CN203985374U - 一种太阳能光伏扬水滴灌系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能光伏扬水滴灌系统，包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列，所述太阳能光伏阵列与双向变换器电连接，所述的太阳能光伏阵列与双向变换器之间设有第一切换开关Kl，所述双向变换器分别通过第二切换开关K2与蓄电池电连接、通过并网开关K3与电网电连接；所述双向变换器还连接有扬水泵，所述扬水泵分别与蓄水池以及水源例如水井通过水管相连；所述蓄水池设有液位计，所述蓄水池通过电磁阀与滴灌管道相连；本实用新型的优点在于：在蓄水池中无水且并网中没有供电的情况下，也能通过蓄电池供电实现灌溉，保证灌溉设备的常规化运行，显著节省了水资源，提高了滴灌效率，采用无线控制，减少了布线，使用方便，且操作简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种扬水灌溉设备，具体地说是一种太阳能光伏扬水滴灌系统，属于扬水灌溉设备领域。
背景技术
以往田间滴灌所需的电力均采用的是交流电。存在电网架设、维护费用高，占地面积多等缺点。近几年，出现了部分以太阳能提供电能的滴灌系统，但绝大多数是用于菜园等小面积灌溉区域的小型滴灌系统。随着太阳能发电成本的降低，太阳能光伏扬水滴灌朝着大面积农田滴灌方向发展。名称为“一种太阳能光伏扬水滴灌系统”申请号为“CN201120147476.X”的中国实用新型专利提供了一种太阳能光伏扬水滴灌系统，由太阳能光伏阵列、扬水逆变器、三相水泵、蓄水池组成，扬水逆变器的离网／并网自动切换可有效提高太阳能光伏扬水滴灌系统的实用效能，蓄水池通过蓄水可以有效调节滴灌带水压。但是，设备结构简单，功能单一，灌溉效果较差。而且电能只能通过扬水逆变器的离网／并网切换，无法同时进行电能的存在，在蓄水池中无水且并网中没有供电的情况下，无法实现灌溉。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型设计了一种太阳能光伏扬水滴灌系统，在蓄水池中无水且并网中没有供电的情况下，也能通过蓄电池供电实现灌溉，保证灌溉设备的常规化运行。
本实用新型的技术方案为：
一种太阳能光伏扬水滴灌系统，包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列，所述太阳能光伏阵列与双向变换器电连接，所述的太阳能光伏阵列与双向变换器之间设有第一切换开关Kl，所述双向变换器分别通过第二切换开关K2与蓄电池电连接、通过并网开关K3与电网电连接；所述双向变换器还连接有扬水泵，所述扬水泵分别与蓄水池以及水源例如水井通过水管相连；所述蓄水池设有液位计，所述蓄水池通过电磁阀与滴灌管道相连。太阳能光伏阵列所产生的电能通过双向变换器一部分存储到蓄电池中备用，一部分可以进入到电网中供其它用户使用，另外，还可以直接供给扬水泵进行蓄水池蓄水灌溉，当太阳能光伏阵列无法产生电能，同时蓄水池中无蓄水时，再由存储到蓄电池中的电能作为电源供给扬水泵来进行蓄水灌溉。
其中，所述双向变换器为双向DC/AC/DC功率变换器。所述扬水泵为三柱式活塞高压水泵，所述蓄水池设置在滴灌管道的滴灌口以上3-10米处，从而在进行滴灌时不需要通过泵送装置即可实现，不需要再消耗能源。
所述双向变换器包括六个并联的功率变换单元，所述功率变换单元包括依次连接的输入LC滤波器、三相逆变器、输出LC滤波器、输出变压器；所述功率变换单元的输入LC滤波器的输入端均与第一切换开关和第二切换开关的一端连接；所述功率变换单元的输出变压器的副边高压端分别与三相水泵以及并网开关K3相连；所述功率变换单元的输出变压器的负边低压端均接地。所述三相逆变器是由两个自关断器件组成的电桥，所述电桥的输入端接输入LC滤波器的输出端，所述电桥的输出端接输出LC滤波器的两个输入端。实现了光伏并网发电、蓄电池并网储能、蓄电池并网放电、蓄电池孤岛放电等多种功能，结构简单，节省了成本，通过三相功率变换单元的独立控制，保证了孤岛状态下由蓄电池给扬水泵供电时三相输出电压的平衡，尤其是在三相水泵严重不平衡时。
