可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的制作方法

本发明涉及都市农业生产和光伏发电技术领域，特别涉及一种可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统。

背景技术：

随着我国城市化进程的不断发展，交通设施与城市建筑的不断增加，土地开发量越来越大，而农业耕地面积却越来越少，煤炭、钢铁等能源开采力度的提高，造成农业耕地空塌，环境问题越发凸显。与此同时，自动化、智能化农业有了飞速发展，科技含量较高的大型现代化智能农业设施正在不断壮大，目前的农业与光伏一体化大多是整合大型设施农业和顶棚光伏电站，但却又因为其占地广、不灵活、投资高、远离社区和消费者等原因倍受限制。然而，现有的小型集装箱式植物种植系统的运行需要实时监测集装箱内的光强、水分、温度、湿度等数据，因此其多采用外接线路以满足其用电需要，这样节能意识的缺乏也使得集装箱式植物种植装置的经济效益较低。

上述种种问题促使城市正朝着集约化和可持续方向发展，因此需要有相对小巧灵活、节能经济、分布式的农业设施，可见缝插针地投放到城市空间中。并且，在后疫情时代和生态发展的大背景下，需要有一种相对对立的生产单元，作为弹性基础设施的一部分。光伏发电、鱼菜共生等方式能快速且稳定地形成一个微型生态系统以供短期应急措施和长期习惯培养。

针对上述已有技术，有必要提出一种可移动分布式的新型农业光伏设施，以适应都市农业需求，为此本申请人作了有益的设计并且形成了下面将要介绍的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种解决现有技术中的大型农业业光伏一体化系统大规模和高投入的问题，以实现高效、实用和美观地整合现有农业和光伏技术的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统。

为此，本发明技术方案如下：

一种可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统，包括设置在一改造集装箱内的内部升降机构、一层鱼菜共生区构成组件、二层温室种植区构成组件和屋顶组件；

改造集装箱由集装箱箱体改造形成，其顶面为可开合顶面，在位于对侧的两个小尺寸侧壁上开设有门，在大尺寸侧壁一侧开设有窗；

内部升降机构包括可调节支架、伸缩框架、支撑框架、金属网格楼板和金属折叠楼梯；其中，支撑框架内置于改造集装箱的箱体内，其为由多根支撑杆连接形成的与改造集装箱形状和尺寸相适应的立方体框架，且在位于支撑框架的顶面框架上和位于对侧的两个大尺寸框架侧上间隔设有多条加强筋；伸缩框架内置于支撑框架内，其由四个方形框围成的与支撑框架形状和尺寸相适应的立方体框架；每个方形框由四根支撑杆连接形成且在其上沿集装箱长边方向间隔且平行设置有多条加强筋，相邻根加强筋之间安装有有机玻璃板；每个伸缩框架的每个方形框的两侧分别嵌装在开设在支撑框架的邻侧支撑杆杆壁上的轴向通槽内，且在每个轴向通槽的底部安装有电动升降装置，使伸缩框架可升降地设置于支撑框架内；在每个方形框顶部沿集装箱长边方向间隔固定有多条以平行方式设置的加强筋，使伸缩框架顶部分隔为多个通风口；金属网格楼板的四个顶角通过电动升降装置固定在支撑框架的四根竖直设置的支撑杆内侧，使金属网格楼板可升降地设置在伸缩框架内；金属网格楼板一侧设有安装金属折叠楼梯的开孔；调节支架由具有不同长度的多组升降杆租构成，每组升降杆租由多个相同的升降杆构成；多组升降杆组由短及长地自集装箱的正面板至背面挡板间隔设置在伸缩框架顶面的加强筋上，且可沿竖向进行伸缩运动；

一层鱼菜共生区构成组件包括均布设置在一层鱼菜共生区的多块垂直种植面板、用于为垂直种植面板实施光照的多块led灯板、至少一台机械通风装置、一台分布式电网控制装置、一台智能监测及控制装置、一台温湿度控制机、多台鱼养殖水箱、水质净化装置和多层式水培苗圃；水质净化装置通过管路为各垂直种植面板的种植槽、多台鱼养殖水箱和多层式水培苗圃供水；

