CN103340056A - 风光互补微动力滴灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风光互补微动力滴灌系统，属于节水灌溉领域。所述系统与水源相连，所述系统主要包括太阳能装置、风能装置及滴灌装置，所述太阳能装置和所述风能装置均与所述滴灌装置串联，所述太阳能装置和所述风能装置分别与所述水源相连。本发明所述风光互补微动力滴灌系统，由于采用的太阳能和风能都是清洁能源，解决了传统滴灌系统一般使用电力或石油燃料，而导致的能源危机和环境问题，本发明通过太阳能装置和风能装置实现互补驱动，可克服单独采用太阳能或单独采用风能驱动稳定性差的缺点，明显提高所述系统运行的可靠性；与单独采用太阳能驱动相比，能明显降低工程投资。

Description

风光互补微动力滴灌系统

技术领域

本发明涉及节水灌溉领域，特别涉及一种风光互补微动力滴灌系统。

背景技术

传统滴灌系统一般使用电力或石油燃料驱动电动机或内燃机，为水泵提供动力，从而满足滴灌系统所需要工作压力。然而，由于传统能源的大量使用，造成了日益严重的环境问题。中国已经成为世界第二大能源消费国，能源供应与经济发展之间的矛盾缺口十分明显，“能源危机”已成为中国经济发展的重要制约因素。由于滴灌系统自身的特点，以及社会发展中出现了一系列能源危机和环境问题，因此在滴灌系统建设中，有必要开发使用新的可再生清洁能源。

太阳能和风能均为清洁可再生能源。目前太阳能和风能的利用已得到高度重视。我国北方和东部沿海地区已建成具有一定规模的风力发电厂，一些地区建成了风能提水泵站；太阳能的利用更为广泛，如太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能汽车、太阳能暖房、太阳能发电等，新疆、内蒙等地已试点建成了一些太阳能滴灌系统，为太阳能进一步应用于滴灌积累了经验。然而太阳能和风能应用于滴灌系统也有其不足之处。

①太阳能的不足之处：太阳能动力与天气的阴晴有关，因此具有不稳定性。在阴天不能很好地工作，在夜晚更是难以运行。一些温室内的滴灌系统，即使在雨天也需要运行。因此单一的太阳能动力难以完全满足滴灌的要求。另外，完全以太阳能作为动力建设成本较高，实际推广难度较大。

②风能的不足之处：与太阳能的特点相似，风能的主要缺点也是具有不稳定性，地区差异性较大。因此单一利用风能也难以很好地满足滴灌要求。

发明内容

为了解决现有技术中传统滴灌系统一般使用电力或石油燃料，而导致的能源危机和环境问题，本发明实施例提供了一种风光互补微动力滴灌系统，具有投资费用较低、运行效果较好的风光互补的滴灌系统。所述技术方案如下：

一种风光互补微动力滴灌系统，与水源相连，所述系统主要包括太阳能装置、风能装置及滴灌装置，所述太阳能装置和所述风能装置均与所述滴灌装置串联，所述太阳能装置和所述风能装置分别与所述水源相连。

具体地，所述太阳能装置包括太阳能电池板、太阳能水泵控制器、太阳能直流水泵及太阳能直流水泵出水管，通过所述太阳能电池板吸收太阳光为所述太阳能直流水泵提供动力，所述太阳能水泵控制器控制所述太阳能直流水泵工作，所述太阳能直流水泵浸没在所述水源中；

所述风能装置包括风轮、风力提水控制器、扬水机及扬水机出水管，通过风能使所述风轮旋转为所述扬水机提供动力，所述风力提水控制器控制所述扬水机工作，所述扬水机浸没在所述水源中；

所述滴灌装置包括第一管路、第二管路、第一球阀至第四球阀、储水罐、施肥罐、过滤器、干管、支管、滴灌带、水位传感器、水位控制器及第一电磁阀，所述太阳能直流水泵出水管及所述扬水机出水管均与所述第一管路串联，所述第一管路经所述第一球阀及所述第一电磁阀连接至所述储水罐入口，所述第一管路经所述第一球阀与所述第二管路串联，所述第二管路上顺次设置着所述第二球阀、所述第四球阀及所述过滤器，所述第四球阀与所述施肥罐相连，所述储水罐出口经所述第三球阀与所述第二管路串联，且所述第三球阀设置在所述第一球阀与所述第四球阀之间，所述第二管路与所述干管相连，所述干管与所述支管相连，所述支管连接所述滴灌带，通过所述滴灌带为作物灌溉，所述水位传感器设置在所述储水罐中，所述水位控制器与所述水位传感器及所述第一电磁阀相连。

