CN105068563A - 一种智能跟踪太阳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能跟踪太阳的方法，根据GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，通过算式算出太阳高度角和太阳方位角，驱动电机转动使太阳板跟踪太阳，达到主动式跟踪；再根据光照传感器获取不同方向光照强度，对光照强度对比分析，进一步驱动电机微调，达到被动式跟踪，使太阳板跟中太阳更加准确，实时与太阳光保持垂直，解决现有跟踪太阳精度低的问题。

Description

一种智能跟踪太阳的方法
技术领域
本发明涉及一种跟踪方法，特别是涉及一种智能跟踪太阳的方法。
背景技术
太阳跟踪方法可以用于各种太阳能采集系统中，尤其是太阳能发电系统以及太阳能热水器中，可以有效提高太阳能收集效率，高效的太阳能跟踪方法可以控制采集装置与太阳照射光垂直。
目前太阳跟踪方法有两种，一种是主动式跟踪方法，即采用光敏器件感知太阳光的强度来判断太阳方位。中国专利ZL200510094900.8公开了一种基于跟踪姿态反馈的太阳跟踪装置及跟踪方法。这种跟踪方法包括利用经度、纬度和日期时间计算当地太阳赤纬和时差，根据经度、纬度、太阳赤纬、时差和时刻实时计算太阳方位角和高度角，高度角传感器和方位角传感器驱动电机转动，利用闭环控制实现实时跟踪。这种跟踪方法理论上能够准确地跟踪太阳的位置，但是实际情况是，由于地球大气层厚，太阳光在进入大气层时会发生折射，从而改变太阳入射角度，这种折射效应会对主动跟踪照成极大的误差。另一种是被动式跟踪方法，中国专利201210004997.9公开了一种自动跟踪太阳光线的方法及自动跟踪系统。这种跟踪方法利用两组光电传感器采集光照强度，控制器根据采集回来的光照差值驱动电机往太阳方向转动，实现实时跟踪太阳。这种跟踪方法的缺点是：一般的光敏器件都有较大的感光误差；另外，光敏元器件常被灰尘遮盖，使光敏元器件感光能力减弱；或者当两个光敏器件污染程度不同时，它们的输出将形成一个固有的误差，这种固有误差会对被动跟踪照成极大的误差。
发明内容
本发明提供一种智能跟踪太阳的方法，解决现有太阳跟踪方法跟踪精度低的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种智能跟踪太阳的方法，包括如下步骤；
步骤1，方法初始化，进入时间等待，GPS卫星数据获取模块获取当地的时间；
步骤2，对GPS卫星数据获取的时间进行判断，当时间为黑夜，则返回时间等待步骤1，当时间为白天，进入步骤3；
步骤3，由光照传感器获取关照强度，并将光照强度传出；
步骤4，判断光照传感器所获取关照强度，当光照强度小于1万(lx)勒克司，不做处理并返回时间等待步骤1，当光照强度大于1万(lx)勒克司，进入步骤5；
步骤5，GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角；
步骤6，根据GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，选定一定算式算出太阳高度角和太阳方位角；
步骤7，驱动电机转动，根据太阳高度角和太阳方位角，调整太阳能板方向；
步骤8，进入光控部分，双光照传感器分别获取光照强度；
步骤9，对双光照传感器分别所获取光照强度的两个数值进行比较；
步骤10，根据步骤9的数值比较，当两数值差不在设定误差范围内时，驱动电机转动，进入步骤7；
步骤11，根据步骤9的数值比较，当量数值差在设定误差范围内时，电机不转动，退出光控进入时间等待步骤1。
上述方案优选的，所述步骤6中，选定的算式是
sinH＝sinφsinδ+cosφcosδcost
cosA＝(sinφsinδ-sinδ)/cosHcosφ
其中φ为当地的地理位置的纬度，δ为太阳赤纬，t为时角，经上式可算出太阳太阳高度角H和太阳方位角A。
为获取不同方向的太阳光，上述方案优选的，所述步骤8中，双光照传感器位置为东西走向。
上述方案优选的，所述等待时间为十分钟。
上述方案优选的，所述该系统的控制方法为闭环控制法。
本发明的优点与效果是：
本发明提供一种智能跟踪太阳的方法，根据GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，通过算式算出太阳高度角和太阳方位角，驱动电机转动使太阳板跟踪太阳，达到主动式跟踪；再根据光照传感器获取不同方向光照强度，对光照强度对比分析，进一步驱动电机微调，达到被动式跟踪，使太阳板跟中太阳更加准确，实时与太阳光保持垂直，解决现有跟踪太阳精度低的问题的问题。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种智能跟踪太阳的方法，包括如下步骤：
步骤1，选定一个根据当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，算出太阳高度角和太阳方位角
sinH＝sinφsinδ+cosφcosδcost
cosA＝(sinφsinδ-sinδ)/cosHcosφ
其中φ为当地的地理位置的纬度，δ为太阳赤纬，t为时角，经上式可算出太阳太阳高度角H和太阳方位角A；
步骤2，方法初始化，进入时间等待，等待时间为10分钟，GPS卫星数据获取模块获取当地的时间，其中设定冬天白天为8点到18点，黑夜为18点到第二天8点，夏天时设定7点到19点为白天，19点到第二天7点为黑夜；
步骤3，对GPS卫星数据获取的时间进行判断，当时间为黑夜，则返回时间等待步骤1，当时间为白天，进入步骤4；
步骤4，由光照传感器获取关照强度，并将光照强度传出；
步骤5，判断照传感器所获取关照强度，当光照强度小于1万(lx)勒克司，不做处理并返回时间等待步骤1，当光照强度大于1万(lx)勒克司，进入步骤6；
步骤6，GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角；
步骤7，根据GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，选定一定算式算出太阳高度角和太阳方位角；
步骤8，驱动电机转动，根据太阳高度角和太阳方位角，调整太阳能板方向；
步骤9，进入光控部分，双光照传感器分别获取光照强度；
步骤10，对双光照传感器分别所获取光照强度的两个数值进行比较；
步骤11，根据步骤9的数值比较，当两数值差不在设定误差范围内时，驱动电机转动，进入步骤7；
步骤12，根据步骤9的数值比较，当量数值差在设定误差范围内时，电机不转动，退出光控进入时间等待步骤1。
根据GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，通过算式算出太阳高度角和太阳方位角，驱动电机转动使太阳板跟踪太阳，达到主动式跟踪；再根据光照传感器获取不同方向光照强度，对光照强度对比分析，进一步驱动电机微调，达到被动式跟踪，使太阳板跟中太阳更加准确，实时与太阳光保持垂直。
其中，为了能更好获得不同方向的光照强度，双光照传感器位置为东西走向，使光照强度有一定梯度值，并且该系统的控制方法为闭环控制法。

