一種光伏供電節能高效地滴灌方法與流程
2024-04-12 08:20:05
本發明涉及一種利用太陽能供電的農業滴灌技術領域，特別是一種光伏供電節能高效地滴灌方法。
背景技術：
滴灌技術是一種高效環保的農業灌溉技術，其具有節水高效的優點，灌溉用水以及水肥混合物的利用率可達95%，不僅適用於乾旱缺水地區的農作物灌溉作業，而且結合施肥具有較好的節省成本、增加產量的效果，可以提高肥效一倍以上；可適用於果樹、蔬菜、經濟作物以及溫室大棚灌溉，在乾旱缺水的地方也可用於大田作物灌溉。滴灌技術主要利用主幹管路將水輸送至分布式塑料管道毛管中，然後再通過直徑約10毫米的孔口或滴頭將毛管中的水分或者水肥混合物直接輸送至作物根部進行局部灌溉。
但是由於滴灌技術需要連續作業，因此澆灌裝置對於電能的消耗過高，且部分地區戶外滴灌作業的供電電源與作業位置的距離較遠，鋪設專門的滴灌供電線路不僅成本較高，而且輸電線路的額外電能損耗較大。我國太陽能是總儲量最為豐富的可再生能源，我國陸地每年接受的太陽能輻射能理論估計值為1.47×108億千瓦時，是我國當前和未來最具規模化和產業化發展潛力的可再生能源；太陽能資源潛力大，環境汙染低，可永續利用，是有利於人與自然和諧發展的重要能源。中國專利文獻CN 203206858 U公開了一種全自動太陽能滴灌裝置，其主要由太陽能發電裝置、蓄電池、滴灌控制器、開關裝置、土地溼度探測器和管道組成。存在的不足在於太陽能蓄電池的使用成本較高，且經過蓄電池的電能轉換，會顯著地降低電能的實際利用率。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種光伏供電節能高效地滴灌方法，無需使用蓄電池對太陽能供電進行儲存，從而降低太陽能供電農業滴灌裝置的整體使用成本，並提高太陽能供電的電能利用率。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：
一種光伏供電節能高效地滴灌方法，包括以下步驟：
光伏發電步驟：當太陽光照強度滿足太陽能發電要求時，利用太陽能供電裝置吸收太陽光能進行太陽能發電，匯集分散的光伏直流電並將直流電轉換為交流電，通過交流調壓輸出穩定的交流電；
電能儲蓄步驟：當太陽能供電裝置進行工作且土壤溼度較高無需滴灌作業時，利用所述光伏發電步驟輸出的穩定交流電驅動真空抽吸水泵進行作業，將遠距離和底液面高度的滴灌供水水源處的水抽吸到需要灌溉位置附件位置處且液面高度高於需要灌溉的作物種植地平面的滴灌供水蓄水池中，通過將電能轉換為水的勢能進行儲存；
農業滴灌步驟：當太陽能供電裝置進行工作且土壤溼度較低需要滴灌作業時，通過太陽能供電裝置輸出的穩定交流電驅動真空抽吸水泵，將滴灌供水水源處的水抽吸到分布式滴灌管路中對需要灌溉的大面積分布的農作物進行滴灌作業；當太陽能供電裝置不工作且土壤溼度較低需要滴灌作業時，利用滴灌供水蓄水池中液面與需要灌溉的作物種植地平面的高度差所產生的勢能，形成穩定的滴灌輸送水壓，從而將滴灌供水蓄水池中的水分布輸送且充滿分布式滴灌管路，利用分布式滴灌管路對需要灌溉的大面積分布的農作物進行滴灌作業。
作為上述技術方案的進一步改進，所述光伏發電步驟包括：分布設置的若干個太陽能電池板組件接受太陽光照射進行光伏發電，然後通過光伏發電接入盒匯集若干個太陽能電池板組件的發電電流，再通過光伏發電逆變器將光伏發電接入盒匯集輸出的直流電轉換為交流電，最後通過微電網配電箱將光伏發電逆變器輸出的交流電進行調壓以輸出穩定的交流電。
作為上述技術方案的進一步改進，若干個太陽能電池板組件分布設置於滴灌供水蓄水池的頂部和外側面上。
作為上述技術方案的進一步改進，所述農業滴灌步驟包括：通過設置土壤溼度探測器實時監測需要灌溉區域的土壤溼度，並在分布式滴灌管路上設置兩個管路電磁控制閥用於分別並聯連接真空抽吸水泵和滴灌供水蓄水池，通過設置自動控制處理晶片採集土壤溼度信號以及真空抽吸水泵工作與否的信號並作出判斷以控制兩個管路電磁控制閥的通斷：當土壤溼度探測器檢測到土壤溼度過低且真空抽吸水泵工作時，自動控制處理晶片打開連接真空抽吸水泵的管路電磁控制閥、關閉連接滴灌供水蓄水池的管路電磁控制閥進行灌溉作業；當土壤溼度探測器檢測到土壤溼度過低且真空抽吸水泵不工作時，自動控制處理晶片關閉連接真空抽吸水泵的管路電磁控制閥、打開連接滴灌供水蓄水池的管路電磁控制閥進行灌溉作業；當所述土壤溼度探測器檢測到土壤溼度過高的時候，自動控制處理晶片關閉兩個管路電磁控制閥停止灌溉作業。
與現有技術相比較，本發明的有益效果是：
本發明所提供的一種光伏供電節能高效地滴灌方法，通過採用滴灌供水蓄水池進行儲能，無需使用蓄電池對太陽能供電進行儲存，從而降低太陽能供電農業滴灌裝置的整體使用成本，並提高太陽能供電的電能利用率；且通過在真空抽吸水泵工作且土壤需要灌溉的的時候直接利用真空抽吸水泵進行灌溉作業，從而進一步提高能量的利用率。
具體實施方式
下面將結合具體的實施例來進一步詳細說明本發明的技術內容。
本實施例所提供的一種光伏供電節能高效地滴灌方法，包括以下步驟：
光伏發電步驟：當太陽光照強度滿足太陽能發電要求時，利用太陽能供電裝置吸收太陽光能進行太陽能發電，匯集分散的光伏直流電並將直流電轉換為交流電，通過交流調壓輸出穩定的交流電；優選地，所述光伏發電步驟包括：分布設置的若干個太陽能電池板組件接受太陽光照射進行光伏發電，然後通過光伏發電接入盒匯集若干個太陽能電池板組件的發電電流，再通過光伏發電逆變器將光伏發電接入盒匯集輸出的直流電轉換為交流電，最後通過微電網配電箱將光伏發電逆變器輸出的交流電進行調壓以輸出穩定的交流電。
電能儲蓄步驟：當太陽能供電裝置進行工作且土壤溼度較高無需滴灌作業時，利用所述光伏發電步驟輸出的穩定交流電驅動真空抽吸水泵進行作業，將遠距離和底液面高度的滴灌供水水源處的水抽吸到需要灌溉位置附件位置處且液面高度高於需要灌溉的作物種植地平面的滴灌供水蓄水池中，通過將電能轉換為水的勢能進行儲存；若干個太陽能電池板組件分布設置於滴灌供水蓄水池的頂部和外側面上；所述設置方式可以降低由於陽光照射滴灌供水蓄水池所造成的水分蒸發速率，從而提高灌溉水資源的利用率。
農業滴灌步驟：當太陽能供電裝置進行工作且土壤溼度較低需要滴灌作業時，通過太陽能供電裝置輸出的穩定交流電驅動真空抽吸水泵，將滴灌供水水源處的水抽吸到分布式滴灌管路中對需要灌溉的大面積分布的農作物進行滴灌作業；當太陽能供電裝置不工作且土壤溼度較低需要滴灌作業時，利用滴灌供水蓄水池中液面與需要灌溉的作物種植地平面的高度差所產生的勢能，形成穩定的滴灌輸送水壓，從而將滴灌供水蓄水池中的水分布輸送且充滿分布式滴灌管路，利用分布式滴灌管路對需要灌溉的大面積分布的農作物進行滴灌作業。具體地，所述農業滴灌步驟包括：通過設置土壤溼度探測器實時監測需要灌溉區域的土壤溼度，並在分布式滴灌管路上設置兩個管路電磁控制閥用於分別並聯連接真空抽吸水泵和滴灌供水蓄水池，通過設置自動控制處理晶片採集土壤溼度信號以及真空抽吸水泵工作與否的信號並作出判斷以控制兩個管路電磁控制閥的通斷：當土壤溼度探測器檢測到土壤溼度過低且真空抽吸水泵工作時，自動控制處理晶片打開連接真空抽吸水泵的管路電磁控制閥、關閉連接滴灌供水蓄水池的管路電磁控制閥進行灌溉作業；當土壤溼度探測器檢測到土壤溼度過低且真空抽吸水泵不工作時，自動控制處理晶片關閉連接真空抽吸水泵的管路電磁控制閥、打開連接滴灌供水蓄水池的管路電磁控制閥進行灌溉作業；當所述土壤溼度探測器檢測到土壤溼度過高的時候，自動控制處理晶片關閉兩個管路電磁控制閥停止灌溉作業。
以上對本發明的較佳實施進行了具體說明，當然，本發明還可以採用與上述實施方式不同的形式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下所作的等同的變換或相應的改動，都應該屬於本發明的保護範圍內。