可控太阳能灭虫灯系统设计(课程汇报)

1、类型：课程设计名称：可控太阳能灭虫灯系统设计关键词：光伏；太阳能电池；LED照明灯；杀虫灯- I -上世纪60年代以前，我国的广大农村，主要的害 虫防治方式是使用传统农药对农业害 虫进行防治，这 种防治方法在短期内虽然能够起到很好的除虫效果，但农业害虫经过一定时间的适应，逐渐对这些药物产 生了抗药性，使得原来的农药用量不足以杀灭害虫，接着农民就会加大农药的使用剂量，并且随着害虫的 抗药性的增强，农药的用量也随着线性增长。 除此之 外，由于使用大量农药所产生的农药残留物及残留物形成的食物链的农药积累不仅会造成环境污染，物种 资源的破坏，而且严重危害了人类的身体健康，不利于农业和环境的可持续发展，

2、生态物种及环境的保护 及人类的健康发展。上世纪70年代后，党和国家高 度重视农业生产的全局和农业生态系统的保护，提出并颁布了 “预防为主，综合防治”的方针，于是出现了 传统的黑光诱虫灯。传统的黑光诱虫灯受限于安装地点、高度以及每天都必须进行人为开关，不仅耗电 且管理维护不便，放有毒剂的集虫箱容易漏散，对人 畜造成 中毒等事故。能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也 相应的持续增长，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下， 大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。社会的进步是显著的，而伴随产生的是对能源的巨大消耗

3、，能源问题已经成为 21世纪 全人类迫切需要解决的问题。随着能源科技的发展，采用水能、核能、风能、 太阳能、潮汐 能等消耗小或可再生的能源获得方式被研究应用， 逐步为日照生活提供 能源，但是此比例较 小。而太阳能作为一种清洁无污染的能源越来越收到重视，更 多的太阳能产品也逐步的进入人们的日常生活中。杀虫灯作为一种农业产品，主要是在农村地区使用，安装、能源提供等一些问题存在，而太阳能相比风能等一些其他能 源有着易使用安装，成本低的优点，所以在 杀虫灯当中广泛使用.随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对身体健康的重视，扩大了市场对无公害 农产品的需 求，促使农户们开始寻找一条绿色环保又节能的除

4、虫之路，这样杀虫灯就在时代的召唤下产生了。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

5、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-2 -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

6、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，以致产生电子一空穴对。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

7、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， 一种是光一热一电转换方式，另一种是光一电直接转换方式。光一热一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。前一个过程是光一热转换过程；后一个过程是热一电转换过程，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510倍。光一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

8、一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先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

9、虫-蛹-成虫（蛾）-卵利用蛾的趋光性，诱而杀之，诱杀率在85犯上。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

10、量，增产增收。长期使用后产量提高10%25%Z上，个别地区高达100犯上，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

11、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

12、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

13、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19:0023:00,而对棉花构成威胁的棉红铃虫的活动盛期为 22:304:30。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

14、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，在张纯胄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。- 7 -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。

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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%Z上，汽车彳有量将是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

20、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 处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

21、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

22、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

23、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 03r S图1 1 PN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

24、， 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、钱等元素，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、种等元素，它就成了电 子型半导体，以符号N代

25、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

26、， 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SUNPOW*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

27、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- 15 -1.3.4 太阳能户外LED手电筒图1-3太阳能手电筒LED手电筒。它的上方有一个卡子，可以轻松与背这是一款兼有太阳能充电功能的户外 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®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

28、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，用纯钩钩住，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SOLARI用一个遮阳系统，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

29、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320400nm,增加了诱杀害虫

30、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，

31、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

32、坏，同时具备光控、时控、声控、温度补偿及防雷、反极性保护。光伏阵列图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，具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

33、“黑光灯黑光灯发出光主要成分为365 nm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、甘薯大蛾、蜷 站、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

34、的电压值与单片机内的上下限电压值比较，以确定充电极限和放电极限，控制相应开关电路进行切换。2.2.2 最大功率跟踪控制最大功率跟踪（MPPT用目的是将光伏阵歹J产生的电能及时,高效地提供给负载。MPPT是 一个自动寻优过程跟踪原理。对光伏阵列的电压和电流采样，通过乘法器，得到阵列的瞬时功率，与记忆功率相比较，来调节控制器的PWM输出信号的占空比。实时调节光伏阵列的 功率输出，达到功率的最大跟踪。太阳能杀虫装置一般在40W左右，采用了简化算法来实现 光伏阵列最大功率跟踪。比较前后2次采样电流之差的绝对值 o若在一个偏差范围e内，且 电流增大了，表示光伏阵列发电量增加，则增大一个A D,让光伏阵列

