專利名稱：綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種節(jié)水灌溉系統(tǒng)，特別涉及一種采用太陽能發(fā)電裝置和沼氣發(fā)電裝置作為主要能源動力裝置、采用市電作為備用能源動力裝置的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國人均水資源不到世界平均水平的三分之一，各領(lǐng)域的節(jié)約用水逐步得到重視，隨著農(nóng)業(yè)科技水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。目前使用的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)主要包括普通電力式節(jié)水灌溉系統(tǒng)和燃油發(fā)電式節(jié)水灌溉系統(tǒng)。普通電力式節(jié)水灌溉系統(tǒng)采用火電廠或水電站產(chǎn)生的電能來驅(qū)動節(jié)水灌溉設(shè)備工作；燃油發(fā)電式節(jié)水灌溉系統(tǒng)采用燃油發(fā)電機(jī)將燃油燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能來驅(qū)動節(jié)水灌溉設(shè)備工作?，F(xiàn)有技術(shù)的缺陷是我國電力資源分布不均，在電力緊缺的地區(qū)使用普通電力式節(jié)水灌溉系統(tǒng)即浪費(fèi)有限的電力資源又會因停電導(dǎo)致節(jié)水灌溉系統(tǒng)無法工作；隨著工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，汽油、柴油等燃油不足，燃油發(fā)電式節(jié)水灌溉系統(tǒng)耗費(fèi)燃油的同時會污染環(huán)境；現(xiàn)有的節(jié)水灌溉系統(tǒng)成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無污染、多能源選擇、不同地域和不同氣候條件適應(yīng)性強(qiáng)、成本低的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用太陽能發(fā)電裝置和沼氣發(fā)電裝置作為主要能源動力裝置，采用市電作為備用能源動力裝置，針對不同氣候條件和不同地域通過電源控制柜來控制能源動力裝置的選擇；存有灌溉數(shù)據(jù)庫及電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序的計算機(jī)分析計算農(nóng)田灌溉需水量并向電機(jī)控制器發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令，電機(jī)控制器根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令來調(diào)節(jié)交流調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速和抽水量，使得灌溉裝置的出水量與農(nóng)田灌溉需水量相吻合。本實(shí)用新型的工作原理是當(dāng)光照充分時，停止沼氣發(fā)電裝置19工作，電源控制柜5控制太陽能發(fā)電裝置I與供水裝置6接通，同時電源控制柜5控制沼氣發(fā)電裝置19及市電23與供水裝置6斷開，以太陽能發(fā)電為能源動力驅(qū)動交流調(diào)速電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)，使供水裝置6和灌溉裝置9工作；當(dāng)光照不充分時，啟動沼氣發(fā)電裝置19，電源控制柜5控制沼氣發(fā)電裝置19與供水裝置6接通，同時電源控制柜5控制太陽能發(fā)電裝置I及市電23與供水裝置6斷開，以沼氣發(fā)電為能源動力驅(qū)動交流調(diào)速電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)，使供水裝置6和灌溉裝置9工作；當(dāng)光照不充分且沼氣發(fā)酵原料臨時短缺時，即太陽能發(fā)電裝置I和沼氣發(fā)電裝置19均無法正常工作時，電源控制柜5控制市電23與供水裝置6接通，同時電源控制柜5控制太陽能發(fā)電裝置I和沼氣發(fā)電裝置19與供水裝置6斷開，以普通電力為能源動力驅(qū)動交流調(diào)速電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)，使供水裝置6和灌溉裝置9工作。電源控制柜5對太陽能發(fā)電裝置I、沼氣發(fā)電裝置19及市電23與供水裝置6之間的接通和斷開控制，保證了節(jié)水灌溉系統(tǒng)無論在晴天或陰天、普通電力缺乏地區(qū)、沼氣發(fā)酵原料臨時短缺等各種情況下都有充足的能源動力。