CN111306901A - 一种基于物联网的太阳能干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及干燥技术领域，具体涉及一种基于物联网的太阳能干燥装置，所述装置包括干燥室、储热墙、集热器、电池板和终端控制系统，所述干燥室上设置有进风孔，所述进风口处设置有热泵，所述热泵通过所述集热器将热风输送至干燥室内，所述储热墙设置在所述干燥室的侧边，所述储热墙内填充有储热材料，所述集热器和所述电池板均设置在所述干燥室的上部，所述电池板为所述热泵提供电能，所述终端控制系统用于监测所述干燥室内的环境参数，并基于所述环境参数发送干燥调节指令。本申请它通过与物联网联通操作，终端监测干燥室内温度和湿度以及控制电磁阀、热泵等的运行，有效监控干燥制品干燥程度，以便调整工作进程，提高制品品质。

Description

一种基于物联网的太阳能干燥装置
技术领域
本发明涉及干燥技术领域，具体涉及一种基于物联网的太阳能干燥装置。
背景技术
太阳能热泵干燥技术在各个方面的研究都比较深入了，但在实际运行中仍然存在一些问题：太阳能热泵干燥装置的系统不够完善，不能很好的实现在不同气象条件下，太阳能热泵干燥系统不同工作模式自动、无缝隙的切换，以及干燥介质湿度、温度、流速在线监测和智能控制。太阳能热泵的利用率还不够高，从干燥室出来的干燥介质的能量不能很好的利用。
存在的问题：1.太阳能热泵干燥装置不能完全脱开天气因素的影响。2.储热系统不能很好的回收多余的热量，只能部分回收。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于物联网的太阳能干燥装置。
所述装置包括干燥室、储热墙、集热器、电池板和终端控制系统，所述干燥室上设置有进风孔，所述进风口处设置有热泵，所述热泵通过所述集热器将热风输送至干燥室内，所述储热墙设置在所述干燥室的侧边，所述储热墙内填充有储热材料，所述集热器和所述电池板均设置在所述干燥室的上部，所述电池板为所述热泵提供电能，所述终端控制系统用于监测所述干燥室内的环境参数，并基于所述环境参数发送干燥调节指令。
进一步的，所述干燥室内还设置有温湿度传感器，用于监测所述干燥室内的温度和湿度。
优选的，所述环境参数至少包括所述干燥室内的温度和湿度。
进一步的，所述集热器包括玻璃层、集热板和保温层，所述玻璃层、集热板和保温层从上而下依次设置。
优选的，所述玻璃层至少为一层，所述集热板为锯齿形结构，所述集热板上设置有多个集热孔。
进一步的，所述装置还包括空气净化器，所述空气净化器设置在所述热泵和所述集热器之间的连通管道上。
进一步的，所述装置还包括热空气阀门，所述热空气阀门设置在所述集热器和所述空气净化器之间的连通管道上。
进一步的，所述装置还包括储热阀门和储热出口阀门，所述储热阀门设置在所述储热墙和所述干燥室之间的连通管道上，所述储热出口阀门设置在所述储热墙上的出热管道上。
进一步的，所述装置还包括夜间阀门，所述夜间阀门设置在所述储热墙和所述集热器之间的连通管道上。
进一步的，所述装置还包括三通阀门，所述三通阀门设置在所述储热墙和所述干燥室的连通管道上。
采用上述技术方案，本发明所述的一种基于物联网的太阳能干燥装置具有如下有益效果：
本申请它通过与物联网联通操作，终端监测干燥室内温度和湿度以及控制电磁阀、热泵等的运行，有效监控干燥制品干燥程度，以便调整工作进程，提高制品品质。
进一步的，本申请结合电池板，使电池板将丰富的光照资源转化成我们所需的运行能源，带动热泵泵入空气，进而输入干燥室中将产品干制。另外，本申请中还存在储热墙，夜间或阴雨天时的冷空气可以与储热墙中的储热材料进行热交换，使之加热为热空气，从而不受白天和夜间无阳光、阴雨天气的影响，实现连续烘干作业，打破了传统干燥手段所受的自然局限性，实现了高效生产，自动化程度显著提高，节省劳力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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是本发明实施例所述的基于物联网的太阳能干燥装置的结构示意图；