具体地，所述系统非灌溉时，所述第一球阀打开，所述第二球阀和所述第三球阀关闭，通过所述太阳能装置给所述储水罐补水，当通过所述水位传感器感应到水位低于所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器打开第一电磁阀，为所述储水罐补充水量；当所述水位传感器感应到水位达到所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器关闭第一电磁阀，停止给所述储水罐补充水量。

具体地，所述系统非灌溉时，所述第一球阀打开，所述第二球阀和所述第三球阀关闭，通过所述风能装置给所述储水罐补水，当通过所述水位传感器感应到水位低于所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器打开第一电磁阀，为所述储水罐补充水量；当所述水位传感器感应到水位达到所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器关闭第一电磁阀，停止给所述储水罐补充水量。

具体地，所述系统灌溉时，所述第一球阀、所述第二球阀及所述第一电磁阀关闭，所述第三球阀及所述第四球阀打开，通过所述储水罐中的水进行灌溉。

具体地，所述系统灌溉时，所述第一球阀、所述第二球阀及所述第四球阀打开，所述第一电磁阀及所述第三球阀关闭，通过所述太阳能装置或所述风能装置不经所述储水罐直接进行供水灌溉。

具体地，所述过滤器为自动反冲洗过滤器。

具体地，所述自动反冲洗过滤器包括太阳能电池板、过滤器、自动反冲洗控制器、差压变送器、第二电磁阀和第三电磁阀，所述太阳能电池板与所述自动反冲洗控制器相连，所述自动反冲洗控制器与所述差压变送器、所述第二电磁阀及所述第三电磁阀相连，所述过滤器设置在所述第二管路中，所述过滤器包括进口、出口和排污口，所述差压变送器连接在所述进口和所述出口处，所述第二电磁阀连接在所述排污口处，所述第三电磁阀连接在所述出口处。

具体地，当所述差压变送器的读数大于设定数值时，所述过滤器堵塞，所述自动反冲洗控制器控制所述第二电磁阀打开，控制所述第三电磁阀关闭；当所述差压变送器的读数小于所述设定数值时，所述自动反冲洗控制器控制所述第二电磁阀关闭，控制所述第三电磁阀打开，完成反冲洗工作。

具体地，所述储水罐罐底离地面1.5m。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明所述风光互补微动力滴灌系统，由于采用的太阳能和风能都是清洁能源，解决了传统滴灌系统一般使用电力或石油燃料，而导致的能源危机和环境问题，本发明通过太阳能装置和风能装置实现互补驱动，可克服单独采用太阳能或单独采用风能驱动稳定性差的缺点，明显提高所述系统运行的可靠性；与单独采用太阳能驱动相比，能明显降低工程投资。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的风光互补微动力滴灌系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的田块滴灌系统管网布置示意图。

图1中各符号表示含义如下：

100太阳能装置，200风能装置，300滴灌装置，

1太阳能电池板、2太阳能水泵控制器、3太阳能直流水泵、4风轮、5风力提水控制器、6扬水机、7储水罐、8水位传感器、9水位控制器、I自动反冲洗过滤器，10过滤器、10A进口、10B出口、10C排污口、11差压变送器、12自动反冲洗控制器、13第一电磁阀、14第二电磁阀、15第三电磁阀、16第一球阀、17第二球阀、18第三球阀、19第四球阀、20干管、21支管、22滴灌带、23作物、24水源、25施肥罐、26太阳能直流水泵出水管、27扬水机出水管、28第一管路、29第二管路；

图2中各符号表示含义如下：

A.首部枢纽，B总干管，C分干管，D支管，E小地块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种风光互补微动力滴灌系统，与水源24相连，所述系统主要包括太阳能装置100、风能装置200及滴灌装置300，所述太阳能装置100和所述风能装置200与所述滴灌装置300串联，所述太阳能装置100和所述风能装置200分别与所述水源24相连。

本发明风光互补驱动原理：如图1所示，所述风光互补微动力滴灌系统，可在多种条件下工作。在晴朗、有风天气情况下，可同时由太阳能驱动太阳能直流水泵3、由风能驱动扬水机6为系统提供有压水流；在晴朗、无风天气情况下，由太阳能驱动太阳能直流水泵3为系统提供有压水流；在阴天或夜间有风条件下，可利用风能驱动扬水机6为系统提供有压水流。

