CN110632949B - 一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，涉及光伏发电技术领域。本发明包括基座、支撑架、三个撑板和六个支撑组件，基座一表面开设有一收纳口，收纳口内底面镶嵌有一第一电机，第一电机为三相异步电动机，收纳口内底面固定有一环形滑轨，支撑架包括底座和六个连接块。本发明通过光照传感器检测光伏板上是否有阳光照射，通过第一电推杆、第二电推杆和第三电推杆运行能够带动光伏板推出收纳口或收纳至收纳口，通过第二电机、线盘、第二连接绳和第一连接绳的配合使用能够带动撑板和光伏板翻转一定角度，通过第一电机运行带动底座在收纳口内转动，解决了现有的太阳能发电屋顶上的光伏板无法根据光照自动调节朝向和俯仰角度的问题。

Description

一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，特别是涉及一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，主要由太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

传统的屋顶用太阳能发电装置无法自动根据光照角度调节光伏板朝向角度和相对于水平面的俯仰角度，无法时刻保证光伏板上始终有光照的情况，从而影响发电效率，在大风暴雨等恶劣天气下容易出现光伏板从屋顶坠落的情况，且在大风大雨大雪时候缩短了光伏板使用寿命，从而降低了发电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，通过光照传感器检测光伏板上是否有阳光照射，通过第一电推杆、第二电推杆和第三电推杆运行能够带动光伏板推出收纳口或收纳至收纳口，通过第二电机、线盘、第二连接绳和第一连接绳的配合使用能够带动撑板和光伏板翻转一定角度，通过第一电机运行带动底座在收纳口内转动，解决了现有的太阳能发电屋顶上的光伏板无法根据光照自动调节朝向和俯仰角度的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，包括基座、支撑架、三个撑板和六个支撑组件，所述基座一表面开设有一收纳口，所述收纳口内底面镶嵌有一第一电机，第一电机为三相异步电动机，所述收纳口内底面固定有一环形滑轨；

所述支撑架包括底座和六个连接块，底座与收纳口滑动配合，所述底座底部与第一电机输出轴一端固定连接，所述底座底部呈环状均匀固定有三个滑块，所述滑块与环形滑轨滑动配合，所述底座顶部固定有一组第一电推杆，两所述第一电推杆一端分别通过连接块固定有第二电推杆，另一组所述连接块一表面均固定有第三电推杆，所述第三电推杆另一端通过连接块与第二电推杆一端固定连接；

所述撑板内固定有一光伏板，所述撑板一表面开设有一组矩形槽口，所述撑板一相对侧均固定有一转轴，所述第一连接块、第二连接块和第三连接块一表面均开设有一环形槽口，所述环形槽口一内壁固定有一盘簧，盘簧起到回复的作用，三个所述撑板通过转轴和环形槽口与第一电推杆一端的连接块、第二电推杆一端的连接块和第三电推杆一端的连接块转动连接，所述转轴一端与盘簧一端固定连接；

所述支撑组件包括撑杆，所述撑杆一端通过铰座与撑板一表面转动连接，所述撑杆另一端通过铰座转动连接有一盖板，所述盖板一表面固定有四个立柱，所述立柱一端固定有一横板，所述盖板一表面固定有第四电推杆，所述第四电推杆一端贯穿横板且固定有一固定板，所述固定板一表面固定有三个齿牙；

所述底座顶部固定有一组矩形框，所述矩形槽口和矩形框一内壁均固定有齿条，所述矩形框和矩形槽口一相对内壁均开设有一滑动槽道，所述固定板与滑动槽道滑动配合，所述齿牙与齿条啮合。

一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，还包括：物联网通信单元，连接所述处理器，基于NB-IoT无线通信获得远程动作指令并传输给处理器，以便所述处理器根据该远程动作指令通过控制单元控制太阳能发电屋顶的调整和收纳。