農(nóng)業(yè)人員測得田間不同地 塊的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)14中的灌溉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析計算，得出農(nóng)田灌溉需水量，計算機(jī)14中的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序根據(jù)農(nóng)田灌溉需水量發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令，電機(jī)控制器15根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令來調(diào)節(jié)交流調(diào)速電機(jī)7的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵8的轉(zhuǎn)速和抽水量，使得灌溉裝置9的出水量與農(nóng)田灌溉需水量相吻合，水泵8將從水源13抽取的水通過主水管12輸入分水管10，最后水由噴頭11噴出，完成節(jié)水灌溉過程。本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括能源動力裝置和節(jié)水灌溉裝置，所述的能源動力裝置由太陽能發(fā)電裝置I、市電23和沼氣發(fā)電裝置19組成，太陽能發(fā)電裝置I的輸出端、市電23和沼氣發(fā)電裝置19的輸出端分別與電源控制柜5的三個輸入端連接，所述的節(jié)水灌溉裝置由供水裝置6和灌溉裝置9組成，供水裝置6的輸入端與電源控制柜5的輸出端連接，供水裝置6通過主水管12與灌溉裝置9連接。所述的太陽能發(fā)電裝置I由太陽能電池2、充放電調(diào)節(jié)器3、DC/AC逆變器4和蓄電池組24組成，太陽能電池2的輸出端連接充放電調(diào)節(jié)器3的輸入端，充放電調(diào)節(jié)器3的輸出端連接DC/AC逆變器4的輸入端，充放電調(diào)節(jié)器3下部的出電端和入電端分別連接蓄電池組24的充電端和放電端；所述的沼氣發(fā)電裝置19由廢物混合池20、泵21、沼氣發(fā)酵罐
22、脫硫及水氣分離裝置18、沼氣發(fā)電機(jī)16和沼氣余熱回收裝置17組成，廢物混合池20通過泵21與沼氣發(fā)酵罐22連接，沼氣發(fā)酵罐22通過脫硫及水氣分離裝置18與沼氣發(fā)電機(jī)16連接，沼氣余熱回收裝置17與沼氣發(fā)電機(jī)16的余熱排出口連接并將回收的沼氣余熱傳至沼氣發(fā)酵罐22 ;所述的供水裝置6由交流調(diào)速電機(jī)7、電機(jī)控制器15、計算機(jī)14、水泵8和水源13組成，計算機(jī)14連接電機(jī)控制器15的輸入端，電機(jī)控制器15的輸出端與交流調(diào)速電機(jī)7的調(diào)速端口連接，交流調(diào)速電機(jī)7的電機(jī)軸與水泵8連接，水泵8通過水管與水源13連接；所述的灌溉裝置9由噴頭11和分水管10連接構(gòu)成。所述的太陽能發(fā)電裝置I的輸出端即為DC/AC逆變器4的輸出端；所述的沼氣發(fā)電裝置19的輸出端即為沼氣發(fā)電機(jī)16的輸出端；所述的供水裝置6的輸入端即為交流調(diào)速電機(jī)7的動力輸入端。本實(shí)用新型的有益效果是(I)實(shí)現(xiàn)了節(jié)水灌溉的綠色化、無污染、低成本；(2)提高了節(jié)水灌溉系統(tǒng)的工作適應(yīng)能力；(3)計算機(jī)通過電機(jī)控制器對交流調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使出水量與需水量相吻合，提高了節(jié)水灌溉系統(tǒng)的精準(zhǔn)化程度。

圖I是綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.太陽能發(fā)電裝置2.太陽能電池3.充放電調(diào)節(jié)器4.DC/AC逆變器5.電源控制柜6.供水裝置7.交流調(diào)速電機(jī)8.水泵9.灌溉裝置10.分水管11.噴頭
12.主水管13.水源14.計算機(jī)15.電機(jī)控制器16.沼氣發(fā)電機(jī)17.沼氣余熱回收裝置18.脫硫及水氣分離裝置19.沼氣發(fā)電裝置20.廢物混合池21.泵22.沼氣發(fā)酵罐
23.市電24.蓄電池組具體實(shí)施方式
下面參照附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容及其具體實(shí)施方式
。圖I是綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，太陽能發(fā)電裝置I、市電23和沼氣發(fā)電裝置19組成能源動カ裝置，供水裝置6和灌溉裝置9組成節(jié)水灌溉裝置，太陽能發(fā)電裝置I的輸出端、市電23和沼氣發(fā)電裝置19的輸出端分別與電源控制柜5的三個輸入端連接，太陽能發(fā)電裝置I的輸出端即為DC/AC逆變器4的輸出端，沼氣發(fā)電裝置19的輸出端即為沼氣發(fā)電機(jī)16的輸出端，供水裝置6的輸入端與電源控制柜5的輸出端連接,供水裝置6的輸入端即為交流調(diào)速電機(jī)7的動カ輸入端，供水裝置6通過主水管12與灌溉裝置9連接；太陽能電池2、充放電調(diào)節(jié)器3、DC/AC逆變器4和蓄電池組24組成太陽能發(fā)電裝置1，太陽能電池2的輸出端連接充放電調(diào)節(jié)器3的輸入端，充放電調(diào)節(jié)器3的輸出端連接DC/AC逆變器4的輸入端，充放電調(diào)節(jié)器3下部的出電端和入電端分別連接蓄電池組24的充電端和放電端；廢物混合池20、泵21、沼氣發(fā)酵罐22、脫硫及水氣分離裝置18、沼氣發(fā)電機(jī)16和沼氣余熱回收裝置17組成沼氣發(fā)電裝置19，廢物混合池20通過泵21與沼氣發(fā)酵 罐22連接，沼氣發(fā)酵罐22通過脫硫及水氣分離裝置18與沼氣發(fā)電機(jī)16連接，沼氣余熱回收裝置17與沼氣發(fā)電機(jī)16的余熱排出ロ連接并將回收的沼氣余熱傳至沼氣發(fā)酵罐22 ;交流調(diào)速電機(jī)7、電機(jī)控制器15、計算機(jī)14、水泵8和水源13組成供水裝置6，計算機(jī)14連接電機(jī)控制器15的輸入端，電機(jī)控制器15的輸出端與交流調(diào)速電機(jī)7的調(diào)速端ロ連接，交流調(diào)速電機(jī)7的電機(jī)軸與水泵8連接，水泵8通過水管與水源13連接；噴頭11和分水管10連接構(gòu)成灌溉裝置9。