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自动灌溉系统的设计一、系统概述自动灌溉系统是一种利用现代信息技术和自动化控制技术，对农田进行智能化灌溉的系统。
该系统能够根据农田的土壤湿度、天气情况、作物需水量等因素，自动调节灌溉时间和水量，提高灌溉效率，降低水资源浪费，促进农业可持续发展。
二、系统目标1. 提高灌溉效率：通过自动化控制，实现精准灌溉，减少水资源浪费。
2. 降低人工成本：减少人工操作，降低人力成本。
3. 提高作物产量：根据作物需水规律，提供适时适量的灌溉，促进作物生长。
4. 保护环境：合理利用水资源，减少农业面源污染。
三、系统组成1. 传感器：用于监测土壤湿度、温度、光照等环境参数。
2. 控制器：根据传感器采集的数据，自动调节灌溉时间和水量。
3. 执行器：包括水泵、阀门等，用于执行灌溉操作。
4. 通信模块：实现控制器与执行器之间的数据传输和指令下达。
5. 用户界面：用于设置系统参数、查看灌溉状态和数据记录。
四、系统工作原理1. 传感器采集农田环境参数，如土壤湿度、温度、光照等。
2. 控制器根据传感器采集的数据，结合预设的灌溉策略，自动计算出灌溉时间和水量。
3. 控制器通过通信模块，向执行器发送灌溉指令。
4. 执行器接收指令，执行灌溉操作。
5. 用户界面实时显示灌溉状态和数据记录，方便用户监控和管理。
五、系统特点1. 精准灌溉：根据作物需水规律，实现适时适量的灌溉。
2. 自动化控制：减少人工操作，降低人力成本。
3. 节能环保：合理利用水资源，减少农业面源污染。
4. 可扩展性：可根据农田规模和作物种类，灵活调整系统配置。
5. 远程监控：用户可通过手机、电脑等设备远程查看灌溉状态和数据记录。
通过自动灌溉系统的设计和实施，可以有效提高农田灌溉效率，降低人工成本，促进作物生长，同时保护环境，实现农业可持续发展。
六、系统设计原则1. 用户友好：系统界面直观、易操作，减少用户的学习成本。
2. 模块化设计：系统采用模块化设计，便于维护和升级。
3. 可靠性：选用高质量、可靠的传感器和执行器，确保系统稳定运行。
现代农业中的太阳能灌溉系统设计与研究随着全球气候变化和能源缺乏的问题日益突出，传统的农业灌溉系统面临诸多挑战。
为了解决这些问题，很多农场开始采用太阳能灌溉系统来提供清洁能源、保护环境和提高生产效率。
本文将介绍现代农业中的太阳能灌溉系统设计与研究，涵盖系统概述、设计原理、技术特点和未来发展方向等方面。
概述太阳能灌溉系统是一种利用太阳能源、将水从低处抽取到高处的系统，用于灌溉农田。
它集成了太阳能电池板、水泵、水管和喷头等的关键组件。
当光线照耀到太阳能电池板上时，太阳能电池板会产生电力，推动泵抽水并将水输送到农场中进行灌溉。
设计原理太阳能灌溉系统的设计原则在于让系统能够产生和存储能源。
系统通常由几个主要的部分：太阳能板、水泵、控制器、水管和灌程。
其中太阳能板是系统的核心，它能将太阳辐射能转换成直流电流。
通过控制器和水泵的协调工作，将水从井底提升到灌溉地，在水管上形成规定压力，从而实现农田的灌溉。
技术特点太阳能灌溉系统有很多显著的技术特点，其中最重要的特点就是清洁、环保和能效高。
相比于传统的燃油或电力灌溉系统，太阳能灌溉系统可以更大程度地减少温室气体排放和环境污染，安装和维护成本也较低。
此外，太阳能灌溉系统还具有灵活性和跨度广泛性，可以应用于不同季节、不同环境和不同类型的农作物。
由于其可持续性和便利性，许多发展中国家已经积极推广太阳能灌溉系统，为当地的农民提供了清洁能源和更高效的灌溉方式。
未来发展方向随着技术的不断进步，太阳能灌溉系统也将不断演化和升级。
未来，太阳能灌溉系统可能会更加智能、数字化和自动化，能够通过云端技术以及大数据分析来实现优化管理。
此外，未来太阳能灌溉系统还可能会应用于更广泛领域，例如海水养殖、农业种植和城市绿化等方面。
同时，与其他可持续技术相结合，太阳能灌溉系统也将为气候变化、能源安全和环境保护等全球性问题提供更加可持续、创新和有效的解决方案。
结论总的来说，太阳能灌溉系统在现代农业中的应用已经得到了广泛的认可和推广。
利用太阳能的农业灌溉系统设计随着全球气候变化和能源危机的加剧，利用可再生能源成为了一个迫切的需求。
太阳能作为最为广泛和可再生的能源之一，被广泛应用于各个领域。
在农业领域，太阳能的利用也变得越来越重要。
本文将探讨利用太阳能的农业灌溉系统设计。
首先，我们需要了解太阳能的基本原理。
太阳能是指利用太阳辐射能进行能量转换的过程。
太阳能的利用可以通过太阳能电池板将太阳的辐射能转化为电能，或者通过太阳热能系统将太阳的辐射能转化为热能。
在农业灌溉系统中，我们主要关注的是太阳能电池板的应用。
在设计农业灌溉系统时，我们需要考虑多个因素，包括地理位置、气候条件、土壤类型等。
根据这些因素，我们可以确定太阳能电池板的安装方式和数量。
一般来说，太阳能电池板应该朝向南方，以最大化太阳辐射的吸收。
