CN103148432A - 安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，属于农业机械新能源照明技术领域。太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器调整、接着通过导电线输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机前部的前方LED照明大灯照亮联合收割机进行作业时的前方粮田。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机侧面的出粮装置上方的出粮口LED照明灯，照亮从出粮装置流出的谷粒，及时检查脱粒质量。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机后部的后方LED照明大灯照亮从秸秆输出装置排出的秸秆，便于检查脱粒情况。

Description

安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置

技术领域

本发明涉及安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，属于农业机械新能源照明技术领域。

背景技术

联合收割机是谷物联合收割机的简称，在田间能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、秸秆分离、清除杂质等工序，直接获取谷粒的收割机械。在上个世纪的五十年代，前苏联在西伯利亚地区大量使用联合收割机收获小麦。六十年代中国从前苏联引进联合收割机在中国的国营农场和黄泛区收割小麦。本项专利的发明人缪同春1962年从农业大学毕业后统一分配到江苏省的国营农场工作，在联合收割机上跟班劳动，既上白天班，也上夜间班，在联合收割机进行夜间作业时，联合收割机上只有几只光线暗淡的白炽照明灯，不能满足获取完整的、更多的谷粒需要提供足够的、连续的照明。当时的联合收割机的主要型号是斯大林4号拖拉式联合收割机，缪同春站在出粮装置下方的平台上用麻袋接收从出粮装置流出的麦粒，每隔3—5分钟，就要伸手抓一把麦粒，然后在一只暗淡的、发出微弱黄色光线的小白炽照明灯下观察破碎麦粒占多大的比例，发现麦粒破碎过多，就要通知驾驶员将脱粒滚筒的间隙调宽一些，从而减少收获麦粒的破碎率，缪同春还有一个任务就是跟在没有设置照明灯的联合收割机的后面奔跑，抓一把从尾部排出来的小麦秸秆，在月光下查看麦穗上的麦粒有没有脱粒干净，如果当天夜晚没有月光，就无法进行检查了。记得当年检查从联合收割机排出的小麦粒的破碎率一般为5%—10%，破碎率超过30%，就严重浪费粮食了。联合收割机尾部排出的麦穗上也有5%—20%的麦粒没有能脱粒干净，联合收割机上的照明条件差，造成了谷物脱粒不净，粮食虽然丰产但没有丰收。

当时的联合收割机上使用的光线暗淡的小白炽照明灯是靠联合收割机上的动力装置汽油发动机或柴油发动机通过小传动皮带，带动小型发电机发电，将机械能转化为电能，向小白炽照明灯供电、发光的。由于江苏省麦田里的降雨量比北方多，所以在种麦的条田里每隔30米—50米就要开挖一条通向排水渠道的、沟深50公分到60公分的田间墑沟，联合收割机在行驶中遇到墑沟，行走轮就要先陷进沟内然后再爬起来，联合收割机在南方的麦田里跌跌撞撞，颠颇前行，严重影响了小发电机的连续安全供电。2012年5月，本发明人缪同春到南京去参观国际农机展览会，看到几种联合收割机上的小发电机连接的照明装置改进不大，基本上还是沿袭前苏联的联合收割机上的、照明效果差的燃油动力机带动的发电照明装置。联合收割机上已经落后于时代发展的照明装置，不利于提高收获谷粒的数量和质量，而且在发电的过程中会增加汽油或柴油的燃烧量，增加二氧化碳、有害气体和有害颗粒物的排放，污染农田上方的空气质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置。