當(dāng)光照充分時，停止沼氣發(fā)電裝置19工作，電源控制柜5控制太陽能發(fā)電裝置I與供水裝置6接通，同時電源控制柜5控制沼氣發(fā)電裝置19及市電23與供水裝置6斷開，太陽能電池2將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并經(jīng)充放電調(diào)節(jié)器3將電能存貯于蓄電池組24，蓄電池組24充滿后通過充放電調(diào)節(jié)器3將電能釋放至DC/AC逆變器4，DC/AC逆變器4將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并通過電源控制柜5將交流電傳輸至交流調(diào)速電機(jī)7，驅(qū)動交流調(diào)速電機(jī)7轉(zhuǎn)動，交流調(diào)速電機(jī)7帶動水泵8運(yùn)轉(zhuǎn)并將水從水源13中抽取，水通過主水管12輸入分水管10，最后水由噴頭11噴出；農(nóng)業(yè)人員測得田間不同地塊的土壌水分?jǐn)?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)14中的灌概數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析計算，得出農(nóng)田灌溉需水量，計算機(jī)14中的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序根據(jù)農(nóng)田灌溉需水量發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令，電機(jī)控制器15根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令來調(diào)節(jié)交流調(diào)速電機(jī)7的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵8的轉(zhuǎn)速和抽水量，使得灌溉裝置9的出水量與農(nóng)田灌溉需水量相吻合。當(dāng)光照不充分時，啟動沼氣發(fā)電裝置19，電源控制柜5控制沼氣發(fā)電裝置19與供水裝置6接通，同時電源控制柜5控制太陽能發(fā)電裝置I及市電23與供水裝置6斷開，廢物混合池20中的原料液由泵21抽入沼氣發(fā)酵罐22中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫及水氣分離裝置18進(jìn)行脫硫及水氣分離，最后沼氣進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)16中燃燒并轉(zhuǎn)換為電能，沼氣發(fā)電機(jī)16通過電源控制柜5將電能傳輸至交流調(diào)速電機(jī)7，驅(qū)動交流調(diào)速電機(jī)7轉(zhuǎn)動，交流調(diào)速電機(jī)7帶動水泵8運(yùn)轉(zhuǎn)并將水從水源13中抽取，水通過主水管12輸入分水管10，最后水由噴頭11噴出；農(nóng)業(yè)人員測得田間不同地塊的土壌水分?jǐn)?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)14中的灌概數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析計算，得出農(nóng)田灌溉需水量，計算機(jī)14中的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序根據(jù)農(nóng)田灌溉需水量發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令，電機(jī)控制器15根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令來調(diào)節(jié)交流調(diào)速電機(jī)7的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵8的轉(zhuǎn)速和抽水量，使得灌溉裝置9的出水量與農(nóng)田灌溉需水量相吻合。