CN209185204U - 一种基于风光互补的普适农业系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及普适农业生态技术领域，特别是一种基于风光互补的普适农业系统。该普适农业系统包括农业大棚本体、光伏阵列、变换器和蓄电池，农业大棚本体内设置有相应的系统负荷，光伏阵列通过变换器供电连接蓄电池和系统负荷，蓄电池通过变换器供电连接系统负荷，还包括风力发电机组，风力发电机组通过变换器供电连接蓄电池和系统负荷，将风力发电与光发电进行互补应用于农业大棚，解决了单一的光伏发电不能够保证上述农业系统正常运行，容易导致正常的农作物生长受到较大的影响，降低农作物的产量，给种植户做成一定的损失的问题。

Description

一种基于风光互补的普适农业系统
技术领域
本实用新型涉及普适农业生态技术领域，特别是一种基于风光互补的普适农业系统。
背景技术
普适农业将普适计算与信息农业相结合，根据获取的数据进行总结和计算，并对农业生产现场的环境进行调节，一定程度上摆脱了长久以来农作物生长对自然环境的过多依赖，使得农作物生长具有高产、高效、高质的特点。普适农业的特征是农业生产者不被某个地域环境所束缚，可以在任何时刻、任何地点，以任意方式进行信息的获取和处理，利用操作简单的移动终端对农场生产控制系统进行访问控制，获得现场温、湿度等信息，并能够远程控制农业现场的设备。该系统能灵活调节控制大棚内光照、空气和土壤的温湿度等，即使在寒冷的季节，也可依靠太阳光使室内维持一定的温度，以满足蔬菜作物生长的需要。系统实时上传光照、空气和土壤的温湿度、二氧化碳等环境参数数据，实时反映大棚内的环境状况。当空气或者土壤出现环境异常，则会出现告警信号，及早发现问题，最大限度的排除风险，降低损失。普适农业系统大多应用于偏远农村，采用无线传感器网络，温、湿度检测点分布较广，供电比较困难，用电池供电又存在使用周期短、维护困难和污染环境等问题。
有中国专利公告号为CN206423249U的专利文献公开了一种种植铁皮石斛的光伏智能大棚，包括大棚本体，所述大棚本体顶部采用光伏组件和玻璃，大棚中设置有相应的系统负荷，包括大棚本体底部设有供热系统，大棚本体内设有照明和补光系统、喷淋系统、视频监控系统、空气环境监测系统、土壤环境监测系统，大棚墙面设有降温水帘系统、风机和智能控制柜，所述智能控制柜含有智能变换器、变换器、蓄电池，所述控制柜与相应的系统负荷连接。本实用新型采用光伏发电对大棚进行供电，充分保证大棚各系统的正常运行，将监测数据实时传输给智能变换器，有利于降低管理成本和人员失误。但由于普适农业系统大多应用于偏远农村，电网供电补给不足，在复杂天气变化的地区，在阴雨天气且电网断电的情况下，单一的光伏发电不能够保证上述农业系统正常运行，容易导致正常的农作物生长受到较大的影响，降低农作物的产量，给种植户做成一定的损失。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于风光互补的普适农业系统，用以解决单一的光伏发电不能够保证上述农业系统正常运行，容易导致正常的农作物生长受到较大的影响，降低农作物的产量，给种植户做成一定的损失的问题。
为实现上述目的，本实用新型一种基于风光互补的普适农业系统，包括以下技术方案：
方案一：一种基于风光互补的普适农业系统，包括农业大棚本体、光伏阵列、变换器和蓄电池，所述农业大棚本体内设置有相应的系统负荷，所述光伏阵列通过所述变换器供电连接所述蓄电池和所述系统负荷，所述蓄电池通过所述变换器供电连接所述系统负荷，还包括风力发电机组，所述风力发电机组通过所述变换器供电连接所述蓄电池和所述系统负荷。
有益效果是，本方案一将风力发电与光发电进行互补应用于普适农业，解决了单一的光伏发电不能够保证上述农业系统正常运行，容易导致正常的农作物生长受到较大的影响，降低农作物的产量，给种植户做成一定的损失的问题。
方案二：在方案一的基础上，所述变换器上还设置有用于连接电网的端口，所述风力发电机组和光伏阵列用于通过所述端口连接电网，向电网供电。
方案三：在方案二的基础上，所述系统负荷包括湿帘降温系统、补光系统、通风装置、节能灯、喷淋系统和温湿度监控系统中的至少一个。
方案四：在方案三的基础上，所述湿帘降温系统包括风机和水泵，所述风机和所述水泵的电能输入端连接所述变换器。
方案五、方案六：分别在方案三或方案四的基础上，所述补光系统包括补光灯，所述补光灯的电能输入端连接所述变换器。
方案七、方案八：分别在方案三或方案四的基础上，所述通风装置包括通风电机，所述通风电机的电能输入端连接所述变换器。
方案九、方案十：分别在方案三或方案四的基础上，所述喷淋系统包括潜水泵，所述潜水泵的电能输入端连接所述变换器。
方案十一、方案十二、方案十三：分别在方案二、方案三或方案四的基础上，所述变换器包括整流器和逆变器，用于实现交直流变换和电压变换。
附图说明
图1是一种基于风光互补的普适农业系统的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
