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本装置以日光温室为载体,以单片机STC89C52RC为控制核心,利用太阳能板收集光能转化为电能,设计一种用于农业灌溉的雨水收集和再利用装置。雨水收集和再利用装置主要分为机械、控制和太阳能补光三大部分。机械部分由照明系统、通风系统、雨水收集与过滤系统和灌溉系统组成,实现调节光照、调节温度湿度、收集雨水和过滤净化、灌溉的功能;控制部分由传感器和单片机组成,实现监测光照强度,监测室内温度和湿度的功能;补光部分由太阳能板和蓄电池组成,实现将太阳能转化为电能并存储起来用于温室的照明。
本作品的机械主要温室通风扇、温室补光灯、雨水收集器、雨水净化器、雨水存储箱等组成。其中,温室通风机构由排风扇,通风窗组成。排风扇固定在温室东面的墙体上,通风窗布置在温室西面的墙体上,排风扇工作时,通风窗打开,加速了空气的对流,将温室内部的湿润空气和热气带出温室,实现调节室内温度湿度功能。温室补光仪由led灯,光照传感器组成,实现补充光源的功能。
在雨水收集过程中,为了尽量减少进入储水罐的杂质和脏物,我们对汲水沟槽做了一些设计,见图1所示。在汲水沟槽上设置了一个电控的初雨排除器。集水管道的管口高出集水槽一些高度。开始降雨时,初雨排除器打开,雨水冲刷汲水表面的污物,通过初雨排除器排出。初雨排除器开启的时间可自行设定控制。例如,通过传感器,开始降雨时开始计时,设定在5分钟后,初雨排除器自动关闭。初雨排除器关闭之后雨水会在集水沟槽中汇集,水位逐步升高,就可以流入集水管道,进入过滤装置,最后汇入储水箱。
虽然在收集过程中进行了集水面和沟槽排污,但收集起来的雨水难免会有杂质和污物。为此在集水管道到水箱之间加上了过滤装置。过滤装置是3个互相联通的过滤桶,下面的出水口关闭,雨水进入第一个过滤桶,液位上升,上层清水流入第二个过滤桶,在第二个和第三个过滤桶中重复这个过程,最后第三个过滤桶中的上层清水进入储水箱中储存起来。此外,3个过滤桶下部的开关打开后,可用于排除过滤桶中的杂质。