所述双向变换器通过配电柜与所述扬水泵电连接，所述配电柜设有测量控制单元，所述测量控制单元为单片机微处理器，所述测量控制单元通过无线通信模块经过无线通信网络与监控主站相连。所述测量控制单元采集太阳能光伏阵列的环境参数和系统参数数据存储并处理，然后通过无线通信模块将数据经无线通信网络传送到监控主站，监控主站收到信息后进行智能分析和决策，通过无线通信网络经无线通信模块下达到测量控制单元。所述监控主站设有WEB后台，所述监控主站将从测量控制单元传递来的信息通过WEB后台发布到Internet，从而实现远程实时监控。所述无线通信模块为3G无线通信模块，所述无线通信网络为3G无线通信网络。另外，无线通信还可以是UWB等方式。
所述滴灌管道上设有滴灌口，所述滴灌口设置在作物根系处，对于其上部的作物根系进行滴灌，所述滴灌口处设有过滤布，用于过滤杂质防止阻塞，所述滴灌口处还设有保水绵，用于吸水保湿，提高滴灌效率。
更进一步地，所述滴灌管道包括设置有滴头的外管，所述外管内套接有内管，所述内管上开有与所述滴头相对应的滴灌口；所述的外管与内管之间设有圆环形加强筋，通过加强筋能够实现外管与内管之间的密封，不会出现漏水现象，所述加强筋与所述滴头间隔设置。使用时，将内管上的滴灌口与外管的滴头相对应，并用螺栓将内管与外管牢固固定即可作为滴灌管道使用；移动内管,使内管的滴灌口与外管的滴头不再重叠对应，然后用螺栓使内管与外管牢固固定即可作为普通管道使用。所述滴头的入水口端设有过滤网，用于过滤杂质，防止阻塞滴头，所述滴头的滴灌口端设有海绵，用于吸水保湿，提高滴灌效率。所述过滤网上还设有过滤布，进一步提高过滤效果。通过在外管内套接有内管，并且内管与外管通过螺栓连接固定，使用时可灵活调节，即可实现作为普通管道使用，又可实现作为滴灌管道使用，安装工序简单，省时省力。
进一步地，在作物滴灌处设有土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器通过无线通讯连接方式，例如EMS无线信号传输方式，与灌溉控制器通讯连接，所述灌溉控制器为可编程逻辑控制器，所述灌溉控制器的输出端与所述电磁阀控制相连。土壤湿度传感器将采集到的土壤含水量信息传输给灌溉控制器，灌溉控制器根据接收到的土壤含水量信息对电磁阀发出灌溉指令进行灌溉，显著节省了水资源，控制系统采用无线连接方式，减少了复杂的布线过程，使用方便，且操作简单。所述土壤湿度传感器设置在地面以下20cm、40cm和60m处。
本实用新型的优点在于：在蓄水池中无水且并网中没有供电的情况下，也能通过蓄电池供电实现灌溉，保证灌溉设备的常规化运行，显著节省了水资源，提高了滴灌效率，采用无线控制，减少了布线，使用方便，且操作简单。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例微灌管道的结构示意图；
图中：1-太阳能光伏阵列、2-双向变换器、3-扬水泵、4-蓄电池、5-蓄水池、6-水源、7-电磁阀、8-滴灌管道、9-配电柜、81-外管、82-滴头、83-内管、84-微灌口、85-海绵、87-加强筋。
具体实施方式
以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示，一种太阳能光伏扬水滴灌系统，包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列1，所述太阳能光伏阵列1与双向变换器2电连接，所述的太阳能光伏阵列1与双向变换器2之间设有第一切换开关Kl，所述双向变换器2分别通过第二切换开关K2与蓄电池4电连接、通过并网开关K3与电网电连接；所述双向变换器2还连接有扬水泵3，所述扬水泵3分别与蓄水池5以及水源6例如水井通过水管相连；所述蓄水池5设有液位计，所述蓄水池5通过电磁阀7与滴灌管道8相连。太阳能光伏阵列所产生的电能通过双向变换器一部分存储到蓄电池中备用，一部分可以进入到电网中供其它用户使用，另外，还可以直接供给扬水泵进行蓄水池蓄水灌溉，当太阳能光伏阵列无法产生电能，同时蓄水池中无蓄水时，再由存储到蓄电池中的电能作为电源供给扬水泵来进行蓄水灌溉。
其中，所述双向变换器2为双向DC/AC/DC功率变换器。所述扬水泵3为三柱式活塞高压水泵，所述蓄水池5设置在滴灌管道的滴灌口以上3-10米处，从而在进行滴灌时不需要通过泵送装置即可实现，不需要再消耗能源。
所述双向变换器2包括六个并联的功率变换单元，所述功率变换单元包括依次连接的输入LC滤波器、三相逆变器、输出LC滤波器、输出变压器；所述功率变换单元的输入LC滤波器的输入端均与第一切换开关和第二切换开关的一端连接；所述功率变换单元的输出变压器的副边高压端分别与三相水泵以及并网开关K3相连；所述功率变换单元的输出变压器的负边低压端均接地。所述三相逆变器是由两个自关断器件组成的电桥，所述电桥的输入端接输入LC滤波器的输出端，所述电桥的输出端接输出LC滤波器的两个输入端。实现了光伏并网发电、蓄电池并网储能、蓄电池并网放电、蓄电池孤岛放电等多种功能，结构简单，节省了成本，通过三相功率变换单元的独立控制，保证了孤岛状态下由蓄电池给扬水泵供电时三相输出电压的平衡，尤其是在三相水泵严重不平衡时。
