CN110531792A - 一种太阳能遮阳系统及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能遮阳系统及其调节方法，包括信息采集系统，信息采集系统与中央处理系统连接，中央处理系统与输出系统连接，输出系统的输出端与太阳能遮阳板连接；两个输出系统对称设置在太阳能遮阳板的两端；信息采集系统用于采集经纬度信息、当地时间信息、光照照度值及室内外实时温度信息，并将采集到的上述信息传输至中央处理系统；中央处理系统对接收的上述信息判断处理后，向输出系统发出动作指令；输出系统用于控制调节太阳能遮阳板的垂直高度和倾角；本发明通过同时或独立对太阳能遮阳板进行倾角和垂直上下位移的调节；确保了太阳能遮阳系统的遮阳效果及太阳能利用效率能够同时达到最大化，有效提升了建筑遮阳系统的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，特别涉及一种太阳能遮阳系统及其调节方法。
背景技术
合理的遮阳作为建筑节能与立面构图的一种有效途径，一直被广泛的应用于建筑各个朝向的外立墙面，传统的遮阳措施属于被动式节能的范畴；目前，将遮阳设备与太阳能利用结合，提升节能效果，是新技术发展的一个方向。现有技术中的太阳能遮阳系统只存在单一将遮阳节能效果或太阳能利用效率两者其一最大化作为主要功能，另一者作为辅助功能的方案，缺少一种将二者兼顾的技术解决方案。
如一种外置的太阳能遮阳板系统(申请号为：CN200610061349)中公开了通过采用薄膜太阳能电池，提供低成本光伏建筑组件构成的遮阳板；可以实现调节太阳能电池遮阳板的受光面，同时使室内光线舒适柔和；该申请中设置了追光系统，从而使得遮阳板片可以自动调节与太阳光保持垂直，保证太阳能利用效率；而该申请中，遮阳板片虽有遮阳作用，但遮阳的节能效率却无法保证。
如一种建筑物用自动可调遮阳板(申请号为：CN201110316975)中公开了考虑到不同季节和时段的太阳高度角方位角的不同，对遮阳板有效长度存在不同的要求；该申请中利用单片机技术，采用智能算法来实现遮阳板的自动控制，从而实现了最理想的遮阳效果；但该申请中没有考虑遮阳板的集成光伏或光热，造成建筑外立面太阳能资源的浪费。
如一种用于绿色建筑的阳台遮阳板(申请号为：CN201810406080)中公开了通过采用阳台遮阳板可拆分结构设置，便于使用者根据使用的需求对遮阳板的大小进行改变，同时能够根据需求对角度进行调节，便于使用者的使用。但上述操作全部需要使用者自行计算和手工操作，在实用性和方便性方面有一定的欠缺。
如一种建筑立面用光伏板(申请号为CN201811601972)中公开了采用包括与墙体固定的安装支架和安装光伏板的组件框，所述的光伏板平面与组件框平面呈一定的仰角。所述的光伏板受光面与水平面的仰角可以通过手动调节，来达到最佳仰角，提升光伏板的转换效率。但该技术方案在遮阳效果的考虑上比较欠缺。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种太阳能遮阳系统及其调节方法，以解决现有技术中的太阳能遮阳系统无法兼顾遮阳效果和太阳能利用的技术问题。
以提高太阳能的利用效率及遮阳效果。
为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种太阳能遮阳系统，包括信息采集系统、中央处理系统、两个输出系统及太阳能遮阳板；信息采集系统的输出端与中央处理系统的输入端连接，中央处理系统的输出端与输出系统的输入端连接，输出系统的输出端与太阳能遮阳板连接；两个输出系统对称设置在太阳能遮阳板的两端；
信息采集系统用于采集太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息、当地时间信息、太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值及室内外实时温度信息，并将采集到的上述信息传输至中央处理系统；中央处理系统对接收的上述信息判断处理后，向输出系统发出动作指令；输出系统根据接收的动作指令，控制调节太阳能遮阳板相对于窗口的垂直高度和倾角。
进一步的，还包括两个组件框和两个撑架，两个组件框对称设置在太阳能遮阳板的两端，组件框竖向固定设置窗口上方的外立墙面，两个输出系统分别设置在两个组件框内；两个撑架对称设置在太阳能遮阳板的两端，撑架的一端与输出系统活动连接，撑架的另一端与太阳能遮阳板活动连接。
进一步的，信息采集系统包括电子经纬仪、电子时钟、第一光敏传感器组、第二光敏传感器组及温度采集器组；
电子经纬仪的输出端与中央处理系统连接，电子经纬仪用于采集太阳能遮阳系统所在位置的经纬度信息，并将采集到的经纬度信息传输至中央处理系统；电子时钟用于获取当地时间信息，并将获取的时间信息传输至中央处理系统；第一光敏传感器组包括光敏传感器A，光敏传感器A设置在太阳能遮阳板的向阳面上，用于采集太阳能遮阳板向阳面处的光照照度值，并传输至中央处理系统；
第二光敏传感器组包括光敏传感器B、光敏传感器C、光敏传感器D和光敏传感器E；光敏传感器B设置在窗口上沿处，用于采集窗口上沿处的光照照度值；光敏传感器C设置在窗口下沿处，用于采集窗口下沿处的光照照度值；光敏传感器D设置在外立墙面上，且位于太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处；光敏传感器E设置在外立墙面上，且位于太阳能遮阳板垂直向上移动的最大位置的下方一档距离处；光敏传感器B、光敏传感器C、光敏传感器D和光敏传感器E分别用于采集所处位置的光照照度值，并分别将采集到的光照照度值传输至中央处理系统；
