风光互补供电频振式杀虫灯控制系统.doc
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1、 编号 淮安信息淮安信息职业职业技技术术学院学院 毕毕业业论论文文 题 目 风光互补供电频振式杀虫灯 控制系统设计 学生姓名 学 号 系 部电子工程系 专 业应用电子 班 级 指导教师 二一年十月 2 摘要摘要 随着科技的进步和经济建设的发展,各类型的建筑物对火灾自动报警控制 系统提出了更高的要求。特别是目前正在我国逐步兴起的智能建筑中,就更是 如此。据估计近两年火灾自动报鳌和消防联动控制系统的年需求量约达20多亿 元人民币。相关部门和公司在各类烟雾传感器组成的探测器的研发上都投入了 很大的物力和财力。由于受农业生产者的认识水平和技术水平发展限制,发展 易维护、易检修 、针对性强、使用效率高、
2、不伤害生态环境的水稻田专用频振 式杀虫灯来构建物理防治体系的专门研究还未能得到深入研究和推广应用,近 年由于风能、太阳能等清洁能源应用到物理防治技术中,其环保、绿色、适应 性强的特性符合农业生产的发展趋势,我国在各项农业生产中已经开始进行示 范应用,在高效种养生产方式中,为了给产出的农产品贴上绿色有机产品的标 签,物理防治技术应用推广必不可少。为了取得高产量,减少劳力和费用的投 入,人们开始使用化学防治,化学防治作为一种最重要的植保措施,迄今一直 在农业生产中发挥着不可替代的作用,但化学防治也带来了许多负面影响。盲 目使用或滥用化学农药,已产生了严重的后果。当前,因片面强调化学防治, 不少地方
3、因化学农药造成的农田环境污染,致使在采用无公害生产技术的情况 下,农产品内农药残留仍然超标,面对我国农业由产量型农业转向质量效益型 农业、人们对农产品品质及食用安全性的日益重视、人们环保意识的不断增强 以及我国加入WTO后农产品竞争融入国际大循环等一系列新情况新形势,由化学 防治引发的农药残留、农业有害生物抗药性增强与农业有害生物再猖獗等危害 已深刻地暴露出来,成为我国无公害生态农业发展过程中急待解决的首要问题。 因此,因地制宜切实加强符合无公害生态农业要求的植保技术研究与应用,不 断推进植物保护朝着以农业有害生物精准测报为基础,高效非化学防治为主控 措施,可持续化学防治为应急后盾的无公害方向
4、发展,已十分迫切。在虫害防 治项目上,物理防治技术日趋成熟,为大面积推广应用提供了可靠保 本文设计了一套红外光电烟雾探测系统(减光式)。该系统以 AT89552 为微 控制器件,以红外发光二极管作为发射源,光电二极管作为接收器,确定了系 统总体设计方案和具体电路结构。 具体所做的工作如下: 1、确定了设计方案并完成了系统电路设计及软件设计。 2、突出考虑了系统的智能化设计 (包括沾污自检,不同距离和环境阂值的 自动调节等)。 3、对系统进行调试 (模拟多种情况进行探测),完成了具有沾污自检、发 射功率自动调节、低功耗等优点的智能化光电烟雾报普系统。 关键词关键词:风光互补 2 目录目录 摘摘
5、要要 I I 目目 录录 第一章第一章 资源的评价与风光互补发电的合理性目资源的评价与风光互补发电的合理性目 1 1 1.11.1 资源的评价资源的评价1 1 1.21.2 风光互补发电的合理性风光互补发电的合理性1 1 第二章第二章 传感器概述传感器概述 2 2 2.12.1 风光互补供电控制系统简介风光互补供电控制系统简介2 2 2.22.2 风光互补发电的合理性风光互补发电的合理性2 2 2.32.3 风光互补系统的适用范围及条件风光互补系统的适用范围及条件 . .3 32.42.4 风光互补系统的设计原理风光互补系统的设计原理4 4 2.52.5 本课题主要研究内容本课题主要研究内容5
6、 5 第三章第三章 风光互补系统的优点以及杀虫灯的使用方法风光互补系统的优点以及杀虫灯的使用方法 6 6 3.13.1 风光互补系统的优点风光互补系统的优点6 6 3.23.2 杀虫灯的一般使用方法杀虫灯的一般使用方法6 6 第四章第四章 风光互补供电频振式杀虫风光互补供电频振式杀虫灯灯控制系统设计控制系统设计 7 7 4.14.1 硬件电路设计部分硬件电路设计部分 7 7 4.24.2 风光互补供电电路图风光互补供电电路图 1414 2 4.34.3 PCBPCB 版的设计版的设计 1414 4.44.4 系统实物系统实物 1515 结束结束语语1717 致致 谢谢 1818 参考文献参考文
