CN201997415U - 基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，它是由太阳能电池板、蓄电池、湿度控制单元、湿度传感器和设在喷淋管上的电磁阀构成，与太阳能电池板连接的蓄电池为控制电路提供电源；湿度传感器设在喷淋区域的土壤内，将土壤内的湿度信息传送给湿度控制单元，湿度控制单元通过继电器对电磁阀进行开关控制。由于通过喷淋区域的土壤中的湿度参数，对喷淋管上的电磁阀进行智能化控制，节省了水源，体现了节能环保的特点；由于根据阳光强度的变化，对太阳能电池板可进行智化的切换连接，从而保证了有较高的输出电压，提高了对负载及蓄电池供电的可靠性；本装置具有轻巧美观、体积小、接线方便、适用范围广以及制造成本低的特点。

Description

基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种喷淋控制装置，具体是一种基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置。

背景技术

随着经济快速增长和人口不断增加，努力缓解资源不足的矛盾，不断改善生态环境，实现可持续发展，已经成为十分紧迫的任务。中国是世界12个贫水国家之一，淡水资源还不到世界人均水量的1/4，因此节约用水迫在眉睫。据统计，就按某市共1700万常住人口，有600多万户家庭来讲，如果每家每月节约1度电，一年全市就可节电6000万度，相当于一座小型发电厂的发电量；如果每家每月节约1吨水，一年全市就可节水6000万吨，相当于一座80万人城市一年的生活用水总量。

随着时间的推移，全国所有城市的绿化面积在逐年增大， 然而在市政绿化的过程中，喷淋方式有两种，一种是车载人工喷淋，另一种是定时自动喷淋。两种方式都存在问题，前种方式影响交通顺畅，经常是由于缓慢行驶的园林水车造成堵车；后一种方式，经常是地已湿透了，水已溢出花基，系统仍继续不停地工作，水资源的浪费让人心痛，故不能满足节能环保的要求。

发明内容

为了克服上述之不足，本实用新型目的在于提供一种节能环保的基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，它是由太阳能电池板、蓄电池、湿度控制单元、湿度传感器和设在喷淋管上的电磁阀构成，所述太阳能电池板经充电电路模块与蓄电池连接，蓄电池为湿度控制单元、湿度传感器和电磁阀提供电源；所述湿度传感器设在喷淋区域的土壤内，将土壤内的湿度信息传送给湿度控制单元，湿度控制单元依据湿度信息通过继电器对电磁阀进行开关控制。

所述太阳能电池板设有八块，其中相串联的两块为一组，共分为四组，四组太阳能电池板并联连接，每块电池的额定电压为9V，额定功率为4W；所述八块太阳能电池板的连接电路中设有三个电路切换继电器和一个控制单元，控制单元以八个太阳能电池板的输出电压和设定的电压阀值为参数对三个电路切换继电器进行控制，当上述四组太阳能电池板并联连接后的电压低于控制继电器的设定电压时，两个电路切换继电器断开，另外一个电路切换继电器闭合，使四组太阳能电池板中的两组并联后与另外相并联的两组串联。

所述控制单元为单片机或者采用K8AB-VW2 AC/DC 24V型继电器。

所述控制单元的电压阀值为14V。

所述湿度控制单元采用TSWS-1型的规格为AC/DC24-12V 2vA的湿度控制器。

本实用新型的有益效果：由于通过喷淋区域的土壤中的湿度参数，对喷淋管上的电磁阀进行智能化控制，不但节约用水，而且高效率地利用太阳能，还能通过土壤湿度控制主动掌控花卉的开花期；由于根据阳光强度的变化，对太阳能电池板可进行智化的切换连接，从而保证了有较高的输出电压，提高了对负载及蓄电池供电的可靠性；该控制装置适用范围广泛，可用于城市市政绿化带的喷淋，还可用于农作物种植的灌溉，也可用于家庭园林喷淋；另外，本实用新型还具有轻巧美观、结构紧凑、方便安装以及制造成本低的特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1所示太阳能电池板电路切换的电路原理图；

图3为图2所示的光照条件好时的太阳能电池的连接图；

图4为图2所示的光照条件差时电路切换后的太阳能电池的连接图；

图5为图2所示的自动切换电路的继电器接线图；

图6为图1所示的充电电路模块的电原理图。

图中：1、太阳能电池板；2、蓄电池；3、湿度控制单元；4、湿度传感器；5、电磁阀；6、充电电路模块。

具体实施方式

如图1所示，基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，它是由太阳能电池板1、蓄电池2、湿度控制单元3、湿度传感器4和设在喷淋管上的电磁阀5构成，所述太阳能电池板1经充电电路模块6与蓄电池2连接，蓄电池2为湿度控制单元3、湿度传感器4和电磁阀5提供电源；所述湿度传感器4设在喷淋区域的土壤内，将土壤内的湿度信息传送给湿度控制单元3，湿度控制单元3依据湿度信息通过继电器对电磁阀5进行开关控制。其中，所述湿度控制单元3采用TSWS-1型的规格为AC/DC24-12V 2vA的控制器。

如图2所示，所述太阳能电池板1设有八块，其中相串联的两块为一组，共分为四组，四组太阳能电池板并联连接，每块电池的额定电压为9V，额定功率为4W；A为光伏阵列输出正端，H为光伏阵列输出负端。所述八块太阳能电池板的连接电路中设有三个电路切换继电器（K1、K2和K3）和一个控制继电器（K4），控制继电器（K4）对三个电路切换继电器（K1、K2和K3）进行控制。其中3个普通的电路切换继电器用于切换太阳能电池板的排列方式；控制继电器（K4）通过监测整个太阳能电池板的输出电压，根据设定的电压阀值，控制电路切换继电器的动作。

