CN103869788B - 建筑屋顶电力计算机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑屋顶电力计算机控制系统，属于电力控制技术领域。该系统包括中心控制系统和风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统和家电用电控制系统，风力发电系统包括风力机械、发电机、控制系统和电能变换单元；太阳电池发电系统包括太阳电池方阵、贮能蓄电池组、控制器和逆变器；照明用电控制系统包括单片机、分控器、弱电控制器和照明设备；家电设备用电控制系统包括接口电路、继电器和家电设备；中心控制系统中设置有多种控制平台。该发明通过在建筑屋顶上同时设置风力发电系统和太阳能发电系统，并设置有控制系统，能够针对发电情况优势互补，充分利用屋顶资源，在能源使用中利用智能控制系统发挥能源使用优势。

Description

建筑屋顶电力计算机控制系统

技术领域

本发明涉及一种建筑屋顶电力计算机控制系统，属于电力控制技术领域。

背景技术

建筑屋顶是住宅建筑的重要组成部分，是住宅最上层覆盖的外围护结构，其基本功能是抵御自然界的不利因素，使下部空间有一个良好的使用环境。首先，屋顶应具有良好的抵御风、霜、雨、雪侵袭功能，防止雨水渗漏；其次，屋顶应具有良好的保温隔热功能；最后，屋顶应具有良好的通风采光功能。对建筑物而言，节约能源的本质是：在建筑设计中充分利用太阳能辐射、自然风、雨、绿化等自然力，来达到舒适的室内环境，而不再是过分依赖于机械系统，消耗不可再生能源。然而，屋顶处于建筑物最上面的维护结构，是建筑物接受太阳光最多的地方。

因此，可以通过采用新技术、新材料、新的建筑构造设计方法，使更多的太阳能转变为热能和光能，供室内取暖、照明等；同时在夏季尽量减少直接作用于屋顶表面的太阳辐射热量，降低室内温度，通过储存雨水、自然通风、屋顶绿化等多种措施，达到舒适的室内空间环境，保证屋顶的节能效果。因此，屋顶的开发利用在建筑节能中有着举足轻重的作用。

屋顶是一个具有极大使用潜力的城市剩余空间。而长期以来，屋顶的功能在人们的意识里只是围护作用或是充当了堆放杂物的“后院”和堆积广告的场所，这种围护功能的错误导向，使使用者望而却步。因此，建筑师开始逐渐重视起了屋顶功能的再开发。建筑屋顶的合理运用和合理开发，对建筑节能的发展有着重大意义。面对全球能源与环境问题，不少全新的设计理念应运而生。

充分发挥建筑屋顶的作用，其中之一就是利用屋顶发电。屋顶发电已经在一些地方出现，同时配合风力发电系统，可以实现互相弥补，发电过程中存在的缺陷。太阳能是绿色能源中最重要的能源，是取之不尽、用之不竭的自然资源。我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200h以上地区约占国土面积的2/3以上。目前，太阳能利用较为成熟的技术是太阳能热水技术、太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术以及太阳能热电联发技术。目前，国内建筑设计对太阳能综合利用较多的主要是太阳能热水器。而利用太阳能发电更具有前景，只不过受制于成本限制，还未全面展开。

对于太阳能发电、风力风电，一旦民用化，则面临着各种电力的相互匹配的问题，一方面需要将能源与家用的照明、设备方面相匹配，另一方面还需进行能源的互补，一旦某种发电方式出现问题，能够进行判断并自动切换到另外一种能源结构上，以此实现更好的能源的应用方式，更好地利用屋顶系统进行发电，将建筑屋顶功能发挥到更大。而对于普通家庭而言，有时候也存在用电高峰期，或者低峰期，对于多余的能源，除了进行储能备用之外，还可以及时卖给电网，进行投资回收。因此，有必要针对多种建筑屋顶所用的能源进行控制利用，以更好发挥建筑屋顶电力系统使用和控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够针对建筑屋顶多种发电设施进行控制，以更大限度地发挥各种电力系统的相互匹配，更好地利用风力和太阳能发电，并在能源使用中利用智能控制系统控制使用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种建筑屋顶电力计算机控制系统，包括中心控制系统和风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统和家电用电控制系统，中心控制系统分别与风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统和家电用电控制系统采用电力线相连接。

其中，风力发电系统主要包括风力机械、发电机、控制系统和电能变换单元，发电机连接在风力机械上，控制系统与发电机相连，而电能变换单元与控制系统相连。

太阳电池发电系统包括太阳电池方阵、贮能蓄电池组、控制器和逆变器。太阳电池方阵与贮能蓄电池组相连接，贮能蓄电池组与控制器相连接，控制器与逆变器相连接。

照明用电控制系统包括单片机、分控器、弱电控制器和照明设备，其中，单片机与中心控制系统相连接，分控器连接在单片机上，弱电控制器与分控器相连接，而照明设备连接在弱电控制器上。

