CN204518693U - 一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统，其包括大棚本体、可编程智能控制调节系统、PID控制器、智能终端、配电柜、光伏发电装置、环境监测装置、环境调节装置和通风轴流风机，优点在于：不仅能够通过智能控制调节系统和PID控制器对环境监测装置得到的数据进分析，进而对环境调节装置进行控制，达到对大棚内环境进行人工控制的目的，同时大棚控制过程中所需电能均由光伏发电系统提供；另外，对光伏组件的安装角度和光伏组件的温度可以进行调节，使得光伏组件保持较高的发电效率，本实用新型提供的一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统各部分相互配合，通过综合调整可达到光伏农业大棚的最大产出。

Description

一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统

技术领域：

本实用新型涉及一种光伏农业大棚，尤其是一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统。

背景技术：

随着农业科技的不断发展，温室大棚的使用也越来越普遍，但在温室大棚的推广过程中存在以下几方面的问题，首先，相同农作物在不同的环境因子的影响下，其生长情况也有所不同，因此受地域条件限制较大，实现对农作物的生长环境进行人工控制，实现智能化科技化种植，是温室大棚的发展方向，能够打破地域局限，满足农作物最佳的生长周期，能够取得更高的经济效益；另一方面，在实现对生长环境进攻控制的过程中，各种现代化的设施的使用在所难免，对温度、光照、湿度等的控制需消耗大量电能，增加成本，降低大棚的效益。

光伏发电作为一种新型能源，由于其低碳绿色环保以及可再生而越来越受到关注，但是同时也由于建造光伏发电系统所需要的土地成本高，占地面积大，土地综合开发效率差而备受到制约。另外，光伏电池的发电效率与光伏组件的安装倾角和光伏板的有温度有很大关系，前者会随太阳光在不同时期内的日照规律以及天气和季节的变化而变化，后者主要是受季节和天气的影响，要使光伏组件达到最大的发电效率，必须在使用过程中对光伏组件的安装角度和光伏板的温度进行适当调整。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统，实现大棚内环境的人工控制，同时通过光伏组件的高效率发电来满足大棚内的用电需求。

本实用新型由如下技术方案实施：一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统，其包括大棚本体、可编程智能控制调节系统、PID控制器、智能终端、配电柜、光伏发电装置、环境监测装置、环境调节装置和通风轴流风机，其中，所述大棚本体外设有所述智能终端和所述配电柜，所述智能终端的输出端与所述可编程智能控制调节系统的输入端电连接，所述大棚本体顶部设有所述光伏发电装置，所述光伏发电装置包括固定于所述大棚本体顶部的可调节支架和固定于所述可调节支架上的光伏组件以及支架调节系统，所述支架调节系统与所述可编程智能控制调节系统的输出端电连接；所述大棚本体内设有所述可编程智能控制调节系统、所述PID控制器、所述环境监测装置和所述环境调节装置，所述可编程智能控制调节系统的输入端与所述PID控制器的输出端电连接，所述环境监测装置包括分别与所述PID控制器的输入端电连接的温度传感器、湿度传感器、辐照传感器、气体检测仪，所述环境调节装置包括分别与所述可编程智能控制调节系统的输出端无线通讯连接的温度调节系统、湿度调节系统、辐照调节系统、气体调节系统；所述配电柜中设有组串式逆变器、蓄电池和充放电控制器，所述光伏组件与所述组串式逆变器电连接，所述组串式逆变器的交流端分别与电网、所述环境调节装置、所述PID控制器、所述可编程智能控制调节系统和所述充放电控制器电连接，所述充放电控制器与所述蓄电池电连接；在所述光伏组件下方的所述大棚本体顶端设有通风轴流风机，所述通风轴流风机的电机与所述组串式逆变器的交流端电连接，所述通风轴流风机的开关与所述可编程智能控制调节系统的输出端无线通讯连接。