由此可见，本发明所述风光互补微动力滴灌系统，由于采用的太阳能和风能都是清洁能源，解决了传统滴灌系统一般使用电力或石油燃料，而导致的能源危机和环境问题，本发明通过太阳能装置100和风能装置200实现互补驱动，可克服单独采用太阳能或单独采用风能驱动稳定性差的缺点，明显提高所述系统运行的可靠性，保证作物23的正常灌溉需要；与单独采用太阳能驱动相比，能明显降低工程投资。

具体地，如图1所示，水源24可以是井、河、塘、水窖等，利用河、塘水滴灌需时需建初级过滤设施。

具体地，如图1所示，所述太阳能装置100包括太阳能电池板1、太阳能水泵控制器2、太阳能直流水泵3及太阳能直流水泵出水管26，通过所述太阳能电池板1吸收太阳光为所述太阳能直流水泵3提供动力，所述太阳能水泵控制器2控制所述太阳能直流水泵3工作，所述太阳能直流水泵3浸没在所述水源24中；

所述风能装置200包括风轮4、风力提水控制器5、扬水机6及扬水机出水管27，通过风能使所述风轮4旋转为所述扬水机6提供动力，所述风力提水控制器5控制所述扬水机6工作，所述扬水机6浸没在所述水源24中；

所述滴灌装置300包括第一管路28、第二管路29、第一球阀16至第四球阀19、储水罐7、施肥罐25、过滤器10、干管20、支管21、滴灌带22、水位传感器8、水位控制器9及第一电磁阀13，所述太阳能直流水泵出水管26及所述扬水机出水管27均与所述第一管路28串联，所述第一管路28经所述第一球阀16及所述第一电磁阀13连接至所述储水罐7入口，所述第一管路28经所述第一球阀16与所述第二管路29串联，所述第二管路29上顺次设置着所述第二球阀17、所述第四球阀19及所述过滤器10，所述第四球阀19与所述施肥罐25相连，所述储水罐7出口10B经所述第三球阀18与所述第二管路29串联，且所述第三球阀18设置在所述第一球阀16与所述第四球阀19之间，所述第二管路29与所述干管20相连，所述干管20与所述支管21相连，所述支管21连接所述滴灌带22，通过所述滴灌带22为作物23灌溉，所述水位传感器8设置在所述储水罐7中，所述水位控制器9与所述水位传感器8及所述第一电磁阀13相连。

如图1所示，本实施例中，所述系统包括太阳能直流水泵3及扬水机6两台泵组。更具体地，太阳能装置100中太阳能直流水泵3采用无刷直流水泵，它体积小重量轻，且该水泵使用寿命长，在太阳辐照度低的情况下也能实现供水，使得所述系统工作效率高。风能装置200中扬水机6根据扬程要求，可选择往复式提水机组、螺旋式提水机组或风力机-气泵提水机组。

更具体地，施肥罐25一般采用压差式施肥装置，当所述系统控制面积较小时，选择文丘里注入器施肥装置。

更具体地，干支管21按一般设计方法进行设计，但管径宜稍偏大。

更具体地，滴灌带22选用时，也考虑到所述系统动力较小，滴灌带22管径和流量均宜偏大。

如图1所示，所述系统的运行方式：本发明主要依靠太阳能和风能为滴灌装置300提供能源。在非灌溉时，利用太阳能装置100和风能装置200为储水罐7供水，再通过储水罐7将水输送到田间，当然也可以将储水罐7中的水输送到田间的小储水容器（图中未画出，类似于储水罐7）中，以备灌溉时使用；灌溉时，既可利用储水罐7和或田间小储水容器中已有的水，当水量不足时可以直接通过对太阳能装置100和或风能装置200驱动滴灌系统进行灌溉；当遇上阴天太阳光能不足时，可以风能作为补充，反之当风能不足时可以利用太阳能作为补充，从而实现太阳能和风能的互补，从而能够提高滴灌系统的能源保证率。

具体地，如图1所示，所述系统非灌溉时，所述第一球阀16打开，所述第二球阀17和所述第三球阀18关闭，通过所述太阳能装置100给所述储水罐7补水，当通过所述水位传感器8感应到水位低于所述储水罐7顶端时，通过所述水位控制器9打开第一电磁阀13，为所述储水罐7补充水量；当所述水位传感器8感应到水位达到所述储水罐7顶端时，通过所述水位控制器9关闭第一电磁阀13，停止给所述储水罐7补充水量。

