基于太陽能供電的溫室環境智能監控系統

摘要：系統設計包含太陽能供電和環境智能監控兩模塊，利用太陽能光伏組件陣列進行光電轉換為系統提供電能，并且采用了MPOT和自跟蹤的方法，實現對太陽能的高效率利用。借助傳感器和微處理器實現環境智能監控，所控制的因子有溫度、濕度、CO2濃度以及光照，使農作物生長在最為合適的環境中，提高農作物產量與質量。
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外都得到了廣泛的應用，其中以美國、日本、荷蘭等國家發展最為迅速，基本實現了環境智能監控和遠程監測。而在國內，大部分溫室大棚未采用智能控制技術，且存在環境控制能力低、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作物的產量與質量，因此，廣泛實現溫室的智能監控很有必要。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較遠的空曠地區，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
要實現對太陽能的利用，可以借助于太陽能電池實現光電轉換，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和光伏系統自跟蹤技術。影響農作物的生長因子主要有：溫度、濕度、CO2濃度以及光照。實現對各生長因子的智能控制，能很大程度地提高農作物的產量與質量。
基于太陽能供電的溫室環境智能監控系統框圖如圖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、蓄電池充放電監控、自跟蹤系統以及電壓轉換4個部分。MPPT的實現和自跟蹤系統均是為了實現太陽能更高效率的利用，蓄電池充放電監控則是對蓄電池、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。