温度采集器组包括温度传感器A和温度传感器B；温度传感器A设置在外立墙面上，用于采集室外实时温度信息，并将采集到的室外实时温度传输至中央处理系统；温度传感器B设置在室内，用于采集室内实时温度信息，并将采集到的室外实时温度传输至中央处理系统。
进一步的，中央处理系统包括控制单元、存储单元及计算单元，控制单元的第一输入端与信息采集系统的输出端连接，控制单元的第一输出端与存储单元的输入端连接；存储单元的输出端与计算单元的输入端连接，计算单元的输出端与控制单元的第二输入端连接，控制单元的第二输出端与输出系统连接；
控制单元用于读取信息采集系统采集到的太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息、当地时间信息、太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值及室内外实时温度信息，并将上述信息传输至存储单元进行存储；计算单元用于对存储单元内存储的光照照度值、经纬度信息及温度信息进行判断分析，并根据判断分析结果向输出系统输出动作指令。
进一步的，输出系统包括控制电路模块、驱动机构、转动机构及升降机构；控制电路模块的输入端与中央处理系统的输出端连接，控制电路模块的输出端与驱动机构的输入端连接；驱动机构的第一输出端与转动机构的一端连接，转动机构的另一端与撑架连接；驱动机构的第二输出端与升降机构的一端连接，升降机构的另一端与撑架连接；
驱动机构、转动机构及升降机构均设置在组件框，驱动机构用于分别驱动转动机构和升降机构动作，转动机构用于带动撑杆转动，升降机构用于带动撑杆垂直上下移动。
进一步的，驱动机构包括转动电机和步进电机，转动电机和步进电机均安装在组件框的顶端；转动电机的输出轴与转动机构的输入端连接，步进电机的输出轴与升降机构的输入端连接。
进一步的，转动机构包括第一旋转牵引轴、第二旋转牵引轴、旋转链带及旋转齿轮；第一旋转牵引轴和第二旋转牵引轴水平平行设置，且第一旋转牵引轴设置在第二旋转牵引轴的上方；第一旋转牵引轴和第二旋转牵引轴均与组件框的端板转动连接，第一旋转牵引轴与驱动机构的第一输出端连接；
撑架端部垂直设置有连接轴，旋转齿轮固定套设在连接轴上；旋转链带的一端与第一旋转牵引轴固定连接，旋转链带另一端与第二旋转牵引轴固定连接，旋转链带的中部绕设在旋转齿轮。
进一步的，垂直牵引转轴、垂直牵引轮及垂直牵引带；垂直牵引转轴水平设置，且与组件框的端板转动连接，垂直牵引转轴与驱动机构的第二输出端连接；撑架的端部垂直设置有连接轴，垂直牵引轮活动套设在连接轴上；垂直牵引带的一端与垂直牵引转轴固定连接，垂直牵引带的另一端与垂直牵引轮固定连接。
进一步的，还包括阻隔器，阻隔器设置在驱动机构及垂直牵引轮之间，垂直牵引带贯穿阻隔器设置，阻隔器固定设置在组件框上。
本发明还提供了一种太阳能遮阳系统的调节方法，包括以下步骤：
步骤1、根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断太阳能遮阳板的向阳面上是否受到光照；
步骤2、当太阳能遮阳板的向阳面上受到光照时，利用信息采集系统，获取太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息及此刻时间信息，计算得到此时间点的太阳高度角；
步骤3、根据计算得到此时间点的太阳高度角，通过输出系统将太阳能遮阳板的倾角调节为该时间点太阳高度角的余角；
步骤4、利用信息采集系统，获取室内外实时温度信息，判断室内外实时温度信息是否大于室内外预设舒适值范围；
步骤5、步骤4中，当室外温度大于室外预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口下沿处是否受到光照；
步骤6、当窗口下沿处受到光照时，输出系统调节太阳能遮阳板垂直向下移动一档；当窗口下沿处未受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；
步骤7、根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处是否受到光照；
步骤8、当太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；当距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置的上方一档距离处未受到光照时，重复步骤4；
步骤9、步骤4中，室外温度小于预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照；
步骤10、当窗口上沿处未受到光照时，输出系统调节太阳能遮阳板垂直向上移动一档；当窗口上沿处受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；
步骤11、根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置的下方一档距离处是否受到光照；
步骤12、当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置的下方一档距离处未受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置的下方一档距离处受到光照时，重复步骤4；
步骤13、步骤4中，室外温度等于预设舒适值范围时，判断室内温度是否大于室内预设舒适值范围；