二层温室种植区构成组件由多个可伸缩水培种植架构成；多个可伸缩水培种植架组合为多排平行且间隔设置的水培种植墙并固定在二层温室种植区内的二层金属网格楼板上，且位于中间排的水培种植墙上设有便于人员穿行的缺口；每个可伸缩水培种植架包括多个水培种植槽和水质净化装置；水质净化装置通过管路为各水培种植槽供水；

屋顶组件包括光伏面板、雨水收集槽和雨水输送管道；光伏面板的一个长边侧铰接在伸缩框架一个长边侧、其背侧固定在调节支架的多根升降杆顶部；雨水收集槽沿伸缩框架的长边方向固定在与光伏面板铰接连接的伸缩框架长边侧；雨水输送管道的一端与雨水收集槽相连通、另一端通过管路分别与一层鱼菜共生区和二层温室种植区内的水质净化装置的进口端相连通。

进一步地，改造集装箱由集装箱箱体改造形成，其在箱体沿长边方向的两侧侧壁上，一侧设有单开门、另一侧设有双开门；箱体顶面沿长边方向对开为左半部和右半部，左半部向上翻转90°至与位于同一平面上的箱体侧壁形成背面挡板，右半部向外侧翻转180°形成正面雨棚；位于雨棚侧的箱体侧壁为的箱体正面，其上切割出有能够向下侧弯折的矩形板以形成售卖窗。

进一步地，一层鱼菜共生区中部沿集装箱长边方向留有通行通道，通行通道一侧为与双开门连通的交通区域、另一侧作为与单开门连通的金属折叠楼梯下放区域；多台鱼养殖水箱设置于交通区域与金属折叠楼梯下放区域之间；分布式电网控制装置和温湿度控制机设置在集装箱的背面挡板侧，智能监测及控制装置固定在温湿度控制机顶面上，机械通风装置挂设在集装箱背面挡板上、多层式水培苗圃设置在集装箱正面板侧，具有水泵的水质过滤净化器设置在多台鱼养殖水箱邻侧；多块垂直种植面板均分为两部分，且每部分的多块垂直种植面板一字排列并依次连接固定形成一块垂直种植立板，两块垂直种植立板对称设置在通行通道两侧中部；多块led灯板等分为多组以一字排列形成多块与垂直种植立板尺寸相适应的光照板，每块垂直种植立板的两侧分别平行设置有两块光照板，使垂直种植立板实现两侧种植且能够获得足够光照。

进一步地，每块垂直种植面板由第一聚苯乙烯板和第二聚苯乙烯板构成，第二聚苯乙烯板一侧设有滑动轨道，第一聚苯乙烯板上设有与滑动轨道配合的滑块，使第一聚苯乙烯板活动连接在第二聚苯乙烯板上，使二者能够展开进行种植或重叠进行收纳；在第二聚苯乙烯板上滑动轨道一侧设有还设有固定第一聚苯乙烯板与第二聚苯乙烯板相对位置的固定旋钮；在第一聚苯乙烯板和第二聚苯乙烯板上以竖向设置的方式间隔设置有多条种植通道，每条植通道内固定有网状泡沫生长培养基和防滴水芯。

进一步地，每块led灯板由支撑铝板和均布固定在支撑铝板整体面板上的若干个防水二极管构成；其中，支撑铝板由上铝板和下铝板构成，二者上下布置并通过铰链连接，使其可通过折叠进行收纳；防水二极管采用蓝光二极管或红光二极管。

进一步地，每个可伸缩水培种植架包括多个折叠支架、多个种植槽、一套具有过滤水泵的送水管汇和一个营养液循环水槽；其中，多个种植槽自上而下依次间隔排布，且相邻两个种植槽之间通过一个折叠支架连接；营养液循环水槽设置在位于底部的种植槽的下方，其通过折叠支架与底部种植槽可折叠连接；具有过滤水泵的送液管汇设置在营养液循环水槽邻侧，其上总管与营养液循环水槽相连通、各分支管分别与各种植槽一一对应并形成连通。