中国现有的农业机械每年耗用4000万吨石油，其中一半以上的石油要用外汇从国外进口，运油的路程长，而且存在一定的风险。中国拥有的十多万台联合收割机全部用汽油发动机或柴油发动机提供动力，在内燃机燃烧汽油或柴油的过程中将化学能转换成机械能，大部分机械能用于联合收割机机械部件的运转，小部分机械能用于带动小型发电机的运转，将机械能转换成电能用于照明。汽油发动机或柴油发动机在工作的过程中排放出大量的二氧化碳和有毒污染物，二氧化碳的增加，使地球上出现气候变化，酷暑严寒、飓风洪水越来越严重的威胁着人类的生存和人类社会的经济发展，机动车排放的有毒污染物，已经成为2013年1月10日以来华北、华东、华中许多城乡雾霾形成的主要原因之一。人们关注城市里和高速公路上的机动车尾气排放，而忽略了分散在广大田野里的联合收割机的二氧化碳和有毒污染物的排放。许多联合收割机的发动机控污性能和使用的燃油标准都达不到要求，十多万台联合收割机已经成为重要的污染源，其排放的有毒污染物中包含大量的PM10悬浮颗粒物、PM2.5细颗粒物，形成复合污染气溶胶，上升到距离地面700米左右的逆温层。这种低空逆温层，使地面上的饱和状态水汽和大量的污染物难以扩散，大气中的硫酸盐、铵盐、硝酸铵、有机酸盐等容易使大气中的PM10悬浮颗粒物、PM2.5细颗粒物的体积膨大2—8倍，充当水汽的凝结核，大气的相对湿度不需要达到100%，细颗粒物就能造雾形成大范围的雾霾，严重损害人体的健康。2013年1月14日的中国国家环境分析报告指出，中国最显著的大气污染物是悬浮颗粒物（PM10）,许多地区人体能够吸进肺部的细颗粒物PM2.5的浓度也很高。2013年1月13日下午，北京PM2.5指数最高站点已接近600。大污的雾霾天气使空气质量大大降低，北京由机动车尾气和燃煤排放等转化而来的硝酸盐和硫酸盐等污染物质在1月12日至13日两天中增加10—20倍。同时，中国中东部和四川盆地都出现了严重污染的雾霾天气。由于污染物在大气的浅层积聚，使许多城市医院里患呼吸道疾病的人数迅速增加。这里特别指出：大范围的雾霾是酸雾，上海细颗粒物PM2.5表面PH值仅为2.81，比非沙尘期间降低2个单位，表面酸度增加了一百倍。酸雾比酸雨对人体健康的危害更大。酸雾和酸雨一起腐蚀建筑物和露天的农业机械，对农林渔业生产危害很大。

分散在全国各地的十多万台联合收割机在进行田间作业时排放大量二氧化碳、有害气体和有害颗粒物，是重要的污染源。原有的联合收割机上的照明装置中的白炽灯发出的光能，是由安装在联合收割机上的小型发电机发电、通过导电线向白炽灯供电，在白炽灯内将电能转换成光能，安装在联合收割机上的汽油发动机或柴油发动机通过传动带输送机械能，小型发电机在发电的过程中将机械能转换成电能，白炽灯低效照明耗电越多，汽油发动机或柴油发动机由于带动小型发电机发电需要燃烧的汽油或柴油就越多，排放二氧化碳、有害气体和有害颗粒物的数量也就越多。本发明的目的就是要消除因为联合收割机上的照明装置需要用电，内燃机需要多烧燃油产生动力来带动小型发电机发电、供电而产生的污染。

环境污染倒逼我们要努力减少直至消除联合收割机产生的污染。无锡同春新能源科技有限公司为了保护生态环境，在全国首先申请新能源农业机械专利，并与江苏省、河北省的农机制造企业一起制造新一代节能减排的农机专利产品，联合收割机上的新型照明装置已在研发之中。

从上世纪五十年代到2013年，全世界有两项技术的进步很快：一项技术为太阳能光伏发电技术，多种太阳能电池的光电转换效率不断提高，例如单晶硅太阳能电池的转换效率已经从7%逐步上升到20%，多晶硅太阳能电池的光电转换效率已经从5%逐步上升到18%，太阳能电池特别适合安装在联合收割机这类在阳光下工作的移动物体的顶部进行独立发电。另一项技术是：近二十年来，全世界兴起了LED灯照明，LED是英文发光二极管的缩写，发光二极管采用固体半导体芯片作为发光材料，能够将电能转化为可见光，具有耗能少，适用性强，稳定性高，对环境无污染，抗震性能好的优点，十分适合安装在体积大的联合收割机上用作前方LED照明大灯，出粮口LED照明灯和后方LED照明大灯的光源，在同等亮度条件下，LED灯的耗电量目前比白炽灯的耗电量节电已达80%，在联合收割机上安装太阳能分布式发电照明装置，完全能够满足联合收割机上各照明部位的用电需求。