具体地，如图1所示，所述系统非灌溉时，所述第一球阀16打开，所述第二球阀17和所述第三球阀18关闭，通过所述风能装置200给所述储水罐7补水，当通过所述水位传感器8感应到水位低于所述储水罐7顶端时，通过所述水位控制器9打开第一电磁阀13，为所述储水罐7补充水量；当所述水位传感器8感应到水位达到所述储水罐7顶端时，通过所述水位控制器9关闭第一电磁阀13，停止给所述储水罐7补充水量。通过上述结构实现了储水罐7水位自动控制。

具体地，如图1所示，当难以利用太阳能或风能时，可利用储水罐7中的水进行灌溉，更具体地，所述系统灌溉时，所述第一球阀16、所述第二球阀17及所述第一电磁阀13关闭，所述第三球阀18及所述第四球阀19打开，通过所述储水罐7中的水进行灌溉。

具体地，如图1所示，利用太阳能或风能进行供水灌溉，更具体地，所述系统灌溉时，所述第一球阀16、所述第二球阀17及所述第四球阀19打开，所述第一电磁阀13及所述第三球阀18关闭，通过所述太阳能装置100或所述风能装置200不经所述储水罐7直接进行供水灌溉。上述结构，利用太阳能直流水泵3或扬水机6提供的压力进行灌溉。

具体地，如图1所示，所述过滤器10为自动反冲洗过滤器I。

具体地，如图1所示，所述自动反冲洗过滤器I包括太阳能电池板1、过滤器10、自动反冲洗控制器12、差压变送器11、第二电磁阀14和第三电磁阀15，所述太阳能电池板1与所述自动反冲洗控制器12相连，所述自动反冲洗控制器12与所述差压变送器11、所述第二电磁阀14及所述第三电磁阀15相连，所述过滤器10设置在所述第二管路29中，所述过滤器10包括进口10A、出口10B和排污口10C，所述差压变送器11连接在所述进口10A和所述出口10B处，所述第二电磁阀14连接在所述排污口10C处，所述第三电磁阀15连接在所述出口10B处。

具体地，如图1所示，过滤器10两端压差达到某一高值时，说明过滤器10发生堵塞，需要反冲洗。因此，可根据反冲选要求及反冲选时间，设计自动反冲洗控制器12，启动过滤器自动反冲洗，当过滤器10压差达到某一规定值时，利用反冲洗水流，完成规定时间的反冲洗后，系统自动恢复正常灌溉。更具体地，当所述差压变送器11的读数大于设定数值时，所述过滤器10堵塞，所述自动反冲洗控制器12控制所述第二电磁阀14打开，控制所述第三电磁阀15关闭；当所述差压变送器11的读数小于所述设定数值时，所述自动反冲洗控制器12控制所述第二电磁阀14关闭，控制所述第三电磁阀15打开，完成反冲洗工作。

本实施例中的自动反冲洗过滤器I是在现有普通过滤器10基础中，根据设计的压差允许值，设计而成。当然，在系统控制面积较小时，反冲洗过滤器可选用一般的微型全塑过滤器。

具体地，如图1所示，本实施例中的储水罐7可作为调节水池，所述储水罐7罐底离地面1.5m，容积视滴灌面积及需水量而定。

应用实例：

1.1总体布局

规划区总面积20亩，地块为长方形，南北长260m，东西宽51m，水源为渠道水，规划在水源引水口处建一蓄水池，蓄水池容积50m³，长宽各5m，深2m。系统由风光互补提水系统，蓄水池、施肥罐和过滤器、输水管道和田间滴管带等部分组成。上述提水系统和其他首部结构及小地块E的毛管布置见图2。

为便于管理，划分的小地块E尺寸为80m×5m，南北向布置，总共3排小地块E，每排间距10m（为交通道），分干管C沿交通道布设。每排10个小地块E，总共30个小地块E，入棚的支管在小地块E的南端垂直小地块E布置4m支管，支管上连接5条滴灌带，布置间距为1.0m。地块上种植土豆，行距为0.4m，株距为0.25m，每隔一行布置一条宽为0.6m的田间管理道，每两行中间布置一条滴灌带。