与现有技术相比，该可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的有益结果是：

(1)本申请利用集装箱本身具备整体模块化和运输便捷性的优势，将农业与光伏一体化系统轻便化打包，特别适合引入到既有的城市建成环境中。作为一种分布式弹性基础实施可以短暂的实现部分自给自足，为后疫情时代和未来生态城市建设提供了一种方法；

(2)本申请作为分布式基础设施，其一，必要时既可提供电力或使用外部电源，与其他设施互相补充形成分布式电网的一部分。其二，作为大型超市、便利店和菜市场的补充，为社区居民提供零距离、全透明和最新鲜的蔬菜营养；另外，本申请提供的能源和食物作为紧急情况下的必要物资能够缓解城市社区居民的不安和窘境；

(3)本申请有效的利用空间，紧凑合理的布局设计提供了可以拓展二层的最大种植空间，采用了最高种植效率的方式，将“食物-能源-水(few)”系统立体整合达到集约化和复合化；

(4)本申请将作为未来都市农业发展的一部分，回应了可持续城市发展的目标中关于城市食物系统安全的问题，特别是在减少食物里程、缩短供应链、减少加工和使用过程中的浪费等方面具有优势，具备了适应未来需求的前瞻性。

附图说明

图1(a)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的完全收纳状态下的结构示意图；

图1(b)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的改造集装箱展开状态下的结构示意图；

图1(c)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的完全展开状态下的结构示意图；

图2为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的改造集装箱的分解结构示意图；

图3为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的除改造集装箱外的内部结构在完全收纳状态下的结构示意图；

图4为图3的分解结构示意图；

图5为图1(c)的分解结构示意图；

图6(a)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的可伸缩水培种植架在展开和收纳状态的侧视结构示意图；

图6(b)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的可伸缩水培种植架在展开和收纳状态下的正视结构示意图；

图6(c)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的led灯板和垂直种植面板在展开收纳状态下的侧视结构示意图；

图6(d)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的led灯板和垂直种植面板在收纳状态下的正视结构示意图；

图7为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的一层鱼菜共生区的俯视图；

图8为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的二层温室种植区的俯视图；

图9为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的纵剖面图；

图10(a)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的左侧视图；

图10(b)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的正视图；

图10(c)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的右侧视图；

图10(d)为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的后视图；

图11为本发明的可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统的伸缩框架、支撑框架、金属网格楼板的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1(a)～图1(c)、图2～图5、图7～图9所示，该可移动分布式集装箱的农业与光伏一体化系统包括设置在一改造集装箱5内的内部升降机构2、一层鱼菜共生区构成组件4、二层温室种植区构成组件3和屋顶组件1。

如图1(c)和图2所示，改造集装箱5由集装箱箱体改造形成，使其既能展开形成农业与光伏一体化系统的布局又能收纳恢复至集装箱原始状态以便于运输；在箱体沿长边方向的两侧侧壁上，一侧设有单开门51、另一侧设有双开门52；箱体顶面沿长边方向对开为左半部和右半部，左半部向上翻转90°至与位于同一平面上的箱体侧壁形成背面挡板，右半部向外侧翻转180°形成正面雨棚；位于雨棚侧的箱体侧壁为的箱体正面，其上切割出有能够向下侧弯折的矩形板以形成售卖窗。

如图10(a)～图10(d)所示，改造集装箱5的双开门52用于设备及货物进出，单开门51作为通向二层的人员处入口，在使用方便的同时实现双侧通风条件，正立面售卖窗口及半扇屋顶雨棚为社区本地生产和销售服务。

如图4、图5和图11所示，内部升降机构包括可调节支架21、伸缩框架23、支撑框架25、金属网格楼板26和金属折叠楼梯27；其中，

支撑框架25内置于改造集装箱5的箱体内，其为由多根支撑杆连接形成的与改造集装箱5形状和尺寸相适应的立方体框架，且在位于支撑框架25的顶面框架上和位于对侧的两个大尺寸框架侧上间隔设有多条加强筋；

