CN108644061A - 一种智能风力发电系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能设备终端领域，具体涉及一种智能风力发电系统及其工作方法。其中本智能风力发电系统包括：监控终端、各风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。本发明的风力发电系统通过无线通信模块实现了监控终端远程控制各方向调节机构调节相应的叶轮面的朝向，提高了风能利用率，提高了设备的智能化程度。
Description
技术领域
本发明属于智能设备终端领域，具体涉及一种智能风力发电系统及其工作方法。
背景技术
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能风力发电系统及其工作方法，通过方向调节机构带动叶轮面的朝向风向，以提高风能利用率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电系统，包括：监控终端、各风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。
进一步，所述方向调节机构包括：伺服电机、齿轮箱结构；所述伺服电机适于驱动齿轮箱结构带动叶轮面朝向风向。
进一步，所述无线通信模块包括：天线装置；所述天线装置包括：天线衬底模块和位于天线衬底模块上的导电金属层；所述导电金属层上适于刻蚀若干个开口镂空区域；在开口镂空区域之间设有寄生单元；以及在导电金属层和寄生单元的表面上均覆盖一层导电金属膜。
进一步，在所述天线衬底模块的对应位置上印刷混合油墨，并在混合油墨固化后放入金属盐溶液中，以在混合油墨表面形成所述导电金属层。
进一步，所述混合油墨的组分按质量份数包含：铁40质量份、金属氧化物10质量份、苯氧树脂10质量份、玻璃组合物10质量份、丁酮9质量份、α松油醇8质量份、丁基卡必醇醋酸酯8质量份、还原剂5质量份。
进一步，所述金属氧化物选自氧化铜、氧化铝及其混合物。
进一步，所述玻璃组合物由以下组分组成：40％的B2O3；10％的P2O5、SiO2及其混合物；20-30％的CaO；20-50％的Ln2O3；其中 Ln选自稀土元素及其混合物。
进一步，通过紫外光对寄生材料膏体进行固化的工艺条件包括：两组功率为10～15KW的紫外光光源，紫外光的波长范围为UVA 波段，固化时间为20～25秒。
又一方面，本发明还提供了一种网络机顶盒的工作方法，包括：监控终端、若干风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。
本发明的有益效果是，本发明的风力发电系统通过无线通信模块实现了监控终端远程控制各方向调节机构分别调节相应叶轮面的朝向，提高了风能利用率，提高了设备的智能化程度。
附图说明
图1是本发明的风力发电系统的原理框图。
图2是本发明的天线装置的批量制造示意图；
图3是本发明的天线装置的具体结构平面图；
图4是本发明的天线装置的其他构建形式图；
图中：导电金属层111、112、114、115，寄生单元113，馈电单元F。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，所以图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
图1是本发明的风力发电系统的原理框图。
如图1所示，本发明提供一种风力发电系统，包括：监控终端、各风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。
可选的，所述方向调节机构包括：伺服电机、齿轮箱结构；所述伺服电机适于驱动齿轮箱结构带动叶轮面朝向风向。
具体的，所述监控终端例如但不限于远程监控计算机；所述转向指令信息包括但不限于转动角度指令、转动速度指令等。
可选的，所述无线通信模块可以采用Zigbee网络或GPRS网络。
见图1，本实施例1的控制模块适于通过相应的驱动电路控制方向调节机构进行工作，所述控制模块例如但不限于工控板或PLC模块。
本实施例1的风力发电系统通过无线通信模块实现了监控终端远程控制各方向调节机构分别调节相应的叶轮面朝向，提高了风能利用率，提高了设备的智能化程度。