35、先储能。若2次采样电 流值之差的绝对值超过了 £值判断 2次计算功率值来决定增加和减少占空比,达到寻优目的。2.2.3 光伏阵列保护光伏阵列内部,在每个光伏组件旁并联二极管D3。若干光伏组件串联后，串联二极管D2 o当某光伏组件或某用光伏组件出现遮挡或故障时,二极管D 3、D 2防止组件消耗能量或影响其他组件的能量输出。光伏阵列外部，在蓄电池与光伏阵列间申联防反充二极管D 1 ,防止夜间或某些原因光伏阵列电压低于蓄电池电压时，蓄电池向光伏阵列反充电，消耗蓄电池能量，并导致光伏阵列发热。光伏阵列j_图2-2光伏阵列保护电路2.3 充放电路系统设置图3为太阳能杀虫装置充放电控制系统硬件原

36、理图。系统由单片机AT89C2051, A/D采集模块，时钟模块，状态显示及充放电控制电路组成。由A/D转换芯片ADC0834采集光伏阵 列与蓄电池电压。把需采集的电流信号经电阻转变为电压信号也由ADC0834采集。温度传感器DS18B20采集温度以对充电过程实行温度补偿。时钟DS13B20实现对充放电的时间控制。选择大电流通断能力的 MOSFET®效应管作开关K 1 , K 2控制蓄电池的充放电。图4为脉宽控制电路。通过控制三极管 T1来控制场效应管Q 1的通断，实现光伏阵列对 蓄电池充电的通与断。当从单片机AT89C2051引出的控制端Pin-ok为低电平时，三极管T 处于截止状

37、态,R4从12 V分压在场效应管Q 1栅极G上，使场效应管处于工作状态,且 电感L和二极管D也导通。反之,当单片机Pin-ok为高电平,三极管导通,场效应管则截 止，充电被关断。电感L通过二极管D向蓄电池放电。通过三极管与场效应管的组合实现 了小电流控制大电流的通断。2.4 逆变电路光伏阵列及蓄电池提供的为直流电，而杀虫灯具作为用电负载需要交流电。逆变器便是通过半导体功率开关的通断控制将直流电变换为交流电。太阳能杀虫装置是独立光伏发电系 统，故采用无缘、单相、工频式逆变器。本系统采用2极变换，即DC/AC逆变。首先由DC/DC 变换将DC12 V电压变换为DC280 V电压，然后由DC/AC变

38、换以正弦波逆变方式，将稳定的 直流电压逆变成有效值稍大于 220 V的正弦波电压。再经LC工频滤波得到有效值为220 V, 50 Hz交流电压，给杀虫灯供电。图5为正弦波逆变器组成原理图 DC/D吸换器由推挽逆变 电路、高频变压器、整流电路和光电隔离驱动电路组成。SG3525产生一定频率PWMPT波，经 光电给驱动电路，驱动推挽式MOSFET效应开关管栅极G 1与G 2 ,将蓄电池的直流变成 高频电流。经变压器升压至高压，再经整流器将交流整流为直流。 滤波器用于滤去整流后的 高次谐波。DC/AC逆变电路的控制信号以SPWM方式控制功率管的开关，得到脉冲方波输出， 经滤波后得到正弦波输出 。IC

39、L8038产生正弦波，经移相、全波整流、增幅后得到按正弦 规律变化的馒头波，加在SG3525的弓I脚2上。与SG3525的内部锯齿波相比较，得到正 4GN80K的单相电动机上。与市场上的模拟调速控制器相比，控制灵活、调速更平稳，可以满 足不同负载的要求。调速控制器仅用到了速度环控制，下一步可以考虑加入电流环，用速度 电流双闭环控制可以提高电动机的启动性能和抑制电网电压波动的影响。图2-4正弦波逆变器组成原理图第三章 太阳能杀虫灯装置的不同形式和选型特点3.1 太阳能杀虫灯装置的不同形式杀虫灯按电源类型分类，主要有三类：交流电杀虫灯: 适用于有交流电源的使用场地，是传统的杀虫灯供能方式，可人工控