图2是本发明实施例所述的基于物联网的太阳能干燥装置的简化示意图；
图3是集热器的结构示意图；
图4是集热板的结构示意图；
图中，1-干燥室，2-储热墙，3-集热器，31-玻璃层，32-集热板，33-保温层，34-集热孔，4-电池板，5-热泵，6-空气净化器，7-三通阀门，8-温湿度传感器，9-热空气阀门，10-夜间阀门，11-储热出口阀门，12-储热阀门，a，b，c分别为三通阀口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。
所述装置包括干燥室1、储热墙2、集热器3、电池板4和终端控制系统，所述干燥室1上设置有进风孔，所述进风口处设置有热泵5，所述热泵5通过所述集热器3将热风输送至干燥室1内。优选的，所述热泵5为直流风机。
所述储热墙2设置在所述干燥室1的侧边，所述储热墙2具有储热功能。优选的，所述储热墙2内填充有储热材料；或者，所述储热墙2内可以填充鹅卵石和细砂粒材料，将鹅卵石和细砂粒材料按照一定规律间隔分布在储热墙2内，并添加石蜡密封，一方面太阳能干燥过程中，将多余的热能储存，在夜间或阴雨天气使该部分热量二次释放，实现系统的连续运行；另一方面，防止夜间西北风冷空气使干燥房内温度剧烈下降，造成热空气在房间内壁冷凝，使物料回潮。
所述集热器3和所述电池板4均设置在所述干燥室1的上部，所述电池板4为所述热泵5提供电能，所述终端控制系统用于监测所述干燥室1内的环境参数，并基于所述环境参数发送干燥调节指令。
优选的，所述集热器3倾斜安装于干燥室1的顶部，例如集热器3与水平面的夹角为41°～42°，能集热器3的顶板朝向正南方，以最大限度地接收太阳能。因为热空气较轻，含湿空气较重，优选的，可以将所述进风孔设置在所以干燥室1的上部，并在干燥室1的下部设置出风孔，这样有利于热空气和含湿空气的流动。
所述电池板4将太阳能转化为电能，为热泵5运转、电磁阀开闭、温湿度传感器8的运行提供电能。一方面，能自动调节风量，使装置的通风量与太阳辐射的强弱相对应。太阳辐射强时集热板32板温高，热泵5转速快，风量大，干燥效果较好；反之则转速慢，风量小，风温就不会很低，也能满足干燥的要求。另一方面，整套装置循环动力全部使用太阳能，不依赖常规能源。
进一步的，所述干燥室1内还设置有温湿度传感器8，用于监测所述干燥室1内的温度和湿度。优选的，所述环境参数至少包括所述干燥室1内的温度和湿度。
可以理解的是，所述终端控制系统可以是移动终端、笔记本电脑等，其上安装有APP，用以与所述干燥室1进行关联，并监控干燥室1内的温度和湿度。
进一步的，所述集热器3包括玻璃层31、集热板32和保温层33，所述玻璃层31、集热板32和保温层33从上而下依次设置。
优选的，所述玻璃层31至少为一层，优选的，在本实施例中，所述玻璃层31为双层，双层玻璃之间的间隔距离为1cm3cm，双层玻璃主要是为了隔热并保持清洁卫生。所述集热板32为锯齿形结构，优选的，所述集热板32的上下表面均喷涂无光黑漆，所述保温层33采用聚苯乙烯保温层33保温，并用玻璃胶密封，优选的，所述保温层33的厚度为30mm～40mm。
进一步的，所述集热板32上设置有多个集热孔34。优选的，靠近集热器3入口的集热板32上的集热孔34的半径大于靠近集热器3出口的集热板32上的集热孔34直径，锯齿的波槽排列与风的流向垂直。从而使得集热器3的吸热具有方向选择性，一方面，由于射入锯齿形槽内的太阳直射辐照要经多次反射才能离开锯齿形槽，对太阳辐射的吸收大大增加，同时吸热板与保温层33之间的气流通道呈锯齿形，气流与集热板32的换热系数大大增加，外界空气经过集热器3后温度更高；另一方面，空气顺着流动孔流动以穿过集热板32，空气与集热板32发生热交换，而且气流通过集热孔34流动，大大增加了空气与集热板32的接触面积和接触时间，气流的扰动性增大，换热效率更高。
