專利名稱:太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能熱發(fā)電綠化澆灌系統(tǒng)，尤其是一種自動(dòng)控制的太陽(yáng)能熱發(fā)電綠化澆灌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，太陽(yáng)能節(jié)水型自動(dòng)灌溉系統(tǒng)還處于研究開(kāi)發(fā)萌芽階段。
中國(guó)實(shí)用新型專利，公告號(hào)CN2619203，公告日2004.06.02公開(kāi)了一種太陽(yáng)能澆灌裝置，該裝置主要有太陽(yáng)能電池板、轉(zhuǎn)速控制器、水泵三部分，太陽(yáng)能電池板通過(guò)轉(zhuǎn)速控制器和水泵相連接，水泵通過(guò)管道和需滴灌的植物進(jìn)水口連接。該裝置能在一定程度上根據(jù)光強(qiáng)的變化調(diào)節(jié)供水量，實(shí)際上植物的需水量與多種因素有關(guān)，空氣溫度，濕度和植物的生長(zhǎng)期等，僅靠單一的光調(diào)節(jié)達(dá)不到即滿足植物生長(zhǎng)需要又節(jié)省能源的雙重功效。
現(xiàn)有的微電腦自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)(電子世界2004年8期)采用噴灌和微灌系統(tǒng)大大節(jié)約了水資源但其灌溉方式是微電腦控制的按日循環(huán)或按周循環(huán)，不能很好的滿足植物生長(zhǎng)的需要。而且此系統(tǒng)的太陽(yáng)能蓄電池沒(méi)有采取保護(hù)措施，壽命等不到保障。
隨著現(xiàn)代生活水平的提高，生活工作節(jié)奏的加快，綠色環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)；迫切需要一種使用方便、可靠、省時(shí)、省心、安全的澆灌系統(tǒng)出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是要提供一種太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)即能節(jié)約用水又能滿足植物生長(zhǎng)的需要；即能節(jié)約水資源又能節(jié)省勞動(dòng)力資源，以及實(shí)現(xiàn)綠色高效的雙重目標(biāo)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板，水泵，噴灌系統(tǒng)，微灌系統(tǒng)，雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)，貯水器，蓄電池1，充電控制器8，由單片機(jī)、傳感器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，太陽(yáng)能電池板經(jīng)充電控制器與蓄電池相連接，用于蓄電池充電以及對(duì)蓄電池的過(guò)充電或過(guò)放電的控制，蓄電池通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)與水泵相連接，水泵的吸水口連接貯水器，出水口連接噴灌和微灌系統(tǒng)；雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)與貯水器相連接。
太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能為125W/m2；水泵與噴灌和微灌系統(tǒng)之間連有過(guò)濾器；微灌系統(tǒng)包括滴灌或噴霧澆灌或滲灌；水泵為潛水泵或管道泵或離心泵；單片機(jī)系列是51系列；傳感器包括溫度傳感器和濕度傳感器；溫度傳感器檢測(cè)范圍為-10℃～50℃；精確度±0.5℃，工作電壓范圍+3.0～+5.5V；濕度傳感器為硅濕敏電阻傳感器，其精度為1％，檢測(cè)范圍為0～100％，工作電壓2.5V，適合工作環(huán)境和土壤溫度為0～40℃。
本發(fā)明采用單片機(jī)進(jìn)行控制，利用濕度和溫度傳感器采集溫度和濕度數(shù)據(jù)，將其傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)出指令對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。既節(jié)約了用水又滿足了植物生長(zhǎng)的需要；太陽(yáng)能電池板和蓄電池之間采用充電控制器控制能量轉(zhuǎn)換。其主要作用蓄電池電壓過(guò)充保護(hù)當(dāng)充電電壓超過(guò)額定充電電壓時(shí)，控制器將自動(dòng)切斷充電電壓；蓄電池電壓過(guò)放保護(hù)當(dāng)放電電壓超過(guò)額定放電電壓時(shí)，控制器將自動(dòng)切斷負(fù)載，從而最大限度保護(hù)蓄電池使用壽命；防止系統(tǒng)反充；防止系統(tǒng)過(guò)載與短路；本發(fā)明采用雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能根據(jù)濕度溫度和時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)澆灌，既節(jié)約了水資源又節(jié)省了勞動(dòng)力資源，實(shí)現(xiàn)了綠色高效的雙重目標(biāo)。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的單片機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖。