40、制，也可实行全自动控制。如果为使用杀虫灯，安装符合安全供电标准的交流供电线路，投资成本较高；而且在农田中使用交流电，安全隐患较大。蓄电池杀虫灯：适用于使用杀虫灯区域内有交流电供电条件。以蓄电池为杀虫灯能源，实现半自动控制，使用安全性好于交流电杀虫灯；象电瓶车那样，蓄电池电量不足，需及时充电。蓄电池杀虫灯价格比交流电杀虫灯高，使用过程中还需要支出电费，而且需专人充电、管理。太阳能自动杀虫灯：适用于白天有阳光的任何生产环境。由太阳能供电系统提供能源；白天太阳能电池对蓄电池充电，天黑蓄电池对杀虫灯供电；一般都有自动控制系统，能全自动安全高效工作，是节能、环保的新能源杀虫灯。太阳能杀虫灯售价较高，但一

41、套杀虫灯有效范围一般30亩左右，太阳能电池板工作寿命 20年以上，一次投资， 20 年受益，工作期间不再需要支付电费。其它部件工作寿命1、 3、 5 年不等，加上维修费用，投资不足 5000 元，每年每亩平均费用不足10 元, 每年每亩可节约农药成本和打药用工费用 100 多元。按杀虫方式分类，主要有高压杀虫网式、水杀式、毒瓶式和其它一些方式：高压杀虫网式：适用于各种农业生产条件，高压杀虫网式杀虫灯售价较高。诱集来的害虫，通过高压电网击倒，由集虫器收集。高压杀虫网式杀虫灯杀虫效果较好，一般灯下虫害较少，或没有虫害；因为害虫都是被光引诱过来的，都是在灯周围1m直径范围内飞舞活动，只要碰到杀虫网，

42、就会被击倒，最终绝大部分都会被击倒进入杀虫灯的集虫装置。水杀式：适用于水资源条件较好和实施种养结合的农业生产条件，杀虫效果不及高压杀虫网式杀虫灯，水杀式杀虫灯售价较低。把杀虫灯设置在自然水面或人工水池上，或在灯下设水盆；诱虫光源周围设档虫板，害虫围灯飞舞，撞击挡虫板就会跌落水中，杀虫效果较好；也可不设档虫板，倒影诱虫光源诱集害虫落入水中而溺死，或直接喂养食虫动物。水杀式杀虫灯杀虫效果较差，掉入水中的害虫有部分还可能重新起飞逃逸；特别是用水盆集虫，水盆面积较小，引诱来而未被溺死的害虫，就会聚集在灯下1m半径范围内，形成虫害，需要特别防治；但是，如果实施种养结合，就可以完全避免这个弊端，而且能变害

43、为宝，提高效益。所以，水杀式杀虫灯最好用于水产养殖塘，或禽类、蛙类养殖场。毒瓶式和其它一些方式：毒瓶式必须用挥发性强，有嗅杀作用的化学农药，而且毒杀的害虫也不能作为高蛋白饲料，在生产中已不提倡采用；只有测报、研究单位，需要收集尸体完整的标本时采用。其它还有粘连式等一些方式，但使用比较麻烦，一般也不采用。3.2 太阳能杀虫灯的选型组成3.2.1 太阳能电池板太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、 多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种。 在太阳光充足

44、H照好的东西部地区， 采用多晶硅太阳能电池为好， 因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶硅太阳能电池低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。另外第二代太阳电池的研制，即将取得突破性进展，其核心部件是一种可粘接的薄膜，即薄膜太阳能电池材料。3.2.2 杀虫灯控制器太阳能杀虫灯中，一个性能良好的充电放电控制器是必不可少的。为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电。在温差较大的地方，

45、合格的控制器还应具备温度补偿功能。同时控制器应兼有系统控制功能，具有光控、时控、雨控等功能，并应具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长路灯工作时间。3.2.3 蓄电池由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般采用铅酸蓄电池、磷酸铁锂电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。 蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要， 蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、负载功率相匹配。可用一种简

46、单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出 4 倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压2030 ，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载。应该减小，从而获得整个工作区间的规范条件。对一些单元进行检查给出工作特性的变动范围，最后，要检查环路，采用增益和相位测量方法（伯德图）来获得增益裕度和相位裕度从而确保整个系统不是条件稳定的。完整的伯德图是一种很好地体现出整个电源系统动态响应性能的方法，伯德图可以将部分或全部开环哄闭环系统的增益和相位角以图表的方式表示出来， 是建立在十被频程上的。 大部分的稳定电源都有很大的直流增益，从而有一个明确的输出电压，

