基于光伏光热建筑一体化的煮茧车间研究

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近年来我国亟需加快将新能源和自动化控制与农业相结合的步伐,而缫丝产业作为农业的一个重要分支,其中煮茧是缫丝过程中最重要的工艺环节,能耗很高且对控制具有较高要求,将新能源和自动化控制与煮茧相结合对农业现代化具有重要意义。针对煮茧车间目前所面临的生产成本高、用水用电不方便且能源较为浪费、控制不精准导致生产效率低等问题,研究了基于光伏光热建筑一体化的煮茧车间。车间运用光伏光热建筑一体化技术将太阳能作为车间主要能源,通过单片机控制煮茧系统各个参数,并能在网页端监控,具有节能环保、用水用电快捷方便、人工成本低、生产效率高、自动化程度高等优点。首先,进行光伏光热建筑一体化设计。分析光伏光热建筑的设计原则,针对光照情况,提出了遮阴情况下的光伏组件传热模型,并采用模拟退火MPPT控制算法与水冷技术提高光伏发电效率,将光伏光热一体化设计为水循环系统,在降低光伏板温度的同时产生部分热水。实验表明,该光伏光热一体化系统能产生热水供车间使用,且降温效果明显,发电效率明显提高。其次,对煮茧车间进行总体设计,综合控制系统根据车间控制要求选用了STM32F103ZET6单片机、固态继电器、DS18B20温度传感器、BMP085气压传感器、FMR130微波脉冲雷达液位传感器并设计其硬件电路,最后,为适应煮茧系统的特殊性,设计了模糊PID控制器作为控制策略。实验表明,该控制系统具有超调量小,调整时间短等优点,控制精度明显提高,能满足车间要求。最后,设计了基于NB-IoT的物联网监控系统,通过对采集、传输、储存和显示模块依次的设计,实现了光伏光热系统和煮茧工艺设备参数能在网页上监控的功能。。通过多种测试表明,基于光伏光热建筑一体化的煮茧车间基本满足节能环保、提高效率、自动化控制的要求,具有一定的市场意义和研究价值。
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