本实用新型提供一种基于风光互补的普适农业系统，如图1所示，包括风力发电机组1、光伏阵列2、变换器3、蓄电池4和农业大棚，其中在农业大棚旁边的空隙，建造风力发电机组，而大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，实现棚顶发电、棚下种植。
农业大棚中包括湿帘降温系统、直流负载5、通风装置6、温湿度监控系统7和喷淋系统8等系统负荷，其中，喷淋系统8主要包括有喷淋系统驱动装置和储水罐10，喷淋系统驱动装置包括潜水泵9和智能阀门；直流负载5包括有节能灯和补光系统，补光系统包括相应的补光灯，通风装置6包括相应的通风驱动电机。其中，湿帘降温系统的工作原理是当水流经湿帘时，在湿帘表面上形成水膜，水膜和通过的空气进行热交换，利用蒸发降温的原理，水分蒸发到空气中，从而降低空气温度，增加空气湿度，通过控制加湿和通风的大小，从而控制空气的温度和湿度；补光系统的工作原理是为自然植物的生长创立了准确的"蓝"和"红"的能量平衡，光谱分布的改善使作物生长的环境得到更好控制，并且使作物生长更快，质量得以提高；通风系统的工作原理是当温室内的气候超出了设定范围时，天窗及侧窗能自动打开，使温室内的空气形成对流，以此对室内的气候进行调节。
上述风力发电机组1和光伏阵列2通过变换器3供电连接蓄电池4和上述系统负荷，蓄电池4通过变换器3供电连接上述系统负荷，由上述供电部分构成一个微型电网络，可独立供系统内农业大棚及其检测点等有效持续用电，通过自适应控制技术可实现系统内功率与能量的自动平衡，确保系统内用电的合理与可靠。
通过变换器3连接电网，变换器3包括整流器和逆变器，用于实现交直流变换和电压变换，并通过相应的控制器在线实时监测和判断电网故障信息，当电网发生故障时，安全有效脱离电网转入离网运行，确保上述微型电网络的安全，利用变换器3实现平滑并入电网及快速脱离电网的切换控制。
本实用新型提供一种具体的农业大棚，该农业大棚的系统负荷的主要参数如下：农业大棚为连栋温室大棚，棚长160m，两柱间隔4m，此为一间，每栋40间，跨度12.5m，10株连跨为125m，棚中高3m，边高2.4m，面积20 000(30亩)；其中，湿帘降温系统配置风机100台，每台功率为1.1kW；配置泵10台，每台功率1.5kW；补光系统共配置补光灯2500个，每个0.003kW；通风系统驱动电机每间配置1台，共400台，单机0.087kW，喷淋系统驱动装置用潜水泵20台，每台功率为0.75kW；其他负荷共约计8kW。
配置结果为：风力发电机为2台50kW，光伏阵列为13串4并0.1kW共20组，蓄电池容量为140kWh。
以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型的基本思路在于将风力发电组和光伏发电共同用于给农业大棚供电，对于具体的控制策略并不做限定性要求，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于风光互补的普适农业系统，包括农业大棚本体、光伏阵列、变换器和蓄电池，所述农业大棚本体内设置有相应的系统负荷，所述光伏阵列通过所述变换器供电连接所述蓄电池和所述系统负荷，所述蓄电池通过所述变换器供电连接所述系统负荷，其特征在于，还包括风力发电机组，所述风力发电机组通过所述变换器供电连接所述蓄电池和所述系统负荷；所述系统负荷包括温帘降温系统、补光系统、通风装置及喷淋系统；所述农业大棚本体为连栋温室大棚，每栋棚长160m，两柱间隔4m，两柱为一间，每栋40间，跨度12.5m，10栋连跨为125m，棚中高3m，边高2.4m，面积共20000平方米；湿帘降温系统配置每台功率为1.1kW的风机且配置100台；湿帘降温系统配置每台功率1.5kW的水泵且配置10台；补光系统共配置每个为0.003kW的补光灯且配置2500个；通风装置每间配置1台功率为0.087kW的驱动电机，喷淋系统驱动装置用每台功率为0.75kW的潜水泵且共用20台；风力发电机为2台50kW，光伏阵列为13串4并0.1kW共20组，蓄电池为容量为140kWh的蓄电池；该普适农业系统还包括控制器，所述控制器用于在线实时监测和判断电网故障信息，当电网发生故障时，安全有效脱离电网转入离网运行。
2.根据权利要求1所述的基于风光互补的普适农业系统，其特征在于，所述变换器上还设置有用于连接电网的端口，所述风力发电机组和光伏阵列用于通过所述端口连接电网，向电网供电。
3.根据权利要求2所述的基于风光互补的普适农业系统，其特征在于，所述系统负荷还包括节能灯和温湿度监控系统中的至少一个。
4.根据权利要求2或3所述的基于风光互补的普适农业系统，其特征在于，所述变换器包括整流器和逆变器，用于实现交直流变换和电压变换。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111990042A (zh) * 2020-09-01 2020-11-27 南京农业大学 一种智能多元种植系统

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