进一步地，所述第一电推杆周侧面固定有第二电机，所述第二电机输出轴一端固定有一线盘，两所述撑板之间固定有一组第一连接绳，所述线盘上缠绕有第二连接绳，所述第二连接绳一端与其中一第一连接绳固定连接。

进一步地，所述基座上镶嵌有一控制装置，所述控制装置包括处理器和控制单元，处理器为ARM9系列处理器，所述光伏板上固定有光照传感器，光照传感器的型号为bh1750，所述第三电推杆上固定有风速传感器，风速传感器的型号为GFW15，所述光照传感器、风速传感器、第一电推杆、第二电推杆、第三电推杆、第四电推杆、第一电机和第二电机均与处理器连接。

进一步地，三个所述光伏板上通过导线电性连接有一逆变器，所述逆变器的输出端通过导线电性连接有一蓄电池，所述光照传感器、风速传感器、第一电推杆、第二电推杆、第三电推杆、第四电推杆、第一电机和第二电机均通过导线与蓄电池电性连接，蓄电池为光照传感器、风速传感器、第一电推杆、第二电推杆、第三电推杆、第四电推杆、第一电机和第二电机供电。

进一步地，所述收纳口一端固定有一边沿，所述边沿内径长度与撑板长度相同，所述边沿内径宽度与撑板宽度相同。

进一步地，所述边沿上开设有一组第一贯通孔，所述第一贯通孔与连接块间隙配合，所述第一贯通孔一内壁开设有第二贯通孔，所述第二贯通孔与转轴间隙配合。

进一步地，所述滑块底部固定有五个万向滚珠，所述万向滚珠外表面与环形滑轨内底面接触。

进一步地，所述基座的横截面为梯形结构，所述基座由混凝土制成。

进一步地，所述分布式太阳能发电屋顶还包括：物联网通信单元，连接所述处理器，基于NB-IoT无线通信获得远程动作指令并传输给处理器，以便所述处理器根据该远程动作指令通过控制单元控制太阳能发电屋顶的调整和收纳。

进一步地，所述分布式太阳能发电屋顶还包括：小区控制中枢设备，通过所述NB-IoT无线通信连接所述物联网通信单元，并且向所述物联网通信单元下发所述远程动作指令。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过光照传感器检测光伏板上是否有阳光照射，通过处理器控制第一电推杆、第二电推杆和第三电推杆运行将光伏板推出收纳口，同时通过处理器控制第二电机运行带动线盘转动缠绕第二连接绳，通过第二连接绳和第一连接绳的配合使用带动撑板和光伏板翻转一定角度，从而改变光伏板相对于水平面的俯仰角度，同时通过处理器控制第一电机运行能够带动底座在收纳口内转动，从而改变光伏板的朝向，能够根据光照自动调节光伏板的朝向和相对于水平面的俯仰角度，能够始终保证光伏板上有阳光照射，从而提高了发电效率。

2、本发明通过风速传感器检测风速大小，通过处理器控制第二电机反转，通过盘簧提供弹力带动撑板复位，同时通过控制第一电机反转能够将底座复位，最后通过控制第一电推杆、第二电推杆和第三电推杆运行能够将撑板和光伏板收缩至收纳口内部，避免由于风速过大造成光伏板坠落或吹坏的情况，延长了光伏板的使用寿命，间接的提高了发电效率。

3、本发明通过设有支撑组件，在撑板翻转时横板会沿着滑动槽道滑动，撑杆一端会沿着矩形框和矩形槽口滑动，当翻转到一定角度后，通过处理器控制第四电推杆运行带动固定板和齿牙向下运动，通过齿牙和齿条的啮合能够限制撑杆一端的位置，撑杆起到加固的作用，从而提高了支撑架的支撑力，避免支撑架过脆造成损坏的情况。

4、本发明可以基于NB-IoT通信实现小区控制中枢设备对分布式太阳能发电屋顶的远程集中控制，从而可以在获得恶劣天气预警的情况下提前进行整个小区范围内统一的调整与收纳。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶的机械结构示意图；