进一步的，所述装置还包括空气净化器6，所述空气净化器6设置在所述热泵5和所述集热器3之间的连通管道上。所述集热器3与所述空气净化器6连接后，空气中的浮沉颗粒经过所述空气净化器6时得到过滤，增加空气的洁净度，避免污染物料。净化后的空气经由集热器3进入干燥室1中，优选的，净化后的空气同时经过集热板32上、下两侧，形成双面加热体系，进入到干燥室1中，对物料进行加热。根据空气的流动特点，经过物料的含湿空气从干燥室1的出气孔排出。
进一步的，所述装置还包括热空气阀门9，所述热空气阀门9设置在所述集热器3和所述空气净化器6之间的连通管道上。
进一步的，所述装置还包括储热阀门12和储热出口阀门11，所述储热阀门12设置在所述储热墙2和所述干燥室1之间的连通管道上，所述储热出口阀门11设置在所述储热墙2上的出热管道上。
进一步的，所述装置还包括夜间阀门10，所述夜间阀门10设置在所述储热墙2和所述集热器3之间的连通管道上。
进一步的，所述装置还包括三通阀门7，所述三通阀门7设置在所述储热墙2和所述干燥室1的连通管道上。
进一步的，以下对所述基于物联网的太阳能干燥装置的工作原理进行详细阐述：
具体的，该基于物联网的太阳能干燥装置工作于以下两种环境中：1)工作于白天或晴天时；2)工作于夜间或阴天时。
可以理解的是，此处的白天和夜间的界定，可以基于时间进行界定，例如，可以将早上5点至下午5点之间的时间段界定为白天，将下午5点至第二天早上5点之间的时间段界定为夜间，也可以将早上6点至下午6点之间的时间段界定为白天，将下午6点至第二天早上6点之间的时间段界定为夜间，这里，可以基于实际情况进行设定，并在设定后执行该模式下的干燥。
同理，晴天和阴天的界定，也可以根据实际情况设定，例如以天气预报预报情况进行设定，也可以基于某一时间段内太阳的展露情况进行设定，这里不做限定。
以下具体说明：
白天或晴天时：
关闭夜间阀门10，打开热空气阀门9，确定三通阀门7的c口与b口连通，这样外界空气由热泵5吸入空气净化器6，空气净化器6用于过滤外界空气中的浮沉颗粒，以避免污染晾晒物料，然后外界空气经热空气阀门9和集热器3流入干燥室1中，其中，外界空气流经集热器3时，集热器3吸收的太阳能热量与外界空气进行热交换，从而外界空气温度升高成为热空气，热空气流入干燥室1中对物料进行加热干燥，热空气对物料干燥后成为含湿空气，含湿空气从干燥室1的空气出口并经三通阀门7的c口和b口排出。当白天阳光充足时，空气流过集热器3后温度较高，这时打开储热阀门12和储热出口阀门11，这样从集热器3流出的热空气一部分经储热阀门12、储热墙2和储热出口阀门11流到外界，热空气流经储热墙2时，与储热墙2中的储热材料进行热交换，储热材料温度升高以储存热量。另外如果从干燥室1的空气出口流出的含湿空气温度也较高，可以关闭三通阀门7的c口和b口，打开c口与a口，这样从干燥室1流出的空气经三通阀门7的c口与a口、储热墙2和储热出口阀门11流到室外，而温度较高的含湿空气流经储热墙2时会与储热材料发生热交换，储热材料温度升高，实现了热量的回收。
在夜间或阴雨天时，
关闭热空气阀门9，打开夜间阀门10和储热阀门12，确定三通阀门7的c口与b口连通，外界空气经热泵5、空气净化器6、夜间阀门10、储热墙2和储热阀门12流入干燥室1内，其中，外界空气流经储热墙2时，与储热材料发生热交换，外界空气温度升高，温度较高的空气流入干燥室1后，一方面可以对物料进行加热干燥，另一方面能够防止冷空气使干燥房内温度剧烈下降，热空气在干燥室1内壁冷凝，使物料回潮。通过储热墙2对热量进行储存和回收，实现了本太阳能干燥装置在白天、夜间或阴雨天气的连续运行。
具体的，在实现过程中，通过终端控制系统监测干燥室1中的环境参数。