Claims (5)

1.一种智能跟踪太阳的方法，其特征在于,包括如下步骤：
步骤1，方法初始化，进入时间等待，GPS卫星数据获取模块获取当地的时间；
步骤2，对GPS卫星数据获取的时间进行判断，当时间为黑夜，则返回时间等待步骤1，当时间为白天，进入步骤3；
步骤3，由光照传感器获取关照强度，并将光照强度传出；
步骤4，判断光照传感器所获取关照强度，当光照强度小于1万(lx)勒克司，不做处理并返回时间等待步骤1，当光照强度大于1万(lx)勒克司，进入步骤5；
步骤5，GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角；
步骤6，根据GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，选定一定算式算出太阳高度角和太阳方位角；
步骤7，驱动电机转动，根据太阳高度角和太阳方位角调整太阳能板方向；
步骤8，进入光控部分，双光照传感器分别获取光照强度；
步骤9，对双光照传感器所获取光照强度的两个数值进行比较；
步骤10，根据步骤9的数值比较，当两数值差不在设定误差范围内时，驱动电机转动，进入步骤7；
步骤11，根据步骤9的数值比较，当量数值差在设定误差范围内时，电机不转动，退出光控进入时间等待步骤1。
2.根据权利要求1所述的一种智能跟踪太阳的方法，其特征在于：步骤6中，选定的算式是
sinH＝sinφsinδ+cosφcosδcost
cosA＝(sinφsinδ-sinδ)/cosHcosφ
其中φ为当地的地理位置的纬度，δ为太阳赤纬，t为时角，经上式可算出太阳太阳高度角H和太阳方位角A。
3.根据权利要求1所述的一种智能跟踪太阳的方法，其特征在于：步骤8中，双光照传感器位置为东西走向。
4.根据权利要求1所述的一种智能跟踪太阳的方法，其特征在于：步骤1中，等待时间为十分钟。
5.根据权利要求1所述的一种智能跟踪太阳的方法，其特征在于：该系统的控制方法为闭环控制法。
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