图2为基座的结构示意图；

图3为图1去除基座后的结构示意图；

图4为支撑架俯视视角的结构示意图；

图5为支撑架仰视视角的结构示意图；

图6为撑板俯视视角的结构示意图；

图7为撑板仰视视角的结构示意图；

图8为支撑组件的结构示意图；

图9为本发明收纳后的结构示意图；

图10为本发明所述基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶的控制系统结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-基座，2-支撑架，3-撑板，4-支撑组件，101-收纳口，102-第一电机，103-环形滑轨，104-控制装置，105-边沿，106-第一贯通孔，107-第二贯通孔，201-底座，202-连接块，203-滑块，204-第一电推杆，205-第二电推杆，206-第三电推杆，207-矩形框，208-齿条，209-滑动槽道，210-第二电机，211-线盘，212-第二连接绳，213-万向滚珠，301-光伏板，302-矩形槽口，303-转轴，304-环形槽口，305-盘簧，306-第一连接绳，401-撑杆，402-盖板，403-立柱，404-横板，405-第四电推杆，406-固定板，407-齿牙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9所示，本发明为一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其机械结构包括基座1、支撑架2、三个撑板3和六个支撑组件4，通过基座1将本屋顶安装在建筑物的楼顶平台之上，基座1一表面开设有一收纳口101，收纳口101内底面镶嵌有一第一电机102，第一电机102为三相异步电动机，收纳口101内底面固定有一环形滑轨103；

支撑架2包括底座201和六个连接块202，底座201与收纳口101滑动配合，底座201底部与第一电机102输出轴一端固定连接，底座201底部呈环状均匀固定有三个滑块203，滑块203与环形滑轨103滑动配合，底座201顶部固定有一组第一电推杆204，两第一电推杆204一端分别通过连接块202固定有第二电推杆205，另一组连接块202一表面均固定有第三电推杆206，第三电推杆206另一端通过连接块202与第二电推杆205一端固定连接；

撑板3内固定有一光伏板301，撑板3一表面开设有一组矩形槽口302，撑板3一相对侧均固定有一转轴303，第一连接块202、第二连接块202和第三连接块202一表面均开设有一环形槽口304，环形槽口304一内壁固定有一盘簧305，盘簧305起到回复的作用，三个撑板3通过转轴303和环形槽口304与第一电推杆204一端的连接块202、第二电推杆205一端的连接块202和第三电推杆206一端的连接块202转动连接，转轴303一端与盘簧305一端固定连接；

支撑组件4包括撑杆401，撑杆401一端通过铰座与撑板3一表面转动连接，撑杆401另一端通过铰座转动连接有一盖板402，盖板402一表面固定有四个立柱403，立柱403一端固定有一横板404，盖板402一表面固定有第四电推杆405，第四电推杆405一端贯穿横板404且固定有一固定板406，固定板406一表面固定有三个齿牙407；

底座201顶部固定有一组矩形框207，矩形槽口302和矩形框207一内壁均固定有齿条208，矩形框207和矩形槽口302一相对内壁均开设有一滑动槽道209，固定板406与滑动槽道209滑动配合，齿牙407与齿条208啮合。

其中如图3和图4所示，第一电推杆204周侧面固定有第二电机210，第二电机210输出轴一端固定有一线盘211，两撑板3之间固定有一组第一连接绳306，线盘211上缠绕有第二连接绳212，第二连接绳212一端与其中一第一连接绳306固定连接。

其中，基座1上镶嵌有一控制装置104，控制装置104包括处理器和控制单元，处理器为ARM9系列处理器，光伏板301上固定有光照传感器，光照传感器的型号为bh1750，第三电推杆206上固定有风速传感器，风速传感器的型号为GFW15，光照传感器、风速传感器、第一电推杆204、第二电推杆205、第三电推杆206、第四电推杆405、第一电机102和第二电机210均与处理器连接。

