CN205830636U - 太阳能光伏发电滴灌系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种太阳能光伏发电滴灌系统，它包括太阳能自动蓄水系统和与所述太阳能自动蓄水系统连接的滴灌系统，所述太阳能自动蓄水系统包括太阳能电池板、光伏发电自动跟踪装置、蓄电池、太阳能逆变器、蓄水池水位控制电路以及水泵；所述光伏发电自动跟踪装置连接所述太阳能电池板，所述蓄电池连接所述太阳能电池板；所述蓄水池水位控制电路连接所述水泵，根据蓄水池的水位高低控制所述水泵的开启和关闭，所述水泵的供电端通过所述太阳能逆变器接至所述蓄电池和所述太阳能电池板；所述滴灌系统包括供水阀门、滴灌管道和滴灌控制装置，所述滴灌控制装置控制所述供水阀门的开启和关闭，所述滴灌管道通过所述供水阀门连通所述蓄水池。

Description

太阳能光伏发电滴灌系统
技术领域
本实用新型涉及一种滴灌系统，具体的说，涉及了一种太阳能光伏发电滴灌系统。
背景技术
我国是世界上20个最缺水的国家之一，经济用水已成为我国经济发展的“瓶颈”问题。在此情况下，必须采用先进的科学技术来提高水资源利用率。滴灌技术能借助土壤毛细管力的作用，使水分在土壤中渗入和扩散，滴入作物根部附近的水使作物主要根区的土壤经常保持最优含水状况，且透气性强，利于植物生长。经测验，滴灌比地面灌省水35％～55％，比喷灌省水15％～25％。
太阳能滴灌具有较高的节水、节肥、省工、节能以及对土壤和地形适应性强等特点，是生态建设与节水农业的重要发展方向。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种能够智能蓄水、智能滴灌的太阳能光伏发电滴灌系统，具有设计合理、布设方便、操作简便且使用成本低、使用效果好的优点。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种太阳能光伏发电滴灌系统，它包括太阳能自动蓄水系统和与所述太阳能自动蓄水系统连接的滴灌系统，所述太阳能自动蓄水系统包括太阳能电池板、光伏发电自动跟踪装置、蓄电池、太阳能逆变器、蓄水池水位控制电路以及水泵；所述光伏发电自动跟踪装置连接所述太阳能电池板，以通过自动调节所述太阳能电池板的高度和方向来调整所述太阳能电池板上的光照强度；所述蓄电池连接所述太阳能电池板，以存储所述太阳能电池板产生的电能并为所述太阳能自动蓄水系统提供电源；所述蓄水池水位控制电路连接所述水泵，根据蓄水池的水位高低控制所述水泵的开启和关闭，所述水泵的供电端通过所述太阳能逆变器接至所述蓄电池和所述太阳能电池板；所述滴灌系统包括供水阀门、滴灌管道和滴灌控制装置，所述滴灌控制装置控制所述供水阀门的开启和关闭，所述滴灌管道通过所述供水阀门连通所述蓄水池。
基于上述，所述蓄水池水位控制电路包括水位探头A、水位探头B、水位探头C、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、集成芯片NE555、三极管T1、二极管D1、继电器JC1、继电器JC2以及第一直流电源VCC1，所述水位探头A设置在蓄水池的高水位处，所述水位探头C设置在蓄水池的低水位处，所述水位探头B设置在蓄水池的高水位和低水位中间，所述水位探头A连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接所述水位探头B和所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R3的一端和所述集成芯片NE555的2端口，所述电阻R3的另一端接地，所述集成芯片NE555的6端口连接所述集成芯片NE555的2端口后通过所述电容C1接地，所述集成芯片NE555的4端口和8端口连接后分别连接所述水位探头C和所述第一直流电源VCC1，所述集成芯片NE555的3端口通过所述电阻R4连接所述三极管T1的基极，所述三极管T1的发射极接地，所述三极管T1的集电极分别通过所述二极管D1和所述继电器JC1的线圈连接所述第一直流电源VCC1，所述第一直流电源VCC1连接到所述蓄电池；所述继电器JC2的线圈通过所述继电器JC1的常开触点连接有与所述蓄电池连接的所述太阳能逆变器，所述太阳能逆变器通过所述继电器JC2的常开触点与所述水泵连接。