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述和說(shuō)明。
具體的實(shí)施方式如圖1所示，一種太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)1.主要組成部分(1)雨水收集器及補(bǔ)充水、水泵、施肥系統(tǒng)1，噴灌系統(tǒng)6，微灌系統(tǒng)7；(2)125W/m2太陽(yáng)能電池板9，蓄電池10，充電控制器8；
(3)單片機(jī)、傳感器等組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)4。
其中太陽(yáng)能電池板9經(jīng)充電控制器8與蓄電池10相連接，用于蓄電池10充電以及對(duì)蓄電池10的過(guò)充電或過(guò)放電的控制，蓄電池10通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)4與水泵3相連接，水泵3的吸水口連接貯水器2，出水口連接噴灌系統(tǒng)6和微灌系統(tǒng)7；雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)1與貯水器2相連接。
2.工作原理(1)利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電并且配以蓄電池10，提供系統(tǒng)工作動(dòng)力。
此動(dòng)力系統(tǒng)主要有太陽(yáng)能電池板9、充電控制器8和蓄電池10等組成。其中充電控制器8較重要，其性能將直接影響系統(tǒng)的壽命，特別是蓄電池組的壽命。在任何情況下，對(duì)蓄電池10的過(guò)充電或過(guò)放電都會(huì)使蓄電池10壽命縮短。
(2)利用水泵3從水源汲水，再通過(guò)系統(tǒng)輸水給需水的地方。
需水的地方到水源有一定的距離，這完全靠水泵工作輸水維持。水泵種類很多，例如潛水泵、管道泵和離心泵等。系統(tǒng)要根據(jù)自身的功用和特點(diǎn)選擇適合的水泵3。
(3)利用溫度和濕度傳感器采集溫度和濕度數(shù)據(jù)，將其傳輸給控制系統(tǒng)；由控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)出指令對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。此系統(tǒng)使用單片機(jī)進(jìn)行控制。
(4)灌溉方式可采用滴灌或噴霧澆灌等微灌技術(shù)。
微灌具有節(jié)水、增產(chǎn)、保肥、省工、省地、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。采用微灌技術(shù)比傳統(tǒng)的澆灌方法節(jié)約用水，大約可省水30％~50％，水的利用率高。
(5)整體系統(tǒng)的控制預(yù)使用單片機(jī)控制。
該控制系統(tǒng)能根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的溫、濕度進(jìn)行自動(dòng)澆灌調(diào)節(jié)，自動(dòng)跟蹤。當(dāng)傳感器把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)后，系統(tǒng)程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理；根據(jù)要求對(duì)系統(tǒng)澆灌進(jìn)行控制。
3.關(guān)鍵技術(shù)(1)太陽(yáng)能電池板9和蓄電池10之間需要有控制能量轉(zhuǎn)換的裝置，大多數(shù)直流系統(tǒng)采用充電控制器8。
其主要作用蓄電池10電壓過(guò)充保護(hù)當(dāng)沖電電壓超過(guò)額定充電電壓時(shí)，控制器8將自動(dòng)切斷充電電壓；蓄電池10電壓過(guò)放保護(hù)當(dāng)放電電壓超過(guò)額定放電電壓時(shí)，控制器8將自動(dòng)切斷負(fù)載，從而最大限度保護(hù)蓄電池10使用壽命；防止系統(tǒng)反充；防止系統(tǒng)過(guò)載與短路。
(2)選用溫度和濕度傳感器，首先要確定測(cè)量的范圍；其次要選用合適的測(cè)量精度，它是傳感器最重要的指標(biāo)；最后要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。此外，要注意信號(hào)傳輸距離，信號(hào)衰減的問(wèn)題。
(3)由于此系統(tǒng)功率較小，故預(yù)使用小功率的離心泵或蠕動(dòng)泵。這樣可降低制作成本，又可以滿足系統(tǒng)模型的演示要求。
(4)此系統(tǒng)模型準(zhǔn)備使用滴灌方式。
滴灌需要的水壓較小，可以減輕水泵的負(fù)擔(dān)，成本較低，功能也易于實(shí)現(xiàn)。
(5)控制系統(tǒng)用的單片機(jī)種類和型號(hào)很多。所要使用的單片機(jī)要本著價(jià)低、普遍和在不影響功能的情況下盡量簡(jiǎn)單的選用原則?，F(xiàn)在，使用較多、性能較穩(wěn)定、技術(shù)較成熟的單片機(jī)系列是51系列。故預(yù)選用51系列單片機(jī)做此控制系統(tǒng)。
4.在實(shí)際應(yīng)用中所要解決的技術(shù)問(wèn)題(1)整個(gè)滴灌系統(tǒng)的水壓?jiǎn)栴}。
滴灌網(wǎng)絡(luò)中的水壓和水泵3的揚(yáng)程(水壓)總合必須小于或等于水泵最大揚(yáng)程。在保證揚(yáng)程的條件下，滴灌網(wǎng)絡(luò)中的壓力越大越好。這樣才能使得網(wǎng)絡(luò)中最遠(yuǎn)的滴頭也能夠保持足夠的壓力。