其中，三个光伏板301上通过导线电性连接有一逆变器，逆变器的输出端通过导线电性连接有一蓄电池，光照传感器、风速传感器、第一电推杆204、第二电推杆205、第三电推杆206、第四电推杆405、第一电机102和第二电机210均通过导线与蓄电池电性连接，蓄电池为光照传感器、风速传感器、第一电推杆204、第二电推杆205、第三电推杆206、第四电推杆405、第一电机102和第二电机210供电。

其中如图1和图2所示，收纳口101一端固定有一边沿105，边沿105内径长度与撑板3长度相同，边沿105内径宽度与撑板3宽度相同。

其中如图2所示，边沿105上开设有一组第一贯通孔106，第一贯通孔106与连接块202间隙配合，第一贯通孔106一内壁开设有第二贯通孔107，第二贯通孔107与转轴303间隙配合。

其中如图5所示，滑块203底部固定有五个万向滚珠213，万向滚珠213外表面与环形滑轨103内底面接触。

其中如图2所示，基座1的横截面为梯形结构，基座1由混凝土制成。

本实施例的一个具体应用为：使用时，光照传感器检测光伏板301上有阳光照射时，光照传感器将信号发射给处理器，处理器控制第一电推杆204、第二电推杆205和第三电推杆206运行，将撑板3推出收纳口101，同时处理器控制第二电机210运行，第二电机210带动线盘211转动缠绕第二连接绳212，第二连接绳212带动第一连接绳306向下运动，带动撑板3和光伏板301翻转一定角度，从而改变光伏板301相对于水平面的俯仰角度，在撑板404翻转时，横板404沿着滑动槽道209滑动，带动撑杆401一端沿着矩形框207和矩形槽口302滑动，当翻转到一定角度后，处理器控制第四电推杆405运行带动固定板406和齿牙407向下运动，齿牙407陷在齿条208内，能够限制撑杆401一端的位置，撑杆401起到加固的作用，同时处理器控制第一电机102运行，带动底座201在收纳口101内转动，从而改变光伏板301的朝向，风速传感器检测到风速大小，当风速过大时，风速传感器将信号发射给处理器，处理器控制第二电机210反转，盘簧305提供弹力带动撑板3复位，并控制第一电机102反转将底座201复位，最后控制第一电推杆204、第二电推杆205和第三电推杆206运行将撑板3和光伏板301收缩至收纳口101内部。

图10为本发明所述基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶的控制系统结构示意图。分布于一定空间范围内（例如一个小区）的全部太阳能发电屋顶可以由负责该范围的小区控制中枢设备进行集中远程控制，从而小区控制中枢设备可以在提前获知恶劣天气预警的情况下控制本小区全部太阳能发电屋顶提前进行必要的调整和收纳，从而保障人员和设备安全。如图10，小区内的若干分布式太阳能发电屋顶各自包括一物联网通信单元，其连接所述处理器，基于NB-IoT无线通信获得远程动作指令并传输给处理器，以便所述处理器根据该远程动作指令通过控制单元控制本太阳能发电屋顶的调整和收纳。小区控制中枢设备，通过所述NB-IoT无线通信连接每个太阳能发电屋顶的所述物联网通信单元，并且向所述物联网通信单元下发所述远程动作指令。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，包括基座（1）、支撑架（2）、若干撑板（3）和若干支撑组件（4），其特征在于：所述基座（1）一表面开设有一收纳口（101），所述收纳口（101）内底面镶嵌有一第一电机（102），所述收纳口（101）内底面固定有一环形滑轨（103）；

所述支撑架（2）包括底座（201）和若干连接块（202），所述底座（201）底部与第一电机（102）输出轴一端固定连接，所述底座（201）底部呈环状均匀固定有若干滑块（203），所述滑块（203）与环形滑轨（103）滑动配合，所述底座（201）顶部固定有一组第一电推杆（204），两所述第一电推杆（204）一端分别通过第一连接块（202）固定有第二电推杆（205），另一组第三连接块（202）一表面均固定有第三电推杆（206），所述第三电推杆（206）另一端通过第二连接块（202）与第二电推杆（205）一端固定连接；

