CN110185085A - 一种可调节太阳能集雨池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可调节太阳能集雨池及控制方法，可调节太阳能集雨池包括池体、蓄电池和多块板体，池体一端开口，板体为圆弧形薄板状，板体朝向上方一侧为内凹面，板体朝向下方一侧为外凸面，内凹面上固设有柔性太阳能电池板，板体一端通过铰轴与池体开口端边沿铰接，板体另一端向外延伸，柔性太阳能电池板与蓄电池之间建立有电性连接。控制方法，包括根据天气信息的变化对板体相对于水平面之间的角度进行调整的步骤。采用本发明的技术方案，通过根据天气情况，通过驱动电机驱动板体翻转，实时改变板体相对于水平面之间的角度，实现了充分收集雨水和收集太阳光，避免装置受到雨雪冲刷，保证装置稳定可靠工作的效果。

Description

一种可调节太阳能集雨池
技术领域
本发明属于可调节太阳能集雨技术领域，尤其涉及存储收集雨水装置。
背景技术
西南地区属于典型丘陵山地，降雨量低，虽然不属于干旱地区但是部分地区保水性差，河流多位于农田住处下方，为了实现灌溉、饮用等需求，需要通过提水实现。以贵州为例，贵州年平均降雨量在800-1200mm，但是贵州以黄棕壤、黄壤、红壤为主，保水性差，水分流失很大，再结合典型丘陵山地，导致很多高山农田“靠天吃饭”，甚至居民饮用水都及其困难，部分石漠化地区更加严重。
目前，国内现有设备主要是通过，(1)提水灌溉、饮用，具有很高的稳定性，但是成本投入大、局限性大，(2)地下水、修筑蓄水池设施简陋，对自然环境造成影响，可控性差。
同时，近年来光伏技术的发展，在发电效率有明显提升，光伏的可利用率也更高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可调节太阳能集雨池。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明专利提供一种可调节太阳能集雨池，包括池体、蓄电池和多块板体，所述池体一端开口，所述板体为圆弧形薄板状，所述板体朝向上方一侧为内凹面，所述板体朝向下方一侧为外凸面，所述内凹面上固设有柔性太阳能电池板，所述板体一端通过铰轴与所述池体开口端边沿铰接，所述板体另一端向外延伸，所述柔性太阳能电池板与所述蓄电池之间建立有电性连接。
所述可调节太阳能集雨池还包括驱动电机、控制装置和减速器，驱动电机、控制器和蓄电池均安装于所述池体外壁之上，驱动电机输出轴与减速器输入轴固定连接，减速器输出轴与所述铰轴固定连接，所述蓄电池为驱动电机提供电能，控制装置分别与驱动电机、所述蓄电池控制端之间建立有电性连接。
所述控制装置包括单片机、安装于所述板体之上的雨水感应器和光敏传感器、安装于所述池体内壁之上的水位传感器、安装于所述蓄电池之上的电压传感器，雨水感应器、光敏传感器、水位传感器和电压传感器分别接入单片机数据输入端，单片机数据输出端分别与蓄电池、驱动电机控制端电性连接。
所述减速器时涡轮蜗杆减速器。
所述板体外凸面之间上安装有若干条镶条。
所述板体外凸面上还安装有配重块，配重块安装位置与所述铰轴接近。
所述柔性太阳能电池板与所述池体铰接处端面面积大于其相对的另一端端面面积。
所述板体质量与柔性太阳能电池板质量之比为1：5～2：3。
此外，本发明还提供了一种可调节太阳能集雨池控制方法，包括以下步骤：
步骤一：使用所述的可调节太阳能集雨池，通过所述雨水感应器获取外部环境中雨量信息，通过所述光敏传感器获取外部环境中的光照信息，通过所述水位传感器获取所述池体以内的水位信息，通过所述电压传感器获取所述蓄电池的电量信息；
步骤二：根据步骤一中所述雨水信息、光照信息和水位信息，通过所述单片机控制所述驱动电机运行，改变所述板体相对于水平面之间的角度；根据步骤一中所述的电量信息，通过所述单片机控制所述蓄电池与柔性太阳能电池板之间电性连接的通断。
所述可调节太阳能集雨池控制方法还包括：
当所述水位信息大于所述池体高度的90％以上且所述雨量信息大于10毫米时，通过所述单片机控制所述驱动电机运行，使所述板体相对于水平面之间的角度为90度；
当所述电量信息小于1000mAh时，通过所述单片机控制，使所述蓄电池与柔性太阳能电池板之间电性连接接通。
本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过加装集雨板提高接雨面积，同时可以收拢减少蒸发，可进行智能调节，相比常规蓄水池建筑面积为雨水收集面积，阳光直射，限制大，并且本专利可以改装为现有蓄水池。其次，通过集雨板两周安装柔性太阳能电池板，在完成集雨的同时晴天进行发电、减少蒸发面积。同时，雨水冲刷，提升太阳能电池表面清洁度，对比现有提灌设备无动力或通过接入家用市电，成本更低，更加清洁对使用环境要求更低。最后，通过电机驱动蜗轮蜗杆减速器，集雨板可调节收缩，张开度实现集雨板可调节。同时，蜗轮蜗杆具有单向自锁功能，可防止集雨板不安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明所有板体直立时的结构示意图；
