太陽能綠化自動澆灌系統的製作方法

2023-07-08 14:17:46 1

專利名稱:太陽能綠化自動澆灌系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能熱發電綠化澆灌系統，尤其是一種自動控制的太陽能熱發電綠化澆灌系統。
背景技術：
目前，太陽能節水型自動灌溉系統還處於研究開發萌芽階段。
中國實用新型專利，公告號CN2619203，公告日2004.06.02公開了一種太陽能澆灌裝置，該裝置主要有太陽能電池板、轉速控制器、水泵三部分，太陽能電池板通過轉速控制器和水泵相連接，水泵通過管道和需滴灌的植物進水口連接。該裝置能在一定程度上根據光強的變化調節供水量，實際上植物的需水量與多種因素有關，空氣溫度，溼度和植物的生長期等，僅靠單一的光調節達不到即滿足植物生長需要又節省能源的雙重功效。
現有的微電腦自動灌溉控制系統(電子世界2004年8期)採用噴灌和微灌系統大大節約了水資源但其灌溉方式是微電腦控制的按日循環或按周循環，不能很好的滿足植物生長的需要。而且此系統的太陽能蓄電池沒有採取保護措施，壽命等不到保障。
隨著現代生活水平的提高，生活工作節奏的加快，綠色環保意識的加強；迫切需要一種使用方便、可靠、省時、省心、安全的澆灌系統出現。

發明內容本發明是要提供一種太陽能綠化自動澆灌系統，該系統即能節約用水又能滿足植物生長的需要；即能節約水資源又能節省勞動力資源，以及實現綠色高效的雙重目標。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種太陽能綠化自動澆灌系統，包括太陽能電池板，水泵，噴灌系統，微灌系統，雨水收集器及補充水、施肥系統，貯水器，蓄電池1，充電控制器8，由單片機、傳感器組成的自動控制系統，太陽能電池板經充電控制器與蓄電池相連接，用於蓄電池充電以及對蓄電池的過充電或過放電的控制，蓄電池通過自動控制系統與水泵相連接，水泵的吸水口連接貯水器，出水口連接噴灌和微灌系統；雨水收集器及補充水、施肥系統與貯水器相連接。
太陽能電池板產生的電能為125W/m2；水泵與噴灌和微灌系統之間連有過濾器；微灌系統包括滴灌或噴霧澆灌或滲灌；水泵為潛水泵或管道泵或離心泵；單片機系列是51系列；傳感器包括溫度傳感器和溼度傳感器；溫度傳感器檢測範圍為-10℃～50℃；精確度±0.5℃，工作電壓範圍+3.0～+5.5V；溼度傳感器為矽溼敏電阻傳感器，其精度為1％，檢測範圍為0～100％，工作電壓2.5V，適合工作環境和土壤溫度為0～40℃。
本發明採用單片機進行控制，利用溼度和溫度傳感器採集溫度和溼度數據，將其傳遞給控制系統，控制系統對數據進行分析，發出指令對整個系統進行調控。既節約了用水又滿足了植物生長的需要；太陽能電池板和蓄電池之間採用充電控制器控制能量轉換。其主要作用蓄電池電壓過充保護當充電電壓超過額定充電電壓時，控制器將自動切斷充電電壓；蓄電池電壓過放保護當放電電壓超過額定放電電壓時，控制器將自動切斷負載，從而最大限度保護蓄電池使用壽命；防止系統反充；防止系統過載與短路；本發明採用雨水收集器及補充水、施肥系統，利用太陽能根據溼度溫度和時間進行自動澆灌，既節約了水資源又節省了勞動力資源，實現了綠色高效的雙重目標。
圖1是本發明的系統示意圖；圖2是本發明的單片機控制系統主程序流程圖。
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的描述和說明。