图2是本发明的天线装置的批量制造示意图。
作为天线装置的一种可选的实施方式。
如图2所示，所述无线通信模块包括：天线装置；所述天线装置包括：天线衬底模块（图中未显示）、位于天线衬底模块上的导电金属层（111、112、114、115）、设置在导电金属层上面的寄生单元113；所述导电金属层上适于刻蚀若干个开口镂空区域；在开口镂空区域之间设有寄生单元；以及在导电金属层和寄生单元的表面上均覆盖一层导电金属膜。具体的，导电金属层上设置至少四个开口镂空区域，所述寄生单元位列在导电金属层上相邻的开口镂空区域之间；寄生单元的数量为三个，寄生单元之间的距离相等，寄生单元的尺寸长度相同；位于寄生单元之间的开口镂空区域面积相同，位于寄生单元之外的开口镂空区域面积可以不等。
可选的，所述导电金属膜例如但不限于采用电镀方式实现。
所述天线衬底模块可以为常规的PCB板，简易且降低成本。
本实施方式的天线装置在导电金属层上设置多个开口镂空区域，既减少了天线装置的整体尺寸，又大大降低了生产成本；在导电金属层上直接设置寄生单元，利用合理设置的尺寸和位置关系，调节寄生单元与开口镂空区域的叠加耦合，实现了天线装置良好的增益特性，提高了无线通信模块的通信质量，从而保证了监控终端与各风力发电装置之间的信息交互流畅度。
图3是本发明的天线装置的具体结构平面图。
参见图3，寄生单元113的长度等于开口镂空区域的长度（寄生单元左侧两个开口镂空区域的总长度或者寄生单元右侧单个开口镂空区域的长度），寄生单元113的宽度不大于两侧相邻开口镂空区域的中间距离。寄生单元的引入，可以有效的控制天线装置单元尺寸，并且控制辐射单元的纵向增益特性。合适的寄生单元尺寸对辐射纵向的信号进行了有效的引导和聚焦，既保证了天线装置尺寸减小，又能针对性的提升天线装置的辐射增益，然而如果寄生单元的具体尺寸设计不合适会造成较大的辐射偏移，这里优选的选择合理尺寸，本案中天线装置的寄生单元的尺寸较合适的范围为长1.5-2.5cm，宽2-4mm；优选的，选择寄生单元的介电常数值范围为10-20。
除此以外，开口镂空区域的开口位置对天线装置的辐射效果也会产生较为直接的影响，图3中可见，当开口区域边缘距离导电金属层上端111的边缘距离小于距离导电金属层下端112的边缘距离时，天线装置的高频性能显著可以得到提升，开口区域的边缘距离两端的距离区域相同时，天线装置的低频性能显著可以增强。通过调整不同寄生单元之间的开口位置可以调节天线装置的不同频段性能，例如双频操作。
天线装置的导电金属层的开口镂空区域可以是一个，也可以是两个以上，当开口镂空区域的数量较多时，天线装置的多频特性会较为明显，然而其辐射增益会有所损耗，作为弥补，可以使得至少两个开口镂空区域的开口尺寸相同，通过相同的尺寸对需要的辐射频段进行增益叠加耦合弥补，这种叠加耦合通过导电金属层开口镂空区域与寄生单元之间共同耦合实现。所述寄生层将导电金属层分割成若干块规则的形状，例如矩形、正方形等。
参见图3，各寄生单元的中间位置设置有馈电点F，该馈电装置的具体方式可以为表面的贴片馈电方式，也可以通过穿越天线衬底模块的同轴馈电方式加以实现，只是其占用空间相比贴片会较大，但是其获得的天线装置传输特性和效果会有所有裨益。
图4是本发明的天线装置的其他构建形式图。
作为实施例1的又一案例，如上所述，由于导电金属层出现多个开口镂空区域可能会造成增益耗损的现象，本发明针对这一缺陷进行了进一步修正，参见图4，通过将寄生单元一侧的开口镂空区域进行削减，从而削弱不相关的多余频段，降低增益的耗损，提升目标频段的有效增益。
作为制作导电金属层的一种可选的实施方式。
在所述天线衬底模块的对应位置上印刷混合油墨，并在混合油墨固化后放入金属盐溶液中，以在混合油墨表面形成所述导电金属层。
可选的，所述混合油墨固化方式例如但不限于将天线衬底模块放入烤箱烘烤，其烘烤温度优选为160℃，烘烤时间优选为20分钟。
优选的，所述混合油墨的组分按质量份数包含：铁40质量份、金属氧化物10质量份、苯氧树脂10质量份、玻璃组合物10质量份、丁酮9质量份、α松油醇8质量份、丁基卡必醇醋酸酯8质量份、还原剂5质量份。其中，所述金属氧化物选自氧化铜、氧化铝及其混合物。所述玻璃组合物包括：40％的B2O3，10％的P2O5、SiO2及其混合物，20-30％的CaO，20-50％的Ln2O3；其中 Ln选自稀土元素及其混合物。所述还原剂可以是柠檬酸钠或酒石酸钾钠的一种或多种。据此制作出的天线装置的导电金属层，其性能和效果能够与天线装置的结构结合出较好的辐射性能。