如图5所示，继电器K4监测的电压为EF两端电压（UEF）。K4控制K1、K2、K3工作原理如下：将K1、K2线圈接入K4的常闭触头，K3线圈接入K4的常开触头。K4设定的电压阈值为14V。当太阳照射条件变差，如果依然按照上图所示电路工作，太阳能电池方阵输出的电压降低，不能向蓄电池充电。此时可将电路进行开关切换改变太阳能电池的排列方式，断开开关K1，K2，闭合开关K3。则此时太阳能电池方阵的电路原理图如图4所示。从图4可以看出，进行电路切换之后，太阳能电池方阵的输出电压提高。当太阳光照条件好，UEF＞14V，K4常闭触头闭合正常导通，常开触点断开。此时K1、K2线圈通电，其触头闭合；K3线圈不通电，其触头断开。太阳能电池方阵为图3所示的排列方式。

如图6所示，充电电路模块采用BUCK电路拓扑的形式，该电路结构简单，可靠，控制灵活。使用充电控制芯片的充电器，效率高，充电速度快，同时提供对蓄电池的保护，延长蓄电池的使用寿命。

工作原理：利用光电效应将太阳辐射能直接转换成电能。设备使用8块太阳能电池，通过并串联联结的方式组成太阳能电池方阵，应用了继电器切换电路形式，控制方法成熟可靠，并优化采用了最少的切换元件，使电路的可靠性得到了保证。根据太阳光辐射的强弱，电路进行自动切换，通过组态变换实现保持较高的电压输出。太阳辐射强时，太阳能电池为并联排列方式，太阳辐射弱时，太阳能电池为并串联排列方式，使输出的电压不低于14V的电压，向蓄电池充电，为控制电路提供电源。智能土壤湿度控制器的湿度传感器(微电脑芯片组装而成的探头)插入土壤中，检测到土壤湿度后，将泥土水分的信息反馈回湿度控制器。当湿度达到设定值时，电脑芯片发出报警信号，内设继电器接到指令后开始工作，指挥电磁水阀打开，自来水会通过电磁水阀涌入已铺设的水管内，脉冲式喷头作自动喷淋灌溉。传感器是用铜金属外壳包裹的，具有一定的抗腐蚀能力，只要定期进行检测维护，控制器能正常工作两万六千多小时。

本实用新型批量生产，成本为550元左右。设备一次性投入，运行成本低。从安装成本看，与现在市政绿化中使用的定时自动喷淋装置相比，节约市电供电的电线布线成本和材料成本。从市政投入的角度看，国家鼓励新能源的利用，通过金太阳工程的补贴，用于市政建设的太阳能自动喷淋装置可以获得补贴，成本可以降至200元/台。综合以上分析，仅利用市电供电的挖沟布线施工成本和电线材料成本，就完全可以安装本装置进行自动喷淋，此后也不再需要缴纳电费。

此外，从社会效益方面看，提高可再生能源利用率，是改善生态、保护环境的有效途径。环保效益则以温室气体的减排数量来衡量。市电主要来源用燃煤火电机组发电，除产生二氧化碳之外，还将产生甲烷(CH4)、笑气(N2O)等温室气体。这些气体对温室效应的影响比二氧化碳更甚。湿度自动控制喷淋系统，不但节约了水资源，在市政园林绿化等方面节省了大量的人力资源和喷水车等设备（只需巡检人员和小小的投资），也大大减少了工作人员的劳动强度。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，其特征在于：它是由太阳能电池板（1）、蓄电池（2）、湿度控制单元（3）、湿度传感器（4）和设在喷淋管上的电磁阀（5）构成，所述太阳能电池板（1）经充电电路模块（6）与蓄电池（2）连接，蓄电池（2）为湿度控制单元（3）、湿度传感器（4）和电磁阀（5）提供电源；所述湿度传感器（4）设在喷淋区域的土壤内，将土壤内的湿度信息传送给湿度控制单元（3），湿度控制单元（3）依据湿度信息通过继电器对电磁阀（5）进行开关控制。

2.根据权利要求1所述的基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，其特征在于：所述太阳能电池板（1）设有八块，其中相串联的两块为一组，共分为四组，四组太阳能电池板并联连接，每块电池的额定电压为9V，额定功率为4W；所述八块太阳能电池板的连接电路中设有三个电路切换继电器（K1、K2和K3）和一个控制单元，控制单元以八个太阳能电池板的输出电压和设定的电压阀值为参数对三个电路切换继电器（K1、K2和K3）进行控制，当上述四组太阳能电池板并联连接后的电压低于控制继电器（K4）的设定电压时，两个电路切换继电器（K1、K2）断开，另外一个电路切换继电器（K3）闭合，使四组太阳能电池板中的两组并联后与另外相并联的两组串联。

3.根据权利要求2所述的基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，其特征在于：所述控制单元为单片机或者采用K8AB-VW2 AC/DC 24V型继电器（K4）。

4.根据权利要求2所述的基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，其特征在于：所述控制单元的电压阀值为14V。

5.根据权利要求1所述的基于动态组合太阳能供电的智能喷淋控制装置，其特征在于：所述湿度控制单元（3）采用TSWS-1型的规格为AC/DC24-12V 2vA的湿度控制器。

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