此外，太阳能电池板的倾角也需要根据所在地的纬度来确定，以达到最佳的能量转换效率。
农业灌溉系统中，太阳能电池板的主要作用是为水泵提供电力。
水泵将地下水或水源引入到灌溉系统中，以满足农作物的水分需求。
太阳能电池板通过将太阳的辐射能转化为电能，为水泵提供所需的动力。
这种利用太阳能的方式不仅减少了对传统电网的依赖，还能够降低农业生产的成本。
在太阳能农业灌溉系统的设计中，还需要考虑能量的储存和利用。
由于太阳能的供给是不稳定的，夜间或阴天时太阳能电池板无法产生足够的电能。
因此，我们需要使用储能装置来存储白天产生的多余电能，以供夜间或阴天使用。
常见的储能装置包括蓄电池和储热罐。
蓄电池可以存储电能，而储热罐可以存储热能。
通过合理设计储能装置的容量和效率，可以实现太阳能的持续利用。
此外，太阳能农业灌溉系统的设计还需要考虑灌溉水的供给和管理。
在农业生产中，合理的灌溉是保证作物生长的关键。
太阳能农业灌溉系统可以通过传感器和自动控制系统来实现智能化的灌溉管理。
传感器可以监测土壤的湿度和作物的水分需求，根据实时数据调整灌溉量和频率。
自动控制系统可以根据灌溉需求和太阳能供应情况，自动打开或关闭水泵，实现高效的灌溉管理。
基于太阳能电池的屋顶植物园自动灌溉系统研究一、介绍屋顶植物园是近年来比较流行的一种绿化方式。
它不仅可以美化环境，改善空气质量，还可以起到保温降温的效果。
然而，屋顶植物的灌溉问题一直是困扰着业界的难题。
传统的自动灌溉系统需要接入城市供水管网，成本高昂，还会给城市的供水压力带来影响。
为了解决这个问题，我们设计了基于太阳能电池的屋顶植物园自动灌溉系统。
本文将详细介绍该系统的研究过程及实现方法。
二、系统结构该系统主要由太阳能电池板组、电池、控制器、水泵、滴灌管等部分组成。
系统结构框图如下：系统结构框图1. 太阳能电池板组太阳能电池板组用于将阳光能转化为电能，为系统供电。
我们选择了常见的单晶硅太阳能电池板，保证系统的高效稳定工作。
2. 电池由于太阳能电池板组只能在阳光充足的情况下产生电能，所以我们需要一个电池来储存电能，以便在夜晚或阴天使用。
同时，我们也需要一个电池充电保护电路，确保电池在充电的过程中不会过放电或过充电，防止对电池造成损害。
3. 控制器控制器是系统的核心部分，它由单片机和相关电路组成。
控制器的主要功能是接收来自温度、湿度等传感器的数据，根据数据进行判断，控制水泵开关，实现自动灌溉。
4. 水泵我们选择了高扬程小型水泵，将水从水箱引送到需要灌溉的植物上。
5. 滴灌管滴灌是一种比较节水的灌溉方式，因此我们选择了滴灌管。
滴灌管可以根据植物需要的水量自动调节滴水速度，确保植物得到适量的水分。
三、实现方法1. 太阳能电池板组的安装太阳能电池板组的安装需要选择一个光照充足的位置，确保太阳能电池板组在大部分时间内都能得到充足的直射阳光。
我们可以选择在屋顶或阳台上安装。
2. 电池的选型和安装电池的选型需要考虑储能容量、电压等因素。
我们选择了12V7AH的铅酸蓄电池，容量较大，可以满足夜间使用。
电池的安装需要注意防水、防漏电等问题。
3. 温湿度传感器的安装温湿度传感器需要安装在植物根部的土壤中，用来检测土壤温度和湿度，确保植物得到适宜的生长环境。
太阳智慧浇花系统设计方案设计方案：太阳智慧浇花系统一、系统背景和目标随着城市化进程的不断推进，人们的生活质量得到了显著提升，但与此同时，城市中的绿化环境也面临着诸多挑战。
其中之一就是人工浇花的繁琐和不稳定，容易出现浇水不均匀或浪费水源的情况。
因此，我们需要设计一款智慧浇花系统，通过利用太阳能进行智能控制，实现自动浇花的功能，提高浇花的效率和稳定性。
二、系统设计原理和功能1. 太阳能发电模块：通过太阳能电池板，将太阳能转化为电能，供给系统的运作所需电力。
2. 湿度感知模块：在花园土壤中布置湿度传感器，实时感知花园土壤的湿度情况。
3. 控制模块：利用传感器控制花园的浇水情况，当土壤湿度低于设定值时，控制水泵进行浇水。
4. 备用电源模块：当太阳能电池板无法提供足够的电力时，系统可以切换到备用电源（如电网电源）供电。
5. 能耗监测和优化模块：对系统的能耗进行监测，通过对能耗数据的分析和优化，降低浇花过程中的能耗。
6. 远程监控模块：用户可以通过手机或电脑等设备，远程监控系统的运行情况，并进行相应的设置和调整。
7. 报警模块：当系统发生故障或水源不足时，系统能够自动发送报警信息给用户，提醒其进行处理。
三、系统优势和特点1. 高效节能：利用太阳能作为能源，不仅可以降低能耗成本，还能对能源进行有效利用，实现高效节能。
2. 智能自动化：系统能够根据花园土壤的湿度情况，自动进行浇水，减少人工参与，提高浇水效率。
3. 远程监控和管理：用户可以通过手机或电脑等设备，随时随地监控和管理系统的运行情况，并进行相应的设置和调整。
4. 报警功能：系统能够自动检测故障情况和水源不足等问题，并及时向用户发送报警信息，提醒其进行处理。
5. 环保可持续：通过利用太阳能作为能源，系统具有较低的碳排放量，符合环保要求，且具备可持续发展特点。