1.2典型工程设计参数

（1）灌溉设计保证率

依据《节水灌溉工程技术规范》GB/T50363-2006，《滴灌工程技术规范》GB/T50485-2009，确定设计灌溉保证率为90%。

（2）基本资料

项目区土壤主要为砂壤土，土壤干容重为r=1.55g/cm3，田间持水率20%，地形坡度平均为0.3%，灌溉水利用系数为0.9，项目区主要种植作物为马铃薯。

（3）有关技术规范与技术标准依据

1）《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363-2006）；

2）《微灌工程技术规范》（GB/T50485-2009）；

3）《喷灌与微灌技术管理规程》（SL236-1999）；

4）《农田灌溉水质标准》GB5084-2005。

1.3管网布置

（1）干支管布置

干管分为总干管B和分干管C两级，管网布置如图2所示，从水源和首部枢纽A起往北布置一条Φ75总干管B，沿总干管B向东布置3条Φ63分干管C，每条分干管C北侧布置Φ50支管D，支管D东西方向布置，垂直土豆种植行向。支管D北侧布置Φ16滴灌带，毛管布置在间距0.4m的两行土豆中间。每条支管D计划铺设长度L支=5m，毛管间距S1为1m，则每条支管D上的滴灌带条数为N_毛=Int(L_支/S1)=5条。

（2）滴灌带布置

滴灌带采用双行直线布置的方式，即两行作物间布置一条滴灌带，如图1所示。滴灌带长度L毛=79m，滴头间距Se=0.25m，滴灌带进口至首孔距离S0=0.375m，则一条滴灌带上的滴头数为Int[(79-0.375)/0.25]=314个。

1.4灌溉制度设计

1）灌水定额计算

灌水定额采用适宜水量法确定，采用公式：

m_max=0.001γzp(θ_max-θ_min)

式中：m_max为最大净灌水定额（mm）；γ为土壤容重（g/cm3）；z为土壤计划湿润土层深度（cm）；p为设计土壤湿润比（%）；θ_max为适宜土壤含水率上限（重量百分比）（%）；θ_min为适宜土壤含水率下限（重量百分比）（%）。

采用浅浇勤灌，灌水定额取8mm。

2）设计灌水周期的确定

T取2天

式中：T—设计灌水周期，d；ET_d—蔬菜日蒸发蒸腾量，取设计代表年灌水高峰期平均值，取3mm/d。

3）一次灌水延续时间

$t=\frac{m^{\′}{S}_e{S}_l}{q_d}=\frac{8\×0.25\×1}{2.5}=0.8\left(h\right)$

4）工作制度

30个小地块E分2组轮灌，每组工作的小地块E数为15个，每天工作时间为6h。

考虑到本设计中，首部提水系统对每个地块上的储水罐进行供水，而不是直接给田间供水。因此，每个地块每次的灌水量为（80×5）×8/1000=3.2m3，系统按每天6小时工作时间计算，首部供水能力为：8×6=48（m3/d），则每天能够完成灌溉的地块数为：48/3.2=15（个）。即，30个地块分2组轮灌，每组工作的地块数为15个。

在每个地块上设置一个储水罐，通过储水罐对地块进行供水，因此储水罐的高度关系到滴灌带的实际工作压力和流量。根据上述计算，在滴灌带在设计工作压力下，一个工作位置的持续工作时间为0.8小时；而当设计工作压力受限时，如何保证在2天的灌水周期内满足土豆的耗水需求，取决于储水罐的设置高度。

1.5水力计算

1.5.1田间水力计算

管道沿程水头损失应按下式计算：

$\mathrm{hf}=f\frac{Q_g^m}{D^b}L$

式中：h_f——管道沿程水头损失（m）;

f——摩阻系数；

Qg——管道流量（L/h）；

D——管道内径；

L——管道长度；

m——流量指数；

b——管径指数。

本典型设计毛管选用Φ16滴灌带，毛管的铺设长度为79m，毛管流量为79/0.25*0.0025=0.79m³/h，水头损失：

H_f毛=F×94800×L×Q^1.77/d^4.77=0.361×94800×79×0.79^1.77/16^4.77=3.214(m)地块支管D选用Φ50PVC管，长5m，故水头损失忽略不计。

1.5.2水源至储水罐水力计算

总干管B选用Φ75PVC管，总长180m，水力计算长度180m，干管选用Φ63PVC管，总长153m，水力计算长度51m。

H_f总干=0.544×94800×180×8^1.77/70^4.77=0.582（m）

H_f分干=0.413×94800×51×8^1.77/59^4.77=0.283(m)