步骤14、当室内温度大于室内预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口下沿处是否受到光照；
步骤15、当窗口下沿处受到光照时，重复步骤6-8；
步骤16、当步骤13中，室内温度小于室内预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照；
步骤17、当窗口上沿处未受到光照时，重复步骤10-12；
步骤18、当步骤13中，室内温度等于室内预设舒适值范围时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4。
与现有技术比，本发明的有益效果有：
本发明提供了一种太阳能遮阳系统，通过采用信息采集系统、中央处理系统及输出系统的组合形式，通过同时或独立对太阳能遮阳板进行倾角和垂直上下位移的调节；确保了太阳能遮阳系统的遮阳效果及太阳能利用效率能够同时达到最大化，有效提升了建筑遮阳系统的节能效果。
进一步的，通过在太阳能遮阳系统安装区域设置五个感光传感器、电子经纬仪及温度采集器，实现对太阳高度角的实时测量，确保了太阳能遮阳系统能够根据太阳高度角的实时数据对太阳能遮阳板进行实时调节，有效提高了太阳能的利用效率。
进一步的，通过设置转动机构和升降机构，实现了同时或独立进行太阳能遮阳板倾角及垂直高度的调节，结构简单。
进一步的，通过驱动机构及垂直牵引轮之间设置阻隔器，有效防止垂直牵引轮上升过程与组件框和步进电机发生碰撞。
本发明还提供了一种太阳能遮阳系统的调节方法，通过太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息及此刻时间信息，得到该时间点的太阳高度角；利用输出系统将太阳能遮阳板的倾角调节至太阳高度角的余角，确保了任意时间点太阳能遮阳板的受光面与太阳光线垂直，保证了太阳能利用效率能够同时达到最大化；同时通过根据对窗口上下沿及太阳能遮阳板的最大移动位置处的光照照度值，实时对太阳能遮阳板垂直距离的调节，确保了太阳能遮阳板系统的遮阳效果，有效提升了建筑遮阳系统的节能效果。
本发明所述的一种太阳能遮阳系统及调节方法，克服了现有遮阳系统技术领域未能兼顾太阳能利用效率与遮阳效果的不足之处，提供一种能够兼顾二者的技术解决方案，使遮阳板通过可以同时或独立进行的旋转或竖向移动的调节过程，提升建筑遮阳系统的节能效果。
附图说明
图1为本发明所述的一种太阳能遮阳系统结构框图；
图2为本发明所述的一种太阳能遮阳系统轴侧结构示意图；
图3为本发明所述的一种太阳能遮阳系统剖面示意图；
图4为本发明所述的一种太阳能遮阳系统中的输出系统的结构分解图；
图5为本发明所述的一种太阳能遮阳系统中的输出系统的剖面示意图；
图6为本发明所述的一种太阳能遮阳系统的调节方法流程示意图。
其中，1信息采集系统，2中央处理系统，3输出系统，4太阳能遮阳板，5组件框，6撑架，7固定螺栓；11电子经纬仪，12电子时钟，13第一光敏传感器组，14第二光敏传感器组，15温度采集器组；131光敏传感器A；141光敏传感器B，142光敏传感器C；143光敏传感器D；144光敏传感器E；151温度采集器A，152温度采集器B；21控制单元，22存储单元，23计算单元；31转动电机，32步进电机，33第一旋转牵引转轴，34第二旋转牵引转轴，35旋转链带，36旋转齿轮，37垂直牵引转轴，38垂直牵引轮，39垂直牵引带，310阻隔器。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如附图1-5所示，本发明提供了一种太阳能遮阳系统，包括信息采集系统1、中央处理系统2、两个输出系统3、太阳能遮阳板4、两个组件框5、两个撑架6及固定螺栓7；
信息采集系统1的输出端与中央处理系统2的输入端连接，中央处理系统2的输出端与输出系统3的输入端连接，输出系统3的输出端与太阳能遮阳板4连接；两个输出系统3对称设置在太阳能遮阳板4的两端；两个组件框5竖向平行固定设置在窗口上方的外立墙面，组件框5通过固定螺栓7与外立墙面固定连接；两个组件框5对称设置在太阳能遮阳板4的两端，两个输出系统3分别设置在两个组件框5内；撑架6设置在输出系统3与太阳能遮阳板4之间，两个撑架对称设置在太阳能遮阳板4的两端，撑架6的一端与输出系统3活动连接，撑架6的另一端与太阳能遮阳板4活动连接。
信息采集系统1用于采集太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息、当地时间信息、太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值及室内外实时温度信息，并将采集到的上述信息传输至中央处理系统2；中央处理系统2对接收的上述信息进行判断处理后，向输出系统发出动作指令；输出系统3根据接收到的动作指令控制调节太阳能遮阳板4相对于窗口的垂直高度和倾角。
信息采集系统1包括电子经纬仪11、电子时钟12、第一光敏传感器组13、第二光敏传感器组14及温度采集器组15；电子经纬仪11的输出端与中央处理系统2的输入端连接，电子经纬仪11用于采集太阳能遮阳系统所在位置的经纬度信息，并将采集到的经纬度信息传输至中央处理系统2；电子时钟12用于获取当地时间信息，并将获取的时间信息传输至中央处理系统2。
第一光敏传感器组13包括光敏传感器A131，光敏传感器A131设置在太阳能遮阳板4的向阳面上，用于采集太阳能遮阳板4向阳面处的光照照度值，并将其传输至中央处理系统2；优选的，光敏传感器A131设置在太阳能遮阳板4向阳面的顶端中部位置处。