具體的實施方式如圖1所示，一種太陽能綠化自動澆灌系統1.主要組成部分(1)雨水收集器及補充水、水泵、施肥系統1，噴灌系統6，微灌系統7；(2)125W/m2太陽能電池板9，蓄電池10，充電控制器8；
(3)單片機、傳感器等組成的自動控制系統4。
其中太陽能電池板9經充電控制器8與蓄電池10相連接，用於蓄電池10充電以及對蓄電池10的過充電或過放電的控制，蓄電池10通過自動控制系統4與水泵3相連接，水泵3的吸水口連接貯水器2，出水口連接噴灌系統6和微灌系統7；雨水收集器及補充水、施肥系統1與貯水器2相連接。
2.工作原理(1)利用太陽能光伏發電並且配以蓄電池10，提供系統工作動力。
此動力系統主要有太陽能電池板9、充電控制器8和蓄電池10等組成。其中充電控制器8較重要，其性能將直接影響系統的壽命，特別是蓄電池組的壽命。在任何情況下，對蓄電池10的過充電或過放電都會使蓄電池10壽命縮短。
(2)利用水泵3從水源汲水，再通過系統輸水給需水的地方。
需水的地方到水源有一定的距離，這完全靠水泵工作輸水維持。水泵種類很多，例如潛水泵、管道泵和離心泵等。系統要根據自身的功用和特點選擇適合的水泵3。
(3)利用溫度和溼度傳感器採集溫度和溼度數據，將其傳輸給控制系統；由控制系統進行數據分析，發出指令對整個系統進行自動調控。此系統使用單片機進行控制。
(4)灌溉方式可採用滴灌或噴霧澆灌等微灌技術。
微灌具有節水、增產、保肥、省工、省地、節能等優點。採用微灌技術比傳統的澆灌方法節約用水，大約可省水30％~50％，水的利用率高。
(5)整體系統的控制預使用單片機控制。
該控制系統能根據農作物生長環境的溫、溼度進行自動澆灌調節，自動跟蹤。當傳感器把數據傳給單片機後，系統程序對其進行處理；根據要求對系統澆灌進行控制。
3.關鍵技術(1)太陽能電池板9和蓄電池10之間需要有控制能量轉換的裝置，大多數直流系統採用充電控制器8。
其主要作用蓄電池10電壓過充保護當衝電電壓超過額定充電電壓時，控制器8將自動切斷充電電壓；蓄電池10電壓過放保護當放電電壓超過額定放電電壓時，控制器8將自動切斷負載，從而最大限度保護蓄電池10使用壽命；防止系統反充；防止系統過載與短路。
(2)選用溫度和溼度傳感器，首先要確定測量的範圍；其次要選用合適的測量精度，它是傳感器最重要的指標；最後要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。此外，要注意信號傳輸距離，信號衰減的問題。
(3)由於此系統功率較小，故預使用小功率的離心泵或蠕動泵。這樣可降低製作成本，又可以滿足系統模型的演示要求。
(4)此系統模型準備使用滴灌方式。
滴灌需要的水壓較小，可以減輕水泵的負擔，成本較低，功能也易於實現。
(5)控制系統用的單片機種類和型號很多。所要使用的單片機要本著價低、普遍和在不影響功能的情況下儘量簡單的選用原則。現在，使用較多、性能較穩定、技術較成熟的單片機系列是51系列。故預選用51系列單片機做此控制系統。
4.在實際應用中所要解決的技術問題(1)整個滴灌系統的水壓問題。
滴灌網絡中的水壓和水泵3的揚程(水壓)總合必須小於或等於水泵最大揚程。在保證揚程的條件下，滴灌網絡中的壓力越大越好。這樣才能使得網絡中最遠的滴頭也能夠保持足夠的壓力。
(2)系統的太陽能水泵和各個滴頭要防止堵塞。
