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摘要
为了摆脱智能灌溉中电磁阀依赖的有线电源,研究设计了基于超微型水轮发电机供电的智能电磁阀系统,实现了无线"电源+网络"。采用超微型水轮发电机与太阳能发电板双供电系统为可充锂电池充电,并使用流体力学、电学等物理、数学方法对其进行发电效率计算,选用额定容量为6 800 mA·h的可充锂电池为YCL11型双稳态脉冲型电磁阀和LTE-Luat通信控制模块供电。设计安装了一套测试装置,计算测试通信控制模块与电磁阀的耗电量以及发电机的充电效率。结果表明超微型水轮发电机每小时充电效率为1.23%～2.45%,即在40.8～81.6 h之间可充满一次额定容量为6 800 mA·h的锂电池,而太阳能充电板在正常工作情况下5.44 h左右便可充满电池,充电效率每小时18.38%。在没有超微型水轮发电机和太阳能充电板的情况下,一个充满电的额定容量为6 800 mA·h的锂电池可以在GPRS、WCDMA和LTE 3种标准下保证至少89、129和67 d的使用,双发电机充电效率达到每天1.12%(1/89)、0.77%(1/129)和1.49%(1/67)即可满足整个系统的用电需求。该系统不论是超微型水轮发电机还是太阳能充电板的充电效率都超过了所要求的充电效率,可完全保证系统持续运转,符合系统设计要求。该系统的研发成功将为智能灌溉节省大量的电力基础设施建设成本,也为中国偏远地区实现智能灌溉提供一条新的思路。
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