本实用新型的优点：本实用新型提供的一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统，不仅能够通过可编程智能控制调节系统和PID控制器对环境监测系统得到的数据进PID分析，进而对环境调节系统进行控制，达到对大棚内环境进行人工控制的目的，同时大棚控制过程中所需电能均由光伏发电系统提供，实现了对太阳能资源的有效利用；另外，对光伏组件的安装角度和光伏组件的温度可以进行智能调节，使得光伏组件保持较高的发电效率，还可以通过可编程智能控制调节系统调整光伏组件的设置位置和角度等对大棚内的温度、湿度、光照幅度等进行调节。本实用新型提供的一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统各部分相互配合，通过综合调整可达到光伏农业大棚的最大产出。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型电连接结构示意图。

大棚本体1、可编程智能控制调节系统2、智能终端3、配电柜4、组串式逆变器5、蓄电池6、充放电控制器7、通风轴流风机8、可调节支架9、光伏组件10、PID控制器11、温度传感器12、湿度传感器13、辐照传感器14、气体检测仪15、温度调节系统16、湿度调节系统17、辐照调节系统18、气体调节系统19、支架调节系统20、电网21、轴流风机电机22。

具体实施方式：

如图1和图2中所示，一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统，其包括大棚本体1、可编程智能控制调节系统2、PID控制器11、智能终端3、配电柜4、光伏发电装置、环境监测装置、环境调节装置和通风轴流风机8。

其中，大棚本体1外设有智能终端3和配电柜4，智能终端3的输出端与可编程智能控制调节系统2的输入端电连接，光伏发电装置的温度控制参数、倾角度数控制参数等相关数据通过智能终端3输入，同时发电过程中的数据直接在智能终端3上显示，并可通过智能终端3的控制根据电网要求调节光伏发电装置送入电网21的电量，农作物生长的最佳温度曲线、湿度曲线、辐照曲线及气体摩尔浓度曲线可经智能终端3输入并传送至可编程智能控制调节系统2。

大棚本体1顶部设有光伏发电装置，光伏发电装置包括固定于大棚本体1顶部的可调节支架9和固定于可调节支架上的光伏组件10以及支架调节系统20，支架调节系统20与可编程智能控制调节系统2的输出端电连接，光伏组件10用于将太阳能转化为电能，通过支架调节系统20对可调节支架9的调整，一方面可以改变光伏组件10的安装倾角，使光伏组件10达到更高的发电效率，另一方面，当需要改变大棚内的光照辐照时，可编程智能控制调节系统2控制支架调节系统20来调整光伏组件10在大棚顶部的角度来实现减少光照或增大光照的效果。

大棚本体1内设有可编程智能控制调节系统2、环境监测装置和环境调节装置，可编程智能控制调节系统2的输入端与PID控制器11的输出端电连接，环境监测装置6包括分别与PID控制器8的输入端电连接的温度传感器12、湿度传感器13、辐照传感器14、气体检测仪15，环境调节装置7包括分别与可编程智能控制调节系统2的输出端无线电连接的温度调节系统16、湿度调节系统17、辐照调节系统18、气体调节系统19；通过设置在大棚内部的环境监测装置的温度传感器12、湿度传感器13、辐照传感器14、气体检测仪15检测大棚内农作物生长的的环境温度、环境湿度、辐照量、氧气和二氧化碳的摩尔浓度，并将监测到的数据反馈给PID控制器8，进一步传送至可编程智能控制调节系统2中，对数据进行PID分析；环境监测装置监测到的数据与预先在智能终端3中设定的农作物环境生长曲线进行比对得出调节要求，达到闭环控制目的，并通过PID调节，对系统的传递参数进行修正，以快速的跟踪变化，消除稳态误差；温度调节系统16包括水冷制冷设备和电加热设备。可分别对农作物生长环境空气进行温度调节，采集温度传感器12数据，经由PID闭环调节，使农作物生长环境温度满足农作物最佳的温度生长曲线。湿度调节系统17包括空气干燥设备和加湿设备，可分别对农作物生长环境空气进行湿度调节功能，采集湿度传感器13数据，经由PID闭环调节，使农作物生长环境湿度满足农作物最佳的湿度生长曲线。辐照调节系统18为白炽补光灯。白炽灯模拟阳光效果好，色谱连续，适用范围广。农作物生长过程中存在最佳的辐照曲线，不同农作物不同生长阶段所需辐照环境不同，将农作物生长过程中存在最佳的辐照曲线输入至可编程智能控制调节系统2中，并通过辐照传感器14反馈大棚本体1内的辐照数据，经由辐照调节系统18调节输出满足农作物生长的最佳辐照曲线。气体摩尔浓度调节系统19包括氧气生成设备和二氧化碳设备，可分别对农作物生长环境空气进行氧气和二氧化碳浓度进行调节，经由PID调节，使农作物生长过程中的呼吸作用及光合作用满足农作物最佳的生长曲线。