第二光敏传感器组14包括光面传感器B141、光敏传感器C142、光敏传感器C143及光敏传感器D143；光敏传感器B141设置在窗口上沿处，用于采集窗口上沿处的光照照度值，并将其传输至中央处理系统2；光敏传感器C142设置在窗口下沿处，用于采集窗口下沿处的光照照度值，并将其传输至中央处理系统2；光敏传感器B142设置在窗口上沿中间位置，光敏传感器C143设置在窗口下沿中间位置处。光敏传感器D143设置在外立墙面上，且位于太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处；光敏传感器E144设置在外立墙面上，且位于太阳能遮阳板垂直向上移动的最大位置的下方一档距离处；光敏传感器D143和光敏传感器E144分别用于采集所处位置的光照照度值，并分别将将采集到的光照照度值传输至中央处理系统2。
优选的，光敏传感器B141设置在窗口上沿中间位置，光敏传感器C142设置在窗口下沿中间位置处；光敏传感器D143设置在两个组件框5的中间部位，且与组件框5的顶端平齐；光敏传感器E144设置在两个组件框5的中间部位，且与组件框5的底端平齐。
温度传感器组15包括温度传感器A151和温度传感器B152；温度传感器A151设置在外立墙面上，用于采集室外实时温度信息，并将采集到的室外实时温度传输至中央处理系统2；温度传感器B152设置在室内，用于采集室内实时温度信息，并将采集到的室外实时温度传输至中央处理系统2。
中央处理系统2包括控制单元21、存储单元22及计算单元23；电子经纬仪11、电子时钟12、光敏传感器A131、光敏传感器B141、光敏传感器C142、光敏传感器D143、光敏传感器E144、温度采集器A151及温度采集器B152的输出端均与控制单元21的第一输入端连接，控制单元21的第一输出端与存储单元22的输入端连接，存储单元23的输出端与计算单元23的输入端连接；计算单元23的输出端与控制单元21的第二输入端连接，控制单元21的第二输出端与输出系统3的输入端连接。
控制单元21用于读取电子经纬仪11采集到的太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息、当地时间信息、太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值及室内外实时温度信息；并将上述信息传输至存储单元22进行存储；计算单元23用于对存储单元22内存储的光照照度值、经纬度信息及温度信息进行判断分析，并根据判断分析结果向输出系统3输出动作指令。
本发明中的中央处理系统2包括控制单元21、存储单元22及计算单元23，控制单元21负责读取传感器采集的各项数据存储到存储单元22，并协调存储单元22和计算单元23计算太阳高度角、判断照度值是否在预设舒适值区间、判断天气是晴天或阴天、判断所处时间点是采暖季或制冷季。计算单元23处理结束后，由控制单元21根据处理结果运行相应的调整程序决定移动调整的方向和方式，
计算单元23所需公式为通用公式，其通用公式为：
sinα＝sinφsinδ+cosδcosφcost
其中，α为太阳高度角，φ为当地纬度，δ为太阳赤纬，
sinδ＝0.39795cos[0.98563(N-173)]
其中，N为积日，即日期在一年中的序号，比如1月1日是1，平年的12月31日是365；
t为太阳时角，且t＝(真太阳时-12)×15；以使用北京时间的地区为例，真太阳时＝平太阳时+真太阳时时差-4×(120-当地经度)，其中平太阳时即为时钟时间，真太阳时时差需查时差表得到。
输出系统3包括控制电路模块、驱动机构、转动机构及升降机构，控制电路模块的输出端与驱动机构的输入端连接；驱动机构的第一输出端与转动机构的一端连接，转动机构的另一端与撑架6连接，驱动机构的第二输出端与升降机构的一端连接，升降机构的另一端与撑架6连接；驱动机构、转动机构及升降机构均设置在组件框5，驱动机构用于分别带动转动机构和升降机构动作，转动机构用于带动撑杆6转动，转动机构用于带动撑杆6垂直上下移动。
驱动机构包括转动电机31和步进电机32，转动电机31和步进电机32均安装在组件框5的顶端；转动电机31的输出轴与转动机构的输入端连接，步进电机32的输出轴与升降机构的输入端连接。
转动机构包括第一旋转牵引轴33、第二旋转牵引轴34、旋转链带35及旋转齿轮36；第一旋转牵引轴33和第二旋转牵引轴34水平平行设置，且第一旋转牵引轴33设置在第二旋转牵引轴34的上方；第一旋转牵引轴33和第二旋转牵引轴34均与组件框5的端板转动连接，第一旋转牵引轴33及第二旋转牵引轴34分别与转动电机31的输出轴连接；撑架6端部垂直设置有连接轴，旋转齿轮36固定套设在连接轴上，旋转齿轮36转动时，能够带动连接轴及撑架6同步转动，进而实现了对太阳能遮阳板倾角的调节；旋转链带35的一端与第一旋转牵引轴33固定连接，旋转链带35另一端与第二旋转牵引轴34固定连接，旋转链带35的中部绕设在旋转齿轮36。
升降机构包括垂直牵引转轴37、垂直牵引轮38、垂直牵引带39及阻隔器310；垂直牵引转轴37水平设置，且与组件框5的端板转动连接，垂直牵引转轴37与步进电机32的输出轴连接；撑架6的端部垂直设置有连接轴，垂直牵引轮38活动套设在连接轴上，确保了垂直牵引轮38转动，带动撑架6及太阳能遮阳板垂直上下移动时，连接轴及撑架6不发生转动，避免了太阳能遮阳板垂直上下移动过程对其倾角的改变；垂直牵引带39的一端与垂直牵引转轴37固定连接，垂直牵引带39的另一端与垂直牵引轮39固定连接。
阻隔器310设置在步进电机32及垂直牵引轮38间，垂直牵引带39贯穿阻隔器310设置，阻隔器310固定设置在组件框5上。
