一种新能源智能灌溉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源智能灌溉系统，它包括水箱、灌溉管道、水窖、水井、设在水井中的水泵以及至少一组光伏组件和至少一组风力发电组件，用于给水泵供电；用于控制发电量，从而控制水泵抽水量的主机，所述主机内设有根据作物蒸腾需水量和水泵效率计算光伏发电量的第一计算模块和根据作物干燥水量和水泵效率计算风力发电量的第二计算模块；设在灌溉管道上的电子控制智能阀门开关系统。本发明专利技术根据计算，设定相应的太阳辐照量转化为电能的光伏发电系统和设定相应的风速转化为电能的风力发电系统，对作物进行抽水灌溉，通过控制发电量控制抽水量，从而实现对作物灌溉水量的智能控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源和农作物灌溉领域，具体涉及一种新能源智能灌溉系统。技术背景开发新能源和可再生清洁能源是世界面临的共同问题，同时，农业生产中系统分散，分布广，分布散，不利于电网的建设，新能源离网系统，为农业工程中供电提供了良好的解决方案。农业生产灌溉中，对水资源的节约利用，是一个迫在眉睫的问题。灌溉中，既要保证水的充足供应，确保作物的生长需要。又要避免过度灌溉，造成水资源的浪费和过度灌溉影响作物的生长。因此，新能源智能灌溉系统的设计，既能解决农业灌溉的能源问题，又能解决农业灌溉中水资源高效利用的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据不同的太阳辐照值、地表风速值，通过光伏发电转换和风力发电转换，对抽水灌溉系统提供电能并根据对应的作物蒸腾需水量、干燥水量情况下提供不同的需水量满足作物在对应的太阳辐照值和地表风速值下的需水量。本专利技术所提供的新能源智能灌溉系统，包括一个将水储存在高点蓄水势能的水箱和与水箱连通的灌溉管道，它还包括：用于收集雨水和回流水的水窖和用于抽水的水井；设在水井中的水泵；至少一组光伏组件，用于给水泵供电；用于控制光伏组件的发电量，从而控制水泵抽水量的主机，所述主机内设有根据作物蒸腾需水量和水泵效率计算光伏发电量的第一计算模块，设在灌溉管道上的电子控制智能阀门开关系统。进一步优选地，所述的智能光伏灌溉系统还包括至少一组风力发电组件，所述主机内还设有根据作物干燥水量和水泵效率计算风力发电量的第二计算模块。本专利技术的有益效果是：(1)作物的灌溉需水量，是由作物的种类，作物的面积，当地的气压，当地太阳净辐射强度，当地的干燥力(由温度，湿度和风速决定)，当地的温度这几个主要因素决定。当作物种类确定，灌溉面积(作物面积)确定，种植地点确定(当地的气压等值也确定)，影响作物的灌溉需水量的因素就是实时的辐照强度和实时的风速。本专利技术根据计算，设定相应的太阳辐照量转化为电能的光伏发电系统和设定相应的风速转化为电能的风力发电系统，对作物进行抽水灌溉，通过控制发电量控制抽水量，从而实现对作物灌溉水量的智能控制。(2)本专利技术提供了一种离网，独立的光伏和风力发电的新能源抽水灌溉系统，适用于拥有浅层地下水和便于收集雨水的，能利用浅层水灌溉的区域，不仅节约了大量的人力物力，降低了农业生产成本，而且还有利作物生长，有利于节能环保，尤其适用于在电网离网系统中进行推广。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行详细地说明。一种新能源智能灌溉系统，包括一个将水储存在高点蓄水势能的水箱1和与水箱1连通的灌溉管道2，还包括：用于收集雨水和回流水的水窖3和用于抽水的水井4；设在水井4中的水泵5；至少一组光伏组件6，用于给水泵5供电；至少一组风力发电组件7，用于给水泵5供电；用于控制发电量，从而控制水泵5抽水量的主机8，所述主机8内设有根据作物蒸腾需水量和水泵效率计算光伏发电量的第一计算模块81和根据作物干燥水量和水泵效率计算风力发电量的第二计算模块82；设在灌溉管道2上的电子控制智能阀门开关系统9。