四、系统实施方案1. 硬件选型和采购：根据系统设计需求，选择合适的太阳能电池板、湿度传感器、控制模块、备用电源模块等硬件设备，并进行采购。
设计报告2011 —2012 学年第一学期项目：自动浇灌系统的设计与实现班级：学号：姓名：授课教师：制定日期：年月日项目设计报告专业：班级：姓名：一、课题名称自动浇灌系统的设计与实现二、设计内容和要求第一章、总体设计功能要求：该课题是以51单片机P89V51RB2FN为主控芯片，利用DALAS一线式温度传感器DS18B20实现对周围温度环境的采集,单片机再根据采集的温度值来控制电磁阀的开关及持续时间等操作，从而实现在不同的温度对周围浇灌对象实施间隔性的灌溉，浇灌持续的时间与不同的温度范围有关，同时相关的状态信息要在点阵汉字液晶屏上实时的显示。
单片机实验仪组成：USB型单片机仿真实验仪是以单片机为核心的嵌入式系统，由单片机、USB接口电路及实验电路组成。
USB接口电路完成以下功能：直接从USB总线上获取5V电源为实验仪供电，无需外接电源；将来自PC的USB总线转换为串行口与单片机相连，不再使用PC上传统的RS-232物理串口，这样实验仪与PC 的连接变得非常简单，有效地解决了实验仪在学校通用计算机房与PC连接困难的问题，即使在没有串行口的笔记本计算机上也能做单片机实验。
单片机是实验仪的核心，内嵌了在线软件仿真器，可在PC上使用Keil软件对实验仪上的硬件电路及实验程序进行实时仿真调试。
实验电路包括基本的数码管、单脉冲、独立式键盘、行列式键盘、蜂鸣器电路以及I2C总线器件、单总线器件、串行A/D转换、红外线收发、字符/点阵液晶显示电路等，可完成20多个硬件实验。
具体要求：（1）汉字液晶屏上实时显示的信息有：1）第一行显示：低温：**.*℃，或常温：**.*℃，高温：**.*℃。
注：假设24℃以下为低温，25~35℃为常温，35℃以上为高温。
2）第二行显示：电磁阀状态：开，或关。
3）第三行显示：浇灌时间：**分**秒，或**时**分。
（2）浇灌时间及浇灌次数间隔要求：在低温时，电磁阀始终关，浇灌时间为0分0秒；在常温时，浇灌时间为30分钟，浇灌次数间隔为8小时；在高温时，浇灌时间为50分钟，浇灌次数间隔为4小时。
类型：课程设计名称：太阳能智能滴灌系统系统设计关键词：太阳能、滴灌、离网、远程控制第一章引言1.1能源与环境问题中国的经济社会要想取得进一步的发展，特别是提出建成小康社会这一目标以后，未来十年是关键的十年，是继往开来的十年，要想取得这一战役的全面胜利，能源的支撑和保障是必不可少的，但是能源的发展必然会增加环境恶化的风险，因此既满足经济社会发展的需要，又要注重对环境的保护程度，就是全面协调经济与环境的关系，我们将面临着四大挑战：（1）能源的过度消耗。
关于到2020年全面建成小康社会的要求，是对GDP、CPI等指标的全面评价，主要目标一是人均国内生产总值超过3000美元，这是建成全面小康社会的根本标志；二是城镇居民人均可支配收入1.8万元；三是农村居民家庭人均纯收入8000元；四是恩格尔系数低于40%；五是城镇人均住房建筑面积30平方米；六是城镇化率达到50%；七是居民家庭计算机普及率20%；八是大学入学率20%；九是每千人医生数2.8人；十是城镇居民最低生活保障率95%以上。
而能源的利用效率将是保证这一目标实现的主要方面，因为能源的利用效率越高我国在资金利用率就越高，国家就能用更少的钱办更多的事，同时对生态文明建设也有着相当大的帮助，能源的耗费越少对环境的危害程度就越小。
（2）环境容量严重短缺。
随着能源消费总量的持续增长，二氧化硫和氮氧化物的产生量也将持续增加，但整个大气总的容量是有限的，过多的废气排入大气中将会造成非常严重的后果。
中国环境科学研究院的研究表明，在全国能源结构、产业结构、城市布局、气象条件等没有发生重大变化以及不考虑新疆和西藏地区的前提条件下，全国SO2排放量控制在1200万吨左右的情况下，全国大部分城市的SO2浓度才可以达到国家二级标准。
中国环境科学研究院的《酸雨控制国家方案》研究表明，为了满足硫沉降临界负荷的要求，中国二氧化硫年排放总量水平应最终控制在1620万吨左右，但是相关部门根据过去几十年的统计数据推测到2020年，各方面将会严重超标，二氧化硫将会达到2789吨。
全自动太阳能滴灌系统设计蔡长青;张学敏【摘要】设计出了一套太阳能滴灌系统，由太阳能电池和蓄电池供电。
A／D转换电路、STC 系列单片机和相应的检测、继电器控制电路组成的单片机采集控制模块是整个测控系统的核心。
通过土壤湿度检测模块实时采集土壤水分含量，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，进行对农田作物实时滴灌。
另外，采用太阳能追踪系统，实时调整电池板的角度，以最大限度地利用太阳的能量。
系统兼有水位监测功能，水箱内水量不足时，水泵将水源送往水箱，以补充水源。
本系统与计算机通信，可扩展串口，利用电脑远程控制，实时采集系统状态。