配电柜4中设有组串式逆变器5、蓄电池6和充放电控制器7，光伏组件10与组串式逆变器5电连接，组串式逆变器5的交流端分别与电网21、环境调节装置、PID控制器11、可编程智能控制调节系统2和充放电控制器7电连接，充放电控制器7与蓄电6池电连接；光伏组件10产生的直流电经组串式逆变器5转变为交流电，转换后的交流电一部分供温度调节系统16、湿度调节系统17、辐照调节系统18、气体调节系统19、支架调节系统20、PID控制器11、可编程智能控制调节系统2等使用，另一部分输送至电网21，供大棚外的负载使用，第三部分经过充放电控制器7后存储入蓄电池6，供大棚内的负载在紧急情况下使用。

在光伏组件10下方的大棚本体1顶端设有通风轴流风机8，通风轴流风机8的电机22与组串式逆变器5的交流端电连接，通风轴流风机8的开关与可编程智能控制调节系统2的输出端无线通讯连接，可编程智能控制调节系统2通过控制通风轴流风机8的开关对光伏发电系统的光伏组件温度进行修正调节，以提高光伏组件的光电转换效率。

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

Claims (1)

1.一种农作物生长环境可控的光伏农业大棚系统，其特征在于，其包括大棚本体、可编程智能控制调节系统、PID控制器、智能终端、配电柜、光伏发电装置、环境监测装置、环境调节装置和通风轴流风机，其中，所述大棚本体外设有所述智能终端和所述配电柜，所述智能终端的输出端与所述可编程智能控制调节系统的输入端电连接，所述大棚本体顶部设有所述光伏发电装置，所述光伏发电装置包括固定于所述大棚本体顶部的可调节支架和固定于所述可调节支架上的光伏组件以及支架调节系统，所述支架调节系统与所述可编程智能控制调节系统的输出端电连接；所述大棚本体内设有所述可编程智能控制调节系统、所述PID控制器、所述环境监测装置和所述环境调节装置，所述可编程智能控制调节系统的输入端与所述PID控制器的输出端电连接，所述环境监测装置包括分别与所述PID控制器的输入端电连接的温度传感器、湿度传感器、辐照传感器、气体检测仪，所述环境调节装置包括分别与所述可编程智能控制调节系统的输出端无线通讯连接的温度调节系统、湿度调节系统、辐照调节系统、气体调节系统；所述配电柜中设有组串式逆变器、蓄电池和充放电控制器，所述光伏组件与所述组串式逆变器电连接，所述组串式逆变器的交流端分别与电网、所述智能终端、所述环境调节装置、所述PID控制器、所述可编程智能控制调节系统和所述充放电控制器电连接，所述充放电控制器与所述蓄电池电连接；在所述光伏组件下方的所述大棚本体顶端设有通风轴流风机，所述通风轴流风机的电机与所述组串式逆变器的交流端电连接，所述通风轴流风机的开关与所述可编程智能控制调节系统的输出端无线通讯连接。