7、献 1 19 9 2 第一章第一章 资源的评价与风光互补发电的合理性资源的评价与风光互补发电的合理性 1.11.1 资源的评价资源的评价 太阳能是地球上一切能源的来源, 太阳照射着地球的每一片土地。风能是 太阳能在地球表面的另外一种表现形式, 由于地球表面的不同形态如沙土地面、 植被地面和水面对太阳光照的吸热系数不同, 在地球表面形成温差, 地表空气 的温度不同形成空气对流而产生风能。太阳能与风能在时间上和地域上都有很 强的互补性。白天太阳光最强时, 风很小, 太阳落山后, 光照很弱, 但由于地 表温差变化大而风能加强。在夏季, 太阳光强度大而风小, 冬季, 太阳光强度 弱而风大。太阳能和风能
8、在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有 最佳的匹配性, 风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。 1.21.2 风光互补发电的合理性风光互补发电的合理性 光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能,然后通过控制器对蓄电池充电 最后通过 逆变器对用电负荷供电的一套系统 该系统的优点是系统供电可靠性高。运行维护成本低, 缺点是系统造价高风电系统是利用小型风力发电机将风能转换成电能,然而通过控制器对 蓄电池充电,最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统 该系统的优点是系统发电量较高。 系统造价较低,运行维护成本低,缺点是小型风力发电机可靠性低。另外风电和光电系统 都存在一个共同的缺陷,就是电
9、池充电、放电、逆变进行统一管理,风力发电单元利用小 型风力发电机 转换风能 同时通过智能管理核心控制。整个系统的允放电,两个单元在能 源的采集上互相补充。同时又各具特色,光伏发电单元供电可靠。运行维护成本低,但造 价高,风力发电单元发电量高,造价和运行维护成本低 但可靠性低储能元件铅酸蓄电池足 风光互补独立 电源系统常用的储能元件、其成本低、容量大、免维护的特性使其成为风光 互补独立电源的首选。由于风电和光电单元必须通过蓄电池储能才能稳定供电。蓄电池合 理的容量和科学的充放电是系统寿命的保证,系统采用双标三阶段充电。实现对铅酸蓄电 池的科学充电,风光互补独立电源采用双储能系统。包括套铅酸蓄电池
10、组,使得充放电能 同时进行。通过智能核心控制既可 以对负载放电 同时叉可 以在充电条件到达时对备用储 能电池组充电两组蓄电池之间的切换由系统实时监测其电压状态决定可充放模块由智能管 理核心驱动的充电模块。根据系统的不同。选取不同电压等级的来实现系统对蓄电池的充 放电逆变器系统不仅可 以提供稳定的直流供电 带动直流负载 而且可以通过逆变吕提供单 相交流电智能管理核心由、液晶显示模块、键盘、组成是系统控制、管理的核心、驱动、 充电模块实现对蓄电池的双标三阶段充电、驱动、实现、逆变以及系统的实时保护和数据 再现与传输等。同时提供风机的磁电限速保护。在风力过功率时,给风机反向磁阻力矩, 降低风机转速系
11、统核心选用公司的单片机。其丰富的片上资源使得系统的控制和管理都极 为方便。 2 第二章第二章 传感器概述传感器概述 2.12.1 风光互补供电控制系统简介风光互补供电控制系统简介 单独的太阳能或风能系统, 由于受时间和地域的约束, 很难全天候利用太 阳能和风能资源。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性, 风光 互补发电系统是在资源利用上的最佳匹配。综合利用了风能、光能的风光互补 独立电源系统是一种合理的电源系统。不仅能为电网供电不便的地区, 提供低 成本、高可靠性的电源, 而且也将为解决当前的能源危机和环境污染开辟了一 条新路。 太阳能光伏发电是通过太阳能电池吸收阳光的光能后变成电能
12、输出。一个 完整的光伏发电系统包括太阳能电池方阵(也称光伏方阵)、充放电控制器、 蓄电池组、支架、功能电路单元、输配线缆等配套系统组成,其中不同电压等 级、不同电流大小、不同功率输出的太阳能电池方阵(也称光伏方阵)由若干 块光伏组件经串、并联后组成。 风力发电系统,是利用风力带动风机叶片旋转,再透过增速机将旋转的速 度提升,来促使发电机发电。风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气 污染。 2.22.2 风光互补发电的合理性风光互补发电的合理性 光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能, 然后通过控制器对蓄电池充 电, 最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统供电可 靠性高,
