基于太陽能供電的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：系統(tǒng)設計包含太陽能供電和環(huán)境智能監(jiān)控兩模塊，利用太陽能光伏組件陣列進行光電轉換為系統(tǒng)提供電能，并且采用了MPOT和自跟蹤的方法，實現(xiàn)對太陽能的高效率利用。借助傳感器和微處理器實現(xiàn)環(huán)境智能監(jiān)控，所控制的因子有溫度、濕度、CO2濃度以及光照，使農(nóng)作物生長在最為合適的環(huán)境中，提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量。
關鍵詞：溫室；單片機；太陽能光伏組件陣列；傳感器

0 引言
為適應市場的需求，目前溫室大棚在國內(nèi)外都得到了廣泛的應用，其中以美國、日本、荷蘭等國家發(fā)展最為迅速，基本實現(xiàn)了環(huán)境智能監(jiān)控和遠程監(jiān)測。而在國內(nèi)，大部分溫室大棚未采用智能控制技術，且存在環(huán)境控制能力低、自動化程度落后、價格昂貴等缺點，這在很大程度上降低了溫室農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，因此，廣泛實現(xiàn)溫室的智能監(jiān)控很有必要。此外，維持溫室大棚的正常運行需要提供充足的電能，而一般大型的溫室大棚位于離居民生活區(qū)較遠的空曠地區(qū)，對電能的利用并非很方便，但是太陽能資源豐富，因此如何實現(xiàn)對太陽能的利用成為一個值得思考與解決的問題。

1 設計思想
要實現(xiàn)對太陽能的利用，可以借助于太陽能電池實現(xiàn)光電轉換，近年來太陽能電池的轉換效率與使用壽命都有了很大的提高，目前單晶硅的轉換效率可達30％左右。因此利用太陽能光伏系統(tǒng)為溫室大棚供電成為了可能，為提高太陽能利用率，可采用MPPT和光伏系統(tǒng)自跟蹤技術。影響農(nóng)作物的生長因子主要有：溫度、濕度、CO2濃度以及光照。實現(xiàn)對各生長因子的智能控制，能很大程度地提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。
基于太陽能供電的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 模塊化設計
2．1 太陽能供電模塊
該模塊主要包含MPPT的實現(xiàn)、蓄電池充放電監(jiān)控、自跟蹤系統(tǒng)以及電壓轉換4個部分。MPPT的實現(xiàn)和自跟蹤系統(tǒng)均是為了實現(xiàn)太陽能更高效率的利用，蓄電池充放電監(jiān)控則是對蓄電池、太陽能光伏組件陣列以及負載的保護，電壓轉換使得該系統(tǒng)可為各種交流和直流負載供電。太陽能供電模塊框圖如圖2所示。