2013年1月，北京市面对严重的灰霾污染实施北京市重污染日应急方案共停产58家排放污染的企业。然而在抢收粮食的大忙季节里，联合收割机日日夜夜忙着抢收粮食，不可能停驶待机。2012年中国小麦进口量400万吨，比上年增长275万吨。在联合收割机上采用配套的太阳能光伏发电技术和LED照明技术，可以显著改善联合收割机上的照明条件，有利于多收获麦粒，及时减少粮食和燃油的浪费，提高收获小麦的质量。同时减少了发电过程中的二氧化碳和有害污染物的排放，减轻了空气污染。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由太阳能电池1、导电线2、控制器3、驾驶室4、储能电池5、按钮开关6、前方LED照明大灯7、储粮仓8、出粮口LED照明灯9、出粮装置10、后方LED照明大灯11、秸秆输出装置12、履带行走轮13、谷物清理仓14、脱粒仓15、割台推运器16、拔禾轮17、出粮口LED照明灯支撑架18共同组成联合收割机19；

在联合收割机19的储粮仓8的上方安装太阳能电池1、导电线2、控制器3，在储粮仓8的侧面安装出粮口LED照明灯支撑架18、出粮口LED照明灯9、出粮装置10，在储粮仓8的下方安装谷物清理仓14，在谷物清理仓14的后方安装秸秆输出装置12，在秸秆输出装置12的上方安装后方LED照明大灯11，在谷物清理仓14的前方安装脱粒仓15，在脱粒仓15的上方安装驾驶室4，在驾驶室4内安装储能电池5和按钮开关6，在驾驶室4的上方安装前方LED照明大灯7，在脱粒仓15的前方安装割台推运器16，在割台推运器16的前方安装拔禾轮17，在谷物清理仓14和脱粒仓15的下方安装履带行走轮13；

太阳能电池1通过导电线2与控制器3连接，控制器3通过导电线2与储能电池5连接，储能电池5通过按钮开关6、导电线2与前方LED照明大灯7连接，储能电池5通过按钮开关6、导电线2与出粮口LED照明灯9连接，储能电池5通过按钮开关6、导电线2与后方LED照明大灯11连接。

储能电池5是锂离子电池或金属氢化物—镍电池或氢一镍电池或固体电解质电池。

前方LED照明大灯7是8只—80只的、功率为1W—20W的、发出白色光的前方LED照明大灯。

出粮口LED照明灯支撑架18下方的出粮口LED照明灯9是10只—160只的、功率为0.06W—2W的、发出白色光的出粮口LED照明灯。

后方LED照明大灯11是6只—30只的、功率为0.5W—10W的、发出白色光的后方LED照明大灯。

太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①太阳能光伏分布式发电照明装置比汽油发动机或柴油发动机带动小型发电机供电的照明装置的抗震性能好，适合安装在联合收割机上安全使用；②明显提高了联合收割机出粮口LED照明灯的亮度，适当扩大了照明范围，便于及时发现谷粒的破碎率，及时调整脱粒机械，提高了收获粮食的质量；③填补了联合收割机缺少尾部照明灯的缺陷，在后方LED照明大灯明亮的光线照射下，能够及时发现未脱净麦粒的麦穗，及时调整联合收割机中的脱粒和过筛装置，减少收获过程中的粮食损失；④联合收割机照明耗用的电能来自不产生污染的太阳能光伏发电，不再靠燃烧石化能源汽油或柴油来作为能源，减轻了环境污染，有利于改善空气质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器调整、接着通过导电线输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机前部的前方LED照明大灯照亮联合收割机进行作业时的前方粮田。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机侧面的出粮装置上方的出粮口LED照明灯，照亮从出粮装置流出的谷粒，及时检查脱粒质量。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机后部的后方LED照明大灯照亮从秸秆输出装置排出的秸秆，便于检查脱粒情况。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由太阳能电池1、导电线2、控制器3、驾驶室4、储能电池5、按钮开关6、前方LED照明大灯7、储粮仓8、出粮口LED照明灯9、出粮装置10、后方LED照明大灯11、秸秆输出装置12、履带行走轮13、谷物清理仓14、脱粒仓15、割台推运器16、拔禾轮17、出粮口LED照明灯支撑架18共同组成联合收割机19；

