CN202374815U - 绿色能源式节水灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种绿色能源式节水灌溉系统，旨在提供一种无污染、多能源选择、不同地域和不同气候条件适应性强、成本低的绿色能源式节水灌溉系统。它包括能源动力装置和节水灌溉装置，所述的能源动力装置由太阳能发电装置、市电和沼气发电装置组成，太阳能发电装置的输出端、市电和沼气发电装置的输出端分别与电源控制柜的三个输入端连接，所述的节水灌溉装置由供水装置和灌溉装置组成，供水装置的输入端与电源控制柜的输出端连接，供水装置通过主水管与灌溉装置连接。本实用新型适合在晴天或阴天、普通电力缺乏地区、沼气发酵原料临时短缺等各种情况下使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种节水灌溉系统，特别涉及一种采用太阳能发电装置和沼气发电装置作为主要能源动力装置、采用市电作为备用能源动力装置的绿色能源式节水灌溉系统，属于农业灌溉设备技术领域。
背景技术
我国人均水资源不到世界平均水平的三分之一，各领域的节约用水逐步得到重视，随着农业科技水平的不断提高，农业节水灌溉技术得到广泛应用。目前使用的农业节水灌溉系统主要包括普通电力式节水灌溉系统和燃油发电式节水灌溉系统。普通电力式节水灌溉系统采用火电厂或水电站产生的电能来驱动节水灌溉设备工作；燃油发电式节水灌溉系统采用燃油发电机将燃油燃烧产生的热能转化为电能来驱动节水灌溉设备工作。现有技术的缺陷是：我国电力资源分布不均，在电力紧缺的地区使用普通电力式节水灌溉系统即浪费有限的电力资源又会因停电导致节水灌溉系统无法工作；随着工农业发展和城市化进程加快，汽油、柴油等燃油不足，燃油发电式节水灌溉系统耗费燃油的同时会污染环境；现有的节水灌溉系统成本较高。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种无污染、多能源选择、不同地域和不同气候条件适应性强、成本低的绿色能源式节水灌溉系统。该系统采用太阳能发电装置和沼气发电装置作为主要能源动力装置，采用市电作为备用能源动力装置，针对不同气候条件和不同地域通过电源控制柜来控制能源动力装置的选择；存有灌溉数据库及电机转速调节程序的计算机分析计算农田灌溉需水量并向电机控制器发出电机转速控制指令，电机控制器根据电机转速控制指令来调节交流调速电机的转速，进而调节水泵的转速和抽水量，使得灌溉装置的出水量与农田灌溉需水量相吻合。
本实用新型的工作原理是：当光照充分时，停止沼气发电装置19工作，电源控制柜5控制太阳能发电装置1与供水装置6接通，同时电源控制柜5控制沼气发电装置19及市电23与供水装置6断开，以太阳能发电为能源动力驱动交流调速电机7运转，使供水装置6和灌溉装置9工作；当光照不充分时，启动沼气发电装置19，电源控制柜5控制沼气发电装置19与供水装置6接通，同时电源控制柜5控制太阳能发电装置1及市电23与供水装置6断开，以沼气发电为能源动力驱动交流调速电机7运转，使供水装置6和灌溉装置9工作；当光照不充分且沼气发酵原料临时短缺时，即太阳能发电装置1和沼气发电装置19均无法正常工作时，电源控制柜5控制市电23与供水装置6接通，同时电源控制柜5控制太阳能发电装置1和沼气发电装置19与供水装置6断开，以普通电力为能源动力驱动交流调速电机7运转，使供水装置6和灌溉装置9工作。电源控制柜5对太阳能发电装置1、沼气发电装置19及市电23与供水装置6之间的接通和断开控制，保证了节水灌溉系统无论在晴天或阴天、普通电力缺乏地区、沼气发酵原料临时短缺等各种情况下都有充足的能源动力。
农业人员测得田间不同地块的土壤水分数据后，将数据输入计算机14中的灌溉数据库进行分析计算，得出农田灌溉需水量，计算机14中的电机转速调节程序根据农田灌溉需水量发出电机转速控制指令，电机控制器15根据电机转速控制指令来调节交流调速电机7的转速，进而调节水泵8的转速和抽水量，使得灌溉装置9的出水量与农田灌溉需水量相吻合，水泵8将从水源13抽取的水通过主水管12输入分水管10，最后水由喷头11喷出，完成节水灌溉过程。
本实用新型通过下述技术方案予以实现：
一种绿色能源式节水灌溉系统，包括能源动力装置和节水灌溉装置，所述的能源动力装置由太阳能发电装置1、市电23和沼气发电装置19组成，太阳能发电装置1的输出端、市电23和沼气发电装置19的输出端分别与电源控制柜5的三个输入端连接，所述的节水灌溉装置由供水装置6和灌溉装置9组成，供水装置6的输入端与电源控制柜5的输出端连接，供水装置6通过主水管12与灌溉装置9连接。