47、这种高增益使我们很难对开环系统进行测量。开环系统中，直流或交流输入电压上的一个很小的变动都会使输出突增至满输出，工作方式变成非线性，所要求的直流工作点也不能保持，因此，一般都采用测量闭环系统的伯德图。图3-1测量闭环伯德图测量闭环伯德图的增益和相位时采用的一个常用方法图6所示：第一部分包括变换器和脉宽调制器，第二部分是电源内的补偿控制放大器，测量设备包括变压器T1 ,电压表V1 ,V2,振荡器V3,.他被接在外部输出端（+OUT和传感器（+S）之间，变压器T1有较低的输 出阻抗和较宽的带宽。也提供了一条直流环路使控制环不因直流条件改变而断开。振荡器通 过变压器引入一个很小的串联型电压至环路。流

48、入控制放大器的有效交流电压由电压表V1测量，输出端的交流电压则由电压表 V2测量（电容器C1和C2起隔直流电流的作用）。 V2/V1（以分贝形式）为系统的电压增益。相位差就是整个环路的相移 （在考虑到固定的180° 负反馈反相位之后）。输入信号电平必须足够小，以使全部控制环路都在其正常的线性范围内 工作。测量好脉宽调制器和功率变换器部分的传递特性，就可以确定补偿控制放大器的参数 了。首先找出开环曲线中极点过多处对应的频率，在对应的频率引入零点，然后再找出零点 对应的频率，在对应的频率周围引入极点。对于电压型控制系统正确的做法是减少脉宽调制器和功率变换部分的增益，让他远小于 单位增益，

49、或也可以使用大于单位增益的反相放大器连接到普通的放大器的反相输入端。对 于电流型控制系统中存在分谐波不稳定的问题，最常用的就是斜率补偿，在这个补偿的方法 中，讲恒定幅值的时变电压和电流的模拟电压相加，使加到脉宽调制器的波形的斜率至少加 倍，这样可以消除分谐波不稳定。3.2.4 灯杆灯具灯杆的高度一般设计在23m之间，灯杆太高不利于昆虫飞行，灯杆太低不利于防盗 灯具外观要求不高，相对实用就行.- 17 -第四章杀虫灯特性及应用太阳能杀虫灯采用何种光源是太阳能杀虫灯是否能正常使用的重要指标，一般太阳能杀虫灯采用12V, 615W的直流黑光灯，黑光灯是一种特制的灯，该灯所发射的紫外线光对人和鱼无害，

50、只是亮度小、照度低，所以把这种光的灯叫“黑光灯”。试验证明，许多昆虫（大部分为农业害虫）对300400nm的紫外线最敏感，有最大的趋光性，而黑光灯的发光波长在 365nm左右，因而是一种诱引昆虫比较理想的灯源。4.1 灯光诱虫的好处上世纪70年代以后，中国种植业生产开始大量使用化学农药，防治病、虫害；一部分农 药直接或间接残存于各种农产品、畜产品、水产品以及土壤和水体中，造成农药残留。高毒 农药残留的农产品、食品会导致人、畜急性中毒；食用农药残留超标的农副产品，虽然不会 出现急性中毒症状，但长期食用会引起人和动物的慢性中毒，导致疾病的发生，甚至影响到 下一代；中国农产品质量安全水平落后于发达国

51、家，农产品出口因农药残留及其它有毒有害 物质超标问题履遭禁运，农产品出口因质量安全问题每年经济损失十多亿元。而且，化学防 治耗费石化能源，并已经造成了农村环境严重污染。随着人民生活水平不断提高，在解决了吃得饱的问题以后，人们开始关注吃得安全问题。 农药残留已成为，农产品、食品安全的首要问题。要实现农产品、食品质量安全，首先要在 农业生产环节不用或少用化学农药，不用或少用化学农药的生物保护技术包括农业防治、生 物防治、物理防治等结合的综合防治技术；其中，灯光诱虫是成本最低、用工最少、效果最 好、副作用最小的物理防治方法。如表 4-1所示表4-1优缺点太阳能杀虫灯传统的农药杀虫大畜杀虫的过程对人畜

52、无毒无害有剧毒，对人畜启严重危害，虫对益虫几乎几伤害，起到了保护益虫的作用火到害虫的同时把益虫也毒夕匕了"虫杀虫种类多、效率舒杀火害虫的种类达1300多种，在后效范围内，后效率局达98%杀虫种类少杀虫种类有限，没杀死的害虫会产生 抗药性Rs曾产增收长期使用后产量提高10%A上，个别地区高达100%以上。无明显增加“本成本低，一盏灯的效面积可达40-60亩，按使用寿命10年计算，每亩每年平均成本公需要15-25元左右（含维护费用及零件更换费）。成本高，农药、人工、机械费用，每亩每年平均 成本至少需要50-150元。砥里使用质量放心无公害产品、绿色有机食品威胁健康，农药残留降低了蔬菜水果