%This paper designed a solar drip irrigation system ,the system is powered by solar energy .The core of the col-lection and control system is A /D converter circuit ,STC Series MCU and corresponding detection ,relay control circuit consisting of single chip microcomputer ( SCM) control module .Soil moisture detection module by real-time collection of soil moisture , and soil moisture data set are compared , then the output signal to the solenoid valve relay control circuit controls the switch ,which performed in real time on the field crop irrigation .In addition , the tracking systems adjustment of the angle of the panel real-time,in order to maximize the use of the sun's energy.This system can insufficient water tank , pump and add the water rushedtank .The system communicates with the computer , scalable serial port using a computer remote control ,real-time acquisition system status .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P109-112,117)【关键词】太阳能;单片机;远程控制;滴灌【作者】蔡长青;张学敏【作者单位】长春工程学院，长春 130000;长春工程学院，长春 130000【正文语种】中文【中图分类】S277.9+9土壤湿度是影响农作物生长的重要因素，合适的土壤湿度指标可以促进农作物对土壤中的养分吸收，同时促进植物的生长。
图１ 带有ＭＰＰＴ功能变频器结构图
作者简介：裴玖玲（1980-），女，河南开封人，研究生，中级。
研究方向：电力电子、控制工程、电力拖动、电力系统。
图２ ＭＰＰＴ控制原理框图
2中，USP*是经过MPPT算法得到的逆变电路中功率管实现SVPWM给定电压。
MPPT的实质是一个自寻优过程，通过对太阳能电池板当前的输出电压与电流的检测，计算出当前阵列的输出功率，再与前一时刻的功率相比，舍小存大，再检测，再比较，不断更新USP*。
USP*随着光强以及温度等外界因素的变化而不断变化，会改变SVPWM 比，进而引起DC/AC变换器输出电压和频率的改变，也就改变了水泵的输出功率，使得太阳能电池板阵列始终工作在
图３ 土壤湿度检测模块
水桶水位控制和电磁阀驱动电路设计
为了避免过度抽水导致浪费，高位水桶的储水水位需要控制，具体控制电路如图3所示，当DSP的
桶水位到高水位标志时，水泵停止抽水，当水位低于低水位标志时，启动水泵抽水。
为了实现自动滴灌，由
测到的土壤湿度结果决定电磁阀的导通与关闭，及由电磁阀实现灌溉控制，需要把DSP输出的5V电压转换为驱动电磁电压。
经过仿真和实物制作，该太阳能供电的自动滴灌系统性能良好，为新疆农田灌溉节约了人力和物力，是解决新疆缺水缺电地区灌溉用水问题的新方法，是一项发展节能、环保、新型特色农业及治理荒漠的实用技术。
参考文献
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[J].热带农业科学,2013,33(2):101-104.。
PLC实验报告自动化灌溉系统设计一、引言自动化灌溉系统是一种利用现代技术实现农田灌溉的智能系统。
本实验旨在使用PLC（可编程逻辑控制器）设计一个自动化灌溉系统，以提高农作物灌溉的效率和准确性。
二、系统设计1. 硬件设计本系统的硬件设计包括PLC、传感器、执行器和用户界面设备。
PLC作为主控单元，通过传感器感知土壤湿度、温度和大气湿度等数据，并根据预设的灌溉逻辑，通过执行器控制灌溉设备的运行。
用户界面设备可用于设置灌溉计划、监控系统状态等操作。
2. 软件设计软件设计主要包括PLC程序设计和用户界面设计。
- PLC程序设计：根据实验要求和系统设计需求，编写PLC程序，实现对传感器和执行器的控制，包括数据采集、处理和决策等功能。