所述的太阳能发电装置1由太阳能电池2、充放电调节器3、DC/AC逆变器4和蓄电池组24组成，太阳能电池2的输出端连接充放电调节器3的输入端，充放电调节器3的输出端连接DC/AC逆变器4的输入端，充放电调节器3下部的出电端和入电端分别连接蓄电池组24的充电端和放电端；所述的沼气发电装置19由废物混合池20、泵21、沼气发酵罐22、脱硫及水气分离装置18、沼气发电机16和沼气余热回收装置17组成，废物混合池20通过泵21与沼气发酵罐22连接，沼气发酵罐22通过脱硫及水气分离装置18与沼气发电机16连接，沼气余热回收装置17与沼气发电机16的余热排出口连接并将回收的沼气余热传至沼气发酵罐22；所述的供水装置6由交流调速电机7、电机控制器15、计算机14、水泵8和水源13组成，计算机14连接电机控制器15的输入端，电机控制器15的输出端与交流调速电机7的调速端口连接，交流调速电机7的电机轴与水泵8连接，水泵8通过水管与水源13连接；所述的灌溉装置9由喷头11和分水管10连接构成。
所述的太阳能发电装置1的输出端即为DC/AC逆变器4的输出端；所述的沼气发电装置19的输出端即为沼气发电机16的输出端；所述的供水装置6的输入端即为交流调速电机7的动力输入端。
本实用新型的有益效果是：(1)实现了节水灌溉的绿色化、无污染、低成本；(2)提高了节水灌溉系统的工作适应能力；(3)计算机通过电机控制器对交流调速电机的转速进行控制，使出水量与需水量相吻合，提高了节水灌溉系统的精准化程度。
附图说明
图1是绿色能源式节水灌溉系统的结构示意图。
图中：1.太阳能发电装置 2.太阳能电池 3.充放电调节器 4.DC/AC逆变器 5.电源控制柜 6.供水装置 7.交流调速电机 8.水泵 9.灌溉装置 10.分水管 11.喷头 12.主水管 13.水源 14.计算机 15.电机控制器 16.沼气发电机 17.沼气余热回收装置 18.脱硫及水气分离装置 19.沼气发电装置 20.废物混合池 21.泵 22.沼气发酵罐 23.市电 24.蓄电池组
具体实施方式
下面参照附图进一步说明本实用新型的具体内容及其具体实施方式。
图1是绿色能源式节水灌溉系统的结构示意图，太阳能发电装置1、市电23和沼气发电装置19组成能源动力装置，供水装置6和灌溉装置9组成节水灌溉装置，太阳能发电装置1的输出端、市电23和沼气发电装置19的输出端分别与电源控制柜5的三个输入端连接，太阳能发电装置1的输出端即为DC/AC逆变器4的输出端，沼气发电装置19的输出端即为沼气发电机16的输出端，供水装置6的输入端与电源控制柜5的输出端连接，供水装置6的输入端即为交流调速电机7的动力输入端，供水装置6通过主水管12与灌溉装置9连接；太阳能电池2、充放电调节器3、DC/AC逆变器4和蓄电池组24组成太阳能发电装置1，太阳能电池2的输出端连接充放电调节器3的输入端，充放电调节器3的输出端连接DC/AC逆变器4的输入端，充放电调节器3下部的出电端和入电端分别连接蓄电池组24的充电端和放电端；废物混合池20、泵21、沼气发酵罐22、脱硫及水气分离装置18、沼气发电机16和沼气余热回收装置17组成沼气发电装置19，废物混合池20通过泵21与沼气发酵罐22连接，沼气发酵罐22通过脱硫及水气分离装置18与沼气发电机16连接，沼气余热回收装置17与沼气发电机16的余热排出口连接并将回收的沼气余热传至沼气发酵罐22；交流调速电机7、电机控制器15、计算机14、水泵8和水源13组成供水装置6，计算机14连接电机控制器15的输入端，电机控制器15的输出端与交流调速电机7的调速端口连接，交流调速电机7的电机轴与水泵8连接，水泵8通过水管与水源13连接；喷头11和分水管10连接构成灌溉装置9。
当光照充分时，停止沼气发电装置19工作，电源控制柜5控制太阳能发电装置1与供水装置6接通，同时电源控制柜5控制沼气发电装置19及市电23与供水装置6断开，太阳能电池2将太阳能转化为电能并经充放电调节器3将电能存贮于蓄电池组24，蓄电池组24充满后通过充放电调节器3将电能释放至DC/AC逆变器4，DC/AC逆变器4将直流电转换为交流电并通过电源控制柜5将交流电传输至交流调速电机7，驱动交流调速电机7转动，交流调速电机7带动水泵8运转并将水从水源13中抽取，水通过主水管12输入分水管10，最后水由喷头11喷出；农业人员测得田间不同地块的土壤水分数据后，将数据输入计算机14中的灌溉数据库进行分析计算，得出农田灌溉需水量，计算机14中的电机转速调节程序根据农田灌溉需水量发出电机转速控制指令，电机控制器15根据电机转速控制指令来调节交流调速电机7的转速，进而调节水泵8的转速和抽水量，使得灌溉装置9的出水量与农田灌溉需水量相吻合。