图3是本发明板体与柔性太阳能电池板的连接示意图。
图4是本发明控制方法的流程图。
图中：1-池体，2-板体，3-铰轴，4-减速器，5-驱动电机，6-柔性太阳能电池板，7-镶条，8-配重块。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2、图3所示，本发明提供一种可调节太阳能集雨池，包括池体1、蓄电池和多块板体2，池体1一端开口，板体2为圆弧形薄板状，板体2朝向上方一侧为内凹面，板体2朝向下方一侧为外凸面，内凹面上固设有柔性太阳能电池板6，板体2一端通过铰轴3与池体1开口端边沿铰接，板体2另一端向外延伸，柔性太阳能电池板6与蓄电池之间建立有电性连接。
进一步地，可调节太阳能集雨池还包括驱动电机5、控制装置和减速器4，驱动电机5、控制器和蓄电池均安装于池体1外壁之上，驱动电机5输出轴与减速器4输入轴固定连接，减速器4输出轴与铰轴3固定连接，蓄电池为驱动电机5提供电能，控制装置分别与驱动电机5、蓄电池控制端之间建立有电性连接。采用本发明的技术方案，通过蓄电池为驱动电机提供能源，驱动电机驱动板体2转动，从而改变板体相对于池体1的姿态，以便尽最大可能地收集雨水。
此外，控制装置包括单片机、安装于板体2之上的雨水感应器和光敏传感器、安装于池体1内壁之上的水位传感器、安装于蓄电池之上的电压传感器，雨水感应器、光敏传感器、水位传感器和电压传感器分别接入单片机数据输入端，单片机数据输出端分别与蓄电池、驱动电机5控制端电性连接。驱动电机5、蓄电池、控制装置和减速器4在安装于池体1之上以后，均经过了相应的防水密封处理。
优选驱动电机5额定功率为0.4～3kW。驱动电机5额定转速为1～5r/min。减速器4时涡轮蜗杆减速器4。池体1是圆柱体形或长方体形，圆柱体形的外径为2～6m，长方体形的长×宽＝2m×2m～6m×6m。池体1深度为0～6m。
进一步地，板体2外凸面之间上安装有若干条镶条7。镶条7数量为3～6条。通过镶条7增加了板体2的结构强度，从而使本发明更加经久耐用。
板体2内凹面为光滑表面，板体2外凸面上还安装有配重块8，配重块8安装位置与铰轴3接近。柔性太阳能电池板6与池体1铰接处端面面积大于其相对的另一端端面面积。板体2质量与柔性太阳能电池板6质量之比为1：5～2：3。通过配重块8，使板体2在改变姿态时上下端质量分布合理，避免出现“头重脚轻”的情况，从而使本发明工作更加稳定可靠。
此外，如图4所示，本发明还提供了一种可调节太阳能集雨池控制方法，包括以下步骤：
步骤一：使用上述可调节太阳能集雨池，通过雨水感应器获取外部环境中雨量信息，通过光敏传感器获取外部环境中的光照信息，通过水位传感器获取池体1以内的水位信息，通过电压传感器获取蓄电池的电量信息；
步骤二：根据步骤一中雨水信息、光照信息和水位信息，通过单片机控制驱动电机5运行，改变板体2相对于水平面之间的角度；根据步骤一中的电量信息，通过单片机控制蓄电池与柔性太阳能电池板6之间电性连接的通断。
进一步地，设柔性太阳能电池板的数量为n，所述单片机获取的光照信息中包含太阳方位角，以β表示，经过试验证明，当柔性太阳能电池板的数量3≤n≤9且为偶数时，使用效果最佳，单片机在获取光照信息之后，通过其内部预设的运算程序进行运算，从而计算得出板体2应相对于水平面之间的角度，以θ表示，并通过控制驱动电机5运行以实现，具体运算公式为：
θ＝90°-arcctg(Rn×cosβ)；
上式中Rn为阴影倍率，Rn是与当地气候条件有关的预先存储在单片机存储器以内的阈值，一般来说，Rn＝2.2～4.0。
进一步地，可调节太阳能集雨池控制方法还包括：
1、当水位信息大于池体1高度的90％以上且雨量信息大于10毫米时，通过单片机控制驱动电机5运行，使板体2相对于水平面之间的角度为90度；
2、当电量信息小于1000mAh时，通过单片机控制，使蓄电池与柔性太阳能电池板6之间电性连接接通；
采用本发明的技术方案，相比常规蓄水池建筑面积为雨水收集面积，通过加装集雨板提高集雨面积最高可到150％，同时可以收拢减少蒸发最高可达80％，调节范围大，且可智能调节，并且本专利可以改装现有蓄水池，实现此功能。其次，通过集雨板两周安装柔性太阳能电池板6，在完成集雨的同时晴天进行发电、减少蒸发面积。同时，雨水冲刷，提升太阳能电池表面清洁度，对比现有提灌设备无动力或通过接入家用市电，成本更低，更加清洁对使用环境要求更低。最后，通过电机驱动蜗轮蜗杆减速器4，集雨板可调节收缩，张开度实现集雨板可调节。同时，蜗轮蜗杆具有单向自锁功能，可防止集雨板不安全。