伸缩框架23内置于支撑框架25内，其由四个方形框围成的与支撑框架25形状和尺寸相适应的立方体框架；每个方形框由四根支撑杆连接形成且在其上沿集装箱长边方向间隔且平行设置有多条加强筋，相邻根加强筋之间安装有有机玻璃板24；伸缩框架23的每个方形框的两侧分别嵌装在开设在支撑框架25的邻侧支撑杆杆壁上的轴向通槽内，且在每个轴向通槽的底部安装有电动升降装置，使伸缩框架23可升降地设置于支撑框架25内；当伸缩框架23下降至位于支撑框架25内时，二者处于收纳运输状态，而当伸缩框架23上升至位于支撑框架25上方时，二者处于展开状态，此时，位于上层的伸缩框架23形成二层温室种植区，位于下层的支撑框架25形成一层鱼菜共生区；

在每个方形框顶部沿集装箱长边方向间隔固定有多条以平行方式设置的加强筋，使伸缩框架23顶部分隔为多个通风口22；

调节支架21由具有不同长度的多组升降杆租构成，每组升降杆租由多个相同的升降杆构成；多组升降杆组由短及长地自集装箱的正面板至背面挡板间隔设置在伸缩框架23的顶面，且可沿竖向进行伸缩运动；

金属网格楼板26的四个顶角通过电动升降装置固定在支撑框架25的四根竖直设置的支撑杆内侧，使金属网格楼板26可升降地设置在伸缩框架23内；其在收纳时通过电动升降装置降低至支撑框架25中部，其在展开时通过电动升降装置将其上升至支撑框架25顶部；

金属网格楼板26一侧开设有条形楼梯安装开孔，使金属折叠楼梯27铰接在开孔一侧，以实现可选择性放下，连通一层鱼菜共生区和二层温室种植区。

如图4、图8和图9所示，一层鱼菜共生区构成组件4包括设置在一层鱼菜共生区的多块led灯板41、多块垂直种植面板42、至少一台机械通风装置43、一台分布式电网控制装置44、一台智能监测及控制装置45、一台温湿度控制机46、多台鱼养殖水箱47、具有水泵的水质过滤净化器48和多层式水培苗圃49；具体地，

一层鱼菜共生区中部沿集装箱长边方向留有通行通道，通行通道一侧为与双开门52连通的交通区域、另一侧作为与单开门51连通的金属折叠楼梯27下放区域；多台鱼养殖水箱47设置于交通区域与金属折叠楼梯下放区域之间；具体地，通行通道的占地面积为集装箱箱体内侧占地面积的1/3；

机械通风装置43、分布式电网控制装置44、智能监测及控制装置45、温湿度控制机46、具有水泵的水质过滤净化器48和多层式水培苗圃49沿周向均布设置在邻近交通区域侧，具体地，分布式电网控制装置44和温湿度控制机46设置在集装箱的背面挡板侧，智能监测及控制装置45固定在温湿度控制机46顶面上，机械通风装置43挂设在集装箱背面挡板上、多层式水培苗圃49设置在集装箱正面板侧，具有水泵的水质过滤净化器48设置在多台鱼养殖水箱47邻侧；

如图6(c)和图6(d)所示，多块垂直种植面板42均分为两部分，且每部分的多块垂直种植面板42一字排列并依次连接固定形成一块垂直种植立板，两块垂直种植立板对称设置在通行通道两侧中部；具体地，

每块垂直种植面板42由第一聚苯乙烯板和第二聚苯乙烯板构成，第二聚苯乙烯板一侧设有滑动轨道，第一聚苯乙烯板上设有与滑动轨道配合的滑块，使第一聚苯乙烯板活动连接在第二聚苯乙烯板上，使二者能够展开进行种植或重叠进行收纳；在第二聚苯乙烯板上滑动轨道一侧设有还设有固定旋钮422，使第一聚苯乙烯板与第二聚苯乙烯板能够相对固定在展开状态下；