当光照不充分时，启动沼气发电装置19，电源控制柜5控制沼气发电装置19与供水装置6接通，同时电源控制柜5控制太阳能发电装置1及市电23与供水装置6断开，废物混合池20中的原料液由泵21抽入沼气发酵罐22中进行发酵，发酵后产生的沼气经脱硫及水气分离装置18进行脱硫及水气分离，最后沼气进入沼气发电机16中燃烧并转换为电能，沼气发电机16通过电源控制柜5将电能传输至交流调速电机7，驱动交流调速电机7转动，交流调速电机7带动水泵8运转并将水从水源13中抽取，水通过主水管12输入分水管10，最后水由喷头11喷出；农业人员测得田间不同地块的土壤水分数据后，将数据输入计算机14中的灌溉数据库进行分析计算，得出农田灌溉需水量，计算机14中的电机转速调节程序根据农田灌溉需水量发出电机转速控制指令，电机控制器15根据电机转速控制指令来调节交流调速电机7的转速，进而调节水泵8的转速和抽水量，使得灌溉装置9的出水量与农田灌溉需水量相吻合。
当光照不充分且沼气发酵原料临时短缺时，即太阳能发电装置1和沼气发电装置19均无法正常工作时，电源控制柜5控制市电23与供水装置6接通，同时电源控制柜5控制太阳能发电装置1和沼气发电装置19与供水装置6断开，以普通电力为能源动力驱动交流调速电机7运转，交流调速电机7带动水泵8运转并将水从水源13中抽取，水通过主水管12输入分水管10，最后水由喷头11喷出；农业人员测得田间不同地块的土壤水分数据后，将数据输入计算机14中的灌溉数据库进行分析计算，得出农田灌溉需水量，计算机14中的电机转速调节程序根据农田灌溉需水量发出电机转速控制指令，电机控制器15根据电机转速控制指令来调节交流调速电机7的转速，进而调节水泵8的转速和抽水量，使得灌溉装置9的出水量与农田灌溉需水量相吻合。
Claims (8)
1.一种绿色能源式节水灌溉系统，包括能源动力装置和节水灌溉装置，其特征是，所述的能源动力装置由太阳能发电装置(1)、市电(23)和沼气发电装置(19)组成，太阳能发电装置(1)的输出端、市电(23)和沼气发电装置(19)的输出端分别与电源控制柜(5)的三个输入端连接，所述的节水灌溉装置由供水装置(6)和灌溉装置(9)组成，供水装置(6)的输入端与电源控制柜(5)的输出端连接，供水装置(6)通过主水管(12)与灌溉装置(9)连接。
2.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的太阳能发电装置(1)由太阳能电池(2)、充放电调节器(3)、DC/AC逆变器(4)和蓄电池组(24)组成，太阳能电池(2)的输出端连接充放电调节器(3)的输入端，充放电调节器(3)的输出端连接DC/AC逆变器(4)的输入端，充放电调节器(3)下部的出电端和入电端分别连接蓄电池组(24)的充电端和放电端。
3.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的沼气发电装置(19)由废物混合池(20)、泵(21)、沼气发酵罐(22)、脱硫及水气分离装置(18)、沼气发电机(16)和沼气余热回收装置(17)组成，废物混合池(20)通过泵(21)与沼气发酵罐(22)连接，沼气发酵罐(22)通过脱硫及水气分离装置(18)与沼气发电机(16)连接，沼气余热回收装置(17)与沼气发电机(16)的余热排出口连接并将回收的沼气余热传至沼气发酵罐(22)。
4.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的供水装置(6)由交流调速电机(7)、电机控制器(15)、计算机(14)、水泵(8)和水源(13)组成，计算机(14)连接电机控制器(15)的输入端，电机控制器(15)的输出端与交流调速电机(7)的调速端口连接，交流调速电机(7)的电机轴与水泵(8)连接，水泵(8)通过水管与水源(13)连接。
5.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的灌溉装置(9)由喷头(11)和分水管(10)连接构成。
6.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的太阳能发电装置(1)的输出端即为DC/AC逆变器(4)的输出端。
7.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的沼气发电装置(19)的输出端即为沼气发电机(16)的输出端。
8.根据权利要求1所述的绿色能源式节水灌溉系统，其特征是，所述的供水装置(6)的输入端即为交流调速电机(7)的动力输入端。
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