基于上述，所述滴灌控制装置包括设置与显示模块、传感器、微控制器、阀门驱动电路和电源管理模块；所述设置与显示模块用于输入控制参数并显示所述滴灌系统的工作状态；所述传感器包括土壤水分传感器和环境温度传感器，用于检测土壤中的水分和环境的温度；所述微控制器控制连接所述设置与显示模块、所述传感器和所述阀门驱动电路，根据输入的控制参数信息以及检测到水分信息和温度信息控制所述阀门驱动电路开启和关闭所述供水阀门；所述电源管理模块连接所述微控制器，用于向所述微控制器提供工作电源。
基于上述，所述电源管理模块包括太阳能电池板、超级电容组、锂电池、电源管理芯片和DC-DC电源转换器，所述太阳能电池板连接所述超级电容组，所述电源管理芯片分别连接所述超级电容和所述锂电池，所述超级电容组和所述锂电池还分别连接所述DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器的输出端为所述电源管理模块的输出端。
基于上述，所述阀门驱动电路包括光电耦合器Q、电阻R5、二极管D2、三极管T2、继电器JC3和接至所述电源管理模块的第二直流电源VCC2，所述光电耦合器Q的阴极通过所述电阻R5与所述微控制器连接，所述光电耦合器Q的阳极接所述第二直流电源VCC2，所述光电耦合器Q的发射极接地，所述光电耦合器Q的集电极与所述三极管T2的基极连接，所述三极管T2的集电极连接所述第二直流电源VCC2，所述三极管T2的发射极通过所述继电器JC3的线圈接地，所述继电器JC3的常开触点与所述供水阀门连接，所述继电器JC3的线圈还并联有所述二极管D2。
基于上述，所述滴灌系统还包括供肥阀门和混合过滤器，所述混合过滤器通过所述供水阀门连接蓄水池，所述混合过滤器通过所述供肥阀门连接储肥池。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型采用太阳能来给水泵供电，配合水位采集探头实现了向蓄水池自动蓄水的功能；同时电源管理模块能够提供滴灌系统所需的多种直流电压，在光照条件不好时还可以切换供电电源，极大的满足滴灌系统的用电需求，具有结构简单、设计科学、经济实用以及节约劳动力的优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型中所述蓄水池水位控制电路的电路图。
图3是本实用新型中所述滴灌控制装置的原理框图。
图4是图3所述的滴灌控制装置中所述电源管理模块的原理框图。
图5是图3所述的滴灌控制装置中所述阀门驱动电路的电路示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种太阳能光伏发电滴灌系统，它包括太阳能自动蓄水系统和与所述太阳能自动蓄水系统连接的滴灌系统。
其中，所述太阳能自动蓄水系统包括太阳能电池板、光伏发电自动跟踪装置、蓄电池、太阳能逆变器、蓄水池水位控制电路以及水泵；所述光伏发电自动跟踪装置连接所述太阳能电池板，用于自动调节所述太阳能电池板的高度和方向来调整所述太阳能电池板上的光照强度；所述蓄电池连接所述太阳能电池板，以存储所述太阳能电池板产生的电能并为所述太阳能自动蓄水系统提供电源；所述蓄水池水位控制电路连接所述水泵，根据蓄水池的水位高低控制所述水泵的开启和关闭，所述水泵的供电端通过所述太阳能逆变器接至所述蓄电池和所述太阳能电池板；所述滴灌系统包括供水阀门、滴灌管道和滴灌控制装置，所述滴灌控制装置控制所述供水阀门的开启和关闭，所述滴灌管道通过所述供水阀门连通所述蓄水池。
具体的，如图2所示，所述蓄水池水位控制电路包括水位探头A、水位探头B、水位探头C、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、集成芯片NE555、三极管T1、二极管D1、继电器JC1、继电器JC2以及第一直流电源VCC1，所述水位探头A连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接所述水位探头B和所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R3的一端和所述集成芯片NE555的2端口，所述电阻R3的另一端接地，所述集成芯片NE555的6端口连接所述集成芯片NE555的2端口后通过所述电容C1接地，所述集成芯片NE555的4端口和8端口连接后分别连接所述水位探头C和所述第一直流电源VCC1，所述集成芯片NE555的3端口通过所述电阻R4连接所述三极管T1的基极，所述三极管T1的发射极接地，所述三极管T1的集电极分别通过所述二极管D1和所述继电器JC1的线圈连接所述第一直流电源VCC1，所述第一直流电源VCC1连接到所述蓄电池；所述继电器JC2的线圈通过所述继电器JC1的常开触点连接至所述太阳能逆变器，所述太阳能逆变器通过所述继电器JC2的常开触点与所述水泵连接。