53、品质，而且 对消费者健康和安全造成严重威胁。“境节能环保对环境无任何污染，节能环保，低碳能源。污染环境严重污染土壤和水源造成生态失衡盾环良性循环害虫的繁殖链是卵幼虫成虫（飞蛾） 卵，只飞蚓L年产卵几千只，杀死一只飞蛾等于杀 死几千条虫子。杀死了飞蛾成虫，就等于切断了 害虫的繁殖链，使当前和以后几年的害虫大幅减 少。没被杀死的害虫产生抗药性，第二年需用约量更 多，如此循环，造成农药量越用越多，污染越来 越严重。4.2 灯光诱虫的原理及其发展4.2.1 灯光诱虫的原理成语“飞蛾扑火”形象描述了昆虫的趋光性。灯光诱虫就是利用生物的趋光性诱集并消 灭害虫，从而防治虫害和虫媒病害。灯光诱虫专门诱杀害虫的

54、成虫，降低害虫基数，使害虫 的密度和落卵量大幅度降低，从而减轻和避免害虫对人、对农作物的直接危害或传播病害。 各种病虫害都有一定的防治标准，当病虫指数在防治标准以下则无需用农药防治。4.2.2 灯光诱虫的效果不同种类的昆虫对不同波段光谱的敏感性不同，如绿光对金晶子，黄光对虾虫有较强的 诱集力，波长400680nm的人类可见光包括了各种色光；波长 320400nm人类看不见的长 波紫外光对数百种害虫有较强的诱集力，而对益虫却伤害不多；田间害虫约占84%益虫占16%在长波紫外光和可见光的光谱范围内，光谱范围越宽，诱虫种类越多。我们把波长320680nm覆盖长波紫外光和可见光的光谱范围的光源称为宽谱

55、诱虫光源。宽谱诱虫光源诱杀害虫种类多，效果好，数量大。宽谱诱虫光源对于鳞翅目类各种成虫有特效， 如菜蛾、棉铃虫、地老虎、食心虫、蒂蛀虫、吸果叶蛾、美国白蛾等等。有显著诱集效果的 其他主要害虫包括：鞘翅目类的金龟子、大牛、步甲、跳甲、象鼻虫等；双翅目类的蚊子、 蝇、蝶、虻等；同翅目类的飞虱、叶蝉等；直翅目类的蜷站等。据各种环境中的不完全统计， 诱杀害虫超过一千五百种，宽谱诱虫灯对于常见的各类害虫绝大部分都有效。有人担心，益虫也被诱杀了，其实没有必要。与化学农药防治不同，灯光诱虫不会破坏原有的生态平衡， 害虫、益虫都不会被完全诱杀；如果只诱害虫，益虫没有了食物，部分益虫也会被饿死，这 就是生态平衡

56、。4.2.3 灯光诱虫的有效范围灯光诱虫的有效范围就是以害虫可看见诱虫光源的距离为半径所作的圆，一般距离大约 80100ml有效面积大约23hm2（3045亩）；各种害虫的视力有差异，为了保证杀虫灯的 使用效果，一般都把杀虫灯的有效范围确定为1.52hm2（2030亩）。灯光诱虫的有效范围还和诱虫光源的种类和功率相关。节能灯光效率高，较低功率的节能宽谱诱虫灯也能超过较 大功率白炽灯和普通荧光灯、紫外灯的有效范围。灯光诱虫的有效范围也和杀虫灯安置的高 度有关，俗话说：“高灯远照”，在害虫可看见杀虫灯的距离范围内，杀虫灯安装的位置较高，- 19 -有效范围也较大；但安装位置太高，不便于操作；以养殖

57、为主使用杀虫灯，可以高灯和低灯配套，高灯扩大诱集范围，低灯方便喂养动物。4.2.4 灯光诱虫的发展采用灯光诱虫由来已久。从上世纪60 年代开始，就有应用紫外灯（黑光灯）诱杀大豆、高粱、谷子等的害虫的研究报导， 70 年代中国农村在集体所有制条件下，种植业就开始推广使用煤油灯诱虫，有交流电源条件的地方，也有用白炽灯、普通荧光灯或紫外灯诱虫，后来又有高压汞灯、双波灯、频振灯、节能灯、节能宽谱诱虫灯、LEW诱杀害虫的研究与应用。各病虫测报站一直使用灯光诱虫技术进行虫情预报；现在，不少林场已开始推广杀虫灯防治林业病虫害，不少有机产品生产基地采用灯光诱虫防治病虫害，不少养殖户已开始使用灯光诱虫，增加高蛋白饲料，喂养