在联合收割机19的储粮仓8的上方安装太阳能电池1、导电线2、控制器3，在储粮仓8的侧面安装出粮口LED照明灯支撑架18、出粮口LED照明灯9、出粮装置10，在储粮仓8的下方安装谷物清理仓14，在谷物清理仓14的后方安装秸秆输出装置12，在秸秆输出装置12的上方安装后方LED照明大灯11，在谷物清理仓14的前方安装脱粒仓15，在脱粒仓15的上方安装驾驶室4，在驾驶室4内安装储能电池5和按钮开关6，在驾驶室4的上方安装前方LED照明大灯7，在脱粒仓15的前方安装割台推运器16，在割台推运器16的前方安装拔禾轮17，在谷物清理仓14和脱粒仓15的下方安装履带行走轮13；

太阳能电池1通过导电线2与控制器3连接，控制器3通过导电线2与储能电池5连接，储能电池5通过按钮开关6、导电线2与前方LED照明大灯7连接，储能电池5通过按钮开关6、导电线2与出粮口LED照明灯9连接，储能电池5通过按钮开关6、导电线2与后方LED照明大灯11连接。

储能电池5是锂离子电池或金属氢化物—镍电池或氢一镍电池或固体电解质电池。

前方LED照明大灯7是8只—80只的、功率为1W—20W的、发出白色光的前方LED照明大灯。

出粮口LED照明灯支撑架18下方的出粮口LED照明灯9是10只—160只的、功率为0.06W—2W的、发出白色光的出粮口LED照明灯。

后方LED照明大灯11是6只—30只的、功率为0.5W—10W的、发出白色光的后方LED照明大灯。

太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池。

联合收割机在麦浪滚滚的田野里抢收小麦。农民说：‘收麦如救火’，如果不及时收割小麦，烈日曝晒多日，麦粒会从麦穗上掉落田间，无法收集。在长江中、下游地区，必须抓住5月底到6月中旬的晴天抢收小麦，接下去到6月下旬至7月上旬便进入连续阴雨天气的‘黄梅天’，联合收割机无法进田割麦脱粒，麦穗上的麦粒遇到连绵阴雨天气会发芽。夏收的日子里加夜班是常事，联合收割机必须夜以继日的收割小麦，才能保质保量将小麦收获上来。联合收割机上如果不能提供亮度足够的多个部位的照明，就不能在夜间或阴天保证收获麦粒的质量，甚至无法进行田间收割和脱粒。

太阳光照射安装在联合收割机顶部的太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器进行调整、接着通过导电线输入储能电池储存电能，从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机前部的，由8只—80只的、功率为1W—20W的、发出白色光的LED照明灯组成的前方LED照明大灯，前方LED照明大灯里面的表层为银白色，照明大灯内有反光、聚光作用，能集聚明亮的灯光照亮联合收割机前方的待收获的小麦田，驾驶员对前方五十米以内的景物一览无余。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机侧面的出粮装置上方的出粮口LED照明灯支撑架下方的、由10只—160只的、功率为0.06W—2W的、发出白色光的LED照明灯组成的、光照范围比较大的出粮口LED照明灯、便于检查从出粮装置流出的麦粒的破碎率，及时对脱粒机械的脱粒间隙进行调整。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机后部的，由6只—30只的、功率为0.5W—10W的、发出白色光的LED照明灯组成的后方LED照明大灯，后方LED照明大灯里面的表层为银白色，照明大灯内有反光、聚光作用，能照亮从秸秆输出装置输出的一大堆、又一大堆小麦秸秆，及时检查和发现小麦秸秆上的麦穗上的麦粒有没有脱粒干净，及时通知联合收割机驾驶员调整脱粒装置和过筛装置。由于联合收割机的前方、后方，特别是出粮装置下方的照明条件大大改善，照明亮度提高100倍—500倍，照明灯的耗电量下降80%，而且全部由太阳能光伏组件发电、供电，在发电的过程中不产生任何污染，在抢收粮食的季节里，为提高收获小麦的产量和质量提供了理想的照明装置。本发明中的按钮开关6内包括有分别控制输电到前方LED照明大灯、出粮口LED照明灯和后方LED照明大灯三条输出电流的电路的三个内置分路开关。

