具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种基于农光互补和种植补光技术的综合垂直农场，包括立体农场1、补光灯2、太阳能光伏板3、环境监控装置7、巡视机器人5、通风换气风机6、储能机构4、驱动电路8，立体农场1上端面与若干太阳能光伏板3连接，且太阳能光伏板3的板面与水平面呈0°—90°夹角，环境监控装置7和补光灯2均若干，分别嵌于立体农场1内并与立体农场1内表面连接，通风换气风机6若干，环绕立体农场1轴线均布并嵌于立体农场1侧壁，通风换气风机6轴线与立体农场1轴线呈30°—120°夹角，巡视机器5人至少一个，位于立体农场1中并与驱动电路8电气连接，储能机构4、驱动电路8均嵌于立体农场1内，驱动电路8分别与补光灯2、太阳能光伏板3、环境监控装置7、巡视机器人5、通风换气风机6、储能机构4电气连接。

重点说明的，所述的所述立体农场1至少一个，且各立体农场1间均相互并联，所述立体农场1包括承载框架101、防护侧板102、防护薄膜103、隔板104、立体种植架105、培养槽106、养殖水槽107、隔离护网108及强制换气风口109，所述承载框架101为横断面呈矩形的框架结构并与农场地平面连接，所述承载框架101外侧面与防护侧板102连接并构成闭合腔体结构，所述承载框架101内设置若干立体作业区111和至少一个林木和综合服务区112，其中所述防护薄膜103横断面呈圆弧结构，位于承载框架101内并包覆在各立体作业区111和林木和综合服务区112上方，且所述防护薄膜103下端面与承载框架101内侧面连接，所述隔板104若干，嵌于各立体作业区111内，与水平面平行分布并沿竖直方向从上向下将立体作业区111分为喜光经济作物层1111、至少一层耐阴作物层1112及位于最底层的综合种植层1113，所述养殖水槽107、隔离护网108均位于综合种植层1113和林木和综合服务区112内，并与地平面连接，且所述隔离护网108至少一个，并构成至少一个畜牧养殖区1114，所述立体种植架105、培养槽106若干，分别嵌于喜光经济作物层1111、耐阴作物层1112及综合种植层1113内，且各立体种植架105、培养槽106、养殖水107槽、隔离护网108对应的承载框架101均设至少一个补光灯2及至少一个强制换气风口109，且所述补光灯2和强制换气风口109轴线与水平面呈0°—90°夹角，所述强制换气风口109另分别与通风换气风机6连通，所述储能机构4、驱动电路8均嵌于林木和综合服务区112内，且所述储能机构4分别与立体作业区111的各喜光经济作物层1111、耐阴作物层1112及综合种植层1113相互连通。

本实施例中，通风换气风机6若干，且其中至少一个通风换气风机6与二氧化碳补气罐9连通，至少一个通风换气风机6与空调机组10连通，所述二氧化碳补气罐9和空调机组10均至少一个，与通风换气风机6间通过控制阀11连通，所述二氧化碳补气罐9和控制阀11均位于立体农场1内，空调机组10位于立体农场1外，且控制阀11和空调机组10均与驱动电路8电气连接。

