长速度年年都在成倍增长，如今已成为全世界发展最迅猛的发电方式。这其中有大片堆积在一起，形成大规模光伏电站的光伏系统，也有和建筑搭配，形成光伏建筑的光伏系统。除此之外还有很多并未接入电网的光伏发电系统。得以想见未来光伏发电将是人类主要发电途径之一。
随着光伏产业的日益发展，光伏太阳能电池的成本下降，使得光伏产业驱动的一系列设施价格大幅降低，这对推进光伏产业的发展有极大的促进作用。同时，全世界范围内都在大力发展光伏产业，投入大量经费来研发光伏产业相关技术，各国也都有对光伏企业的优惠补偿政策。
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