太阳能温室大棚

发布时间:2021-01-22 08:59:40 来源: 医药文本点击：

PAGE / NUMPAGES

创新课题设计中期研究报告

题目：基于太阳能供电的温室环境智能监控系统项目研发

院（系）：电气工程学院

指导教师：

教师职称：

起止时间：14-06-30至14-07-11

第一章概述

1.1太阳能供电的温室环境智能监控系统研究的目的。

研究的目的：利用太阳能的光伏系统为温室大棚供电，实现温度、湿度、CO2浓度以及光照的实时自动监测，实现对植物的各生长因子的智能控制，最大程度地提高农作物的产量与质量。

为了适应市场的需求，目前温室大棚在国内外都得了广泛的应用，但是大部分温室大棚未采用智能控制系统，且存在环境控制能力低，自动化程度落后等缺点。很大程度的降低了农作物的产量和质量，因此广泛使用智能控制系统的温室大棚非常有必要。

目前一般大型的温室大棚都位于居民生活区较远的空旷地区，对太阳能的利用非常方便，因此如何更加充分的利用太阳能成为值得思考和解决的问题。

借助太阳能电池实现光电转换，近年来太阳能电池的转换效率和寿命逐渐提高，目前单晶硅的转换效率可达到30%左右，因此利用太阳能光伏系统为温室大棚供电已经成为可能。

1.2 项目研究的目标

目标：该系统实通过对太阳能资源的有效利用，采用MPPT来实现高效率转换，且可以较好地智能控制农作物各生长因子，使得农作物生长在最为合适的环境中，大大提高了农作物的产量与质量，从而获得最大效益。

1.3 项目实施可行性分析与创新之处

实验过程太阳能供电系统设计和各种传感器使用两类电路分块调试，保证各自独立输出正常，再分别送入A/D转换电路。结果由CPU实现数据储存。设备软硬件设计，以学生所学课程中的方法为主，以电子技术基础，单片机技术，光伏发电技术等知识为支撑，方案可行。

创新之处：

采用MPPT即最大功率点跟踪，可实现侦测太阳能电池板的发电电压，并可以追踪最高电压电流值，使系统的最高效率对蓄电池充电。利用BUCK变换器来实现MPPT，通过调节BUCK变换器的PWM占空比输出，使负载等效阻抗跟随太阳能光伏组件阵列的输出阻抗，从而使光伏阵列在任何条件下均可获得最大功率输出。

第二章具体电路图的形成

2.1 系统结构图

2..2实施方案：

第一控制部分设计：

当光线发生偏离时，由粗测电路测量，采用光电池差动方式，首先输出模拟量电压，再进行模数转换。在平衡点附近采用数字成像技术，通过 CPU 对器件进行点阵扫描，进而分析其偏差值，直接获得数字量

第二验证装置设计：

当太阳光线发生偏离时，探测器输出信号驱动步进电机1带动主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1和步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。

2.3相关电路设计

2.3.1太阳能检测电路形成

主要器件：TL431、四块太阳能电池板、TL082、STC12C5A60S2、RS485

TL082

基本原理：电路图如下+5V电源通过TL431分压得到2.5V电压，通过两块太阳能电池板形成差动电压经过TL082进行信号放大送往CPU进行AD采样，将信号传到RS485下载器以实现电机的驱动。