太阳能供电的连栋温室环境监测装置的设计

发布时间：2020-10-13 22:28

　　 光伏发电技术是太阳能利用领域的一个里程碑,如何将光伏发电技术应用到人们的日常生产生活中,进而形成一个规范高效的光伏产业是极为重要的。对我国来说能源的消耗日益剧增,寻找一种绿色清洁的能源替代化石燃料迫在眉睫。我国是一个农业大国,随着设施农业的不断发展,温室对我国农业的发展愈发重要,而光伏温室不光具有传统温室特性还可以自身产生电能来对温室内部设备供电使得其效益大大增加,现在已经成为了农业现代化的重要标志。而在我国现有的温室中,连栋温室是性价比最高的一种温室,它在传统单栋温室的基础上进行科学合理的改进,实现了节约空间、方便管理等功能,这些功能使其具有极为广阔的发展前景。只不过我国的光伏温室对市电具有较强的依赖,因为常规的温室光伏发电系统发电量有限,往往满足不了温室内部设备的需求,还需要接入市电才能保障设备正常运行。不仅如此,现阶段的温室内部的环境监测方法多采用现场测量法,无法科学的掌握温室内部的环境变化,从而使得温室产量偏低。基于此本文结合光伏发电技术与无线监测技术设计了一种应用于连栋温室的环境监测装置,为温室的生产提供保障。本文在分析光伏发电技术特点以及温室特性的基础上,对传统的光伏温室发电系统进行了改进。为提高光伏发电系统单位时间内的发电量,在光伏发电系统中加入了漫反射器,设计了适用于连栋温室的增强型太阳能发电装置,使光伏电池板接受更多的太阳辐射,从而提高发电量,又对光伏电池部分进行了工作原理的分析,并对此建立了数学仿真模型,同时采用光伏电池板与蓄电池组合供电模式,摆脱了温室内部用电设备对市电的依赖。本文通过对温室特性的分析,科学合理的对光伏组件在温室屋顶的安装方式进行了设计,在充分利用温室屋顶空间,达到太阳能最大利用的同时,又减少了因屋顶上安装光伏组件而造成的温室内部植物的遮阴现象。本文设计了充电控制电路以及稳压输出电路,防止极端天气的出现而破坏蓄电池,并使蓄电池得以稳定的输出电能。本文分析了国内外温室技术的研究情况,设计了以ZigBee技术为核心的温室监测系统,下位机采用Arduino Mega2560作为核心控制器,对温度、湿度、光照、粉尘浓度进行采集,然后利用ZigBee技术组建网络,通过ZigBee网络经终端节点和协调器节点,将数据上传至采用LabVIEW设计的上位机软件达到实时监测的目的。并将系统在温室环境下进行了全面的测试,验证了系统能够实现预期的工作目标并且稳定运行。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM615;S625.3
【部分图文】：

以及社会的不断进步，如何解决能源过去人类发展的历程中，化石能源一数百万年的时间慢慢演变而来的，对于这些不可再生能源来生产生活求发外，化石燃料在使用过程中通常会引废水、烟雾和残渣对环境就造成了严能源就显着异常重要。为了解决由于逐渐走入人们的视线，诸如太阳能、不尽用之不竭的特性，其在世界能源比，太阳能是人类取之不尽的可再生力大等优点。中国拥有着丰富的太阳能 50×1022J，相当于 1700 亿吨标准煤，的实际情况，太阳能的开发与利用已能源，就算是在目前所发现的种种新核能5%太阳能其它10%

型光伏温室光伏温室是一种用来维持作物在冬天低温或者其他恶劣条件下也能保持施，多为一面为采光面，一面为保温面设计。作物生长所需要的阳光从采了节约土地资源并产生供给温室内部设备运行的电能，可以对光伏电池板用不同的放置方法。在采光面放置光伏电池板的温室属于全遮光型的光置光伏电池板的温室属于半遮光型的光伏温室。其中全遮光型的光伏温室光照射，其温室内部温湿度变化较为平衡，不适用于种植绿色植物，但适产品。现阶段的光伏连栋温室以及光伏日光温室大多属于半遮光型，根据池板的排列方式也不尽相同，遮光面积比例在 20%~80%的范围以内[52]。光伏日光温室如图 3-1 所示，光伏电池板一般以马赛克状进行排列，这些的向阳面，这样的布局有利于光伏电池板获取更多的光照，以此来得到更会遮挡温室内部植物所需要的阳光，对温室内部植物生长产生一定程度的伏发电技术的进步，太阳能电池的种类也逐渐丰富起来。现如今，市场上池板本身就具有马赛克状，而技术含量较高的玻璃以及薄膜都可以散射内部的光照均匀性进行了有效保障，极大的促进了温室内部植物的生长膜电池的出现，更加减轻了因光伏电池板不透光而导致的遮光现象[53]。

1.2 连栋光伏温室连栋光伏温室是将光伏发电技术和设施农业结合起来，利用温室顶部进行光伏发电，利用可再生能源。连栋型光伏温室如图 3-2 所示，一般指跨度不小于两跨，通过天沟连间没有隔墙的光伏温室，结构类似于传统的连栋温室。连栋光伏温室屋顶向阳面安装有电池板，铝合金或者是镀锌钢材多用来构建温室的主体结构，温室的墙体多采用透明材薄膜、玻璃或阳光板为墙体材料，这种温室与传统的光伏日光温室相比，除了具有光伏温室的优点以外，还具有较大的空间利用率[55]。独栋的光伏日光温室侧墙为有弧度的斜面利用不充分，而且每栋光伏日光温室之间的距离对土地的浪费极大，连栋型光伏温室的克服了这一缺点；提高了智能化程度，更方便对温室内部的气候环境进行统一的监测，使操作更加科学、节约时间、提高效率、节省人力。相较于单栋光伏温室，在连栋光伏温室中，工人不需要来回的进出不同的温室来进行，只需要在一个温室内部便可进行日常的生产管理。而且连栋光伏温室内部空间宽阔，在温室内部使用如叉车、推车等运输工具，不仅提升了效率还节约了人力。一些更为高阔的连栋光伏温室甚至能够容纳大型拖车等设备，实现更高的效率增长。连栋光伏温室是在传统单栋光伏温室的基础上进行改进，与相同规模的单栋光伏温室，其占地面积更小，其建设成本与同规模的单栋光伏温室比更是施工简单，工期短，其成本远低于同规模单栋光伏温室[56]。
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本文编号：2839777