(2)系統(tǒng)的太陽(yáng)能水泵和各個(gè)滴頭要防止堵塞。
將太陽(yáng)能水泵通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器5與滴灌網(wǎng)絡(luò)連接。過(guò)濾器的作用是防止水中的微粒堵塞滴頭，特別是當(dāng)?shù)晤^出水量不大時(shí)容易發(fā)生氣體和微粒的堵塞。太陽(yáng)能水泵3周圍應(yīng)設(shè)置防護(hù)網(wǎng)。在水泵3從水源取水時(shí)，防止水源中的泥沙和漂浮物等微粒阻塞水泵3取水口。
(3)傳感器的選擇。
由于此系統(tǒng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，故溫度傳感器主要測(cè)量土地及周圍環(huán)境的溫度，檢測(cè)范圍大約是-10℃～50℃；要求能適應(yīng)土壤特性，耐潮、耐酸、耐堿、抗腐蝕、性能穩(wěn)定、精確度±0.5℃，工作電壓范圍+3.0～+5.5V。而濕度傳感器要測(cè)量土壤的含水量，通常使用硅濕敏電阻傳感器，精度1％，檢測(cè)范圍為0～100％，工作電壓2.5V，工作條件環(huán)境和土壤溫度0～40℃。
(4)單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件編程，其主程序流程(如圖2所示)
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板(9)，水泵(3)，噴灌系統(tǒng)(6).微灌系統(tǒng)(7)，帶有擋板，用于水的過(guò)濾貯水器(2)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)(1)，蓄電池(10)，充電控制器(8)，由單片機(jī)、傳感器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)(4)；所述太陽(yáng)能電池板(9)經(jīng)充電控制器(8)與蓄電池(10)相連接，用于蓄電池(10)充電以及對(duì)蓄電池(10)的過(guò)充電或過(guò)放電的控制，蓄電池(10)通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)(4)與水泵(3)相連接，水泵(3)的吸水口連接貯水器(2)，出水口經(jīng)過(guò)過(guò)濾器(5)連接噴灌系統(tǒng)(6)和微灌系統(tǒng)(7)；雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)(1)與貯水器(2)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池板(9)產(chǎn)生的電能為125W/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵(3)與噴灌系統(tǒng)(6)和微灌系統(tǒng)(7)之間連有過(guò)濾器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，其特征在于，所述微灌系統(tǒng)(7)包括滴灌或噴霧澆灌或滲灌。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或3所述的太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵(3)為潛水泵或管道泵或離心泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)系列是51系列。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括溫度傳感器和濕度傳感器；其中，溫度傳感器檢測(cè)范圍為-10℃～50℃；精確度±0.5℃，工作電壓范圍+3.0～+5.5V；濕度傳感器為硅濕敏電阻傳感器，其精度為1％，檢測(cè)范圍為0～100％，工作電壓2.5V，適合工作環(huán)境和土壤溫度為0～40℃。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能綠化自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板，水泵，噴灌和微灌系統(tǒng)，雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)，貯水器，蓄電池，充電控制器，由單片機(jī)、傳感器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，太陽(yáng)能電池板經(jīng)充電控制器與蓄電池相連接，用于蓄電池充電以及對(duì)蓄電池的過(guò)充電或過(guò)放電的控制，蓄電池通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)與水泵相連接，水泵的吸水口連接貯水器，出水口連接噴灌和微灌系統(tǒng)；雨水收集器及補(bǔ)充水、施肥系統(tǒng)與貯水器相連接。該系統(tǒng)既能節(jié)約用水又能滿足植物生長(zhǎng)的需要；既能節(jié)約水資源又能節(jié)省勞動(dòng)力資源，以及實(shí)現(xiàn)綠色高效的雙重目標(biāo)。
文檔編號(hào)A01G25/16GK1994056SQ200610117803
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年10月31日
發(fā)明者戴惠良, 楊崇倡, 楚萬(wàn)秀, 于永坤 申請(qǐng)人:東華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan