基于太陽(yáng)能供電的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含太陽(yáng)能供電和環(huán)境智能監(jiān)控兩模塊，利用太陽(yáng)能光伏組件陣列進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)提供電能，并且采用了MPOT和自跟蹤的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的高效率利用。借助傳感器和微處理器實(shí)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(zhǎng)在最為合適的環(huán)境中，提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：溫室；單片機(jī)；太陽(yáng)能光伏組件陣列；傳感器

0 引言
為適應(yīng)市場(chǎng)的需求，目前溫室大棚在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用，其中以美國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)家發(fā)展最為迅速，基本實(shí)現(xiàn)了環(huán)境智能監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。而在國(guó)內(nèi)，大部分溫室大棚未采用智能控制技術(shù)，且存在環(huán)境控制能力低、自動(dòng)化程度落后、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，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(shí)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(yùn)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(yuǎn)的空曠地區(qū)，對(duì)電能的利用并非很方便，但是太陽(yáng)能資源豐富，因此如何實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的利用成為一個(gè)值得思考與解決的問(wèn)題。

1 設(shè)計(jì)思想
要實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的利用，可以借助于太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，近年來(lái)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率與使用壽命都有了很大的提高，目前單晶硅的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30％左右。因此利用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)為溫室大棚供電成為了可能，為提高太陽(yáng)能利用率，可采用MPPT和光伏系統(tǒng)自跟蹤技術(shù)。影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)因子主要有：溫度、濕度、CO2濃度以及光照。實(shí)現(xiàn)對(duì)各生長(zhǎng)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(yáng)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(shè)計(jì)
2．1 太陽(yáng)能供電模塊
該模塊主要包含MPPT的實(shí)現(xiàn)、蓄電池充放電監(jiān)控、自跟蹤系統(tǒng)以及電壓轉(zhuǎn)換4個(gè)部分。MPPT的實(shí)現(xiàn)和自跟蹤系統(tǒng)均是為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能更高效率的利用，蓄電池充放電監(jiān)控則是對(duì)蓄電池、太陽(yáng)能光伏組件陣列以及負(fù)載的保護(hù)，電壓轉(zhuǎn)換使得該系統(tǒng)可為各種交流和直流負(fù)載供電。太陽(yáng)能供電模塊框圖如圖2所示。