具体以手机为控制系统例进行说明，该控制系统中安装有APP，该控制系统以CC2530芯片为核心，将各种传感器和节点相连，构成一个个ZigBee数据采集节点，收集干燥室1中的温度、湿度等环境参数数据，然后以无线的方式发送至网关。网关将采集的数据通过网络传至互联网，转发给指定的计算机。计算机接收数据并通过智能监测处理中心进行处理，白天阳光充足时，首先打开电磁总阀和热空气阀门9，然后打开热泵5开关，这时会有空气通过热空气阀门9进入干燥室1，多余的热湿空气会进入储热墙2内，进行热量储存和回收。夜间或阴雨天时，打开电磁总阀和夜间阀门10，关闭热空气阀门9，冷空气会进入储热墙2内与储热材料进行热交换，从而将加热的空气鼓入干燥室1，实现连续干燥。当环境中的某项指标超出操作者设定的范围要求时，蜂鸣器发出警报，发光二极管开始闪烁，同时手机会收到相关短信自动报警，提示操作者进行远程控制。
可以理解的是，所述蜂鸣器为事先安装在所述干燥室1上的。
操作者的远程控制指令通过智能监控中心最终以无线的方式发送到控制器和单片机相连构成的ZigBee控制节点，用以控制各个阀门的状态，来维持干燥室1内各项参数的稳定。
另外干燥室1主要数据采集节点也可以通过串口通信线路和前端电脑连接。电脑自动存储各项数据至数据库，以便实现数据的统一管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述装置包括干燥室(1)、储热墙(2)、集热器(3)、电池板(4)和终端控制系统，所述干燥室(1)上设置有进风孔，所述进风口处设置有热泵(5)，所述热泵(5)通过所述集热器(3)将热风输送至干燥室(1)内，所述储热墙(2)设置在所述干燥室(1)的侧边，所述储热墙(2)内填充有储热材料，所述集热器(3)和所述电池板(4)均设置在所述干燥室(1)的上部，所述电池板(4)为所述热泵(5)提供电能，所述终端控制系统用于监测所述干燥室(1)内的环境参数，并基于所述环境参数发送干燥调节指令。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述干燥室(1)内还设置有温湿度传感器(8)，用于监测所述干燥室(1)内的温度和湿度。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述环境参数至少包括所述干燥室(1)内的温度和湿度。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述集热器(3)包括玻璃层(31)、集热板(32)和保温层(33)，所述玻璃层(31)、集热板(32)和保温层(33)从上而下依次设置。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述玻璃层(31)至少为一层，所述集热板(32)为锯齿形结构，所述集热板(32)上设置有多个集热孔(34)。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述装置还包括空气净化器(6)，所述空气净化器(6)设置在所述热泵(5)和所述集热器(3)之间的连通管道上。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述装置还包括热空气阀门(9)，所述热空气阀门(9)设置在所述集热器(3)和所述空气净化器(6)之间的连通管道上。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述装置还包括储热阀门(12)和储热出口阀门(11)，所述储热阀门(12)设置在所述储热墙(2)和所述干燥室(1)之间的连通管道上，所述储热出口阀门(11)设置在所述储热墙(2)上的出热管道上。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述装置还包括夜间阀门(10)，所述夜间阀门(10)设置在所述储热墙(2)和所述集热器(3)之间的连通管道上。
10.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能干燥装置，其特征在于，所述装置还包括三通阀门(7)，所述三通阀门(7)设置在所述储热墙(2)和所述干燥室(1)的连通管道上。
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