CN204304876U - 一种基于太阳能的蔬菜大棚系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于太阳能的蔬菜大棚系统，包括蔬菜大棚和太阳能发电单元，该太阳能发电单元设有光伏组件、太阳能充电控制器、蓄电池组阵列、直流调压模块、直流母线、双向逆变器和交流母线；蔬菜大棚为喜阴类蔬菜作物大棚，光伏组件放置在该喜阴类蔬菜作物大棚的顶部，太阳能充电控制器的光伏组件输入端通过直流电缆与光伏组件的输出端电连接、蓄电池输出端与蓄电池组阵列的充放电端电连接、第一负载输出端通过直流调压模块与直流母线电连接、第二负载输出端通过双向逆变器与交流母线电连接。本实用新型实现了太阳能发电与喜阴类蔬菜作物蔬菜大棚的结合，在利用太阳能为蔬菜大棚供电的同时不影响蔬菜大棚内作物的生长。

Description

一种基于太阳能的蔬菜大棚系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于太阳能的蔬菜大棚系统。

背景技术

随着光伏发电技术的成熟，传统能源的枯竭，国内不断出台利好的太阳能光伏补贴政策，如“金太阳”、电价补贴、分布式发电等措施大力刺激光伏产业，国内光伏装机容量以及光伏应用得到了迅速发展。

太阳能光伏发电系统应用于蔬菜大棚，不占用土地资源，种菜、发电两不误，它既能够能为一些农作物或食用菌提供适宜的生长环境，又能够发出电能满足大棚用电以及通过配电网输送给周边居民使用。

就目前而言大多数用于蔬菜大棚的光伏系统，组件均安装在蔬菜大棚的向阳主结构上。这对于喜阳蔬菜作物来说会产生遮挡，蔬菜作物不能吸收足够的，降低蔬菜的产量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于太阳能的蔬菜大棚系统。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于太阳能的蔬菜大棚系统，包括蔬菜大棚，其特征在于：所述的蔬菜大棚系统还包括太阳能发电单元，该太阳能发电单元设有光伏组件、太阳能充电控制器、蓄电池组阵列、直流调压模块、用于为所述蔬菜大棚的直流用电设备供电的直流母线、双向逆变器和用于为所述蔬菜大棚的交流用电设备供电的交流母线；所述蔬菜大棚为喜阴类蔬菜作物大棚，所述光伏组件放置在该喜阴类蔬菜作物大棚的顶部，所述太阳能充电控制器的光伏组件输入端通过直流电缆与光伏组件的输出端电连接、蓄电池输出端与蓄电池组阵列的充放电端电连接、第一负载输出端通过直流调压模块与直流母线电连接、第二负载输出端通过双向逆变器与交流母线电连接。

作为本实用新型的一种实施方式，所述的蔬菜大棚设有加湿器、照明系统、外通风设备、内通风设备和制冷加热设备；所述加湿器和照明系统的供电端接入所述直流母线，所述外通风设备、内通风设备和制冷加热设备的供电端接入所述交流母线。

为了给蔬菜大棚提供后备电源，作为本实用新型的一种改进，所述的蔬菜大棚系统还包括柴油发电机和第二开关；所述柴油发电机的输出端通过第二开关与交流母线电连接。

为了更清楚的了解蔬菜大棚的状态，作为本实用新型的一种改进，所述的蔬菜大棚还设有数据采集器和温湿度传感器；所述数据采集器的供电端接入所述直流母线，数据采集器的信号接收端与温湿度传感器的信号输出端电连接。

为了更清楚的了解蔬菜大棚的状态，作为本实用新型的一种改进，所述的蔬菜大棚还设有二氧化碳浓度传感器；所述二氧化碳浓度传感器的信号输出端与数据采集器的信号接收端电连接。

为了便于集中控制蔬菜大棚系统工作，作为本实用新型的一种改进，所述的蔬菜大棚系统还包括用于集中控制蔬菜大棚系统工作的中央控制器；所述中央控制器的供电端接入所述直流母线，所述中央控制器通过通讯电缆与太阳能充电控制器、数据采集器、加湿器、照明系统、双向逆变器、柴油发电机、外通风设备、内通风设备和制冷加热设备的控制端电连接。

为了便于对蔬菜大棚系统进行检修，作为本实用新型的一种改进，所述的太阳能发电单元还设有第一开关；所述的双向逆变器通过第一开关与交流母线电连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型设有太阳能发电单元，利用喜阴类蔬菜作物大棚放置太阳能发电单元的光伏组件，实现了太阳能发电与喜阴类蔬菜作物蔬菜大棚的结合，在利用太阳能为蔬菜大棚供电的同时不影响蔬菜大棚内作物的生长，适用于海岛、无电地区以及戍边部队等地方的喜阴农作物种植；