将所述水位探头A设置在蓄水池的高水位处，所述水位探头C设置在蓄水池的低水位处，所述水位探头B设置在蓄水池的高水位和低水位中间，当水位上升到所述水位探头A点时，在水的作用下，所述3个水位探头被短路，相当于所述直流电源VCC1直接接在所述电阻R2上。如图2所示，所述电阻R1电阻值为75K欧姆，所述电阻R2电阻值为25K欧姆，所述电阻R3电阻值为100K欧姆。当所述直流电源VCC1直接接在所述电阻R2上时，由于电阻R2和电阻R3的分压作用，此时，所述集成芯片NE555的2端口和6端口处的电压为4/5*VCC1，其远远大于所述集成芯片NE555的高参考电平2/3*VCC1，使得其输出端3脚输出低电平，所述三极管T1停止工作，导致所述继电器JC1线圈断电，所述继电器JC1触点断开，使水泵停止工作，蓄水池停止加水；反之，当水位下降到所述水位探头水位B点以下时，所述集成芯片NE555的2端口和6端口处的电压等于0V,其远远大于所述集成芯片NE555的低参考电平1/3*VCC1，使得其输出端3脚输出高电平，所述三极管T1导通，导致所述继电器JC1线圈通电，所述继电器JC1触点闭合，所述继电器JC2触点也闭合，使水泵工作，自动给蓄水池加水。
如图3所示，所述滴灌控制装置包括设置与显示模块、传感器、微控制器、阀门驱动电路和电源管理模块，所述设置与显示模块用于输入控制参数并显示所述滴灌系统的工作状态，所述传感器包括土壤水分传感器和环境温度传感器，用于检测土壤中的水分和环境的温度；所述微控制器控制连接所述设置与显示模块、所述传感器和所述阀门驱动电路，根据输入的控制参数信息以及检测到水分信息和温度信息控制所述阀门驱动电路开启和关闭所述供水阀门；所述电源管理模块连接所述微控制器，用于向所述微控制器提供工作电源。
如图4所示，所述电源管理模块包括太阳能电池板、超级电容组、锂电池、电源管理芯片和DC-DC电源转换器，所述太阳能电池板连接所述超级电容组，所述电源管理芯片分别连接所述超级电容和所述锂电池，所述超级电容组和所述锂电池还分别连接所述DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器的输出端为所述电源管理模块的输出端。
具体的，如图5所示，所述阀门驱动电路包括光电耦合器Q、电阻R5、二极管D2、三极管T2、继电器JC3和接至所述电源管理模块的第二直流电源VCC2，所述光电耦合器Q的阴极通过所述电阻R5与所述微控制器连接，所述光电耦合器Q的阳极接所述第二直流电源VCC2，所述光电耦合器Q的发射极接地，所述光电耦合器Q的集电极与所述三极管T2的基极连接，所述三极管T2的集电极连接所述第二直流电源VCC2，所述三极管T2的发射极通过所述继电器JC3的线圈接地，所述继电器JC3的常开触点与所述供水阀门连接，所述继电器JC3的线圈还并联有所述二极管D2。
该太阳能光伏发电滴灌系统的工作原理如下：
所述太阳能电池板与所述光伏发电自动跟踪装置连接，当照射在所述太阳能电池板上的光照强度变化时，所述光伏发电自动跟踪装置也会控制所述太阳能电池板的倾角和方向，确保所述太阳能电池板实时获取最大的输出功率；所述蓄电池储存所述太阳能电池板产生的电能，当阴天或夜晚时所述蓄电池也会作为供电电源；所述太阳能逆变器将所述太阳能电池板或所述蓄电池输出的电压转化为交流电后向所述水泵供电，所述蓄水池控制电路控制所述水泵的开启和关闭，当检测到蓄水池水位低于水位探头C时，所述蓄水池控制电路控制所述水泵开启向蓄水池蓄水，当检测到蓄水池水位高于水位探头A时，所述蓄水池控制电路控制所述水泵关闭，停止向蓄水池蓄水。
通过所述设置与显示模块向所述微控制器输入控制参数，所述土壤水分传感器，实时检测土壤中的水分；所述环境温度传感器，实时检测环境的温度；所述微控制器根据输入的控制参数信息以及检测到水分信息和温度信息控制所述阀门驱动电路开启和关闭供水阀门。
为了进一步提高农作物的产量，所述滴灌系统还包括供肥阀门和混合过滤器，所述混合过滤器通过所述供水阀门连接蓄水池，所述混合过滤器通过所述供肥阀门连接储肥池。需要施肥时手动打开或通过滴灌控制装置电动打开供肥阀门即可向农作物供肥。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种太阳能光伏发电滴灌系统，它包括太阳能自动蓄水系统和与所述太阳能自动蓄水系统连接的滴灌系统，其特征在于：