在第一聚苯乙烯板和第二聚苯乙烯板上以竖向设置的方式间隔设置有多条种植通道421，每条植通道421内固定有网状泡沫生长培养基和防滴水芯423，使植物生长具有依附结构和根部保水作用；其中，垂直种植面板42可灵活采取线性间隔种植424、并排错开种植425和大小交替种植426等。

多块led灯板41均分为四组，每组的led灯板的一字排列形成一块与垂直种植立板尺寸相适应的光照板，在每块垂直种植立板的两侧分别平行设置有两块光照板，使垂直种植立板实现两侧种植且每条植通道421均能够获得足够的led光照；具体地，

每块led灯板41由支撑铝板412和均布固定在支撑铝板整体面板上的若干个防水二极管411构成；支撑铝板412由上铝板和下铝板构成，二者上下布置并通过铰链连接，使其可通过折叠进行收纳；led灯板41发出选定波长的蓝光和红光从而促进植物最佳光合作用。

如图6(a)和图6(b)所示，二层温室种植区构成组件由多个可伸缩水培种植架31构成；其中，多个可伸缩水培种植架31组合为多排平行且间隔设置的水培种植墙并固定在二层温室种植区内的二层金属网格楼板26上，且位于中间排的水培种植墙上设有便于人员穿行的缺口；

每个可伸缩水培种植架31包括多个折叠支架311、多个种植槽312、一套具有过滤水泵的送水管汇313和一个营养液循环水槽314；其中，多个种植槽312自上而下依次间隔排布，且相邻两个种植槽312之间通过一个折叠支架311连接，使多个种植槽312能够通过折叠支架311展开进行种植或折叠实现收纳；二者构成的构件的折叠高度为展开高度一半，大大节省了设备运输时的储藏空间；室内种植在种植槽312内的植物可选择传统土培滴灌种植方式和/或水培种植方式；

营养液循环水槽314设置在位于底部的种植槽312的下方，其通过折叠支架311与底部种植槽可折叠连接；具有过滤水泵的送液管汇313设置在营养液循环水槽314邻侧，其上总管与营养液循环水槽314相连通、各分支管分别与各种植槽312一一对应并形成连通。

如图1(b)和图1(c)所示，屋顶组件1包括光伏面板11、雨水收集槽12和雨水输送管道；其中，

光伏面板11与集装箱箱体的尺寸相适应，使其能够完全盖装在集装箱顶部；具体地，光伏面板11的一侧长边侧铰接在伸缩框架23的一个长边侧上、背侧固定在调节支架21的各伸缩杆顶部，使光伏面板11相对于集装箱顶面所成倾斜角度可调，以实现通风口22的开闭和通风量的调节；

雨水收集槽12沿集装箱方向设置在光伏面板11的位置不变一侧，即与光伏面板11铰接连接的伸缩框架23长边侧，用于收集雨水；雨水输送管道的一端与雨水收集槽12相连通、另一端与具有水泵的水质过滤净化器48和具有过滤水泵的送水管汇(313)的进口端相连通，以对雨水进行水质过滤和净化，进而进行供水。

其中，温湿度控制机46用于对集装箱内温度、湿度进行调节；机械通风装置43用于保持集装箱内通风；智能监测及控制装置45分别与可调节支架21、伸缩框架23、led灯板41、机械通风装置43、温湿度控制机46和具有水泵的水质过滤净化器48，以实现通过人工控制光源、温湿度、空气、水和养分等生长条件；分布式电网控制装置44具备智能化独立发电、储电和调配功能，提高发电用电效率的同时提供并网服务功能，其用于为各用电器件供电；具有水泵的水质过滤净化器48的出水口通过输水软管分别与各台鱼养殖水箱47、各层水培苗圃49、各条植通道421以及各相连通。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的式样，任何符合本发明权利要求书的建筑与交通一体化系统且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

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