组件框5内部设有两个上下贯通的滑槽，其中靠近步进电机42的内侧滑槽内包含垂直牵引带、垂直牵引转轴及垂直牵引轮；所述垂直牵引轮通过连接轴与旋转齿轮及撑架的端部连接在一起。内侧滑槽的上下端头部位设有阻隔器，进一步防止垂直牵引轮与组件框5和步进电机电机发生碰撞。远离步进电机的外侧滑槽内包含旋转链带、旋转牵引转轴、旋转牵引转轴、旋转齿轮。
工作原理
本发明所述的一种太阳能遮阳系统，通过采用转动电机驱动太阳能遮阳板转动，调节太阳能遮阳板的倾角，确保太阳能遮阳板受光面与太阳光线垂直，在太阳辐射强度一定的前提下，使得太阳能遮阳板上单位面积在一定时间内受到的太阳能辐射总量最大，从而达到了太阳能利用了的最大化；通过采用步进电机驱动太阳能遮阳板垂直上下移动，使得处于任意倾角的太阳能遮阳板，能够满足建筑采暖季需要的满窗日照及制冷季需要的满窗遮阳，即在采暖季太阳能够照射到窗口上沿，在制冷季太阳光线不能够照射到窗口下沿，从而实现了遮阳效果的最佳。
本发明中为了达到最佳效果的遮阳，太阳能遮阳板的长度w、窗口的垂直距离及太阳高度角α，w≥h·cosα，上下窗口的间距d满足d≥w/cosα。
本发明所述的太阳能遮阳系统，在转动调节过程中，信息采集系统获取太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值、太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息及此刻时间信息；中央处理系统判断太阳能遮阳板的向阳面上是否受到光照、计算得到此时间点的太阳高度角、对输出系统发出转动控制指令；输出系统控制转动电机将太阳能遮阳板的倾角调节为太阳高度角的余角；
当太阳能遮阳板的向阳面上受到光照时，利用中央处理系统处理太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息及此刻时间信息，计算得到此时间点的太阳高度角；而若太阳能遮阳板的向阳面上未受到光照，则中央处理系统判断为阴天，等待预设时间间隔后重新判断；根据计算得到此时间点的太阳高度角，通过输出系统将太阳能遮阳板的倾角调节为太阳高度角的余角，至此完成转动调节过程。
在垂直升降调节过程中，信息采集系统获取室内外实时温度信息、窗口上下沿区域的照度值、距离太阳能遮阳板垂直向上或向下移动最大位置处的下方或上方一档距离处的照度值，中央处理系统判断室内外实时温度信息与室内外预设舒适值范围的大小关系、窗口上下沿区域是否受到光照、对输出系统发出升降控制指令；输出系统控制步进电机调节太阳能遮阳板；
当室外温度大于室外预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，中央处理系统判断窗口下沿处是否受到光照；当窗口下沿处受到光照时，中央处理系统控制输出系统调节太阳能遮阳板垂直向下移动一档；根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，中央处理系统判断距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置处的下方一档距离处是否受到光照；当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置处的下方一档距离处受到光照时，等待设定间隔时间后，回到转动调节过程读取太阳能遮阳板附近区域照度值的步骤；当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置处的下方一档距离处未受到光照时，回到读取室外温度信息的步骤；
当室外温度小于预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的窗口上沿区域的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照；当窗口上沿处未受到光照时，输出系统调节太阳能遮阳板垂直向上移动一档；根据根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置处的上方一档距离处是否受到光照；当距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置处的上方一档距离处是否受到光照未受到光照时，等待设定间隔时间后，回到室外实时温度信息的步骤；当距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置处的上方一档距离处是否受到光照受到光照时，回到读取室外温度信息的步骤；
当室外温度等于预设舒适值范围时，判断室内温度是否大于舒适值范围；当室内温度大于舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，中央处理系统判断窗口下沿处是否受到光照；当窗口下沿处受到光照时，中央处理系统控制输出系统调节太阳能遮阳板垂直向下移动一档；根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，中央处理系统判断距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置处的下方一档距离处是否受到光照；当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置处的下方一档距离处受到光照时，等待设定间隔时间后，回到转动调节过程读取太阳能遮阳板附近区域照度值的步骤；当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置处的下方一档距离处未受到光照时，回到读取室外温度信息的步骤；
