可控太阳能灭虫灯系统设计课程汇报Word格式文档下载.docx
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我国从1958年开始使用黑光荧光灯诱集棉铃虫及其他棉虫，1964年开始大面积使用黑光灯诱集农田害虫[1]，接下来产生的频振式杀虫灯，双光灯，及发展到目前的太阳能LED杀虫灯。
太阳能是一种清洁、无污染、可再生的能源。
太阳能杀虫灯作为一种节能、环保、低投资的绿色产品，带来了可观的生态效益、经济效益和社会效益，对人类未来的发展有着深远的意义。
现今在国家对可再生能源的大力支持及太阳能事业迅速发展的大背景下，新型的太阳能杀虫灯得到大范围的推广应用。
太阳能杀虫灯白天利用太阳能光伏组件将太阳能转换成电能，储存于免维护的蓄电池内，晚间则控制系统根据光照亮度自动开启高压电网及LED光源进行工作。
LED灯管所发出的紫外光辐射对害虫产生趋光兴奋效应，引诱害虫扑向LED光源。
LED光源外配置高压击杀网，当害虫扑向光源时可将害虫杀死，达到杀灭害虫的目的。
同时，由于是使用太阳光作为能量来源，减少农药的使用次数和使用量，降低农药的成本，从而减少农药在农作物、蔬菜等中的残留量，保证农作物、蔬菜等的安全卫生，保障了人类的身体健康，减少对环境的污染，更好地保护农田生态平衡。
而且诱杀的害虫还可以作为家畜及水产养殖业的天然饲料来源，并有助于昆虫的标本收集。
此外，太阳能杀虫灯建设不需要铺设电缆，可移动性强，灯管使用LED，发光效果及使用寿命都得到广大农户的肯定与赞赏。
光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。
界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。
电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。
通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。
此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。
对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。
通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。
界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。
原理：
光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。
前一个过程是光—热转换过程；
后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。
光—电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。
太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。
当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；
与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
1、诱杀范围大，使用寿命长。
一台可辐射30亩面积，使用寿命长达10年.2、灭虫效果好，剿杀效率高。
害虫生长周期：
卵-幼虫-蛹-成虫（蛾）-卵利用蛾的趋光性，诱而杀之，诱杀率在85%以上。
而雌蛾又是下生代母体（一雌体可产卵100-500粒），剿杀害虫雌体，可达到杀一灭百，杜绝繁殖的功效，切断害虫的繁殖链，使来年害虫数量大幅减少。
3、使用范围广，作用种类多，可诱杀一千余种害虫。
可适用各种农林作物，茶园，水稻粮田基地，棉田，蔬菜基地，林木，花卉，果园，养殖等均可使用，且杀虫的过程，对环境无任何污染，节能环保对人畜无毒无害。
4、实现无公害，为民减负担。
太阳能杀虫灯减少甚至杜绝农药使用，没有污染，天坤有利于保持生态平衡，消除农产品的二次污染。
农户可逐步摆脱使用农药的沉重负担。
利国，利民又利已。
5、提高产量和质量，增产增收。
长期使用后产量提高10%—25%以上，个别地区高达100%以上，并且达到无公害农产品、绿色有机食品的种植生产标准，提高了农产品品质。
6.恢复生态平衡，增加益虫数量保护害虫的天敌。
因为太阳能杀虫灯在杀虫的过程不会产生任何有毒物质，不会有任何残留物质，保护了各种害虫的天敌和益虫，不会像农药等剧毒化学物质污染空气水源土壤和杀死益虫、青蛙、鸟类，因此逐步恢复当地的生态平衡，回归自然，也最终保护了人类的健康。
7、节能环保，安全方便。
利用太阳光能，开发使用新能源，响应符合国家提倡推广使用清洁能源，太阳能杀虫灯而且安装方便，不用架设常规电。
节约了能源，又节约了耗材费用。
有利于耕作又利于排除了常规电不安全的因素。
8、经济实惠，物美价廉。
一次投入，多年受益，节约费用，据对部分地区菜农，果农调查，每亩地需要喷洒农药每年平均80元，最高达200元以上，而使用该机每年平均费用不足10元。
9、该机性能稳定，质量可靠，结构合理，抗风力强，高低角度可随时调节，使用方便。
其外型美观大方，连片安装还可形成农业观光旅游的亮点。
10、绿色环保、保护环境、自然和谐、健康人类。
至今为止，市场上所出现的太阳能杀虫灯，在对有效资源的充分利用上做的还不够，具有根据农户所栽种植物特点，以及各个地区、各个季节作物生长过程中所产生的各种害虫特性进行相关设计和调整的功能，目前还没有在市场上出现。
如在南方，稻谷大多地方是熟的，农户就会在收完第二季的稻子之后在同一块农田里种植黄瓜、萝卜等季节性蔬菜来改良土壤，充分利用土地资源以及增加收入等。
如果农户在稻田里放置的杀虫灯所发出的光波长是稻象虫等水稻害虫所喜爱的光波长，在秋末到春初的这段时间里，这些杀虫灯对此时在农田里肆虐的莲纹夜蛾等蔬菜害虫就不具有相应的威胁性，除虫效果明显下降。
在这一阶段，白天太阳能光伏组件还是一样将光能转化为电能储存在蓄电池中。
夜晚，随着光线的变弱，控制系统还是一样会自动开启光源，而光源与蓄电池、光伏组件的使用寿命是有限的，这就造成杀虫灯成为所谓的“花瓶”——中看不中用，没有充分利用杀虫灯这个资源，造成农户投资成本的增加及造成固有资产不必要的损耗。
市场上缺乏一种能够针对各种趋光性作物害虫的生活习性进行开关灯控制的杀虫灯，各种趋光性作物害虫虽然都趋光，但他们的活动周期是不同的，就如每个人的生物钟是不一样的，它们有各自的活动盛期，如苹果树上的春尺蛾的雄蛾的活动盛期是19:
00～23:
00，而对棉花构成威胁的棉红铃虫的活动盛期为22:
30～4:
30。
然而目前市场上的太阳能杀虫灯是根据光线来设计的，当光线暗到设定值时就自动开灯，当光线亮度达到一定的设定值时自动关灯，并没有针对害虫的这些特性进行开关控制设计。
在害虫密集活动之前和活动之后的这段时间内，杀虫灯的开启在某种程度上只是充当了路灯的角色，而没有起到很好的杀虫效果，这在一定程度上造成了资源的浪费，延长了蓄电池和光源灯管的使用时间。
同时也缩短了他们的使用寿命，并在一定程度上提高了农户的投资成本，增加了农户的负担,降低了农户的经济收益。
除此之外，在张纯冑针对害虫的趋性进行的实验我们可以知道趋光性害虫对动态的色彩的趋性远大于相对静止的条件。
而目前的太阳能杀虫灯夜间使用时一直是处于点亮状态，对昆虫来讲光源就是一个相对静止的色彩光源，对他们的刺激引诱性与动态的光源进行比较就不是很强烈，这在一定程度上降低了诱虫效果。
第一章太阳能光伏发展的近况
“十一五”时期，我国经济社会发展取得新的巨大成就，产业结构升级加快，人民生活不断改善，中国已成为仅次于美国的世界第二大经济体。
从总体上说，“十三五”时期中国经济保持平稳较快发展的基本条件和长期向好的基本趋势不会发生根本改变。
在国务院《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》及一系列配套政策支持下，光伏发电快速发展。
截至2014年底，我国光伏发电累计装机容量2805万千瓦，同比增长60%，其中，光伏电站2338万千瓦，分布式467万千瓦，年发电量约250亿千瓦时，同比增长超过200%。
太阳能光伏发电已呈现东中西部共同发展格局。
2014年中东部地区新增装机容量达到560万千瓦，占全国的53%。
中国产业调研网发布的2016年版中国太阳能光伏发电行业深度调研及市场前景分析报告认为，受益于良好的外部环境，我国光伏发电产业将迎来历史性发展机遇，有望带动产业链上、下游等相关产业的蓬勃发展。
在资源、技术、企业、配套设施等方面具备优势的地区应抢抓机遇，积极培育市场，出台优惠政策招商引资，成为光伏发电市场的主力军，使光伏发电产业成为拉动地方经济发展、促进产业结构调整的又一重要力量。
《2016年版中国太阳能光伏发电行业深度调研及市场前景分析报告》主要研究分析了太阳能光伏发电行业市场运行态势并对太阳能光伏发电行业发展趋势作出预测。
报告首先介绍了太阳能光伏发电行业的相关知识及国内外发展环境，并对太阳能光伏发电行业运行数据进行了剖析，同时对太阳能光伏发电产业链进行了梳理，进而详细分析了太阳能光伏发电市场竞争格局及太阳能光伏发电行业标杆企业，最后对太阳能光伏发电行业发展前景作出预测，给出针对太阳能光伏发电行业发展的独家建议和策略。
中国产业调研网发布的《2016年版中国太阳能光伏发电行业深度调研及市场前景分析报告》给客户提供了可供参考的具有借鉴意义的发展建议，使其能以更强的能力去参与市场竞争。
《2016年版中国太阳能光伏发电行业深度调研及市场前景分析报告》的整个研究工作是在系统总结前人研究成果的基础上，是相关太阳能光伏发电企业、研究单位、政府等准确、全面、迅速了解太阳能光伏发电行业发展动向、制定发展战略不可或缺的专业性报告。
截至2014年底，光伏发电累计装机容量2805万千瓦，同比增长60%，其中，光伏电站2338万千瓦，分布式467万千瓦，年发电量约250亿千瓦时，同比增长超过200%。
2014年新增装机容量1060万千瓦，约占全球新增装机的五分之一，占我国光伏电池组件产量的三分之一，实现了《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》中提出的平均年增1000万千瓦目标；
其中，光伏电站855万千瓦，分布式205万千瓦。
光伏发电已呈现东中西部共同发展格局。
中东部地区新增装机容量达到560万千瓦，占全国的53%，其中，江苏省新增152万千瓦，仅次于内蒙古自治区；
河北省新增97万千瓦，居全国前列。
西部省份中，内蒙古、青海、甘肃和宁夏均较大。
同时，经核实，对2013年统计数据进行相应调整，截至2013年底光伏发电累计装机容量为1745万千瓦，当年新增装机容量1095万千瓦。
1.1能源与环境的问题
人类在征服自然的进程中，以空前的速度建立了现代的物质文明，同时也造成了对自然环境的破坏。
过去人类为了生存所获得的适应性，正日益受到环境污染的挑战。
环境质量不仅关系当代人的健康，还影响到子孙后代，必须予以关注。
据政府部门预测，“十二五”期间是我国全面建设小康社会的关键时期，工业化、城镇化将继续推进，到2015
年GDP
将增长37.52%，煤炭消费量将增长30%以上，汽车保有量将是10年的2
倍。
按目前污染控制力度，将新增二氧化硫、氮氧化物、工业烟粉尘、挥发性有机物的排放量分别达759万吨、400万吨、103万吨，占2010年排放量的40%、22%、23%。
一方面，随着除尘、脱硫事业的不断深入，脱硝事业的逐渐发展，减排空间日益缩减；
同时对细颗粒物贡献较大的挥发性有机物的控制仍处于起步阶段，现有污染控制力度难以满足人民群众对改善环境空气质量的迫切需求。
因此，我国大气污染防治面临着严峻的挑战，改善严重的大气污染现状是系统性工程。
国家对此提出“节能减排”和“可持续发展”的政策，就能源而言，我们对节能问题进行进一步的讨论与分析。
随着经济全球化，能源全球化的进程正在不断加速。
根据国际能源机构的预测，国际能源需求到2035年增长将超过30%，其中中国、印度和中东国家的能源需求增长将会超过60%。
比较而言，经合组织国家的能源需求将会相对维持稳定，同时这些国家还将出现明显的能源需求转型过程，将会进一步摆脱对传统化石燃料甚至是核能的需求，转向天然气和其他可再生能源。
该机构发布的最新国际能源展望报告分析称，虽然全球可再生能源的使用范围在不断扩大，但就目前而言，传统化石能源在能源市场的主导地位仍没有改变，其需求增长仍呈现出加速趋势。
全球范围内对石油的补贴也在不断提高。
数据显示，2011年世界各国用于传统化石能源的补贴高达5230亿美元，较2010年上涨30%，是对可再生能源补贴的6倍之多。
当前，可再生能源的市场发展随着原油市场的价格波动呈现波动发展的态势。
全球能源市场的互动趋于更加紧密，某一地区或市场的波动将会更迅速地传导至世界的其他地方，全球能源新格局正初露端倪。
中国经济建设快速发展，能源消耗总量持续攀升；
作为经济发展的重要因素，传统能源存量有限，由于使用效率不高，浪费大，传统能源日渐紧缺；
同时，传统能源使用过程中排放的温室气体对环境产生了破坏作用，人类需要改善能源使用效率、开发新兴替代能源等方式解决。
1.2光伏发电的原理介绍
太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能的一种可再生清洁发电机制。
当光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被太阳电池板反射掉，另一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差。
当外部接通电路时，在该电压的作用下，则会有直流电流流过外部电路产生一定的输出功率。
通常每块太阳能电池组件输出的直流电压较低，一般为35V。
为了提高电压，达到逆变器最佳工作状态的额定输入直流电压，将一定数量的太阳能电池串联到一起形成回路，然后接入逆变器中，逆变器将输入的直流电转换成交流电。
逆变后得到的交电通过站内的升压变压器升至指定电压后并入电网
。
图1—1PN原理图
在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池板占据着举足轻重的地位，它是将太阳能转换成电能核心部件。
太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。
用于制造太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。
当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。
如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；
如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。
若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P－N结。
太阳能电池的核心技术就在这个“结”上，P－N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。
当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光子的能量，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。
这样，在P－N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。
如果分别在P型层和N型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。
1.3其他光伏产品发展
1.3.1太阳能帐篷
对于户外爱好者来说，帐篷是必备装备之一。
这款帐篷除了可以为您提供休息空间外，还可以利用自带的太阳能设备为随身携带的手机、相机、手提电脑等电子产品进行充电。
除此之外，当你远离帐篷时，还可以通过手机短信或射频信号来搜索并确定帐篷的位置，当帐篷被搜索时会发出亮光引导使用者。
1.3.2太阳能咖啡壶
身处荒凉的野外，如果能有一杯热腾腾的咖啡，肯定令人感到十分温暖，这款太阳能咖啡壶能让您在野外轻松拥有热咖啡。
1.3.3太阳能户外运动背包
采用SUNPOWER高效背接触太阳能电池板，转换率高达24%，峰值输出功率达13W以上，输出电流达2A以上。
可随时随地对您的各系列5V输入可充电数码产品，采用折叠式设计，携带方便，造型精致小巧、时尚高雅。
适用于任何可以接触阳光的场合，实现高效率充电，使用方便、安全、环保,节约能源。
如图所示。
图1-2太阳能背包
1.3.4太阳能户外LED手电筒
图1-3太阳能手电筒
这是一款兼有太阳能充电功能的户外LED手电筒。
它的上方有一个卡子，可以轻松与背包相连，即使在行进途中也可以方便充电。
1.3.5太阳能家用洗涤设备
洗涤设备也是利用太阳能进行工作的。
您可以用手柄清洗衣物的局部污渍，当手柄上下合并时，其内部的水循环将清洗并带走污渍。
1.3.6太阳能热水袋
如果身处在野外中，当地未必有热水器。
这种太阳能热水袋，利用黑色PVC吸收太阳光，对水袋里的水进行加热，环保节能更便捷。
装满水后，可连续淋浴约8分钟。
往热水袋内加入适量，放置在太阳光下，只要3小时，可以使15度的水温升高到45度，然后将绳子绕横竿后再系挂在固定物上，用绳钩钩住，使用小花洒进行淋浴。
1.3.7太阳能饭盒
这款太阳能饭盒可以同时给附加的三个餐盒提供加热或降温服务。
提供能源支持的顶端太阳能板可以折叠起来，放置在餐盒上方。
为了照顾到不同食物保存所需的温度，每个储藏隔间都拥有独立的温控、显示系统和供电线路，使用者可以对不同餐盒单独调节。
此外，当使用餐盒时，电源会被自动切断，以防意外事故发生。
图1-4太阳能餐盒
1.3.8太阳能遮阳伞
SOLARIS是一个遮阳系统，它可以收集太阳能并创造出一个室外的工作和休闲的空间。
它可以放在咖啡厅外、停车场和沙滩上，提供一个阴凉的地方并且可以给小电器充电。
SOLARIS有6片“叶子”，每片叶子上有两块光伏太阳能板。
叶子可以围绕着中间的立柱开合。
打开的时候，就变成了一把太阳伞，并把太阳能转化为电力，储存在基座的电池中。
基座周围还有一层硅胶，既可以绝缘，又能够吸震。
图1-5太阳能遮阳伞
1.4太阳能杀虫灯的发展近况
夏季，日光丰盈，生命旺盛，万物生机勃勃，只是，于此同时，大量的害虫也纷纷而至，给人们的生产生活带来很大的影响。
太阳能杀虫灯借鉴黑光灯的基本原理及应用经验，利用害虫的趋光波特性，将频振波作为一项诱杀害虫成虫新技术应用于灭虫器械，并将光的波长范围拓宽为320~400nm，增加了诱杀害虫的种类；
利用光近距离波远距离引诱害虫成虫扑灯，灯外配以频振高压电网采用非接触式方式，达到杀灭害虫控制虫害的目的。
太阳能杀虫灯无需市电，不用挖沟拉线，天黑灯亮，天亮灯熄，并且对人畜安全，可用于大田防治，同时也可作为害虫测报工具。
呼唤绿色意识，发展和推广绿色能源绿色食品，是二十一世纪市场食品市场的主旋律。
绿色蔬菜和食品应该出自最佳生态环境，保证无污染、安全、优质、营养的特性，而其中尤以减少农药残留量或无农药残留为环保、绿色的首要必备条件。
目前的现状是由于缺乏科学使用农药的常识，片面地追求产量，不少地区的菜农盲目、过量使用农药，不仅带来了蔬菜和土壤中的农药残留问题，使农业生态环境受到污染，而且也危及到人体的健康安全和农业生产的优质高效。
为此农业部启动了“无公害绿色蔬菜和食品的行动计划”。
为了在农业生产中有效利用灯光诱虫方法，必须研发灯光诱虫专用设备杀虫灯。
从上世纪60年代以来，对诱虫光源和杀虫灯研发、使用，已有了很大的发展。
正是在这种需求下太阳能自动杀虫灯面市了。
第二章光伏发电系统容量设计
2.1太阳能杀虫灯系统组成
太阳能杀虫灯由以下几部分组成：
太阳能电池板、控制器、蓄电池组、黑光灯、灯壳和灯杆。
系统的工作原理是：
在控制器的控制下，白天太阳能电池板向蓄电池组充电，晚上蓄电池组提供电力给杀光灯负载。
控制器在任何情况下（阳光充足或长期阴雨天）都能确保蓄电池组不因过充或过放而损坏，同时具备光控、时控、声控、温度补偿及防雷、反极性保护。
图2-1光伏阵列杀虫灯装置原理图
图1为太阳能杀虫装置原理图。
光伏阵列将太阳辐射能量转换为电能,并将电能储存入蓄电池组以供夜间使用。
充放控制电路用于对蓄电池的充电和放电实行控制。
逆变器把蓄电池组的直流电变换为交流电,给杀虫灯具供电。
高压包实现升压馈送高压电网。
灯具用于引诱害虫,高压电网用于击毙害虫。
杀虫灯具有多种,如白炽灯、黑光灯、高压汞灯、频振式杀虫灯、纳米灯、双波诱虫灯等。
通过对比,选择黑光灯作为诱虫灯具。
黑光灯外形与普通日光灯相似,其灯光内壁涂有能发生特殊波长的荧光粉,发射的紫外光对人畜无危害。
但亮度低、照度小,故称“黑光灯”。
黑光灯发出光主要成分为365nm波长的光,能够引诱许多种昆虫,例如棉铃虫、地老虎、金刚钻、玉米螟、造桥虫、甜菜夜蛾、甘薯天蛾、蝼蛄、金龟子等多种粮、棉、蔬、果害虫,是一种比较理想的诱虫光源。
2.2充放电路的控制
2.2.1蓄电池充放电路的控制
由铅酸蓄电池充电特性可知,当充电到门限电压时,表明蓄电池已经充满,充电应结束。
否则,会出现两极析氢、氧的水分解反应,使蓄电池损坏。
当放电时,当放电电压达到放电终止电压时,应停止放电。
否则,蓄电池会产生不可逆转永久性损坏。
防止蓄电池的过充过放由控制系统实现。
控制系统设置电压采集电路。
蓄电池端电压经分压电路分压后被A/D转换器采集,采集的电压值与单片机内的上下限电压值比较,以确定充电极限
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