第二，本实用新型的蔬菜大棚设有加湿器、照明系统、外通风设备、内通风设备和制冷加热设备，工作人员通过这些设备可以对蔬菜大棚进行控制管理；

第三，本实用新型设有柴油发电机，能够在缺乏太阳能供电的情况下为蔬菜大棚提供后备电源；

第四，本实用新型通过设置数据采集器、温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器，能够帮助工作人员实时快速的了解蔬菜大棚的状况。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的蔬菜大棚系统的电气结构示意图；

图2为本实用新型的蔬菜大棚系统中中央控制器的通讯系统框图；

其中：1-光伏组件，2-直流电缆，3-太阳能充电控制器，4-蓄电池组阵列，5-直流调压模块，6-直流母线，7-中央控制器，8-数据采集器，9-加湿器，10-照明系统，11-双向逆变器，12-柴油发电机，13-交流母线，14-外通风设备，15内通风设备，16制冷加热设备，17-第一开关，18-第二开关,19-通讯电缆，20-温湿度传感器，21-二氧化碳浓度传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的基于太阳能的蔬菜大棚系统，包括太阳能发电单元、蔬菜大棚、柴油发电机12和第二开关18。

本实用新型的太阳能发电单元设有光伏组件1、太阳能充电控制器3、蓄电池组阵列4、直流调压模块5、用于为蔬菜大棚的直流用电设备供电的直流母线6、双向逆变器11、第一开关17和用于为蔬菜大棚的交流用电设备供电的交流母线13。太阳能充电控制器3的光伏组件输入端通过直流电缆2与光伏组件1的输出端电连接、蓄电池输出端与蓄电池组阵列4的充放电端电连接、第一负载输出端通过直流调压模块5与直流母线6电连接、第二负载输出端通过双向逆变器11和第一开关17与交流母线13电连接。其中，太阳能充电控制器3可选用现有的常用型号产品，依靠其本有的功能即能够实现太阳能发电单元的供电管理。

本实用新型的蔬菜大棚为喜阴类蔬菜作物大棚，上述光伏组件1放置在该喜阴类蔬菜作物大棚的顶部，该喜阴类蔬菜作物大棚设有加湿器9、照明系统10、外通风设备14、内通风设备15、制冷加热设备16、数据采集器8、温湿度传感器20和二氧化碳浓度传感器21；数据采集器8、加湿器9和照明系统10的供电端接入直流母线6，数据采集器8的信号接收端分别与温湿度传感器20和二氧化碳浓度传感器21的信号输出端电连接，外通风设备14、内通风设备15和制冷加热设备16的供电端接入交流母线13，柴油发电机12的输出端通过第二开关18与交流母线13电连接。

本实用新型的蔬菜大棚系统的工作方式如下：

太阳能充值器3依靠其本有的功能起到使光伏组件持续的工作在最佳状态、并使蓄电池组阵列4充放电在合理的范围内以保证蓄电池的使用寿命的作用，具体的：在常规状况下，第一开关17闭合、第二开关18断开，太阳能充值器3在该常规状况下控制光伏组件1工作在最大功率点，并利用光伏组件1产生的直流电能对蓄电池组阵列4进行充电，同时将蓄电池组阵列4储存的电能一路通过直流调压模块5向直流母线6供给直流电能、另一路通过双向逆变器11向交流母线13供给交流电能，其中直流调压模块5起到稳定直流输出的作用；而在由于连续阴雨天、导致光伏组件发电不足、蓄电池组阵列4电能持续消耗的情况下，当太阳能充值器3检测到蓄电池组阵列4的电量低于预设欠压阀值时，其会发出报警信号；工作人员在获知该报警信号后，可以通过断开第一开关17并闭合第二开关18，并使得柴油发电机12启动发电，通过双向逆变器11，向蓄电池组阵列4进行充电，待充电完毕后再回复到常规的工作状况。由此，蔬菜大棚的数据采集器8、加湿器9和照明系统10通过接入直流母线6获得供电，蔬菜大棚的外通风设备14、内通风设备15和制冷加热设备16通过接入交流母线13获得供电。