13、 运行维护成本低, 缺点是系统造价高。风电系统是利用小型风力发电 机, 将风能转换成电能, 然而通过控制器对蓄电池充电, 最后通过逆变器对用 电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统发电量较高, 系统造价较低, 运 行维护成本低。缺点是小型风力发电机可靠性低。另外, 风电和光电系统都存 在一个共同的缺陷, 就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡, 风电 和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电, 但每天的发电量受天气的影 响很大, 会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态, 这也是引起蓄电池组使用 寿命降低的主要原因。资派的评价太阳能是地球上一切能源的来源, 太阳照射 着地球的每一片土地。
14、风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式, 由于地 球表面的不同形态如沙土地面、植被地面和水面对太阳光照的吸热系数不同, 在地球表面形成温差, 地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。太阳能 与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时, 风很小, 太 阳落山后, 光照很弱, 但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季, 太阳光强 度大而风小, 冬季, 太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使 2 风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性, 风光互补发电系统是资源条件 最好的独立电源系统。风光互补发电的合理性光电系统是利用光电板将太阳能 转换成电能, 然后通过控制器对蓄电池
15、充电, 最后通过逆变器对用电负荷供电 的一套系统。该系统的优点是系统供电可靠性高, 运行维护成本低, 缺点是系 统造价高。风电系统是利用小型风力发电机, 将风能转换成电能, 然而通过控 制器对蓄电池充电, 最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统。该系统的优 点是系统发电量较高, 系统造价较低, 运行维护成本低。缺点是小型风力发电 机可靠性低。另外, 风电和光电系统都存在一个共同的缺陷, 就是由于太阳能 与风能的互补性强, 风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在 资源上的缺陷。同时, 风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的, 所以风光互补发电系统的造价可以降低, 系统成本趋于
16、合理。发电系统可以根 据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置, 即可保证系统供 电的可靠性, 又可降低电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求, 风光互补发电系统都能够作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该 说, 风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。 2.32.3 风光互补系统适用范围及条件风光互补系统适用范围及条件 2.3.12.3.1 风光互补系统适用范围风光互补系统适用范围 可广泛应用于农业、林业、蔬菜、仓库、茶叶、烟草、园林、果园、大棚、 葡萄园、酒业酿造、城镇绿化、水产养殖、畜牧业等应用,可诱杀: (1)蔬菜类害虫:甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、小菜蛾、菜螟、白
17、飞虱、黄曲条跳甲、 马铃薯块茎蛾、加螟、蝼姑; (2)水稻害虫:稻螟、叶蝉、稻二化螟、稻三化螟、稻飞螟、稻纵卷叶螟; (3)棉花害虫:棉铃虫、烟青虫、红铃虫、造桥虫、盲蝽象; (4)果树害虫:突背斑红蝽、食心虫、尺蛾、吸果夜蛾、桃蛀螟; (5)森林害虫:美国白蛾、灯蛾、柳毒蛾、松毛虫、松天牛、柄天牛、光肩星天 牛、桦尺蠖、卷叶蛾、春尺蠖、杨树白蛾、大青叶婵; (6)麦类害虫:麦蛾、粘虫; (7)杂粮类害虫:高梁条螟、玉米螟、大豆食心虫、豆天蛾、谷子钻心虫、苹果 桔时蛾; (8)地下害虫:地老虎、烟青虫、金龟子、龟纹瓢虫、七星瓢虫、蝼蛄; (9)草原害虫:亚洲小车蝗、草地螟、叶甲; (10)仓储