当室内温度小于舒适值范围时，根据信息采集系统获取的窗口上沿区域的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照；当窗口上沿处未受到光照时，输出系统调节太阳能遮阳板垂直向上移动一档；根据根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置处的上方一档距离处是否受到光照；当距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置处的上方一档距离处是否受到光照未受到光照时，等待设定间隔时间后，回到室外实时温度信息的步骤；当距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置处的上方一档距离处是否受到光照受到光照时，回到读取室外温度信息的步骤；当室内温度等于舒适值范围时，等待设定间隔时间；至此垂直升降调节过程结束。本发明对太阳能遮阳板倾角调节和垂直上下位移的调节过程可以同时进行，也可独立进行，确保了太阳能遮阳系统的遮阳效果及太阳能利用效率能够同时达到最大化，有效提升了建筑遮阳系统的节能效果。
如附图6所示，本发明还提供了一种太阳能遮阳系统的调节方法，包括以下步骤：
步骤1、获取光敏传感器A131采集到的太阳能遮阳板的向阳面的光照照度值，进入步骤2
步骤2、判断太阳能遮阳板的向阳面上是否受到光照；若是，则进入步骤3；若否，则进入步骤23；
步骤3、获取电子经纬仪11采集到的太阳能遮阳板系统所述位置处的经纬度信息，进入步骤4；
步骤4、获取电子时钟12采集到此刻时间信息，进入步骤5；
步骤5、根据获取的太阳能遮阳板系统所述位置处的经纬度信息及此刻时间信息，通过计算单元23中内置函数，计算得到太阳高度角α，进入步骤6；
步骤6、根据计算得到此时间点的太阳高度角α，通过输出系统中的转动电机41，调节太阳能遮阳板的倾角为β，进入步骤7；其中，β＝90°-α；具体的，转动电机41带动第一旋转牵引轴33和第二旋转牵引轴34同向转动时，旋转链带35在第一旋转牵引轴33及第二旋转牵引轴34转动过程中，旋转链带35一端收缩另一端放松，旋转链带35产生位移，带动旋转齿轮36转动，进而带动撑架6转动；
步骤7、获取温度采集器A151采集到的室外实时温度信息，进入步骤8；
步骤8、获取温度采集器B152采集到的室内实时温度信息，进入步骤9；
步骤9、判断室外实时温度信息是否大于预设室外舒适值范围，若是则进入步骤18；若否，则进入步骤10；
步骤10、判断室外实时温度信息是否小于或等于预设室外舒适值范围，若是则进入步骤13；若否，则进入步骤11；
步骤11、判断室内实时温度信息是否大于预设室内舒适值范围，若是则进入步骤17；若否，则进入步骤12；
步骤12、判断室内实时温度信息是否小于或等于预设室内舒适值范围，若是则进入步骤13；若否，则进入步骤23；
步骤13、获取光敏传感器B141采集的窗口上沿处的光照照度值，进入步骤14；
步骤14、根据采集到的窗口上沿处的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照，若是，则进入步骤23；若否，则进入步骤15；
步骤15、采用步进电机42调节太阳能遮阳板垂直向上移动一档，进入步骤16；具体的，
步进电机42带动垂直牵引转轴37逆时针转动，垂直牵引带39收缩，带动垂直牵引轮38向上移动，进而带动撑架6及太阳能遮阳板4沿组件框5垂直向上移动一档；同时，转动电机41驱动第一旋转牵引轴33和第二旋转牵引轴34反向转动，带动旋转链轮35的两端收缩，确保撑架垂直上升过程，旋转齿轮36不发生转动；
步骤16、获取光敏传感器E144采集的太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置处的光照照度值，进入步骤17；
步骤17、根据采集到的太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置处的光照照度值，判断太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置处是否受到光照，若是，则返回步骤7；若否，则进入步骤23；
步骤18、获取光敏传感器C142采集到的窗口下沿处的光照照度值，进入步骤19；
步骤19、根据采集到的窗口下沿处的光照照度值，判断窗口下沿处是否收到光照，若是则进入步骤20；若否，则进入步骤23；
步骤20、采用步进电机42调节太阳能遮阳板垂直向下移动一档，进入步骤21；具体的，步进电机42带动垂直牵引转轴37顺时针转动，垂直牵引带39放松，在重力作用下，垂直牵引轮38向下移动，进而带动撑架6及太阳能遮阳板4沿组件框5垂直向下移动一档；同时，转动电机41驱动第一旋转牵引轴33和第二旋转牵引轴34反向转动，带动旋转链轮35的两端收缩，确保撑架垂直向下移动过程，旋转齿轮36不发生转动；
步骤21、获取光敏传感器D143采集到的太阳能遮阳板垂直向上移动的最大位置处的光照照度值，进入步骤22；
步骤22、根据采集到的太阳能遮阳板垂直向上移动的最大位置处的光照照度值，判断太阳能遮阳板垂直向上移动的最大位置处是否受到光照，若是，则进入步骤23；若非，则返回步骤7；
步骤23、得到预设间隔时间后，返回步骤1；优选的，预设间隔时间为1小时。