- 用户界面设计：设计一个直观易用的用户界面，供用户设置灌溉计划、监控系统状态、查看灌溉报告等操作。
三、实验步骤1. 传感器与执行器连接：将传感器和执行器与PLC相连接，确保数据的准确传递和执行器的正常操作。
2. PLC程序编写：根据实验要求和系统设计，在PLC上编写程序，实现数据采集、逻辑判断和控制执行器的功能。
3. 用户界面设计：使用合适的软件工具设计一个直观易用的用户界面，方便用户设置和监控灌溉系统。
4. 系统测试：进行系统测试，确保传感器数据的准确性和执行器的正常运行，同时测试用户界面的功能是否符合设计要求。
四、实验结果经过实验测试，本自动化灌溉系统设计实现了预期的功能，并取得了以下结果：1. 传感器数据准确：系统可准确获取土壤湿度、温度和大气湿度等参数，并根据实时数据判断是否需要进行灌溉。
2. 灌溉控制精确：系统能够根据设定的灌溉计划，准确计算灌溉时间和灌溉量，以满足不同作物的需求。
3. 用户界面友好：用户界面设计直观易用，用户能够方便地设置灌溉计划、监控系统状态和查看灌溉报告。
五、实验总结本实验利用PLC设计了一个自动化灌溉系统，通过准确感知土壤湿度等参数，并根据预设的逻辑进行灌溉控制，提高了农作物灌溉的效率和准确性。
现代农业装备第41卷 第3期2020年6月VOL.41 No.3Jun. 2020Modern Agricultural Equipment60基于太阳能的自动灌溉系统设计罗 斌1，李秉晟2，王 浩2，李就好2（1.广州市番禺区农业技术推广服务站，广东 广州 511400；2.华南农业大学水利与土木工程学院，广东 广州 510642）摘 要：随着现代农业的进步，智能农业得到快速发展。
传统农业灌溉大多采用大水漫灌的方式，水资源浪费严重，为了节约水资源和减少人力投入，智能灌溉系统成为研究热点。
由于各地的农业生产条件不同，对灌溉系统的需求也不同。
本文针对广东省人多地少和丘陵山区用电困难的现状，以单片机为核心，设计了基于太阳能的自动灌溉系统。
该系统由单片机系统板、人机界面、土壤湿度传感器、太阳能板、铅酸蓄电池、充电控制器和直流水泵组成。
湿度传感器将收集到的信息传给单片机，再由单片机控制水泵开关进行灌溉，实现智能化灌溉的需求，为山区农业发展提供参考。
关键词：自动灌溉；土壤湿度；太阳能；单片机中图分类号：S24 文献标识码：A 文章编号：1673-2154（2020）03-0060-05收稿日期：2020-02-18基金项目：广东省重点领域研发计划项目（2019B020214003）。
作者简介：罗斌（1965—），男，主要从事农业机械、设施农业、农机与农艺融合的研究与推广。
E-mail: ****************通讯作者：李就好（1963-），男，教授，博士生导师，主要从事农业工程领域的研究。
E-mail: *************.cn0 引言由于我国大部分山区和丘陵地区农田没有覆盖电网，所以存在农田生产电力供应不足和不稳定的现象。
随着农业产业的发展，自动灌溉系统在农业生产中需求巨大，其关键在于首部和动力，传统方法是将电线拉到水源处，用电带动水泵抽水，或者利用柴油（汽油）发动机提供动力，使用和维护成本很高。
太阳能光伏灌溉系统研究太阳能光伏灌溉系统是利用太阳能电池板产生的电能驱动水泵将地下水泵送到灌溉地，从而达到节省能源、降低成本的目的。
近年来，太阳能光伏灌溉系统在农业生产中得到了广泛的应用，已经成为了提高农业生产效率的一项重要技术。
太阳能光伏灌溉系统的组成太阳能光伏灌溉系统由太阳能电池板、控制器、水泵和电源系统组成。
太阳能电池板是系统的核心零部件，能够将太阳能转化为电能储存在电池中，以供水泵工作。
控制器负责监控太阳能电池板和电池的状态，确保系统正常运行。
水泵是太阳能光伏灌溉系统的重要组成部分，在控制器的指令下，将电池储存的电量转化为机械能，推动水流达到灌溉土地的目的。
电源系统则是太阳能光伏灌溉系统的支撑系统，通过控制整个系统的电流和电压，确保系统的稳定运行。
太阳能光伏灌溉系统的优点相比传统的灌溉系统，太阳能光伏灌溉系统具有以下优点：1.节能、环保。
太阳能光伏灌溉系统不需要外部能源，只需要利用自然资源太阳能就能为农业生产提供动力，减少有害物质排放，符合绿色环保理念。
2.降低成本。
太阳能光伏灌溉系统的整体成本不高，而且在长期使用中能够降低灌溉成本，并大幅减少因能源价格上涨带来的经济压力。
3.灵活性强。
太阳能光伏灌溉系统可以根据需要灵活调整工作时间和运行速度，也可以通过更换水泵来适应不同的灌溉要求。
4.促进农村经济发展。
太阳能光伏灌溉系统的运行不需要电力或燃料，可以减少农民生产成本，提高农民收益，促进农村经济发展。
太阳能光伏灌溉系统的应用目前，太阳能光伏灌溉系统已经在全球各地的土地上得到广泛应用。
在中国，太阳能光伏灌溉系统已经成为农村地区灌溉的主流技术之一。
典型的应用场景包括种植蔬菜、水果、水稻、麦子等作物。
使用太阳能光伏灌溉系统可以实现增产、节约能源、降低成本等目的。