以下详细地介绍本专利技术主机及其计算模块的工作原理：(1)新能源智能灌溉系统需水量的计算：ET0=P0ΔpγR+Eap0Δpγ+1---(1-1)]]>ET0为参照作物需水量(确定的作物和固定的单位面积)；海拔高度影响温度函数的改正系数，p0为海平面的平均气压，p为计算点的平均气压；标准大气压下的温度函数，其中Δ为平均气温时饱和水汽压随温度的变化率dea/dt，ea为饱和水汽压，t为平均温度，γ为湿度计常数，γ＝0.66hPa/℃；Ea为干燥力，Ea＝0.26(1+0.54u)(ea-ed)。ea为饱和水汽压，ed为当地实际水汽压，u为离地面2m高处的风速；R为净辐射量。(2)水泵抽水量的计算及其控制：水泵的抽水量公式：ET0=p0Δpγp0Δpγ+1R+0.26(1+0.54u)(ea-ed)p0Δpγ+1=p0Δpγp0Δpγ+1R+0.1404(ea-ed)p0Δpγ+1u+0.26(ea-ed)p0Δpγ+1---(2-1)]]>当地点和作物确定的时候，为常数，暂记为C1(根据不同的地区实验和计算确定C1的系数)中ea为定值，ed为变化值，但在同一地区，ed的变化区间范围较窄，我们简化计算，取大概率的一个定值，所以取常数，暂记为C2(根据不同的地区实验和计算确定C2的系数)数量级较小，在主要的蒸腾作用下，忽略不计。综上所述，作物需水量的公式简化为ET0＝C1R+C2u(2-5)得到我们灌溉水量的控制调节公式使光伏发电产生的电能抽水灌溉的水量ET1＝C1R(2-6)使风力发电产生的电能抽水灌溉的水量ET2＝C2u(2-7)实现新能源发电的智能灌溉。水泵的抽水量智能控制，包括：水泵的有效功率P＝pgQH(2-8)p为水的密度；g为重力加速度；Q为体积流量；H为扬程。(3)阳光辐照影响下光伏发电灌溉系统电力的计算与控制：记光伏发电产生的有效功率P1，此时的水泵效率η1，及光伏发电水泵有效功率P1η1＝pgQ1H(3-1)光伏发电产生的电能抽水量控制ET1＝C3P1t1＝C1R(3-4)P1t1为光伏发电需要产生的电能。光伏发电量的计算如下：Ep=HA×PAZES×K---(3-5)]]>Ep为发电量；HA为水平面太阳能总辐射量(KW·h/㎡，峰值小时数)；ES为标准条件下的辐照度(常数＝1KW·h/㎡)；PAZ为组件安装容量(KWp)。K为综合效率系数。综合效率系数K包括：光伏组件类型修正系数、光伏方阵的倾角、方位角修正系数、光伏发电系统的可用率、光照利用率、逆变器效率、集电线路损耗、升压变压器损耗、光伏组件表面污染修正系数、光伏组件转化效率修正系数。使光伏发电量Ep等于光伏发电产生的电能抽水量所需的电能P1t1，即Ep＝P1t1(3-6)所以PAZES×K=C1C3RHA---(3-8)]]>同一地区，太阳净辐射R和水平面太阳能总辐射量HA的比值为定值，即为常数值E。控制等于右本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源智能灌溉系统，包括一个将水储存在高点蓄水势能的水箱(1)和与水箱(1)连通的灌溉管道(2)，其特征在于还包括：用于收集雨水和回流水的水窖(3)和用于抽水的水井(4)；设在水井(4)中的水泵(5)；至少一组光伏组件(6)，用于给水泵(5)供电；用于控制发电量，从而控制水泵(5)抽水量的主机(8)，所述主机(8)内设有根据作物蒸腾需水量和水泵效率计算光伏发电量的第一计算模块(81)；设在灌溉管道(2)上的电子控制智能阀门开关系统(9)。

【技术特征摘要】
1.一种新能源智能灌溉系统，包括一个将水储存在高点蓄水势能的水箱(1)和与水箱
(1)连通的灌溉管道(2)，其特征在于还包括：
用于收集雨水和回流水的水窖(3)和用于抽水的水井(4)；
设在水井(4)中的水泵(5)；
至少一组光伏组件(6)，用于给水泵(5)供电；
用于控制发电量，从而控制水泵(5)抽水量的主机(8)，所述主机(8)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凰，黄鹤，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42