本发明兼顾遮阳系统的太阳能利用效率与遮阳效果，更好的利用建筑外立面丰富的太阳能资源，通过可以同时、独立进行的旋转、竖向移动的调节过程，使得遮阳系统的遮阳效果及太阳能利用效率同时达到最大化，有效地提升了建筑遮阳系统的节能效果。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种太阳能遮阳系统，其特征在于，包括信息采集系统(1)、中央处理系统(2)、两个输出系统(3)及太阳能遮阳板(4)；信息采集系统(1)的输出端与中央处理系统(2)的输入端连接，中央处理系统(2)的输出端与输出系统(3)的输入端连接，输出系统(3)的输出端与太阳能遮阳板(4)连接；两个输出系统(3)对称设置在太阳能遮阳板(4)的两端；
信息采集系统(1)用于采集太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息、当地时间信息、太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值及室内外实时温度信息，并将采集到的上述信息传输至中央处理系统(2)；中央处理系统(2)对接收的上述信息判断处理后，向输出系统(3)发出动作指令；输出系统(3)根据接收的动作指令，控制调节太阳能遮阳板(4)相对于窗口的垂直高度和倾角。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，还包括两个组件框(5)和两个撑架(6)，两个组件框(5)对称设置在太阳能遮阳板(4)的两端，组件框(5)竖向固定设置窗口上方的外立墙面，两个输出系统(3)分别设置在两个组件框(5)内；两个撑架(6)对称设置在太阳能遮阳板(4)的两端，撑架(6)的一端与输出系统(3)活动连接，撑架(6)的另一端与太阳能遮阳板(4)活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能遮阳板系统，其特征在于，信息采集系统(1)包括电子经纬仪(11)、电子时钟(12)、第一光敏传感器组(13)、第二光敏传感器组(14)及温度采集器组(15)；
电子经纬仪(11)的输出端与中央处理系统(2)连接，电子经纬仪(11)用于采集太阳能遮阳系统所在位置的经纬度信息，并将采集到的经纬度信息传输至中央处理系统(2)；电子时钟(12)用于获取当地时间信息，并将获取的时间信息传输至中央处理系统(2)；第一光敏传感器组(13)包括光敏传感器A(131)，光敏传感器A(131)设置在太阳能遮阳板(4)的向阳面上，用于采集太阳能遮阳板(4)向阳面处的光照照度值，并传输至中央处理系统(2)；
第二光敏传感器组(14)包括光敏传感器B(141)、光敏传感器C(142)、光敏传感器D(143)和光敏传感器E(144)；光敏传感器B(141)设置在窗口上沿处，用于采集窗口上沿处的光照照度值；光敏传感器C(142)设置在窗口下沿处，用于采集窗口下沿处的光照照度值；光敏传感器D(143)设置在外立墙面上，且位于太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处；光敏传感器E(144)设置在外立墙面上，且位于太阳能遮阳板垂直向上移动的最大位置的下方一档距离处；光敏传感器B(141)、光敏传感器C(142)、光敏传感器D(143)和光敏传感器E(144)分别用于采集所处位置的光照照度值，并分别将采集到的光照照度值传输至中央处理系统(2)；
温度采集器组(15)包括温度传感器A(151)和温度传感器B(152)；温度传感器A(151)设置在外立墙面上，用于采集室外实时温度信息，并将采集到的室外实时温度传输至中央处理系统(2)；温度传感器B(152)设置在室内，用于采集室内实时温度信息，并将采集到的室外实时温度传输至中央处理系统(2)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，中央处理系统(2)包括控制单元(21)、存储单元(22)及计算单元(23)，控制单元(21)的第一输入端与信息采集系统(1)的输出端连接，控制单元(21)的第一输出端与存储单元(22)的输入端连接；存储单元(22)的输出端与计算单元(23)的输入端连接，计算单元(23)的输出端与控制单元(21)的第二输入端连接，控制单元(21)的第二输出端与输出系统(3)连接；
控制单元(21)用于读取信息采集系统(1)采集到的太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息、当地时间信息、太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值及室内外实时温度信息，并将上述信息传输至存储单元(22)进行存储；计算单元(23)用于对存储单元(22)内存储的光照照度值、经纬度信息及温度信息进行判断分析，并根据判断分析结果向输出系统(3)输出动作指令。
5.根据权利要求2所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，输出系统(3)包括控制电路模块、驱动机构、转动机构及升降机构；控制电路模块的输入端与中央处理系统(2)的输出端连接，控制电路模块的输出端与驱动机构的输入端连接；驱动机构的第一输出端与转动机构的一端连接，转动机构的另一端与撑架(6)连接；驱动机构的第二输出端与升降机构的一端连接，升降机构的另一端与撑架(6)连接；