同时，还能够降低土地上化肥、农药等有害物质的使用量，有益于维护良好的生态环境。
太阳能光伏灌溉系统的发展趋势随着科技的不断进步，太阳能光伏灌溉系统的技术不断升级，目前已经有了更高效、更节能的产品。
一、实训背景与目的随着我国农业现代化进程的加快，高效节水灌溉技术已成为提高农业生产效率、保障粮食安全、促进农业可持续发展的重要手段。
为了使学生深入了解灌溉工程的设计流程、掌握灌溉设计的基本原理和方法，提高学生的实践能力，本次实训以某农田灌溉项目为例，进行灌溉设计实训。
二、实训内容本次实训主要内容包括：1. 现场调查与资料收集：对灌溉区域进行实地考察，收集地形地貌、土壤类型、作物种植结构、气象水文、水资源等资料。
2. 灌溉设计计算：根据收集的资料，计算灌溉面积、灌溉设计保证率、设计灌溉定额、灌溉水源等。
3. 灌溉系统布置：确定灌溉系统类型、布置灌溉渠道、确定建筑物位置等。
4. 灌溉设备选型：根据灌溉系统布置和灌溉设备性能，选择合适的灌溉设备。
5. 灌溉设计图纸绘制：根据灌溉设计计算和系统布置，绘制灌溉设计图纸。
三、实训过程1. 现场调查与资料收集：实训小组对灌溉区域进行实地考察，记录地形地貌、土壤类型、作物种植结构、气象水文、水资源等资料。
2. 灌溉设计计算：- 灌溉面积：根据实地调查结果，计算灌溉面积为2000亩。
- 灌溉设计保证率：根据当地气象水文资料，确定灌溉设计保证率为95%。
- 设计灌溉定额：根据作物需水量和灌溉设计保证率，计算设计灌溉定额为300m³/亩。
- 灌溉水源：根据当地水资源情况，确定灌溉水源为水库。
3. 灌溉系统布置：- 灌溉系统类型：根据灌溉面积和作物种植结构，选择喷灌系统。
- 灌溉渠道布置：根据地形地貌和作物种植结构，布置灌溉渠道，确定渠道间距和宽度。
- 建筑物位置：根据灌溉系统布置，确定建筑物位置，包括泵站、节制闸、分水闸等。
4. 灌溉设备选型：- 灌溉水泵：根据灌溉水源和灌溉系统布置，选择流量为2000m³/h、扬程为30m的水泵。
- 喷头：根据作物种植结构和灌溉定额，选择流量为0.6L/s的喷头。
- 管道：根据灌溉系统布置和管道材料，选择DN100的PVC管道。
农村太阳能灌溉系统设计与优化农村太阳能灌溉系统设计与优化一、引言水深灌溉是现代农业生产中常用的一种灌溉方式，然而传统的水泵灌溉系统需要大量的电能支持，使得农村地区的灌溉成本较高。
而太阳能作为一种清洁且可再生的能源，其利用已经广泛应用于农村地区的生产生活中。
因此，设计一套农村太阳能灌溉系统可以有效降低农民的耗能成本，提高灌溉效果与农田利用率，具有很大的实际意义。
二、系统设计农村太阳能灌溉系统主要由太阳能光伏电池板、储能装置、太阳能泵、灌溉装置等部分组成。
1. 光伏电池板光伏电池板是太阳能灌溉系统的核心部分，其工作原理是将太阳能转换为电能。
在设计过程中，需要充分考虑农村地区的自然环境和使用习惯，选择适合的电池板类型以及安装方式。
通常情况下，采用多晶硅或单晶硅太阳能电池板能够更好地适应复杂的天气条件，同时使用支架安装方式可以保证电池板的稳定性和高效工作。
2. 储能装置储能装置主要用于储存通过光伏电池板获取的电能，并在夜晚或阴天时继续为太阳能泵供电。
目前常用的储能装置有铅酸蓄电池、锂离子电池等。
在设计时，需要根据实际需求和可行性选择合适的储能装置，并对其进行适当的安装和维护。
3. 太阳能泵太阳能泵是农村太阳能灌溉系统的核心设备，其作用是将电能转换为机械能，推动水流灌溉农田。
太阳能泵的选择应根据农田的面积、土壤类型、水源条件等因素进行精确定位，并结合实际情况进行最佳匹配。
通常情况下，直流无刷电动泵和离心式太阳能泵是常用的两种太阳能泵型号，其根据不同的工作要求提供了多种规格和功率供选择。
4. 灌溉装置灌溉装置是农村太阳能灌溉系统的末端设备，其功能是根据实际情况提供合适的灌溉方式，包括滴灌、喷灌、喷雾灌、渗灌等。
在选择和安装灌溉装置时，需要考虑农田的土壤状况、农作物的需水量、水源的流量和压力等因素，使得灌溉装置能够高效地运行。
三、系统优化为了实现农村太阳能灌溉系统的高效运行，可以从以下几个方面进行优化：1. 系统调整根据农田的实际需水量和太阳能电池板每天的最大输出功率，合理安排太阳能灌溉系统的工作时间和工作模式。
类型：课程设计名称：太阳能自动灌溉系统设计关键词：光伏发电原理；自动灌溉系统原理；自动跟踪系统原理第一章前言1.1论文的研究背景及意义1.1.1 选题背景全球普遍以不可再生的传统资源(如煤和石油)为主，以可再生资源（如风能和太阳能）为辅。
随着不可再生资源的储能量越来越少，不可无限开采，开采的越来越艰难，同时在传统资源开采导致环境问题越来越严重的今天。
于是，加大清洁能源的利用和使用是时事所需，已得到全球各国的共识。
能源与国家和人民的生活息息相关，能源的短缺严重的影响国家科技经济和人民的日常生活和工作生产。
我国水资源的总量不够充足，人均水平更是低于世界平均水平，总量位居世界前十但是人均占有量仅2000多㎡，全球人均占有量是我国占有量的4倍。
随着人民的生活水平的提高，导致绿地用水占城市用水的比例将越来越大。
大力实施节约用水的绿地浇水方式有利于节约水资源的同时也可以绿化环境，而加大力度的解决城市绿地灌溉的问题是迫在眉睫的。
光伏发电系统的工作原理是利用太阳能电池组件（一种类似于晶体二极管的半导体器件）界面产生的光生伏打效应（物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的部分电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应）而将光能直接转变为电能，产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求情况下直接给负载供电，如果日照不足或者夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电变成交流电。
1.1.2研究意义在传统的绿地灌溉中,大多采用人工浇灌的方式。
这种灌溉方式不仅灌溉效率低，而且长期灌溉导致地表积盐会使植被生理受到很大的损害，同时也浪费了大量的水资源，据统计采用人工漫灌会造成80%的水资源浪费。
近年来，很多城市采用了管网供水或者喷灌，有些较高级的场所使用滴灌，但是这些灌溉方式仍然会造成40%-60%的水资源浪费，这种方式虽然在某种程度上节约了一些水资源，但是仍然没有摆脱人工操作灌溉的方式。
随着科技的进步和发展，越来越多的灌溉方式从传统的方式向自动灌溉的方式进行转变，自动灌溉设备的供电方式仍然依赖市网提供的电能，尤其是在夏季会为许多发达城市的市网供电加重负荷且有些灌溉区域根本无法采用市网供电。
设计一款稳定、可靠、正常自动运转的自动灌溉装置已经成为农业和城市绿色化发展的重点需要解决的问题。
第二章光伏自动灌溉系统的工作原理2.1光伏自动灌溉系统的工作原理2.1.1 光伏发电系统的工作原理光伏发电系统根据其运行模式，分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。
光伏发电系统由光伏阵列、控制器、蓄电池组、逆变器、光伏发电系统的附属设施组成的供电主回路控制系统。
光伏发电系统的工作原理是利用太阳能电池中的经过串联封装以后形成大面积的太阳能电池组件中的半导体界面的光生伏打效应而将太阳能转化为电能，再通过系统中的逆变器和控制器等器件转换成负载可以用的电能。
根据光伏系统其运行模式又将光伏发电系统分为“独立光伏发电系统”和“并网光伏发电系统”。
秉持为本市市网用电减小压力的原则，我们的本次的课题选用了“独立光伏发电系统”来进行研究。
1-1独立光伏发电系统工作原理图2.1.2自动灌溉系统的工作原理自动灌溉系统一种用于农田灌溉的节水控制系统，以单片机芯片作为核心控制器，利用土壤湿度传感器对采集到的土壤湿度信息为依据，调节水泵的开度，从而实现自动灌溉的节水控制系统。
结合本文的文案，自动灌溉系统由温湿度传感器、单片机、水泵、液晶显示屏、电磁阀、灌溉喷头及若干水管组成。
1-2自动灌溉系统结构原理图2.2.光伏自动灌溉系统的工作原理2.2.1光伏自动灌溉系统相结合的工作原理上述分析可知，光伏自动灌溉系统由光伏发电系统和自动灌溉系统两个部分组成。
系统示意图如图2-1所示。
图2-1光伏自动灌溉系统结构示意图系统中的光伏独立供电系统为整个系统的负载提供电能，自动灌溉系统的灌溉和储能为整个绿地提供灌溉，通过系统的土壤温湿度传感器和水位测试传感器来获取土地的含水情况，通过A/D转化器将信息交给该系统的核心部件单片机来处理信息，控制模块获取信息并对系统下一步的操作进行决策。
第三章光伏自动灌溉系统的结构组成及分析光伏自动灌溉系统由光伏系统中的供电模块、光伏组件跟踪模块、自动灌溉系统中的传感器处理模块、单片机处理模块、显示模块、串口通信模块等模块组成，因此太阳能供电装置是数字化、智能化、模块化三位为一体的新兴产品，最近几年的发展很迅猛。
它可以为在市电供应不便的情况下为农业灌溉提供安全稳定的供电电源，利用光伏电池板向蓄电池组充电，然后蓄电池组为整个系统提供电能。
3.1光伏供电系统的结构组成及容量设计3.1.1光伏供电系统的结构组成本系统的供电模块包括光伏阵列、逆控一体机、蓄电池组、这三大部分组成。
结构如图1-1所示。
下面分别介绍各部分。
（1）光伏阵列光伏阵列是由一块块由多晶硅等材料制成的光伏板组成的。
它利用自身的光生伏打效应将光能转化为电能，并将其存入蓄电池中，该过程清洁环保，相较于火电和核电等拥有其自身的优势。
（2）逆控一体机逆控一体机是结合了逆变器和控制器的性能优点组成的，逆控一体机能够供应合适的充、放电流。
还可以防止对蓄电池过充或过放电，从而对蓄电池起到很好的保护和延长寿命的作用，并且具有升压、逆变的功能，将蓄电池输出的直流电转换为220V的交流电。
（3）蓄电池组蓄电池组是供电装置中唯一的储能部件，它将光伏板发出的电能保存下来，在需要时为系统中的设备提供能量。
蓄电池在过充电及过放电的情况下，循环使用次数骤减。
