太阳能智能灌溉系统.pdf-资料库

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基于太阳能的智能蔬菜大棚系统说明书摘要：随着环境问题的不断增加和国家对节能减排的重视，开发和利用身边的可再生资源，减少化石燃料燃烧对环境的破化成为了人们关注的重点，本项目研究和调查了农村蔬菜大棚存在浪费电能的现象，目前的蔬菜大棚灌溉都是采用市电灌溉，没有智能识别和控制功能，造成很多浪费，所以我们采用了利用太阳能供电系统给电源供电，达到节能环保的目的，综合利用土壤湿度检测及智能灌溉系统、智能显示操作系统、一键报警系统来实现智能化控制。太阳能供电系统主要使用太阳能电池板和超级电容，通过太阳能电池板给超级电容充电，超级电容作为主要储能元件，从而实现为其他用电设备供电。土壤湿度检测及灌溉系统使用土壤湿度传感器来检测土壤湿度，使用 stm32 单片机显示土壤湿度值并通过继电器控制电机，当湿度低于预定湿度时自动浇灌。智能显示操作系统 stm32 控制显示屏，可以实时观测数据并实现各项功能，还可同步至手机等移动设备，方便快捷，实现人工智能化。一键报警系统采用 GSM A6 模组实现一键报警功能，可以在危险情况下向手机推送信息并报警，确保人身财产安全。该系统实现了观测控制智能化，满足了当前社会绿色环保，智能便捷的需求，在未来能源市场有较大的发展空间。关键词：太阳能、人工智能、一键报警 1 研制背景及意义从上世纪 50 年代光热发电技术诞生至今，全球太阳能光热发电产业经历了多个发展阶段。当前全球太阳能光热发电市场呈现出美国、西班牙装机总量领跑，新兴市场装机开始释放，整个产业全球范围蓬勃发展的局面。尽管不同来源数据略有出入，但粗略算来，截至 2015 年 12 月底，全球已建成投运的光热电站已接近 5 吉瓦。

图一全球太阳能光热发电累计装机容量（2006~2015 年）【1】本作品利用自然界的可再生资源，提出了一种利用太阳能转化成电能并通过蓄电池储存，利用取之不尽用之不竭的绿色资源，实现零碳排放；通过设置单片机智能控制电路，使该设计作品具有自动检测湿度、根据湿度控制灌溉系统、自动报警系统、自动补光系统以便为植物提供源源不断的光能，同时采用 HTML5 来实现上位机技术设置人机界面，可以通过手机界面控制蔬菜大棚，最终实现节能环保、人工智能等要求。 2 国内外研究现状自“六五”以来我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。我国政府明确提出： “因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”。制定了《中国 21 世纪议程》，进一步明确了太阳能重点发展项目，经过十余年的努力，中国已成为世界公认的太阳能利用产业和市场大国。随着太阳能光热发电产业在越来越多的太阳能资源国相继启动，南非、摩洛哥、印度、智利等新兴市场开始崛起。凭借较好的光照条件、丰富的太阳能资源和巨大的太阳能热发电潜能，这些国家规划、宣布建设更多新的太阳能光热发电站，正在成为未来太阳能光热发电装机的主要增长市场。目前太阳能仅作为能源，与智能设备结合相对较少，因此我们将太阳能与人工智能结合，利用太阳能供电，单片机实现智能控制，HTML5 来实现上位机技术设置人机界面，从而实现手机端远程控制蔬菜大棚，方便农业生产，节能环保 1

3 设计内容 3.1 太阳能电池板供电设备本项目采用太阳能电池板作为供电设备，将太阳能转换为电能储存，不消耗燃煤发电的电力，从而具有节约能源、保护环境、适用范围广的特点。供电单元包括太阳能电池板、整流电路、稳压电路、极性转换模块、充电保护模块、超级电容。采用超级电容作为储能元件，超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质，且自身寿命较长，因而是一种新型的绿色环保电源。【2】通过二极管和继电器实现检测到太阳能停止充电时，超级电容自动放电。 3.2 土壤湿度检测及智能灌溉系统该土壤湿度检测及智能灌溉系统以 stm32 单片机为核心。湿度的采集采用土壤湿度传感器。主要用来测量土壤容积含水量，并将监测到的实时数据导入单片机。若检测到的土壤湿度值低于系统所设定的最低湿度值，系统则自动灌溉功能，进行灌溉。 3.3 智能显示操作系统通过 stm32 控制显示屏，能够显示此系统各目标功能及实时检测数据，设置启动界面，点击启动按钮后进入智能显示系统，包括土壤湿度值、大棚温度、大棚空气质量、大棚光照强度、开始浇水、停止浇水等。可以智能化地满足个人操作需求，方便对系统进行监测并及时做出各项调整。同时通过 HTML5 来实现上位机技术设置人机界面，可以将操作界面同步至手机等移动设备，可以进行更加方便快捷的操作，在节能环保的同时实现人工智能化。 3.4 一键报警系统采用 GSM A6 模组实现一键报警功能，GSM A6 支持 GSM/GPRS 四个频段，采用 GPRS 进行数据传输，当有火灾发生、小偷偷窃等危险情况时，该系统会立即向手机端发送短信提醒，并自动拨打 110 报警电话，避免经济损失，保护人身安全。 4 附图说明 4.1 硬件电路图 4.1.1 太阳能供电电路 2

图二太阳能供电电路 4.1.2 整体电路结构图 4.2 作品实物图图三整体电路结构图 3

图四太阳能智能控制系统设计工作原理 5 创新点及应用前景本作品巧妙的将太阳能和单片机人工智能联合起来，智能灌溉系统、智能显示操作系统、一键报警系统，节省了人力物力，又可以广泛的应用到社会生产中。同时利用 HTML5 来实现上位机技术设置人机界面，将操作界面同步至手机等移动设备，可以进行更加方便快捷的操作，在节能环保的同时实现人工智能化。目前来说，太阳能是前沿的研究领域，技术尚未成熟。而单片机，即人工智能则刚在市场上崭露头角，其前途不可限量。而本作品将两者结合则更是一种趋势 - 全智能状态。本作品可应用到室内温度及湿度监控和土壤湿度测试及灌溉、可以用作家用防盗系统和自动照明系统，可以推广到智能家居系统。参考文献 [1] http://guangfu.bjx.com.cn/news/20161121/790651.shtml [2]段敏,张丽萍,邱林,张大明,申彩英.电动汽车技术.北京理工大学出版社，2015.09 [3]张旭,亓学广,李世光,等.基于 STM32 电力数据采集系统的设计[J]电子测量技术， 2010 [4]王文杰.人工智能原理与应用[M].人民邮电出版社，2004 5

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