所述撑板（3）内固定有一光伏板（301），所述撑板（3）一表面开设有一组矩形槽口（302），所述撑板（3）一相对侧均固定有一转轴（303），第一连接块（202）、第二连接块（202）和第三连接块（202）一表面均开设有一环形槽口（304），所述环形槽口（304）一内壁固定有一盘簧（305），若干所述撑板（3）通过转轴（303）和环形槽口（304）与第一电推杆（204）一端的第一连接块（202）、第二电推杆（205）一端的第二连接块（202）和第三电推杆（206）一端的第三连接块（202）转动连接，所述转轴（303）一端与盘簧（305）一端固定连接；

所述支撑组件（4）包括撑杆（401），所述撑杆（401）一端通过铰座与撑板（3）一表面转动连接，所述撑杆（401）另一端通过铰座转动连接有一盖板（402），所述盖板（402）一表面固定有若干立柱（403），所述立柱（403）一端固定有一横板（404），所述盖板（402）一表面固定有第四电推杆（405），所述第四电推杆（405）一端贯穿横板（404）且固定有一固定板（406），所述固定板（406）一表面固定有若干齿牙（407）；

所述底座（201）顶部固定有一组矩形框（207），所述矩形槽口（302）和矩形框（207）一内壁均固定有齿条（208），所述矩形框（207）和矩形槽口（302）一相对内壁均开设有一滑动槽道（209），所述固定板（406）与滑动槽道（209）滑动配合，所述齿牙（407）与齿条（208）啮合；

一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，还包括：物联网通信单元，连接处理器，基于NB-IoT无线通信获得远程动作指令并传输给处理器，以便所述处理器根据该远程动作指令通过控制单元控制太阳能发电屋顶的调整和收纳。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，所述第一电推杆（204）周侧面固定有第二电机（210），所述第二电机（210）输出轴一端固定有一线盘（211），两所述撑板（3）之间固定有一组第一连接绳（306），所述线盘（211）上缠绕有第二连接绳（212），所述第二连接绳（212）一端与其中一第一连接绳（306）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，所述基座（1）上镶嵌有一控制装置（104），所述控制装置（104）包括处理器和控制单元，所述光伏板（301）上固定有光照传感器，所述第三电推杆（206）上固定有风速传感器，所述光照传感器、风速传感器、第一电推杆（204）、第二电推杆（205）、第三电推杆（206）、第四电推杆（405）、第一电机（102）和第二电机（210）均与处理器连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，若干所述光伏板（301）上通过导线电性连接有一逆变器，所述逆变器的输出端通过导线电性连接有一蓄电池，所述光照传感器、风速传感器、第一电推杆（204）、第二电推杆（205）、第三电推杆（206）、第四电推杆（405）、第一电机（102）和第二电机（210）均通过导线与蓄电池电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，所述收纳口（101）一端固定有一边沿（105），所述边沿（105）内径长度与撑板（3）长度相同，所述边沿（105）内径宽度与撑板（3）宽度相同。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，所述边沿（105）上开设有一组第一贯通孔（106），所述第一贯通孔（106）与连接块（202）间隙配合，所述第一贯通孔（106）一内壁开设有第二贯通孔（107），所述第二贯通孔（107）与转轴（303）间隙配合。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，所述滑块（203）底部固定有若干万向滚珠（213），所述万向滚珠（213）外表面与环形滑轨（103）内底面接触。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，所述基座（1）的横截面为梯形结构，所述基座（1）由混凝土制成。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网控制的分布式太阳能发电屋顶，其特征在于，还包括：小区控制中枢设备，通过所述NB-IoT无线通信连接所述物联网通信单元，并且向所述物联网通信单元下发所述远程动作指令。

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