太阳能智能节水喷灌系统的管网优化设计

发布时间：2020-07-08 13:28

【摘要】：喷灌是现代节水灌溉技术中常用的一种节水灌溉方法,它主要通过压力设备把水增压喷洒到空中形成微小的水滴,然后均匀地喷洒在需要灌溉的区域,喷洒效果形似自然降雨。太阳能智能节水喷灌系统,是一种基于传统喷灌技术,以太阳能为节点控制能源,对作物根部土壤的墒情进行检测,并且能够利用低压水源根据作物需水情况进行随机灌溉的一种喷灌系统。由于节水节能,成本低,并克服定时浇灌的盲目性,避免下雨灌溉、粗放灌溉的缺点,易于实现植物的智能化、自动化灌溉。随着太阳能智能节水喷灌系统在工程实际中的应用,其管网的工程投资也不断的增加,约占整个系统的60%以上,因此对喷灌系统的管网进行优化规划以及优化设计对降低整个喷灌系统的工程造价将具有重要的现实意义。本文针对太阳能节水喷灌系统的管网优化设计,主要进行了以下研究:1.研究了太阳能智能节水喷灌系统的组成,设计了一套太阳能自动抽水与智能节水灌溉的供水系统,从而构建出了喷灌管网的首部枢纽,为管网优化奠定了基础。2.针对太阳能智能节水喷灌系统的管网组成类型、管网布置方式进行了相关研究。其中包括:管网首部枢纽的布置、太阳能智能节水灌溉器的布置、管网干管、支管的布置方式、管网水力计算。3.研究了喷灌管网系统中不同竖管高度下喷头喷洒水量分布范围的影响,绘制了喷洒水量分布曲线,为管网优化中竖管优化设计提供一定参考,同时在研究过程中也进行了相应的工程示范。4.采用单纯形线性规划法建立了小型智能节水喷灌系统的管网优化数学模型。以年费用最低为目标函数,建立了相应的约束条件,进行了管网优化求解,通过与工程实例相结合,把构建的数学模型运用于广州市福山农场太阳能智能节水喷灌项目进行检验,结果表明利用单纯形法使得管网的铺设成本减小了18.8%,降低了管网的工程投资。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S275.5;TK519
【图文】：

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图 2-2 实物安装图Figure 2-2 Physical installation diagram2.2.1 太阳能电池板太阳能电池也叫作光伏电池,它通过利用半导体的光生伏特效应把光能转换为直流形式电能的器件[41]。光伏电池单体是太阳能电池板最基本的单元，由若干个这样的单体组成光伏电池组件，再通过串并联的形式将若干个这样的组件根据需要进行相应的排列组合就获得特定功率的太阳能电池阵列。太阳能电池单体主要利用半导体材料制造，目前常用于太阳能自动抽水系统中的太阳电池大部分为硅太阳能电池，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅三种[42]，其中单晶硅技术较为成熟，利用率高，但造价昂贵，多晶硅、非晶硅的太阳能电池目前正处于研发阶段。

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第二章太阳能智能节水喷灌系统的原理及组成能电池板中的 P-N 结时，将会形成光生电子空穴对，并在内建电场作用下，光生电子向 N 区移动并进入 N 区，光生空穴被推向 P 区，而 P 区的光生空穴则向相反方向移动，逐渐形成 N 区至 P 区的感应电流，从而形成光生电场，该电场使得 P-N 结两边不断积聚正、负电荷，于是产生光生电动势。该过程的本质是：光能转换成电能的过程。

【参考文献】