1.6滴灌工程设计

（1）首部枢纽A设计

根据项目区水中固体砂颗粒含量很少的情况，过滤设备采用1"离心+过滤器，过流量3m³/h。本系统选用容积为13升的施肥罐。

（2）滴灌带选择

典型地块灌水器选择壁厚0.2mm的内镶式滴灌带，滴头工作压力为100KPa，滴头间距S_e为0.25m，毛管布置间距S_l为1m，滴水流量2.5L/h。

（3）管网设计

根据当地类似工程实践经验，总干管B和分干管C选择UPVC管材，支管D和毛管采用PE管材，管网的干、分干、支、毛各级管道管径按经验公式计算，计算管径和选取管径见下表1。

表1各级管道设计管径计算表

管道	流量（m　/h）	计算管道内径（mm）	双壁厚（mm）	设计管径（mm）
					总干管（UPVC管）	8	48.5	4.4	75
分干管（UPVC管）	8	48.5	4.4	75
					支管（PE管）	4	34.3	4	50
滴灌带	0.11	5.7	0.4	16

（4）水泵的选型

①总扬程计算

经计算，毛管水头损失3.214m，干管水头损失0.582m，总干管B水头损失0.283m。整个系统的局部水头损失按沿程损失的0.15倍计，首部过滤按0.5m损失计，施肥罐损失按0.5m，闸阀损失0.5m，滴头设计工作压力10m，水面至地面高差1m，总水头为：

H=1.15×(3.214+0.582+0.283)+10+0.5+0.5+0.5+1=17.19(m)

②水泵的选型

故选用型号为LKPS150C的太阳能直流水泵，流量为8m³/h,扬程为20m；与型号为FS4.4-QZY-L的扬水机，流量为8m³/h，扬程为20m。

1.7太阳能装置设计

根据水泵参数，选用太阳能电池板与型号为LKPS150C的太阳能水泵配套。

1.8风能装置设计

根据水泵参数，选用风力机-气泵提水机与型号为FS4.4-QZY-L的风力水泵配套。

1.9施肥罐选择

施肥罐选用常用的文丘里施肥罐，容积为13L。考虑到本系统的工作压力较小，为了能使施肥罐正常工作，在管道上按照一个调节阀，通过调节闸阀使管内流速增大，产生局部负压，从而将肥料从施肥罐吸入管道。过滤器选用经济常用的1"，流量为3m³/h的叠片式过滤器。

1.10过滤器设计

所述过滤器为自动反冲洗过滤器。所述过滤器包括太阳能电池板、过滤器、自动反冲洗控制器、差压变送器、第二电磁阀和第三电磁阀，所述太阳能电池板与所述自动反冲洗控制器相连，所述自动反冲洗控制器与所述差压变送器、所述第二电磁阀及所述第三电磁阀相连，所述过滤器设置在所述第二管路中，所述过滤器包括进口、出口和排污口，所述差压变送器连接在所述进口和所述出口处，所述第二电磁阀连接在所述排污口处，所述第三电磁阀连接在所述出口处。

1.11效益分析

采用本系统设计理念与模式，风光互补驱动系统投资占总投资的比重较大，约为60%。该典型设计总投资10.2万元，亩均投资为5100元。

如果普通滴灌亩均投资为1500元，每年支付电费按150元/亩计算，社会折现率取8%，15年后本系统的效益将会优于普通滴灌系统。此外，若普通滴灌系统需要架设电缆等配电系统，那么采用本系统所获得的经济效益更显著。

2创新点分析

①以高效、节能、节水为目标，基于作物耗水规律，以需定供，实现供水与耗水的和谐统一，有利于作物的高产优质，降低了提水设施的建设成本，体现需水管理思想。

②以太阳能和风能互补驱动作为滴灌系统动力，有效克服了单一使用太阳能和风能的不稳定性，保证了滴灌系统的正常运行。

③开发自动反冲洗过滤器，可人为设定反冲指令，即压差指令，自动完成反冲洗，有利于保证系统的正常运行。

3应用前景分析

系统以太阳能和风能为动力，适合保护地、干旱缺水地区，特别是远离村庄和供电线路的偏僻田块上发展滴灌。

单独采有太阳能驱动的滴灌系统投资较高，单独采用太阳能或风能驱动的滴灌系统稳定性较差，采用风光互补驱动能有效降低工程投资，明显提高系统运行的稳定性，因而具有更好的推广应用前景。