如图2所示，本实施例中，环境监控装置7包括连接基座71、导向臂72、检测头73、转台机构74、回转机构75、监控摄像头76、亮度传感器77、照度计78、光谱仪79、温湿度传感器701、空气质量传感器702、检测电路703及接线端子704，所述连接基座71前端面通过转台机构74与导向臂72铰接，且导向臂72轴线与连接基座71前端面呈0°—90°夹角，所述导向臂72前端面通过转台机构74与回转机构75铰接，且所述回转机构75轴线与水平面呈0°—180°夹角，所述检测头73嵌于回转机构75内并与回转机构75同轴分布，且检测头73通过回转机构75可进行0°—360°范围旋转，所述检测头73为柱状腔体结构，其上端面及下端面均设一个亮度传感器77、照度计78及一个光谱仪探针头790，且所述亮度传感器77、照度计78、光谱仪探针头790的光轴与检测头73轴线平行分布，所述监控摄像头76、温湿度传感器701、空气质量传感器702环绕检测头73轴线均布，并嵌于检测头73外侧面，且回转机构75上端面及下端面位置的检测头73外表面均设一个监控摄像头76、温湿度传感器701、空气质量传感器702，且各监控摄像头76、温湿度传感器701、空气质量传感器702间相互并联并均与检测电路703电气连接，所述检测电路703和光谱仪79嵌于检测头73内，检测电路703分别与转台机构74、回转机构75、监控摄像头76、亮度传感器77、照度计78、光谱仪79、温湿度传感器701、空气质量传感器702及接线端子704电气连接，所述接线端子704至少一个，嵌于连接基座71外侧面，并与驱动电路8电气连接。

在进行立体农场1内环境检测作业时，一方面通过转台机构74、回转机构75灵活调整检测头73的工作位置，并可驱动检测73头进行旋转循环检测，提高检测的全面性和灵活性；另一方面通过监控摄像头76对立体农场1内部作业情况监控；通过温湿度传感器701、空气质量传感器702对立体农场1内的气温、空气湿度及空气成分检测；通过亮度传感器77、照度计78、光谱仪79同时对立体农场1内的亮度、光照强度及光照作业的波段进行精确检测。

如图3所示，需要说明的，所述的储能机构4包括蓄电池组41、沼气发生器42、蓄水塔43、增压泵44、污水净化装置45、灌溉供水系统46、回水泵47、回流管48、污水回流管49，所述蓄电池组41通过驱动电路8与各太阳能光伏板3电气连接，所述沼气发生器42、增压泵44、污水净化装置45、灌溉供水系统46、回水泵47均与驱动电路8电气连接，其中所述沼气发生器42和污水净化装置45通过回水泵47与回流管48连通，所述回流管48通过污水回流管49分别与立体种植架105、培养槽106、养殖水槽107、畜牧养殖区1114及林木和综合服务区112连通，所述蓄水塔43通过增压泵44分别与沼气发生器42、污水净化装置45、灌溉供水系统46连通，所述灌溉供水系统46另分别与立体种植架105、培养槽106、养殖水槽107、畜牧养殖区1114及林木和综合服务区112连通。

进一步优化，所述的灌溉供水系统46采用滴灌、喷灌中的任意一种或两种共用，且所述灌溉供水系统46另与立体农场1外部的水源系统连通。

此外的，所述的驱动电路8包括一个基于云计算的数据处理服务平台及若干基于可编程控制器为基础的执行控制电路、基于物联网通讯的智能通讯网关、逆变整流电路、光电转换电路、多路稳压供电电源，其中所述基于云计算的数据处理服务平台通过通讯网络与若干基于物联网通讯的智能通讯网关建立数据连接，所述基于可编程控制器为基础的执行控制电路间相互并联，分别与基于物联网通讯的智能通讯网关、逆变整流电路、光电转换电路、多路稳压电源电气连接，其中所述逆变整流电路另分别与多路稳压电源、太阳能光伏板3、电气连接，所述多路稳压电源另与补光灯2、环境监控装置7、巡视机器人5、通风换气风机6、储能机构4电气连接，所述基于物联网通讯的智能通讯网关另分别与环境监控装置7、巡视机器人5通过通讯网络建立数据连接。

本实施例中，所述补光灯2包括LED白光灯、紫外线辐照灯、红外线辐照灯中的任意一种或几种共用。

一种基于农光互补和种植补光技术的综合垂直农场的管理方法，包括如下步骤：

S1，立体农场1构建，首先在满足农作物种植、养殖作业的地基基础上，建设立体农场1，并根据后续农业活动需要对单个立体农场1有效容积、占地面积及每个立体农场1中涉及的立体作业区111和至少一个林木和综合服务区112的数量及空间容积进行设定建设，最后在立体农场1顶部安装太阳能光伏板3，且太阳能光伏板3的总面积不低于立体农场1上端面面积的1.1倍，同时一方面在立体农场1中根据各农业活动位置分别安装补光灯2、环境监控装置7及通风换气风机6；另一方面在立体农场1内设置巡视机器人5、储能机构4、驱动电路8，最后一方面为巡视机器人5设定巡视作业策略；另一方面将驱动电路8与外部的远程监控系统及外部辅助电源系统、水源系统及农资系统建立连接，即可完成本发明构建；