所述双向变换器2通过配电柜9与所述扬水泵3电连接，所述配电柜9设有测量控制单元，所述测量控制单元为单片机微处理器，所述测量控制单元通过无线通信模块经过无线通信网络与监控主站相连。所述测量控制单元采集太阳能光伏阵列的环境参数和系统参数数据存储并处理，然后通过无线通信模块将数据经无线通信网络传送到监控主站，监控主站收到信息后进行智能分析和决策，通过无线通信网络经无线通信模块下达到测量控制单元。所述监控主站设有WEB后台，所述监控主站将从测量控制单元传递来的信息通过WEB后台发布到Internet，从而实现远程实时监控。所述无线通信模块为3G无线通信模块，所述无线通信网络为3G无线通信网络。另外，无线通信还可以是UWB等方式。
所述滴灌管道8上设有滴灌口，所述滴灌口设置在作物根系处，对于其上部的作物根系进行滴灌，所述滴灌口处设有过滤布，用于过滤杂质防止阻塞，所述滴灌口处还设有保水绵，用于吸水保湿，提高滴灌效率。
如图2所示，所述微灌管道8包括设置有滴头82的外管81，所述外管81内套接有内管83，所述内管83上开有与所述滴头82相对应的微灌口84；所述的外管81与内管83之间设有圆环形加强筋87，通过加强筋87能够实现外管81与内管83之间的密封，不会出现漏水现象，所述加强筋87与所述滴头82间隔设置。使用时，将内管上的微灌口与外管的滴头相对应，并用螺栓将内管与外管牢固固定即可作为微灌管道使用；移动内管,使内管的微灌口与外管的滴头不再重叠对应，然后用螺栓使内管与外管牢固固定即可作为普通管道使用。所述滴头82的入水口端设有过滤网，用于过滤杂质，防止阻塞滴头，所述滴头的微灌口端设有海绵85，用于吸水保湿，提高灌溉效率。所述过滤网上还设有过滤布，进一步提高过滤效果。通过在外管内套接有内管，并且内管与外管通过螺栓连接固定，使用时可灵活调节，即可实现作为普通管道使用，又可实现作为微灌管道使用，安装工序简单，省时省力。
另外，在作物滴灌处设有土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器通过无线通讯连接方式，例如EMS无线信号传输方式，与灌溉控制器通讯连接，所述灌溉控制器为可编程逻辑控制器或单片机控制器，所述灌溉控制器的输出端与所述电磁阀控制相连。土壤湿度传感器将采集到的土壤含水量信息传输给灌溉控制器，灌溉控制器根据接收到的土壤含水量信息对电磁阀发出灌溉指令进行灌溉，显著节省了水资源，控制系统采用无线连接方式，减少了复杂的布线过程，使用方便，且操作简单。所述土壤湿度传感器设置在地面以下20cm、40cm和60m处。
另外，上述太阳能光伏阵列、双向变换器、扬水泵、蓄水池、蓄电池、灌溉控制器等作为单独的设备，除本实用新型所指出的改进结构外，其余结构均属于现有技术，故不多述。
上述灌溉控制器等设备的连接电路均为常规电路设计，所属领域技术人员根据该领域的普通技术常识即可得到，只要能实现本实用新型的连接功能即可，具体结构可根据实际需要进行选择，故不再多述。
Claims (3)
1.一种太阳能光伏扬水滴灌系统，其特征在于：包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列，所述太阳能光伏阵列与双向变换器电连接，所述的太阳能光伏阵列与双向变换器之间设有第一切换开关Kl，所述双向变换器分别通过第二切换开关K2与蓄电池电连接、通过并网开关K3与电网电连接；所述双向变换器还连接有扬水泵，所述扬水泵分别与蓄水池以及水源相连；所述蓄水池设有液位计，所述蓄水池通过电磁阀与滴灌管道相连；所述滴灌管道上设有滴灌口，所述滴灌口设置在作物根系处，所述滴灌口处设有过滤布。
2.根据权利要求1所述的扬水滴灌系统，其特征在于：所述双向变换器为双向DC/AC/DC功率变换器。
3.根据权利要求1或2所述的扬水滴灌系统，其特征在于：所述双向变换器通过配电柜与所述扬水泵电连接，所述配电柜设有测量控制单元，所述测量控制单元为单片机微处理器，所述测量控制单元通过无线通信模块经过无线通信网络与监控主站相连。
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