在水资源、能源和环境问题日益受到关注和重视的今天，作为清洁可再生能源的太阳能和风能，以其独特优势应用于滴灌系统，为推进高效节水灌溉规模化发展提供强大动力支持，具有广泛的应用前景。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风光互补微动力滴灌系统，与水源相连，其特征在于，所述系统主要包括太阳能装置、风能装置及滴灌装置，所述太阳能装置和所述风能装置均与所述滴灌装置串联，所述太阳能装置和所述风能装置分别与所述水源相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述太阳能装置包括太阳能电池板、太阳能水泵控制器、太阳能直流水泵及太阳能直流水泵出水管，通过所述太阳能电池板吸收太阳光为所述太阳能直流水泵提供动力，所述太阳能水泵控制器控制所述太阳能直流水泵工作，所述太阳能直流水泵浸没在所述水源中；

所述风能装置包括风轮、风力提水控制器、扬水机及扬水机出水管，通过风能使所述风轮旋转为所述扬水机提供动力，所述风力提水控制器控制所述扬水机工作，所述扬水机浸没在所述水源中；

所述滴灌装置包括第一管路、第二管路、第一球阀至第四球阀、储水罐、施肥罐、过滤器、干管、支管、滴灌带、水位传感器、水位控制器及第一电磁阀，所述太阳能直流水泵出水管及所述扬水机出水管均与所述第一管路串联，所述第一管路经所述第一球阀及所述第一电磁阀连接至所述储水罐入口，所述第一管路经所述第一球阀与所述第二管路串联，所述第二管路上顺次设置着所述第二球阀、所述第四球阀及所述过滤器，所述第四球阀与所述施肥罐相连，所述储水罐出口经所述第三球阀与所述第二管路串联，且所述第三球阀设置在所述第一球阀与所述第四球阀之间，所述第二管路与所述干管相连，所述干管与所述支管相连，所述支管连接所述滴灌带，通过所述滴灌带为作物灌溉，所述水位传感器设置在所述储水罐中，所述水位控制器与所述水位传感器及所述第一电磁阀相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统非灌溉时，所述第一球阀打开，所述第二球阀和所述第三球阀关闭，通过所述太阳能装置给所述储水罐补水，当通过所述水位传感器感应到水位低于所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器打开第一电磁阀，为所述储水罐补充水量；当所述水位传感器感应到水位达到所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器关闭第一电磁阀，停止给所述储水罐补充水量。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统非灌溉时，所述第一球阀打开，所述第二球阀和所述第三球阀关闭，通过所述风能装置给所述储水罐补水，当通过所述水位传感器感应到水位低于所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器打开第一电磁阀，为所述储水罐补充水量；当所述水位传感器感应到水位达到所述储水罐顶端时，通过所述水位控制器关闭第一电磁阀，停止给所述储水罐补充水量。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统灌溉时，所述第一球阀、所述第二球阀及所述第一电磁阀关闭，所述第三球阀及所述第四球阀打开，通过所述储水罐中的水进行灌溉。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统灌溉时，所述第一球阀、所述第二球阀及所述第四球阀打开，所述第一电磁阀及所述第三球阀关闭，通过所述太阳能装置或所述风能装置不经所述储水罐直接进行供水灌溉。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述过滤器为自动反冲洗过滤器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述自动反冲洗过滤器包括太阳能电池板、过滤器、自动反冲洗控制器、差压变送器、第二电磁阀和第三电磁阀，所述太阳能电池板与所述自动反冲洗控制器相连，所述自动反冲洗控制器与所述差压变送器、所述第二电磁阀及所述第三电磁阀相连，所述过滤器设置在所述第二管路中，所述过滤器包括进口、出口和排污口，所述差压变送器连接在所述进口和所述出口处，所述第二电磁阀连接在所述排污口处，所述第三电磁阀连接在所述出口处。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述差压变送器的读数大于设定数值时，所述过滤器堵塞，所述自动反冲洗控制器控制所述第二电磁阀打开，控制所述第三电磁阀关闭；当所述差压变送器的读数小于所述设定数值时，所述自动反冲洗控制器控制所述第二电磁阀关闭，控制所述第三电磁阀打开，完成反冲洗工作。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述储水罐罐底离地面1.5m。

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