將太陽能水泵通過一個過濾器5與滴灌網絡連接。過濾器的作用是防止水中的微粒堵塞滴頭，特別是當滴頭出水量不大時容易發生氣體和微粒的堵塞。太陽能水泵3周圍應設置防護網。在水泵3從水源取水時，防止水源中的泥沙和漂浮物等微粒阻塞水泵3取水口。
(3)傳感器的選擇。
由於此系統用於農業生產，故溫度傳感器主要測量土地及周圍環境的溫度，檢測範圍大約是-10℃～50℃；要求能適應土壤特性，耐潮、耐酸、耐鹼、抗腐蝕、性能穩定、精確度±0.5℃，工作電壓範圍+3.0～+5.5V。而溼度傳感器要測量土壤的含水量，通常使用矽溼敏電阻傳感器，精度1％，檢測範圍為0～100％，工作電壓2.5V，工作條件環境和土壤溫度0～40℃。
(4)單片機控制系統的軟體編程，其主程序流程(如圖2所示)
權利要求
1.一種太陽能綠化自動澆灌系統，包括太陽能電池板(9)，水泵(3)，噴灌系統(6).微灌系統(7)，帶有擋板，用於水的過濾貯水器(2)，其特徵在於，該系統還包括雨水收集器及補充水、施肥系統(1)，蓄電池(10)，充電控制器(8)，由單片機、傳感器組成的自動控制系統(4)；所述太陽能電池板(9)經充電控制器(8)與蓄電池(10)相連接，用於蓄電池(10)充電以及對蓄電池(10)的過充電或過放電的控制，蓄電池(10)通過自動控制系統(4)與水泵(3)相連接，水泵(3)的吸水口連接貯水器(2)，出水口經過過濾器(5)連接噴灌系統(6)和微灌系統(7)；雨水收集器及補充水、施肥系統(1)與貯水器(2)相連接。
2.根據權利要求
1所述的太陽能綠化自動澆灌系統，其特徵在於，所述太陽能電池板(9)產生的電能為125W/m2。
3.根據權利要求
1所述的太陽能綠化自動澆灌系統，其特徵在於，所述水泵(3)與噴灌系統(6)和微灌系統(7)之間連有過濾器(5)。
4.根據權利要求
1所述的太陽能綠化自動澆灌系統，其特徵在於，所述微灌系統(7)包括滴灌或噴霧澆灌或滲灌。
5.根據權利要求
1或3所述的太陽能綠化自動澆灌系統，其特徵在於，所述水泵(3)為潛水泵或管道泵或離心泵。
6.根據權利要求
1所述的太陽能綠化自動澆灌系統，其特徵在於，所述單片機系列是51系列。
7.根據權利要求
1所述的太陽能綠化自動澆灌系統，其特徵在於，所述傳感器包括溫度傳感器和溼度傳感器；其中，溫度傳感器檢測範圍為-10℃～50℃；精確度±0.5℃，工作電壓範圍+3.0～+5.5V；溼度傳感器為矽溼敏電阻傳感器，其精度為1％，檢測範圍為0～100％，工作電壓2.5V，適合工作環境和土壤溫度為0～40℃。
專利摘要
本發明公開了一種太陽能綠化自動澆灌系統，包括太陽能電池板，水泵，噴灌和微灌系統，雨水收集器及補充水、施肥系統，貯水器，蓄電池，充電控制器，由單片機、傳感器組成的自動控制系統，太陽能電池板經充電控制器與蓄電池相連接，用於蓄電池充電以及對蓄電池的過充電或過放電的控制，蓄電池通過自動控制系統與水泵相連接，水泵的吸水口連接貯水器，出水口連接噴灌和微灌系統；雨水收集器及補充水、施肥系統與貯水器相連接。該系統既能節約用水又能滿足植物生長的需要；既能節約水資源又能節省勞動力資源，以及實現綠色高效的雙重目標。
文檔編號A01G25/16GK1994056SQ200610117803
公開日2007年7月11日 申請日期2006年10月31日
發明者戴惠良, 楊崇倡, 楚萬秀, 於永坤 申請人:東華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan