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CN1994056A - 太阳能绿化自动浇灌系统 - Google Patents

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杨崇倡
楚万秀
于永坤
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Abstract

本发明公开了一种太阳能绿化自动浇灌系统，包括太阳能电池板，水泵，喷灌和微灌系统，雨水收集器及补充水、施肥系统，贮水器，蓄电池，充电控制器，由单片机、传感器组成的自动控制系统，太阳能电池板经充电控制器与蓄电池相连接，用于蓄电池充电以及对蓄电池的过充电或过放电的控制，蓄电池通过自动控制系统与水泵相连接，水泵的吸水口连接贮水器，出水口连接喷灌和微灌系统；雨水收集器及补充水、施肥系统与贮水器相连接。该系统既能节约用水又能满足植物生长的需要；既能节约水资源又能节省劳动力资源，以及实现绿色高效的双重目标。

Description

太阳能绿化自动浇灌系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能热发电绿化浇灌系统，尤其是一种自动控制的太阳能热发电绿化浇灌系统。
背景技术
目前，太阳能节水型自动灌溉系统还处于研究开发萌芽阶段。
中国实用新型专利，公告号CN2619203，公告日2004.06.02公开了一种太阳能浇灌装置，该装置主要有太阳能电池板、转速控制器、水泵三部分，太阳能电池板通过转速控制器和水泵相连接，水泵通过管道和需滴灌的植物进水口连接。该装置能在一定程度上根据光强的变化调节供水量，实际上植物的需水量与多种因素有关，空气温度，湿度和植物的生长期等，仅靠单一的光调节达不到即满足植物生长需要又节省能源的双重功效。
现有的微电脑自动灌溉控制系统(电子世界2004年8期)采用喷灌和微灌系统大大节约了水资源但其灌溉方式是微电脑控制的按日循环或按周循环，不能很好的满足植物生长的需要。而且此系统的太阳能蓄电池没有采取保护措施，寿命等不到保障。
随着现代生活水平的提高，生活工作节奏的加快，绿色环保意识的加强；迫切需要一种使用方便、可靠、省时、省心、安全的浇灌系统出现。
发明内容
本发明是要提供一种太阳能绿化自动浇灌系统，该系统即能节约用水又能满足植物生长的需要；即能节约水资源又能节省劳动力资源，以及实现绿色高效的双重目标。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种太阳能绿化自动浇灌系统，包括太阳能电池板，水泵，喷灌系统，微灌系统，雨水收集器及补充水、施肥系统，贮水器，蓄电池1，充电控制器8，由单片机、传感器组成的自动控制系统，太阳能电池板经充电控制器与蓄电池相连接，用于蓄电池充电以及对蓄电池的过充电或过放电的控制，蓄电池通过自动控制系统与水泵相连接，水泵的吸水口连接贮水器，出水口连接喷灌和微灌系统；雨水收集器及补充水、施肥系统与贮水器相连接。
太阳能电池板产生的电能为125W/m2；水泵与喷灌和微灌系统之间连有过滤器；微灌系统包括滴灌或喷雾浇灌或渗灌；水泵为潜水泵或管道泵或离心泵；单片机系列是51系列；传感器包括温度传感器和湿度传感器；温度传感器检测范围为-10℃～50℃；精确度±0.5℃，工作电压范围：+3.0～+5.5V；湿度传感器为硅湿敏电阻传感器，其精度为1％，检测范围为0～100％，工作电压2.5V，适合工作环境和土壤温度为0～40℃。
本发明采用单片机进行控制，利用湿度和温度传感器采集温度和湿度数据，将其传递给控制系统，控制系统对数据进行分析，发出指令对整个系统进行调控。既节约了用水又满足了植物生长的需要；
太阳能电池板和蓄电池之间采用充电控制器控制能量转换。其主要作用：蓄电池电压过充保护：当充电电压超过额定充电电压时，控制器将自动切断充电电压；蓄电池电压过放保护：当放电电压超过额定放电电压时，控制器将自动切断负载，从而最大限度保护蓄电池使用寿命；防止系统反充；防止系统过载与短路；
本发明采用雨水收集器及补充水、施肥系统，利用太阳能根据湿度温度和时间进行自动浇灌，既节约了水资源又节省了劳动力资源，实现了绿色高效的双重目标。
附图说明
图1是本发明的系统示意图；
图2是本发明的单片机控制系统主程序流程图。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述和说明。
具体的实施方式
如图1所示，一种太阳能绿化自动浇灌系统：
1.主要组成部分：
(1)雨水收集器及补充水、水泵、施肥系统1，喷灌系统6，微灌系统7；
(2)125W/m2太阳能电池板9，蓄电池10，充电控制器8；
(3)单片机、传感器等组成的自动控制系统4。
其中：太阳能电池板9经充电控制器8与蓄电池10相连接，用于蓄电池10充电以及对蓄电池10的过充电或过放电的控制，蓄电池10通过自动控制系统4与水泵3相连接，水泵3的吸水口连接贮水器2，出水口连接喷灌系统6和微灌系统7；雨水收集器及补充水、施肥系统1与贮水器2相连接。
2.工作原理：
(1)利用太阳能光伏发电并且配以蓄电池10，提供系统工作动力。
此动力系统主要有太阳能电池板9、充电控制器8和蓄电池10等组成。其中充电控制器8较重要，其性能将直接影响系统的寿命，特别是蓄电池组的寿命。在任何情况下，对蓄电池10的过充电或过放电都会使蓄电池10寿命缩短。
(2)利用水泵3从水源汲水，再通过系统输水给需水的地方。
需水的地方到水源有一定的距离，这完全靠水泵工作输水维持。水泵种类很多，例如潜水泵、管道泵和离心泵等。系统要根据自身的功用和特点选择适合的水泵3。
(3)利用温度和湿度传感器采集温度和湿度数据，将其传输给控制系统；由控制系统进行数据分析，发出指令对整个系统进行自动调控。此系统使用单片机进行控制。
(4)灌溉方式可采用滴灌或喷雾浇灌等微灌技术。
微灌具有节水、增产、保肥、省工、省地、节能等优点。采用微灌技术比传统的浇灌方法节约用水，大约可省水30％~50％，水的利用率高。
(5)整体系统的控制预使用单片机控制。
该控制系统能根据农作物生长环境的温、湿度进行自动浇灌调节，自动跟踪。当传感器把数据传给单片机后，系统程序对其进行处理；根据要求对系统浇灌进行控制。
3.关键技术
(1)太阳能电池板9和蓄电池10之间需要有控制能量转换的装置，大多数直流系统采用充电控制器8。
其主要作用：蓄电池10电压过充保护：当冲电电压超过额定充电电压时，控制器8将自动切断充电电压；蓄电池10电压过放保护：当放电电压超过额定放电电压时，控制器8将自动切断负载，从而最大限度保护蓄电池10使用寿命；防止系统反充；防止系统过载与短路。
(2)选用温度和湿度传感器，首先要确定测量的范围；其次要选用合适的测量精度，它是传感器最重要的指标；最后要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。此外，要注意信号传输距离，信号衰减的问题。
(3)由于此系统功率较小，故预使用小功率的离心泵或蠕动泵。这样可降低制作成本，又可以满足系统模型的演示要求。
(4)此系统模型准备使用滴灌方式。
滴灌需要的水压较小，可以减轻水泵的负担，成本较低，功能也易于实现。
(5)控制系统用的单片机种类和型号很多。所要使用的单片机要本着价低、普遍和在不影响功能的情况下尽量简单的选用原则。现在，使用较多、性能较稳定、技术较成熟的单片机系列是51系列。故预选用51系列单片机做此控制系统。
4.在实际应用中所要解决的技术问题：
(1)整个滴灌系统的水压问题。
滴灌网络中的水压和水泵3的扬程(水压)总合必须小于或等于水泵最大扬程。在保证扬程的条件下，滴灌网络中的压力越大越好。这样才能使得网络中最远的滴头也能够保持足够的压力。
(2)系统的太阳能水泵和各个滴头要防止堵塞。
将太阳能水泵通过一个过滤器5与滴灌网络连接。过滤器的作用是防止水中的微粒堵塞滴头，特别是当滴头出水量不大时容易发生气体和微粒的堵塞。太阳能水泵3周围应设置防护网。在水泵3从水源取水时，防止水源中的泥沙和漂浮物等微粒阻塞水泵3取水口。
(3)传感器的选择。
由于此系统用于农业生产，故温度传感器主要测量土地及周围环境的温度，检测范围大约是-10℃～50℃；要求能适应土壤特性，耐潮、耐酸、耐碱、抗腐蚀、性能稳定、精确度±0.5℃，工作电压范围：+3.0～+5.5V。而湿度传感器要测量土壤的含水量，通常使用硅湿敏电阻传感器，精度1％，检测范围为0～100％，工作电压2.5V，工作条件：环境和土壤温度：0～40℃。
(4)单片机控制系统的软件编程，其主程序流程(如图2所示)

Claims (7)

1.一种太阳能绿化自动浇灌系统，包括太阳能电池板(9)，水泵(3)，喷灌系统(6).微灌系统(7)，带有挡板，用于水的过滤贮水器(2)，其特征在于，该系统还包括雨水收集器及补充水、施肥系统(1)，蓄电池(10)，充电控制器(8)，由单片机、传感器组成的自动控制系统(4)；所述太阳能电池板(9)经充电控制器(8)与蓄电池(10)相连接，用于蓄电池(10)充电以及对蓄电池(10)的过充电或过放电的控制，蓄电池(10)通过自动控制系统(4)与水泵(3)相连接，水泵(3)的吸水口连接贮水器(2)，出水口经过过滤器(5)连接喷灌系统(6)和微灌系统(7)；雨水收集器及补充水、施肥系统(1)与贮水器(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能绿化自动浇灌系统，其特征在于，所述太阳能电池板(9)产生的电能为125W/m2。
3.根据权利要求1所述的太阳能绿化自动浇灌系统，其特征在于，所述水泵(3)与喷灌系统(6)和微灌系统(7)之间连有过滤器(5)。
4.根据权利要求1所述的太阳能绿化自动浇灌系统，其特征在于，所述微灌系统(7)包括滴灌或喷雾浇灌或渗灌。
5.根据权利要求1或3所述的太阳能绿化自动浇灌系统，其特征在于，所述水泵(3)为潜水泵或管道泵或离心泵。
6.根据权利要求1所述的太阳能绿化自动浇灌系统，其特征在于，所述单片机系列是51系列。
7.根据权利要求1所述的太阳能绿化自动浇灌系统，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和湿度传感器；其中，温度传感器检测范围为-10℃～50℃；精确度±0.5℃，工作电压范围：+3.0～+5.5V；湿度传感器为硅湿敏电阻传感器，其精度为1％，检测范围为0～100％，工作电压2.5V，适合工作环境和土壤温度为0～40℃。
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Open date: 20070711