驱动机构、转动机构及升降机构均设置在组件框(5)，驱动机构用于分别驱动转动机构和升降机构动作，转动机构用于带动撑杆(6)转动，升降机构用于带动撑杆(6)垂直上下移动。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，驱动机构包括转动电机(31)和步进电机(32)，转动电机(31)和步进电机(32)均安装在组件框(5)的顶端；转动电机(31)的输出轴与转动机构的输入端连接，步进电机(32)的输出轴与升降机构的输入端连接。
7.根据权利要求5所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，转动机构包括第一旋转牵引轴(33)、第二旋转牵引轴(34)、旋转链带(35)及旋转齿轮(36)；第一旋转牵引轴(33)和第二旋转牵引轴(34)水平平行设置，且第一旋转牵引轴(33)设置在第二旋转牵引轴(34)的上方；第一旋转牵引轴(33)和第二旋转牵引轴(34)均与组件框(5)的端板转动连接，第一旋转牵引轴(33)与驱动机构的第一输出端连接；
撑架(6)端部垂直设置有连接轴，旋转齿轮(36)固定套设在连接轴上；旋转链带(35)的一端与第一旋转牵引轴(33)固定连接，旋转链带(35)另一端与第二旋转牵引轴(34)固定连接，旋转链带(35)的中部绕设在旋转齿轮(36)。
8.根据权利要求5所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，垂直牵引转轴(37)、垂直牵引轮(38)及垂直牵引带(39)；垂直牵引转轴(37)水平设置，且与组件框(5)的端板转动连接，垂直牵引转轴(37)与驱动机构的第二输出端连接；撑架(6)的端部垂直设置有连接轴，垂直牵引轮(38)活动套设在连接轴上；垂直牵引带(39)的一端与垂直牵引转轴(37)固定连接，垂直牵引带(39)的另一端与垂直牵引轮(39)固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种太阳能遮阳系统，其特征在于，还包括阻隔器(310)，阻隔器(310)设置在驱动机构及垂直牵引轮(38)之间，垂直牵引带(39)贯穿阻隔器(310)设置，阻隔器(310)固定设置在组件框(5)上。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种太阳能遮阳系统的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断太阳能遮阳板的向阳面上是否受到光照；
步骤2、当太阳能遮阳板的向阳面上受到光照时，利用信息采集系统，获取太阳能遮阳板系统所在位置处的经纬度信息及此刻时间信息，计算得到此时间点的太阳高度角；
步骤3、根据计算得到此时间点的太阳高度角，通过输出系统将太阳能遮阳板的倾角调节为该时间点太阳高度角的余角；
步骤4、利用信息采集系统，获取室内外实时温度信息，判断室内外实时温度信息是否大于室内外预设舒适值范围；
步骤5、步骤4中，当室外温度大于室外预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口下沿处是否受到光照；
步骤6、当窗口下沿处受到光照时，输出系统调节太阳能遮阳板垂直向下移动一档；当窗口下沿处未受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；
步骤7、根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处是否受到光照；
步骤8、当太阳能遮阳板垂直向下移动的最大位置的上方一档距离处受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；当距离太阳能遮阳板垂直向下移动最大位置的上方一档距离处未受到光照时，重复步骤4；
步骤9、步骤4中，室外温度小于预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照；
步骤10、当窗口上沿处未受到光照时，输出系统调节太阳能遮阳板垂直向上移动一档；当窗口上沿处受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；
步骤11、根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置的下方一档距离处是否受到光照；
步骤12、当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置的下方一档距离处未受到光照时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4；当距离太阳能遮阳板垂直向上移动最大位置的下方一档距离处受到光照时，重复步骤4；
步骤13、步骤4中，室外温度等于预设舒适值范围时，判断室内温度是否大于室内预设舒适值范围；
步骤14、当室内温度大于室内预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口下沿处是否受到光照；
步骤15、当窗口下沿处受到光照时，重复步骤6-8；
步骤16、当步骤13中，室内温度小于室内预设舒适值范围时，根据信息采集系统获取的太阳能遮阳板系统附近区域的光照照度值，判断窗口上沿处是否受到光照；
步骤17、当窗口上沿处未受到光照时，重复步骤10-12；
步骤18、当步骤13中，室内温度等于室内预设舒适值范围时，等待设定间隔时间后，重复步骤1-4。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |