本發(fā)明涉及一種新能源領(lǐng)域和一種植物種植領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)光互補技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)及一種植物培養(yǎng)機。

背景技術(shù)：

隨著人們環(huán)境保護意識的不斷增強，物質(zhì)文化水平的不斷提高，近年來各國家已將新能源的開發(fā)利用擺在了重要的戰(zhàn)略位置。我國擁有豐富的風(fēng)力資源且光照條件充足，得益于科研人員的不懈努力，風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板已經(jīng)得到了廣闊的開發(fā)利用空間。微網(wǎng)作為新能源方向的一個嶄新的分支，不僅能充分發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的互補屬性，更能整合其他的電力資源利用方式，在自然資源無法完全供給負載使用時，其能夠從電網(wǎng)主網(wǎng)獲得電量，確保負載的平穩(wěn)安全運行。

作為室內(nèi)設(shè)計和環(huán)境保護的重要組成部分，室內(nèi)綠植是一種主要的凈化室內(nèi)空氣的途徑。隨著生活水平的不斷提高，人們種植綠植的種類也在不斷增加，所種植的植物不但可以吸收空氣中的有害氣體，同時也起到了調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度、釋放氧氣、調(diào)節(jié)戶主心情、營造良好室內(nèi)環(huán)境的作用。

目前常見的植物種植方式多為一次性成型的塑料盆或石制缸，這些植物培養(yǎng)器具通常在被放置在一固定位置、自然條件單一的環(huán)境中，且容易因為某些因素而缺少水分、陽光等必要的生長條件，這些都為戶主打理植物帶來麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種基于風(fēng)光互補技術(shù)的植物培養(yǎng)機，從新能源的角度出發(fā)，結(jié)合小區(qū)現(xiàn)有的新能源裝置，從自然中獲得光照、濕度等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)植物培養(yǎng)機內(nèi)各必要參數(shù)的實時調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種基于風(fēng)光互補技術(shù)的植物培養(yǎng)機，包括電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)、電能變換環(huán)節(jié)、信息轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、植物培養(yǎng)環(huán)節(jié)，所述各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)工作，并最終通過種植箱實現(xiàn)功能。

本發(fā)明的進一步改進在于：包括垂直軸風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板、三相整流器、DC／DC變換器、DC/AC逆變器、蓄電池、蓄水池、MPPT控制器、并網(wǎng)接口控制裝置、濕度計、窗戶以及種植箱，由MPPT控制器連接垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板，同時該控制器還配備了可控制總蓄水池的獨立模塊；垂直軸風(fēng)力發(fā)電機連接整流器和DC／DC變換器，將轉(zhuǎn)換得到的直流電送至直流母線；太陽能電池板產(chǎn)生的電量直接連接到DC／DC變換器并將產(chǎn)生的電力送至直流母線；直流母線將電力送至蓄電池，將蓄電池?zé)o法存儲的電力通過DC／AC逆變器送至交流母線，供電網(wǎng)主網(wǎng)試用，同時，MPPT控制器和蓄水池與種植箱相連。

本發(fā)明的進一步改進在于：植物培養(yǎng)機的控制策略來源于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的最大功率跟蹤數(shù)據(jù)，澆灌水源可來自自然雨水；可通過實時數(shù)據(jù)控制其內(nèi)部和窗戶側(cè)電動馬達的開關(guān)、控制種植箱箱體內(nèi)噴嘴的開關(guān)，確保箱體內(nèi)保持植物種植所需要的濕度、通風(fēng)量和光照強度。

本發(fā)明的進一步改進在于：種植箱包括遮陽板、電動馬達、頂板、水箱、市售水入口、雨水入口、噴嘴、第一植物擱置板、第一濕度計、控制器箱、第二植物擱置板、第二濕度計。

本發(fā)明的進一步改進在于：種植箱的兩側(cè)全開，遮陽板可開，在第一植物擱置板和第二植物擱置板上設(shè)置多個通風(fēng)口。

本發(fā)明的進一步改進在于：雨水入口連接屋頂?shù)男钏赝ㄟ^使用自然雨水對種植箱內(nèi)的植物進行澆灌；在自然雨水量不充足時，市售水入口連接市售水對種植箱內(nèi)的植物進行澆灌。

本發(fā)明的進一步改進在于：收集垂直軸風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板以及第一濕度計、第二濕度計的數(shù)據(jù)，形成一種比值參數(shù)，MPPT控制器再利用這種參數(shù)控制窗戶、遮陽板、噴嘴的開關(guān)，調(diào)節(jié)種植箱內(nèi)的濕度、通風(fēng)量和光照強度。

本發(fā)明的進一步改進在于：第一植物擱置板可拆卸。

本發(fā)明的進一步改進在于：將各個環(huán)節(jié)模塊化，除了電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)和電能變換環(huán)節(jié)外，其他環(huán)節(jié)可以任意變換而不受影響。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、將新能源技術(shù)與植物培養(yǎng)技術(shù)有機結(jié)合起來，特別是引用以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為代表的微網(wǎng)技術(shù)，為新能源的綜合利用提供了新思路；

2、為智能小區(qū)的綠植管理提供了一種新的解決方案和思路，可根據(jù)小區(qū)所在地的實時天氣狀況，確定植物所需要的濕度、通風(fēng)量和光照強度；

3、采用新能源的方式為小區(qū)供電，特別是采用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電相結(jié)合的方式，提高了微網(wǎng)正常運行的可靠性和穩(wěn)定性，克服單一為電源供電時可能會出現(xiàn)的間歇性問題；

4、合理利用本地降雨，避免了降水資源的直接流失并使其獲得了一種簡單高效的直接利用途徑；

5、為分散型室內(nèi)植物的維護管理提供了一種新思路，并且該方案可根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況進行個性化的優(yōu)化。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的模塊圖；

圖2為本發(fā)明種植箱的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖3為圖2的后視圖；

圖中標(biāo)號：1－遮陽板；2－電動馬達；3－頂板；4－水箱；5－市售水入口；6－雨水入口；7－噴嘴；8－植物擱置板；9－濕度計；10－控制器箱；11－植物擱置板；12－濕度計、13-垂直軸風(fēng)力發(fā)電機、14-太陽能電池板、15-三相整流器、16- DC／DC變換器、17- DC/AC逆變器、18-蓄電池、19-蓄水池、20-MPPT控制器、21-窗戶、22-種植箱。

具體實施方式：

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它實施方式中示出的元素和特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1至圖3示出了本發(fā)明一種基于風(fēng)光互補技術(shù)的植物培養(yǎng)機的一種實施方式，從宏觀上看可以認為由電力產(chǎn)生環(huán)節(jié)、電能變換環(huán)節(jié)、信息轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、植物培養(yǎng)環(huán)節(jié)所構(gòu)成；從微觀上看，該系統(tǒng)可認為由垂直軸風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板、三相整流器、DC／DC變換器、DC/AC逆變器、蓄電池、蓄水池、控制器、并網(wǎng)接口控制裝置、濕度計、窗戶以及種植箱等零部件所構(gòu)成。

本發(fā)明采用基于風(fēng)光互補技術(shù)的微網(wǎng)系統(tǒng)作為能量的供給單元：利用小區(qū)內(nèi)能夠收集到的風(fēng)能和太陽能作為微網(wǎng)內(nèi)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的能量來源。對于智能小區(qū)來說，一般為了節(jié)約用電面積和發(fā)電質(zhì)量可靠，常常選用屋頂作為可分布式電源的施工、發(fā)電現(xiàn)場。在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板處均利用MPPT控制器作為一種最大功率跟蹤的裝置，且將采集到的數(shù)據(jù)進行保留，作為一種本地天氣數(shù)據(jù)的重要依據(jù)。與此同時，對于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，需經(jīng)過整流器和DC／DC變換器將能量送至直流母線；對于太陽能電池板則直接通過DC／DC變換器送至直流母線；之后再將電量存至蓄電池，多余的部分則使用DC／AC逆變器，將直流電轉(zhuǎn)化成為交流電。

本發(fā)明采用智能蓄水池作為種植箱的水源主要供給方式：包括總蓄水池和機器附帶水箱?？傂钏貎Υ嬗晁?，在機器附帶水箱處于缺水狀態(tài)時將水送入，如總蓄水池水未滿則保持蓄水狀態(tài)，水滿后則將多余的水排入下水管道；機器水箱則在箱內(nèi)濕度較低時將水從噴嘴中排出。

本發(fā)明采用DSP2812作為微網(wǎng)MPPT控制器，采用STM32作為種植箱的內(nèi)置控制器：MPPT控制器用于跟蹤垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的最大功率，與此同時根據(jù)兩者的最大功率分析該時刻的天氣情況；種植箱內(nèi)置控制器連接濕度計、噴嘴和電動馬達，通過由MPPT控制器和濕度計傳回的信號分析得出遮陽板、水龍頭和窗戶的開關(guān)情況。MPPT控制器還配備水箱控制模塊、電壓電流采集模塊、PWM驅(qū)動模塊等。

本發(fā)明設(shè)計了一種風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的最大功率參數(shù)。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電具有極強的互補性：通常情況下，當(dāng)光伏發(fā)電功率處于較大值時風(fēng)力發(fā)電功率較?。欢?dāng)風(fēng)力發(fā)電功率處于較大值時往往光伏發(fā)電功率較小。因此，可以通過這兩者的關(guān)系實現(xiàn)實時天氣的大致預(yù)測，從而獲得一個理想的植物環(huán)境值。由此可以參考植物的理想生長環(huán)境，確定種植箱內(nèi)的濕度、通風(fēng)量和光照強度。

本發(fā)明充分考慮到了隨著季節(jié)的更替可能導(dǎo)致的風(fēng)力資源、光能資源以及降水量不足的情況。在具體操作時還應(yīng)充分考慮了解到本地區(qū)的的月平均溫度、陽光輻射角度、風(fēng)機安裝高度的平均風(fēng)力等信息，通過連接電網(wǎng)主網(wǎng)和建筑內(nèi)市售水源，確保種植箱的正常工作和運行。

通過風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板的最大功率數(shù)據(jù)可以獲得一個二維數(shù)據(jù)。一般認為，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機處于大功率狀態(tài)、太陽能電池板也處于大功率狀態(tài)時，可以認為室外處于大風(fēng)有陽光的環(huán)境，此時可關(guān)閉窗戶，打開遮陽板；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機處于大功率狀態(tài)而太陽能電池板處于小功率狀態(tài)時，可以認為室外為陰雨天氣，此時可關(guān)閉窗戶，調(diào)整遮陽板角度到合適位置；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機處于小功率狀態(tài)、太陽能電池板處于大功率狀態(tài)時，可認為室外處于有陽光、微風(fēng)的環(huán)境，此時可打開窗戶，打開遮陽板；當(dāng)太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機均處于小功率狀態(tài)時，此時可打開窗戶，調(diào)整遮陽板到合適位置。

種植箱內(nèi)置控制器還控制水箱和噴嘴。結(jié)合水箱中的水位狀況和濕度計的顯示狀況，并考慮各植物的喜水性適度放水。

本方案還涉及并網(wǎng)接口。在基于風(fēng)光互補的微網(wǎng)系統(tǒng)不能實現(xiàn)能量供給時可以通過電網(wǎng)主網(wǎng)為其輸送電力，但此時MPPT控制器仍然為植物培養(yǎng)機種植箱內(nèi)控制器提供必要的數(shù)據(jù)信號。

最后應(yīng)說明的是：雖然以上已經(jīng)詳細說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。