此外，通过紫外光对寄生材料膏体进行固化的工艺条件包括：两组功率为10～15KW的紫外光光源，紫外光的波长范围为UVA波段，固化时间20～25秒，并通过低温（60℃）进行照射，在保证步骤S3中的导电金属层制作成功的前提下，能够较好的对寄生材料进行性能完整的固化。
本申请的风力发电系统通过无线通信模块实现了监控终端远程控制各方向调节机构分别调节叶轮面的朝向，提高了风能利用率，提高了设备的智能化程度；通过寄生单元与开口镂空区域的叠加耦合，实现了天线装置良好的增益特性，提高了无线通信模块的通信质量，使控制模块及时从监控终端获取转向指令信息，以提高风能利用率；通过将寄生单元一侧的开口镂空区域进行削减，从而削弱不相关的多余频段，降低增益的耗损，提升目标频段的有效增益。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种风力发电系统的工作方法，包括：监控终端、若干风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。
关于风力发电系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种风力发电系统，其特征在于，包括：
监控终端、若干风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；
所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；
所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；
所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。
2.根据权利要求1中所述的风力发电系统，其特征在于，
所述方向调节机构包括：伺服电机、齿轮箱结构；
所述伺服电机适于驱动齿轮箱结构带动叶轮面朝向风向。
3.根据权利要求1中所述的风力发电系统，其特征在于，
所述无线通信模块包括：天线装置；
所述天线装置包括：天线衬底模块和位于天线衬底模块上的导电金属层；
所述导电金属层上适于刻蚀若干个开口镂空区域；
在开口镂空区域之间设有寄生单元；以及
在导电金属层和寄生单元的表面上均覆盖一层导电金属膜。
4.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征在于，
在所述天线衬底模块的对应位置上印刷混合油墨，并在混合油墨固化后放入金属盐溶液中，以在混合油墨表面形成所述导电金属层。
5.根据权利要求3中所述的风力发电系统，其特征在于，
所述混合油墨的组分按质量份数包括：铁40质量份、金属氧化物10质量份、苯氧树脂10质量份、玻璃组合物10质量份、丁酮9质量份、α松油醇8质量份、丁基卡必醇醋酸酯8质量份、还原剂5质量份。
6.根据权利要求5所述的风力发电系统，其特征在于，
所述金属氧化物选自氧化铜、氧化铝及其混合物。
7.根据权利要求5所述的风力发电系统，其特征在于，
所述玻璃组合物包括：40％的B2O3，10％的P2O5、SiO2及其混合物，20-30％的CaO，20-50％的Ln2O3；其中 Ln选自稀土元素及其混合物。
8.根据权利要求3所述的风力发电系统，其特征在于，
在开口镂空区域之间印制寄生材料膏体，并采用紫外光固化形成所述寄生单元；
所述紫外光固化的工艺条件包括：两组功率为10～15KW的紫外光光源，紫外光的波长范围为UVA波段，固化时间为20～25秒。
9.一种风力发电系统的工作方法，其特征在于，包括：
监控终端、若干风力发电装置、用于检测风向的风向传感器；
所述风力发电装置包括：控制模块、与控制模块相连的无线通信模块、用于带动叶轮面转向的方向调节机构；
所述监控终端适于根据风向检测值发送转向指令信息至各控制模块；
所述控制模块适于根据转向指令信息控制方向调节机构调节叶轮面的朝向。
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