蓄电池组有许多的蓄电池结合而成，根据计算系统的各项需求可合理的配置蓄电池组，保证能满足系统的需求，又不过多浪费资源。
3.1.2光伏供电系统的容量设计光伏系统的容量设计是需要在了解当地的气象条件的情况下对光伏供电装置的容量进行设计。
之后综合各项设计从而达到理想高效的预期功能。
（1）气象参数衢州市位于东经118°08′—119°20′北纬28°14′—29°30′年平均气温15.8℃；倾斜面年辐射量1254.88kw.h/m2水平面年辐照量Q：4258.8KJ/m2，峰值日照时数T：5.36/h年平均降雨日数为157天（2）用电需求分析本文太阳能光伏绿地自动灌溉系统的灌溉对象为70平方米左右的城市绿地，其负载用电全部由太阳能独立供电的部分来提供的。
主要的用电负荷有：自动跟踪装置、直流水泵、电磁阀、供电控制电路、自动灌溉控制部分，供电控制电路和自动灌溉控制部分包括了单片机和各种传感器等控制系统模块，为了满足各负载各种需求工作我们将电流选用的是最大值，具体的用电情况如下表格3-1各类负载用电参数所示。
表3-1各类负载用电参数根据表3-1中的各类参数可知，系统负载电压类型为：5V、12V、24V，电源类型全部为直流。
系统总功率为240+240+201.6+14.4+28.8+86.4+7.8+2.4+41.04=862.44WH(3)光伏电池阵列容量计算：衢州1月份的太阳辐射总量2.4×10J/m2，日照115.4小时，是一年太阳辐射量最少的月份。
因此，以1月份的太阳辐射量来确定太阳能电池阵列的容量，那么该容量一定能满足一年中的其他月份。
计算如下：1）衢州市1月份每天的峰值日照时数衢州1月份的日平均辐射量为7.154×106J/m2，转换为固定倾角表面上的辐射量，需乘以1.2，则日最小平均辐射量为2.389KW.h/m2，峰值日照时数小时2.389h。
2）日耗电量估算（1月份）见表3-1 ，单片机、传感器、控制器系统按照每天工作24小时计算，水泵按照每天工作2小时计算，电磁阀按照每天工作10分钟计算，估算日耗电量为862.44wh。
3）系统总效率光伏系统主要有：灰尘、线路、蓄电池充放效率、光伏电池阵列损耗系数综合上述的因素，总效率取经验值0.658。
4）太阳能电池容量计算太阳能面板容量和负载日耗电量的关系如下：P0=Q/Hη其中：P0:标准状态下太阳能电池阵列的输出功率（kw）;Q:负载日消耗电量（kwh）；η：系统总效率；H:峰值日照时数；将上述数据的值带入到公式当中，可得太阳能面板额定功率为：P0=548.5（Wp)根据计算出的太阳能电池阵列的容量，可以确定需要的太阳能面板的数量。
同时，由于1月份的太阳光辐射强度是全年中最低的，所以取发电系统电池阵列功率为120W，足以满足其他月份的用电需求，故选择额定功率的太阳能面板5枚。
（4）蓄电池组容量计算蓄电池的容量需要考虑系统的自给天数、负载日用电量和蓄电池放电深度负载一年四季工作时间不同，故用电量也不同。
与计算太阳能电池容量类似的原则，选择负载在一月份的日用电量作为参考。
计算过程如下：1）自给天数自给天数是系统不再产生新的能源，而仅靠蓄电池组支持的情况下，负载正常工作的天数。
一般来说，自给天数的确定通常是要考虑两个因素的：一个是负载对电池的要求程度和当地的气象条件有很大的关联，即一年中连续阴雨天数。
简单的做法是把当地最大连续阴雨天数作为系统的自给天数。
此外还要考虑的因素是负载对电池的要求，对于负载要求不是很严格的光伏应用系统，在设计过程中通常取自给天数为3-5天左右。
对于负载对光伏系统要求很严格的，在设计过程中通常取自给天数为7-14天左右。
考虑到衢州一月份的天气，阴雨的天数不会持续太长的时间，所以本文取自给天数为N=4。
2）负载日耗电量由于在晴天光照条件良好的情况下，系统能产生新的电能，所以对蓄电池的容量没有太多的要求，而在连续阴雨的情况下，系统只能依靠蓄电池来工作了，所以阴雨天的负载日耗电量作为蓄电池的容量设计参考比较合理。
阴雨天水泵的工作量和可以相应的调整和减少，电磁阀也可以减少开关次数，故阴雨天系统日耗电量P估算为775.6wh。
3）最大放电深度不同类型的蓄电池最大放电深度也不一样。
本课题研究的小型光伏电池系统使用的铅酸蓄电池，放电深度为80%。
4）容量计算公式C=PN/DUK1K2式中各个符号所代表的含义如下：C：要计算的蓄电池的容量；P：负载日耗电量；D：放电深度；N：自给天数；U：蓄电池的工作电压，12V；K1：蓄电池放电过程中的损耗因素，取经验值0.9；K2：温度因素对放电深度的影响，取经验值0.85；由上述值可得蓄电池容量C：C=528(AH)3.2光伏跟踪系统的结构组成3.2.1光伏组件跟踪系统的结构光伏方位跟踪装置结合了光电跟踪和太阳轨迹跟踪两种跟踪方式，是开环控制和闭环控制的有机结合。
其工作流程如下：设定跟踪间隔时间，启动跟踪，首先通过太阳运动轨迹公式计算当前的太阳高度角和方位角，驱动二维电机作为一次跟踪，此时面板已经基本垂直太阳光的入射方向。