Claims (10)

1.一种可调节太阳能集雨池，其特征在于：包括池体(1)、蓄电池和多块板体(2)，所述池体(1)一端开口，所述板体(2)为圆弧形薄板状，所述板体(2)朝向上方一侧为内凹面，所述板体(2)朝向下方一侧为外凸面，所述内凹面上固设有柔性太阳能电池板(6)，所述板体(2)一端通过铰轴(3)与所述池体(1)开口端边沿铰接，所述板体(2)另一端向外延伸，所述柔性太阳能电池板(6)与所述蓄电池之间建立有电性连接。
2.如权利要求1所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述可调节太阳能集雨池还包括驱动电机(5)、控制装置和减速器(4)，驱动电机(5)、控制器和蓄电池均安装于所述池体(1)外壁之上，驱动电机(5)输出轴与减速器(4)输入轴固定连接，减速器(4)输出轴与所述铰轴(3)固定连接，所述蓄电池为驱动电机(5)提供电能，控制装置分别与驱动电机(5)、所述蓄电池控制端之间建立有电性连接。
3.如权利要求2所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述控制装置包括单片机、安装于所述板体(2)之上的雨水感应器和光敏传感器、安装于所述池体(1)内壁之上的水位传感器、安装于所述蓄电池之上的电压传感器，雨水感应器、光敏传感器、水位传感器和电压传感器分别接入单片机数据输入端，单片机数据输出端分别与蓄电池、驱动电机(5)控制端电性连接。
4.如权利要求2所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述减速器(4)时涡轮蜗杆减速器(4)。
5.如权利要求1所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述板体(2)外凸面之间上安装有若干条镶条(7)。
6.如权利要求1所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述板体(2)外凸面上还安装有配重块(8)，配重块(8)安装位置与所述铰轴(3)接近。
7.如权利要求1所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述柔性太阳能电池板(6)与所述池体(1)铰接处端面面积大于其相对的另一端端面面积。
8.如权利要求1所述的可调节太阳能集雨池，其特征在于：所述板体(2)质量与柔性太阳能电池板(6)质量之比为1：5～2：3。
9.一种可调节太阳能集雨池控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：使用如权利要求1至8所述的可调节太阳能集雨池，通过所述雨水感应器获取外部环境中雨量信息，通过所述光敏传感器获取外部环境中的光照信息，通过所述水位传感器获取所述池体(1)以内的水位信息，通过所述电压传感器获取所述蓄电池的电量信息；
步骤二：根据步骤一中所述雨水信息、光照信息和水位信息，通过所述单片机控制所述驱动电机(5)运行，改变所述板体(2)相对于水平面之间的角度；根据步骤一中所述的电量信息，通过所述单片机控制所述蓄电池与柔性太阳能电池板(6)之间电性连接的通断。
10.如权利要求9所述的可调节太阳能集雨池控制方法，其特征在于：所述可调节太阳能集雨池控制方法还包括：
(1)、当所述水位信息大于所述池体(1)高度的90％以上且所述雨量信息大于10毫米时，通过所述单片机控制所述驱动电机(5)运行，使所述板体(2)相对于水平面之间的角度为90度；
(2)、当所述电量信息小于1000mAh时，通过所述单片机控制，使所述蓄电池与柔性太阳能电池板(6)之间电性连接接通。
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Inventor after: Lin Shuyun

Inventor after: Qi Xingyuan

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Patentee after: Guizhou Enna Agricultural Development Co.,Ltd.

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Patentee after: GUIZHOU INSTITUTE OF MOUNTAIN AGRICULTURAL MACHINERY

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Patentee before: GUIZHOU INSTITUTE OF MOUNTAIN AGRICULTURAL MACHINERY

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