所述太阳能自动蓄水系统包括太阳能电池板、光伏发电自动跟踪装置、蓄电池、太阳能逆变器、蓄水池水位控制电路以及水泵；所述光伏发电自动跟踪装置连接所述太阳能电池板，以通过自动调节所述太阳能电池板的高度和方向来调整所述太阳能电池板上的光照强度；所述蓄电池连接所述太阳能电池板，以存储所述太阳能电池板产生的电能并为所述太阳能自动蓄水系统提供电源；所述蓄水池水位控制电路连接所述水泵，根据蓄水池的水位高低控制所述水泵的开启和关闭，所述水泵的供电端通过所述太阳能逆变器接至所述蓄电池和所述太阳能电池板；所述滴灌系统包括供水阀门、滴灌管道和滴灌控制装置，所述滴灌控制装置控制所述供水阀门的开启和关闭，所述滴灌管道通过所述供水阀门连通所述蓄水池。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电滴灌系统，其特征在于：所述蓄水池水位控制电路包括水位探头A、水位探头B、水位探头C、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、集成芯片NE555、三极管T1、二极管D1、继电器JC1、继电器JC2以及第一直流电源VCC1，所述水位探头A设置在蓄水池的高水位处，所述水位探头C设置在蓄水池的低水位处，所述水位探头B设置在蓄水池的高水位和低水位中间，所述水位探头A连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接所述水位探头B和所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R3的一端和所述集成芯片NE555的2端口，所述电阻R3的另一端接地，所述集成芯片NE555的6端口连接所述集成芯片NE555的2端口后通过所述电容C1接地，所述集成芯片NE555的4端口和8端口连接后分别连接所述水位探头C和所述第一直流电源VCC1，所述集成芯片NE555的3端口通过所述电阻R4连接所述三极管T1的基极，所述三极管T1的发射极接地，所述三极管T1的集电极分别通过所述二极管D1和所述继电器JC1的线圈连接所述第一直流电源VCC1，所述第一直流电源VCC1连接到所述蓄电池；所述继电器JC2的线圈通过所述继电器JC1的常开触点连接有与所述蓄电池连接的所述太阳能逆变器，所述太阳能逆变器通过所述继电器JC2的常开触点与所述水泵连接。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏发电滴灌系统，其特征在于：所述滴灌控制装置包括设置与显示模块、传感器、微控制器、阀门驱动电路和电源管理模块；所述设置与显示模块用于输入控制参数并显示所述滴灌系统的工作状态；所述传感器包括土壤水分传感器和环境温度传感器，用于检测土壤中的水分和环境的温度；所述微控制器控制连接所述设置与显示模块、所述传感器和所述阀门驱动电路，根据输入的控制参数信息以及检测到水分信息和温度信息控制所述阀门驱动电路开启和关闭所述供水阀门；所述电源管理模块连接所述微控制器，用于向所述微控制器提供工作电源。
4.根据权利要求3所述的太阳能光伏发电滴灌系统，其特征在于：所述电源管理模块包括太阳能电池板、超级电容组、锂电池、电源管理芯片和DC-DC电源转换器，所述太阳能电池板连接所述超级电容组，所述电源管理芯片分别连接所述超级电容和所述锂电池，所述超级电容组和所述锂电池还分别连接所述DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器的输出端为所述电源管理模块的输出端。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏发电滴灌系统，其特征在于：所述阀门驱动电路包括光电耦合器Q、电阻R5、二极管D2、三极管T2、继电器JC3和接至所述电源管理模块的第二直流电源VCC2，所述光电耦合器Q的阴极通过所述电阻R5与所述微控制器连接，所述光电耦合器Q的阳极接所述第二直流电源VCC2，所述光电耦合器Q的发射极接地，所述光电耦合器Q的集电极与所述三极管T2的基极连接，所述三极管T2的集电极连接所述第二直流电源VCC2，所述三极管T2的发射极通过所述继电器JC3的线圈接地，所述继电器JC3的常开触点与所述供水阀门连接，所述继电器JC3的线圈还并联有所述二极管D2。
6.根据权利要求5所述的太阳能光伏发电滴灌系统，其特征在于：所述滴灌系统还包括供肥阀门和混合过滤器，所述混合过滤器通过所述供水阀门连接蓄水池，所述混合过滤器通过所述供肥阀门连接储肥池。
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