18、害虫:大谷盗、小谷盗、麦蛾、黑粉虫、药材甲、米蛾、豆象、瓢虫 等 1326 种主要害虫 2.3.22.3.2 风光互补发电系统使用环境要求风光互补发电系统使用环境要求 风光互补发电系统在下列条件下应能连续,可靠地工作。 (1)风机耐受的室外温度:-30+55; (2)太阳能组件耐受的室外温度:-40+85; 2 (3)其他室外安装设备(不含安装基础、材料等)耐受温度:30+55; (4)室内设备耐受温度:10+45; (5)空气相对湿度:不大于 90%(255); 2.3.32.3.3 风光互补发电系统适用条件风光互补发电系统适用条件 当地年平均风速大于 3.5m/s,同时年太阳能辐射总量不小
19、于 5000MJ/m2(或太阳能每年平均日照时数不低于 1800h)为风光互补系统推荐使 用区。 满足以下条件推荐使用风光互补供电系统: (1)无市电,或者市电为四类市电,无法满足通信设备供电需求的基站; (2)如果新建基站的市电引入距离较远,市电引入费用达到(或者超过) 风光互补电源系统总投资的 70时,推荐采用风光互补电源系统。 (3)有市电、设备实际功率不大于 1000W,且是市电引入距离达到 4km 的基站。 (4)对于直放站,如市电引入距离大于 2km,推荐采用风光互补电源系统。 以上第(3)条和第(4)条为推荐采用太阳能电源系统的建议距离,因各 地市电引入费用造价差距较大,故应通过
20、具体计算测算出不同供电方案的投资, 根据投资测算确定采用何种供电方案。 2.42.4 风光互补系统的设计原理以及特点风光互补系统的设计原理以及特点 2.4.12.4.1 风光互补系统的设计原理风光互补系统的设计原理 太阳能全自动杀虫灯,是利用白天将太阳能转换成电能,储存于免维护储 能蓄电池内,晚间系统自动控制器件,根据光照亮度自动开启光源及光源外配 置高压击杀网,利用光源对害虫的引诱力,将害虫引诱飞来,在飞扑光源的过 程中,使之触到设在光源外围的高压电网,此时高压电网瞬间放电将其杀死设 计原理 昆虫的视网膜上有一种色素,它能够吸收某一特殊波长的光,并引起光反应, 刺激视觉神经而趋向光源昆虫的可
21、见光区要比人类的可见光区更偏向于短波段 光,大多数趋光性昆虫对波长 36550nm 的光波趋性极强杀虫灯光源利用 36550nm 波长紫外光对昆虫具有较强的趋光、趋波、趋色、趋性的特性原理, 2 确定对昆虫的诱导波长,研制专用光源,利用放电产生的低温等离子体,紫外 光辐射对害虫产生的趋光兴奋效应,引诱害虫扑向灯的光源在该诱捕害虫的过 程中,又可利用同种害虫雌雄间相互发出和接收性激素气味信号吸引,吸引害 虫飞向杀虫灯,使害虫在未经交尾产卵前即被灭杀,达到有效地阻断害虫的生 殖繁育链。 2.4.22.4.2 风光互补系统的特点风光互补系统的特点 1、利用太阳能是得天独厚的,取之不竭,用之不尽的长效
22、能源,在能源资 源日益枯竭的时代,是最理想的新能源利用项目,符合“可持续发展的战略要求 “ 2、太阳能具有清洁、安全、无污染的特点,是典型的环保型能源相比普通 杀虫灯,太阳能是低压直流电源,更安全、对人畜无危险而且不仅减少了农药 的污染,还大大提高了农副产品质量。 3、利用太阳能光伏杀虫技术,不需架设电线,节省了输电线路的投资,同 时省了辅设电路对耕地的占用,便于农夫耕作,而且避免了在耕作中,伤及电 路并产生触电的安全隐患。 4、设备投资,运行成本极低,特别是当前电能供给非常紧张,推广应用该 技术更具其重要性节省了运行中的大量费用。 5、装置拆装方便,适用范围广,川区、山区;农作物、粮田、果林
23、、蔬菜 均可应用。 6、此技术是根据害虫的习性而设计,高压使用频振式杀虫灯,可大大节约 农药投入,减轻农民劳动强度,减少环境污染,有效保护天敌,对人、畜安全, 因而具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。 2.52.5 本课题主要研究内容本课题主要研究内容 风光互补供电频振式杀虫灯来诱杀水稻田的害虫,取得较好效果。能有效 地降低水稻害虫的密度,从而减少农药使用次数,而且频振式杀虫灯对水稻天 敌的杀伤作用比黑光灯要小,是目前较为理想的诱杀工具,应用诱杀成果,为 水稻虫害提供较为准确的预报,从而打准打狠水稻虫害,达到减少农药使用量 和使用次数。通过在水稻田养殖龙虾、螃蟹等水产,又可进一步降低农药的
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