家电设备用电控制系统包括接口电路、继电器和家电设备，其中，接口电路与中心控制系统相连接，接口电路另一端连接有继电器，继电器上连接有家电设备。

中心控制系统中设置有监控器，监控器上设置有多个视频头，分别用来对风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统、家电设备用电控制系统以及对中心控制系统进行监控，监控到隐患及时处理。

中心控制系统中还设置有太阳电池发电控制平台、家电用电控制平台、照明用电控制平台、风力发电控制平台以及综合控制平台，分别用于监测太阳电池发电量、家用设备用电量、照明用电量，同时将这些控制平台连接在综合控制平台，综合控制平台上设置有橙、蓝、红、绿四条不同颜色的曲线显示风力发电量、太阳能发电量以及照明、家电所使用的电量，该系统中可以控制发电和用电的情况。

在风力发电系统中，风力机械通过叶片捕获风能，是吸收风能并将其转换成机械能的部件。发电机实现机械能至电能的转换。发电机所发出的电能由控制系统传递给电能变换单元，转换成交流电再供给中心控制系统。在太阳电池发电系统中，在光照下，太阳电池方阵输出的直流电向贮能蓄电池组充电，并通过控制器输送给逆变器逆变为交流电传递给中心控制系统。而在照明用电控制系统采用智能家居电力控制方式，该电力控制方式用程序来控制单片机的运行，通过电力线与分控器相连，经过一个弱电控制器来控制照明设备的开和关，完成对家用照明设备的智能控制。家电设备用电控制系统采用智能家居电力控制方式，该电力控制方式通过接口电路与中心控制系统相连接，用程序来控制继电器的运行，从而控制家电设备的开与关。

当整个系统中，电量较多时，予以储能；电量不够时，则从储能装置中调出电能使用。如果储能超过一定数量，则通过常规电网进行转换，输送给电网公司；如果储能不够，则从常规电网采用正常用电。

本发明的有益效果在于：

(1)该发明通过在建筑屋顶上同时设置风力发电系统和太阳能发电系统，并设置有控制系统，能够针对两者的发电情况进行优势互补，充分利用屋顶太阳能和风力资源。

(2)在该控制系统中，照明用电控制系统和家电设备用电系统都采用了智能家居电力控制方式，从而有效地实现了电力控制现代化，并且能够起到节约能源在作用。

(3)在中心控制系统中，设置了监控器和视频头，可以观察到整个屋顶电力系统的运转情况，以及室内用电使用情况，一旦发现异常，可以及时予以处理，减少了故障发生造成的损失。

(4)中心控制系统中，将监视和控制相结合，可以分别针对风力发电单独控制、太阳能发电进行单独控制，也可以进行风力发电和太阳能发电相互结合，风力发电储能结合，太阳能储能结合，并与常规电网相连，能够实现储能优化和使用优化，最大限度地利用了能源，又能保证家用。

附图说明

图1是该发明实施例的结构示意图。

图中标记说明，1、中心控制系统；2、监控器；3、视频头；4、风力发电系统；5、风力机械；6、发电机；7、控制系统；8、电能变换单元；9、单片机；10、分控器；11、弱电控制器；12、照明设备；13、照明用电控制系统；14、接口电路；15、继电器；16、家电设备；17、家电设备用电控制系统；18、太阳电池发电系统；19、逆变器；20、控制器；21、贮能蓄电池组；22、太阳电池方阵；23、常规电网；24、综合控制平台；25、太阳电池发电控制平台；26、家电用电控制平台；27、照明用电控制平台；28、风力发电控制平台。

具体实施方式

为了进一步描述本发明，下面结合附图和实施例进一步阐述该发明的具体实施方式。

实施例

如图1所示的建筑屋顶电力计算机控制系统，包括中心控制系统1和风力发电系统4、太阳电池发电系统18、照明用电控制系统13和家电用电控制系统17，中心控制系统1分别与风力发电系统4、太阳电池发电系统18、照明用电控制系统13和家电用电控制系统17采用电力线相连接。

其中，风力发电系统4主要包括风力机械5、发电机6、控制系统7和电能变换单元8，发电机6连接在风力机械5上，控制系统7与发电机6相连，而电能变换单元8与控制系统7相连。太阳电池发电系统18包括太阳电池方阵22、贮能蓄电池组21、控制器20和逆变器19。太阳电池方阵22与贮能蓄电池组21相连接，贮能蓄电池组21与控制器20相连接，控制器20与逆变器19相连接。

照明用电控制系统13包括单片机9、分控器10、弱电控制器11和照明设备12，其中，单片机9与中心控制系统1相连接，分控器10连接在单片机9上，弱电控制器11与分控器10相连接，而照明设备12连接在弱电控制器11上。家电设备用电控制系统17包括接口电路14、继电器15和家电设备16，其中，接口电路14与中心控制系统1相连接，接口电路14另一端连接有继电器15，继电器15上连接有家电设备16。