现举出实施例如下：

实施例一：

太阳光照射单晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器进行调整、接着通过导电线输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机前部的由18只、功率为5W的、发出白色光的LED照明灯组成的前方LED照明大灯照亮联合收割机进行作业时的前方粮田。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入由120只、功率为0.5W的、发出白色光的出粮口LED照明灯，照亮从出粮装置流出的谷粒，及时检查脱粒质量，调整脱粒机械的间隙，降低小麦的破碎率。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机后部的由12只、功率为3W的、发出白色光的LED照明灯组成的后方LED照明大灯，照亮从秸秆输出装置排出的一大堆、又一大堆小麦秸秆，检查小麦秸秆上的麦穗的脱粒干净情况，及时调整脱粒装置和过筛装置，确保小麦收割及时、脱粒干净、丰产丰收。

实施例二：

太阳光照射多晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器进行调整、接着通过导电线输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机前部的由36只、功率为3W的、发出白色光的LED照明灯组成的前方LED照明大灯照亮联合收割机进行作业时的前方粮田。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入由100只、功率为1W的、发出白色光的出粮口LED照明灯，照亮从出粮装置流出的谷粒，及时检查脱粒质量，调整脱粒机械的间隙，降低小麦的破碎率。从储能电池输出的电流通过按钮开关、导电线输入安装在联合收割机后部的由18只、功率为5W的、发出白色光的LED照明灯组成的后方LED照明大灯，照亮从秸秆输出装置排出的一大堆、又一大堆小麦秸秆，检查小麦秸秆上的麦穗的脱粒干净情况，及时调整脱粒装置和过筛装置，确保小麦收割及时、脱粒干净、丰产丰收。

Claims (6)

1.安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，其特征是，由太阳能电池（1）、导电线（2）、控制器（3）、驾驶室（4）、储能电池（5）、按钮开关（6）、前方LED照明大灯（7）、储粮仓（8）、出粮口LED照明灯（9）、出粮装置（10）、后方LED照明大灯（11）、秸秆输出装置（12）、履带行走轮（13）、谷物清理仓（14）、脱粒仓（15）、割台推运器（16）、拔禾轮（17）、出粮口LED照明灯支撑架（18）共同组成联合收割机（19）；

在联合收割机（19）的储粮仓（8）的上方安装太阳能电池（1）、导电线（2）、控制器（3），在储粮仓（8）的侧面安装出粮口LED照明灯支撑架（18）、出粮口LED照明灯（9）、出粮装置（10），在储粮仓（8）的下方安装谷物清理仓（14），在谷物清理仓（14）的后方安装秸秆输出装置（12），在秸秆输出装置（12）的上方安装后方LED照明大灯（11），在谷物清理仓（14）的前方安装脱粒仓（15），在脱粒仓（15）的上方安装驾驶室（4），在驾驶室（4）内安装储能电池（5）和按钮开关（6），在驾驶室（4）的上方安装前方LED照明大灯（7），在脱粒仓（15）的前方安装割台推运器（16），在割台推运器（16）的前方安装拔禾轮（17），在谷物清理仓（14）和脱粒仓（15）的下方安装履带行走轮（13）；

太阳能电池（1）通过导电线（2）与控制器（3）连接，控制器（3）通过导电线（2）与储能电池（5）连接，储能电池（5）通过按钮开关（6）、导电线（2）与前方LED照明大灯（7）连接，储能电池（5）通过按钮开关（6）、导电线（2）与出粮口LED照明灯（9）连接，储能电池（5）通过按钮开关（6）、导电线（2）与后方LED照明大灯（11）连接。

2. 根据权利要求1所述的安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，其特征是，所述的储能电池（5）是锂离子电池或金属氢化物—镍电池或氢一镍电池或固体电解质电池。

3.根据权利要求1所述的安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，其特征是，所述的前方LED照明大灯（7）是8只—80只的、功率为1W—20W的、发出白色光的前方LED照明大灯。

4.根据权利要求1所述的安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，其特征是，所述的出粮口LED照明灯支撑架（18）下方的出粮口LED照明灯（9）是10只—160只的、功率为0.06W—2W的、发出白色光的出粮口LED照明灯。

5.根据权利要求1所述的安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，其特征是，所述的后方LED照明大灯（11）是6只—30只的、功率为0.5W—10W的、发出白色光的后方LED照明大灯。

6.根据权利要求1所述的安装在联合收割机上的太阳能光伏分布式发电照明装置，其特征是，所述的太阳能电池（1）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池。

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