當(dāng)光照不充分且沼氣發(fā)酵原料臨時短缺時，即太陽能發(fā)電裝置I和沼氣發(fā)電裝置19均無法正常工作時，電源控制柜5控制市電23與供水裝置6接通，同時電源控制柜5控制太陽能發(fā)電裝置I和沼氣發(fā)電裝置19與供水裝置6斷開，以普通電力為能源動力驅(qū)動交流調(diào)速電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)，交流調(diào)速電機(jī)7帶動水泵8運(yùn)轉(zhuǎn)并將水從水源13中抽取，水通過主水管12輸入分水管10，最后水由噴頭11噴出；農(nóng)業(yè)人員測得田間不同地塊的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù) 后，將數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)14中的灌溉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析計算，得出農(nóng)田灌溉需水量，計算機(jī)14中的電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序根據(jù)農(nóng)田灌溉需水量發(fā)出電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令，電機(jī)控制器15根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令來調(diào)節(jié)交流調(diào)速電機(jī)7的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵8的轉(zhuǎn)速和抽水量，使得灌溉裝置9的出水量與農(nóng)田灌溉需水量相吻合。
權(quán)利要求1.一種綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括能源動力裝置和節(jié)水灌溉裝置，其特征是，所述的能源動力裝置由太陽能發(fā)電裝置(I)、市電(23)和沼氣發(fā)電裝置(19)組成，太陽能發(fā)電裝置⑴的輸出端、市電(23)和沼氣發(fā)電裝置(19)的輸出端分別與電源控制柜(5)的三個輸入端連接，所述的節(jié)水灌溉裝置由供水裝置(6)和灌溉裝置(9)組成，供水裝置(6)的輸入端與電源控制柜(5)的輸出端連接，供水裝置(6)通過主水管(12)與灌溉裝置(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的太陽能發(fā)電裝置⑴由太陽能電池⑵、充放電調(diào)節(jié)器⑶、DC/AC逆變器(4)和蓄電池組(24)組成，太陽能電池(2)的輸出端連接充放電調(diào)節(jié)器(3)的輸入端，充放電調(diào)節(jié)器(3)的輸出端連接DC/AC逆變器(4)的輸入端，充放電調(diào)節(jié)器(3)下部的出電端和入電端分別連接蓄電池組(24)的充電端和放電端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的沼氣發(fā)電裝置(19)由廢物混合池(20)、泵(21)、沼氣發(fā)酵罐(22)、脫硫及水氣分離裝置(18)、沼氣發(fā)電機(jī)(16)和沼氣余熱回收裝置(17)組成，廢物混合池(20)通過泵(21)與沼氣發(fā)酵罐(22)連接，沼氣發(fā)酵罐(22)通過脫硫及水氣分離裝置(18)與沼氣發(fā)電機(jī)(16)連接，沼氣余熱回收裝置(17)與沼氣發(fā)電機(jī)(16)的余熱排出口連接并將回收的沼氣余熱傳至沼氣發(fā)酵罐(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的供水裝置(6)由交流調(diào)速電機(jī)(7)、電機(jī)控制器(15)、計算機(jī)(14)、水泵(8)和水源(13)組成，計算機(jī)(14)連接電機(jī)控制器(15)的輸入端，電機(jī)控制器(15)的輸出端與交流調(diào)速電機(jī)(7)的調(diào)速端口連接，交流調(diào)速電機(jī)(7)的電機(jī)軸與水泵(8)連接，水泵(8)通過水管與水源(13)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的灌溉裝置(9)由噴頭(11)和分水管(10)連接構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的太陽能發(fā)電裝置⑴的輸出端即為DC/AC逆變器(4)的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的沼氣發(fā)電裝置(19)的輸出端即為沼氣發(fā)電機(jī)(16)的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，其特征是，所述的供水裝置(6)的輸入端即為交流調(diào)速電機(jī)(7)的動力輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)，旨在提供一種無污染、多能源選擇、不同地域和不同氣候條件適應(yīng)性強(qiáng)、成本低的綠色能源式節(jié)水灌溉系統(tǒng)。它包括能源動力裝置和節(jié)水灌溉裝置，所述的能源動力裝置由太陽能發(fā)電裝置、市電和沼氣發(fā)電裝置組成，太陽能發(fā)電裝置的輸出端、市電和沼氣發(fā)電裝置的輸出端分別與電源控制柜的三個輸入端連接，所述的節(jié)水灌溉裝置由供水裝置和灌溉裝置組成，供水裝置的輸入端與電源控制柜的輸出端連接，供水裝置通過主水管與灌溉裝置連接。本實(shí)用新型適合在晴天或陰天、普通電力缺乏地區(qū)、沼氣發(fā)酵原料臨時短缺等各種情況下使用。
文檔編號A01G25/16GK202374815SQ2011205521
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者李冰怡, 王成 申請人:吉林大學(xué)