温湿度传感器20和二氧化碳浓度传感器21均安装在蔬菜大棚内部，数据采集器8通过它们分别采集到蔬菜大棚内部的温湿度信息和二氧化碳浓度信息，当工作人员由此得知蔬菜大棚内部的温度高于(或低于)蔬菜作物的最佳生长温度值，即可通过启动制冷加热设备16，进行制冷(或加热)，并启动内通风设备15，使大棚内温度均匀的降低(或升高)，防止棚内冷热不均，影响作物生长；而当工作人员得知蔬菜大棚内部的湿度低于(或高于)蔬菜作物的最佳生长湿度时，即可启动加湿器9和内通风设备15，使加湿器9对大棚内补充水汽，内通风设备15搅动大棚内空气流动，使棚内湿度均匀；而当工作人员得知蔬菜大棚内部的二氧化碳浓度值高于蔬菜作物的最佳生长二氧化碳浓度值，即可启动外通风设备14，使室内外空气交换，当达到设定效果时关闭对应设备。

另外，因不同的光线光谱对喜阴类农作物有刺激生长的作用，工作人员可以根据大棚内种植不同的农作物，使照明系统10中的发光LED发出对应光谱光线，在农作物不同的生长期内进行照明，崔进作物生长，提高农作物生产量。

如图2所示，本实用新型的蔬菜大棚系统可以增设用于集中控制蔬菜大棚系统工作的中央控制器7；中央控制器7的供电端接入直流母线6，中央控制器7通过通讯电缆19与太阳能充电控制器3、数据采集器8、加湿器9、照明系统10、双向逆变器11、柴油发电机12、外通风设备14、内通风设备15和制冷加热设备16的控制端电连接。通过安装适配的软件，中央控制器7即能替代工作人员，实现本实用新型的蔬菜大棚系统的自动控制。

本实用新型不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于太阳能的蔬菜大棚系统，包括蔬菜大棚，其特征在于：所述的蔬菜大棚系统还包括太阳能发电单元，该太阳能发电单元设有光伏组件(1)、太阳能充电控制器(3)、蓄电池组阵列(4)、直流调压模块(5)、用于为所述蔬菜大棚的直流用电设备供电的直流母线(6)、双向逆变器(11)和用于为所述蔬菜大棚的交流用电设备供电的交流母线(13)；所述蔬菜大棚为喜阴类蔬菜作物大棚，所述光伏组件(1)放置在该喜阴类蔬菜作物大棚的顶部，所述太阳能充电控制器(3)的光伏组件输入端通过直流电缆(2)与光伏组件(1)的输出端电连接、蓄电池输出端与蓄电池组阵列(4)的充放电端电连接、第一负载输出端通过直流调压模块(5)与直流母线(6)电连接、第二负载输出端通过双向逆变器(11)与交流母线(13)电连接。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能的蔬菜大棚系统，其特征在于：所述的蔬菜大棚设有加湿器(9)、照明系统(10)、外通风设备(14)、内通风设备(15)和制冷加热设备(16)；所述加湿器(9)和照明系统(10)的供电端接入所述直流母线(6)，所述外通风设备(14)、内通风设备(15)和制冷加热设备(16)的供电端接入所述交流母线(13)。

3.根据权利要求2所述的基于太阳能的蔬菜大棚系统，其特征在于：所述的蔬菜大棚系统还包括柴油发电机(12)和第二开关(18)；所述柴油发电机(12)的输出端通过第二开关(18)与交流母线(13)电连接。

4.根据权利要求3所述的基于太阳能的蔬菜大棚系统，其特征在于：所述的蔬菜大棚还设有数据采集器(8)和温湿度传感器(20)；所述数据采集器(8)的供电端接入所述直流母线(6)，数据采集器(8)的信号接收端与温湿度传感器(20)的信号输出端电连接。

5.根据权利要求4所述的基于太阳能的蔬菜大棚系统，其特征在于：所述的蔬菜大棚还设有二氧化碳浓度传感器(21)；所述二氧化碳浓度传感器(21)的信号输出端与数据采集器(8)的信号接收端电连接。

6.根据权利要求5所述的基于太阳能的蔬菜大棚系统，其特征在于：所述的蔬菜大棚系统还包括用于集中控制蔬菜大棚系统工作的中央控制器(7)；所述中央控制器(7)的供电端接入所述直流母线(6)，所述中央控制器(7)通过通讯电缆(19)与太阳能充电控制器(3)、数据采集器(8)、加湿器(9)、照明系统(10)、双向逆变器(11)、柴油发电机(12)、外通风设备(14)、内通风设备(15)和制冷加热设备(16)的控制端电连接。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的基于太阳能的蔬菜大棚系统，其特征在于：所述的太阳能发电单元还设有第一开关(17)；所述的双向逆变器(11)通过第一开关(17)与交流母线(13)电连接。