S2,农场规划，完成S1步骤后，首先在立体农场1的林木和综合服务区112的对应地平面上直接种植林木作物并同时建设相关办公、生活及餐饮服务设施，然后将植株较高的农作物，直接种植在立体作业区111的最底层的综合种植层1113中，同时通过养殖水槽107、综合种植层1113中开展水产养殖；利用隔离护网108构成的畜牧养殖区1114开展养殖作业；同时根据农作物的生活习性，利用立体种植架105、培养槽106同时在喜光经济作物层1111、耐阴作物层1112及综合种植层1113中开展经济作物种植、育苗工作；

S3，农场运行管理，在完成农场建设并运行中，首先由太阳能光伏板3利用立体农场1外部的光照环境进行发电作业，通过驱动电路8进行整流调压后，一方面为立体农场1中各设备运行提供电能；另一方面通过储能机构4的蓄电池组41对电能进行直接存储备用，同时利用多余电能驱动增压泵44运行，将水体提升至蓄水塔43内，利用重力势能间接蓄能备用；然后通过环境监控装置7对林木和综合服务区112和立体作业区111的喜光经济作物层1111、耐阴作物层1112及综合种植层1113内空气质量、氧气浓度、二氧化碳浓度、环境湿度和温度、光照强度、光照光谱数据进行综合采集，同时通过巡视机器人5对的林木和综合服务区112和立体作业区111的喜光经济作物层1111、耐阴作物层1112及综合种植层1113内的农业活动进行巡视监控，然后根据监控结果，根据各农业互动的需要，一方面通过补光灯2对相应位置的农业活动进行补光作业；另一方面通过通风换气风机6对相应农业活动的温度环境、氧气及二氧化碳气体浓度进行调节，满足农业生产活动环境调节作业的需要；最后，根据检测结果一方面通过储能机构4的蓄水塔43、增压泵44、灌溉供水系统46为农业活动及办公、生活及餐饮服务设施提供灌溉、水源补给作业；另一方面通过回水泵47、污水回流管49对农业活动及办公、生活及餐饮服务设施产生的废水、固体废弃物进行收集，并输送至污水净化装置45进行净化，净化后的水体返回至灌溉供水系统46重复利用，收集的固体废弃物及污水净化装置45产生的滤渣输送至沼气发生器42进行沼气制备，并将制备的沼气一方面用于发电，为立体农场1中各设备运行提供电能；另一方面为办公、生活及餐饮服务设施提供燃料；同时将产生沼渣作为农业活动的有机肥回收利用。

本实施例中，所述的S3步骤中，在对农业生产进行补光作业时，通过补光灯2一方面辅助自然光调整农业生产环境的亮度及光照强度；另一方面调整光照光谱范围，对不同农业生产强化特定光谱辐照，提高农业活动的工作效率。

此外，本发明中的巡视机器人5为AVG巡视机器人。

本发明系统构成简单，系统维护运行灵活方便，通用性好，可有效满足多种农业生产活动的需要，并极大的提高了农业活动的空间利用率和农业生产活动调整的灵活性，并可有效实现农业生产活动与商业活动同步开展，提高农业生产活动经济效益；另一方面可有效的提高农业生产活动中的能源及资源综合利用率，在降低农业生产活动能耗及物料损耗的同时，有效的提高了农业生产活动管理的精确性，从而达到在提高农业生产效率及质量的同时，另有效的降低了农业活动的成本和降低农业活动造成的环境污染。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。