中心控制系统1中设置有监控器2，监控器2上设置有多个视频头3，分别用来监控风力发电系统4、太阳电池发电系统18、照明用电控制系统13、家电设备用电控制系统17以及对中心控制系统1进行监控，监控到隐患即使处理。中心控制系统1中还设置有太阳电池发电控制平台25、家电用电控制平台26、照明用电控制平台27、风力发电控制平台28以及综合控制平台24，分别用于监测太阳电池发电量、家用设备用电量、照明用电量，同时将这些控制平台连接在综合控制平台24，综合控制平台24上设置有橙、蓝、红、绿四条不同颜色的曲线显示风力发电量、太阳能发电量以及照明、家电所使用的电量，该系统中可以控制发电和用电的情况。

在具体实施时，风力机械5通过叶片捕获风能，是吸收风能并将其转换成机械能的部件。发电机6实现机械能至电能的转换。发电机6所发出的电能由控制系统7传递给电能变换单元8，转换成交流电再供给中心控制系统1。在光照下，太阳电池方阵22输出的直流电向贮能蓄电池组21充电，并通过控制器20输送给逆变器19逆变为交流电传递给中心控制系统1。照明用电控制系统13采用智能家居电力控制方式，该电力控制方式用程序来控制单片机9的运行，通过电力线与分控器10相连，经过一个弱电控制器11来控制照明设备12的开和关，完成对家用照明设备的智能控制。家电设备用电控制系统17采用智能家居电力控制方式，该电力控制方式通过接口电路14与中心控制系统1相连接，用程序来控制继电器15的运行，从而控制家电设备16的开与关。

当电量较多时，予以储能；电量不够时，则从储能装置中调出电能使用。如果储能超过一定数量，则通过常规电网23进行转换，输送给电网公司；如果储能不够，则从常规电网23采用正常用电。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种建筑屋顶电力计算机控制系统，包括中心控制系统、风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统和家电用电控制系统，中心控制系统分别与风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统和家电用电控制系统采用电力线相连接，其特征在于：

所述风力发电系统主要包括风力机械、发电机、控制系统和电能变换单元，发电机连接在风力机械上，控制系统与发电机相连，而电能变换单元与控制系统相连；

所述太阳电池发电系统包括太阳电池方阵、贮能蓄电池组、控制器和逆变器，所述太阳电池方阵与贮能蓄电池组相连接，贮能蓄电池组与控制器相连接，控制器与逆变器相连接；

所述照明用电控制系统包括单片机、分控器、弱电控制器和照明设备，其中，单片机与中心控制系统相连接，分控器连接在单片机上，弱电控制器与分控器相连接，而照明设备连接在弱电控制器上；

所述家电用电控制系统包括接口电路、继电器和家电设备，其中，接口电路与中心控制系统相连接，接口电路另一端连接有继电器，继电器上连接有家电设备；

所述中心控制系统中设置有监控器，监控器上设置有多个视频头，分别用来对风力发电系统、太阳电池发电系统、照明用电控制系统、家电用电控制系统以及对中心控制系统进行监控，监控到隐患及时处理；

所述中心控制系统中还设置有太阳电池发电控制平台、家电用电控制平台、照明用电控制平台、风力发电控制平台以及综合控制平台，分别用于监测太阳电池发电量、家用设备用电量、照明用电量，同时将这些控制平台连接在综合控制平台，综合控制平台上设置有橙、蓝、红、绿四条不同颜色的曲线显示风力发电量、太阳能发电量以及照明、家电所使用的电量，该系统中可以控制发电和用电的情况。

2.根据权利要求1所述的一种建筑屋顶电力计算机控制系统，其特征在于：所述风力发电系统中，风力机械通过叶片捕获风能，是吸收风能并将其转换成机械能的部件；发电机实现机械能至电能的转换；发电机所发出的电能由控制系统传递给电能变换单元，转换成交流电再供给中心控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种建筑屋顶电力计算机控制系统，其特征在于：所述太阳电池发电系统中，在光照下，太阳电池方阵输出的直流电向贮能蓄电池组充电，并通过控制器输送给逆变器逆变为交流电传递给中心控制系统。

4.根据权利要求1所述的一种建筑屋顶电力计算机控制系统，其特征在于：所述照明用电控制系统采用智能家居电力控制方式，该电力控制方式用程序来控制单片机的运行，通过电力线与分控器相连，经过一个弱电控制器来控制照明设备的开和关，完成对家用照明设备的智能控制。

5.根据权利要求1所述的一种建筑屋顶电力计算机控制系统，其特征在于：所述家电用电控制系统采用智能家居电力控制方式，该电力控制方式通过接口电路与中心控制系统相连接，用程序来控制继电器的运行，从而控制家电设备的开与关。

6.根据权利要求1所述的一种建筑屋顶电力计算机控制系统，其特征在于：所述控制系统中，当电量较多时，予以储能；电量不够时，则从储能装置中调出电能使用；如果储能超过家庭使用量，则通过常规电网进行转换，输送给电网公司；如果储能不够，则从常规电网采用正常用电。