[发明专利]一种节能型农业灌溉系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明专利属于太阳能设备技术领域，具体涉及一种节能型农业灌溉系统。

背景技术

我国北方山区一般季节性干旱严重，农业、林业作物大多都需要灌溉，以满足作物对水分的需求，保证作物存活及稳产、高产。在现有能源日趋紧张的情况下，在边远地区、缺电地区，目前普遍使用柴油机作为动力进行抽水，利用柴油或汽油作为抽水灌溉系统的动力，都避免不了增加废气的排放，造成对环境的污染，在使用抽水灌溉设备时需要人员管理，费时、费力、维修不便、花费高。而太阳能水泵系统是近若干年来迅速发展起来的光机电一体化系统，它利用太阳电池发出的电力，通过最大功率点跟踪以及变换、控制等装置驱动电机或高效异步电机带动高效水泵，将水从地表深处提至地面供农田灌溉或人畜饮用。但现有太阳能水泵存在以下缺点：无法将水抽至高处，不适用于山地灌溉，缺少灌溉系统，灌溉效果不佳。此外当太阳光不强时，抽水泵无法正常工作。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种性能可靠的节能型农业灌溉系统解决了现有太阳能水泵无法将水抽至高处和灌溉效果不佳的问题，能适用高山地区灌溉。

本发明的技术方案是这样实现的：该节能型农业灌溉系统包括安装在支架上的光伏阵列、与光伏阵列连接的光伏逆变器、灌溉设备及置于深井中的潜水泵，光伏阵列由若干太阳电池组件串联而成，其特征在于，所述光伏阵列与光伏逆变器之间依次连接有防雷汇流箱、蓄电池组和主机；所述潜水泵通过管道连接有增压泵；所述灌溉设备包括设置在塔架上的灌溉水塔,所述灌溉水塔一端设有与增压泵连通的输水管,另一端设有若干用于农业浇灌的灌溉水管，所述灌溉水管呈阶梯式的铺设在山地上，灌溉水管设有若干电磁阀和喷灌头；所述灌溉系统包括风力发电机,风力发电机还与防雷汇流箱连接。

所述主机上连接有水位传感器，潜水泵与增压泵之间的输水管上设有单向阀。

所述主机内设有控制器电路和连接与其上的防过充电路、防过放电路、防过载电路和PWM充电电路。

所述风力发电机包括叶片、转子、定子、刹车盘、联动机构、尾翼以及电磁刹车装置，所述叶片和转子设置在定子上；所述刹车盘与转子对置设置，且与联动机构连接；所述刹车盘、联动机构和尾翼构成第一刹车系统；所述电磁刹车装置为第二刹车系统，其与定子连接；所述风力发电机由所述第一刹车系统和/或第二刹车系统进行刹车。

所述光伏逆变器上设有控制潜水泵和增压泵通断电的开关。

本发明还提供了一种节能型农业灌溉系统的自动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)由所述光伏阵列和风力发电机产生的电能经光伏逆变器为所述潜水泵、增压泵和主机供电；

(b)由主机控制器的时控开关，多时段控制潜水泵和增压泵电的启停；

(c)对设置在灌溉水管上的电磁阀进行开闭控制，在灌溉管路内形成不同的水流路径进行灌溉。

喷灌区域的土里埋设有土壤湿度传感器，灌溉过程中，所述主机的控制器不断接收来自土壤湿度传感器的土壤湿度信号，检测到土壤湿度大于设定湿度上限时，控制器控制电磁阀停止灌溉并报警。

当土壤湿度下降到小于设定湿度下限时，启动电磁阀，进行喷灌程序。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：

该节能型农业灌溉系统解决了现有太阳能水泵无法将水抽至高处和灌溉效果不佳的问题，能适用高山地区灌溉。通过将光伏阵列将吸收日照辐射能量转换为电能和风力发电机产生的电能经过光伏逆变器转变成交流电驱动潜水泵和增压泵工作。潜水泵从深井或江河湖泊等水源中提水，通过增压泵增压，经输水管注入灌溉水塔内，利用水塔的高势，使清水有一定的水压扬程，通过灌溉水管自动向山地上的农作物送水，清水经喷灌头进行农业灌溉，实现了山地灌溉，且灌溉效果好。本发明的自动控制方法，能够有效利用太阳能和风能，并实现自动封闭循环，实现了整个灌溉过程的自动化，土壤湿度传感器与喷灌头、喷灌管路的相互配合，在保证最佳灌溉效果的同时减少了用水量，提高了灌溉效率。此外控制方法增加了整个灌溉系统运行的稳定性，减少了后期的维护量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中风力发电机的结构示意图；