CN112001078A - 一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统 - Google Patents

一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统 Download PDF

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CN112001078A CN202010853083.4A CN202010853083A CN112001078A CN 112001078 A CN112001078 A CN 112001078A CN 202010853083 A CN202010853083 A CN 202010853083A CN 112001078 A CN112001078 A CN 112001078A
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Abstract

本发明公开一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，包括光照检测模块、计时累计模块、光照预处理筛选模块、映射热量分析模块、太阳能存储数据模块、集热管热量转换处理模块、水温检测模块、热量吸收阻碍分析模块、预警控制处理模块和照射遮挡装置，本发明通过光照预处理筛选模块、映射热量分析模块并结合集热管热量转换处理模块等，能够分析出吸收的热量所转换成的太阳能水箱中的理论水温变化量以及水箱中实际水温变化量，并结合水垢含量核算模型分析出集热管内水垢的含量，并根据水垢含量判断水垢对应的待清洁系数，以提醒用户及时清理水箱以及集热管内的水垢，并采用照射遮挡装置对集热管进行遮挡操作，提高了太阳热水器的使用寿命。

Description

一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统
技术领域
本发明属于太阳能热水器技术领域，涉及到一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统。
背景技术
随着人们对能源利用的逐渐关注，太阳能热水器以成为家庭不可少的设备，太阳能热水器试讲太阳光能转化成热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，主要以真空管式太阳能热水器为主，占据国内95％的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。
由于井水水质或自来水配送过程中造成的污染等，会使得太阳能热水器随着使用时长的累计，在集热管以及水箱中形成水垢，水垢会阻碍水箱中的热水流出，且水垢附着在集热管内，严重影响太阳能热水器的能量转化，降低水温升高的速率，同时水垢内聚集大量的细菌，危害用户的皮肤健康，随着水垢量的增加，水垢附着在真空壁上产生的作用力会造成集热管炸管，降低太阳能热水器的使用寿命，另外，特别在夏季，水箱中的水升温速度快，一旦水箱中的温长时间不使用且没有及时对热水器进行遮挡，会导致水箱持续处于高温、高压状态，加速密封圈以及保温材料的老化，甚至会造成排气不通，水箱爆炸的危险。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，解决了现有技术中存在的以下问题：
1、无法及时获取太阳能热水器中的水垢含量以及无法准确判断出水垢待清洁程度；
2、无法根据水箱中的水温对太阳能热水器进行智能遮挡，造成加速密封圈以及保温材料的老化等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，包括光照检测模块、计时累计模块、光照预处理筛选模块、映射热量分析模块、太阳能存储数据模块、集热管热量转换处理模块、水温检测模块、热量吸收阻碍分析模块、预警控制处理模块和照射遮挡装置；
所述光照检测模块安装在太阳能热水器的水箱上，采用光照强度传感器，用于实时检测太阳能热水器所在环境中照射的光照强度，并将检测的光照强度分别发送至光照预处理筛选模块和预警控制处理模块，若光照强度大于第一光照强度阈值时，光照检测模块发送计时触发指令至计时累计模块；
所述计时累计模块用于统计太阳能热水器所受的光照强度大于第一光照强度阈值下的光照累计时长，并将统计的太阳能热水器照射的累计时长发送至映射热量分析模块；
所述太阳能存储数据模块用于存储太阳能热水器在各光照等级下经照射时间t后单只集热管吸收的热量以及存储不同太阳能转化率对应的水垢转换比例系数，并存储太阳能热水器的水箱容量、水箱内存储的水体积以及每天存储水箱中的实时水温数值；
所述光照预处理筛选模块用于接收光照检测模块发送的实时光照强度，对实时光照强度进行光照等级评定，依次将实时光照强度与各光照等级所对应的光照强度范围进行筛选处理，以对实时光照强度进行光照等级归类，并提取计时累计模块中太阳能热水器照射的累计时长，分析出太阳能热水器在各光照等级下的照射时长；
所述映射热量分析模块，与光照预处理筛选模块连接，提取光照预处理筛选模块中太阳能热水器在各光照等级下的照射时长，并提取太阳能存储数据模块中在各光照等级下单位时间内单只集热管吸收的热量，采用热量吸收累计公式模拟出太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量；
所述集热管热量转换处理模块与映射热量分析模块连接，用于提取太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量以及水箱内存储的水的体积v，采用比热容计算公式
Figure BDA0002645445100000031
统计出太阳能热水器的水箱中的理论水温变化量Δt，且Q＝E，m＝ρv，v为水箱中注入水的体积，ρ为水的密度，并将太阳能吸收的热量所转换的理论水温变化量发送至热量吸收阻碍分析模块；
所述水温检测模块为温度传感器，安装在水箱内，用于实时检测水箱中的水温，并将检测的水箱中的实时水温分别发送至太阳能存储数据模块、热量吸收阻碍分析模块和预警控制处理模块；
所述热量吸收阻碍分析模块分别与集热管热量转换处理模块和水温检测模块连接，用于接收水温检测模块发送的实时温度，对实时温度进行分析，校准水箱中的实际水温变化量，并接收集热管热量转换处理模块发送的太阳能热水器水箱中的理论水温变化量Δt，将实际水温变化量以及理论水温变化量Δt代入水垢含量核算模型，以分析出平均每个集热管中水垢的含量，并将分析出的集热管中水垢的含量发送至预警控制处理模块；
所述预警控制处理模块用于接收热量吸收阻碍分析模块发送的集热管中水垢的含量，并将集热管中水垢的含量与设定的最低太阳能转化率所对应的水垢含量进行比值作为水垢待清洁系数，并将水垢待清洁系数发送至热水器显示终端，同时，预警控制处理模块接收水温检测模块发送的水箱中的实时温度以及接收光照检测模块发送的光照强度，一旦水箱中的实时温度大于设定的温度阈值且光照强度大于设定的第一光照强度阈值，则预警控制处理模块发送遮挡执行控制指令至照射遮挡装置，以对太阳能热水器的集热管进行遮蔽。
优选地，所述热量吸收累计公式
Figure BDA0002645445100000041
E表示为太阳能热水器在当前阳光照射下吸收的热量，S表示为集热管的数量，Df表示为太阳能热水器在第f个光照等级下经照射时间T′后单只集热管吸收的热量，Tf表示为太阳能热水器在第f个光照等级下累计照射的时间。
优选地，所述水垢含量核算模型对应的公式为
Figure BDA0002645445100000042
β表示为太阳能热水器中水温的保温衰减系数，β＜1，保温衰减系数与保温箱所采用的保温材质有关，Δt表示为太阳能热水器水箱中的理论水温变化量，Δt″表示为水箱中的实际水温变化量，u表示为单位面积的集热管产生的水垢，
Figure BDA0002645445100000043
为太阳能热水器在当前水垢影响下的太阳能转化率，δ表示为该太阳能转化率所对应的水垢转换比例系数，0＜δ＜1，太阳能转化率与水垢转换比例系数一一对应，r表示为集热管的半径，L表示为集热管的长度。
优选地，所述热量吸收阻碍分析模块对水温检测模块发送的实时温度进行校准，具体包括以下步骤：
R1、接收水温检测模块发送的实时温度，以等时间间隔抽取水箱中水的实时温度，按照抽取的时间先后对等间隔时间抽取的水箱中水的实时温度排序，分别为t1,t2,...,tk,...,tm；
R2、提取水箱中的初始实时温度t1；
R3、依次将下一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk+1与上一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk进行对比，统计相邻等时间间隔内的温度变化量t′k＝tk+1-tk，k＝1,2,...，m；
R4、判断相邻等时间间隔内的温度变化量t′k是否均大于等于0，若均大于等于0，则水箱中的实际水温变化量Δt″＝tm-t1，若其中一相邻等时间间隔内的温度变化量t′k小于0，则放弃当天采集的水箱中水的实时温度。
优选地，所述照射遮挡装置包括太阳能热水器本体、压紧固定机构和遮挡机构，太阳能热水器本体两侧对称固定有第一挡块和第二挡块，第一挡块和第二挡块间通过轴承固定有传动丝杠，且第一挡块和第二挡块还固定有与传送丝杠相平行的限位杆，第二挡块上固定有电机，电机的输出轴与传动丝杠一端固定；
所述遮挡机构包括支撑横板，支撑横板两侧固定有限位挡板和插接板，两限位挡板通过轴承固定有转动轴，转动轴一端与转动电机的输出轴连接，转动轴上缠绕有遮挡布，遮挡布一端固定有传动螺纹块，传动螺纹块内开有螺纹孔和限位柱滑动配合的导通孔，传动螺纹块与传送丝杠螺纹配合；
所述压紧固定机构固定在第二挡块侧面，压紧固定机构对插接板进行压紧固定。
优选地，所述压紧固定机构包括固定底座、两对称设置的夹紧板、螺纹套筒和弹性夹板，固定底座上固定有圆柱台，圆柱台上开有凹槽以及用于限制螺纹套筒上下移动距离的限位槽，凹槽和限位槽相连通，凹槽将圆柱台划分成第一半圆柱台和第二半圆柱台，第一半圆柱台和第二半圆柱台间固定有连接柱，凹槽内安装有两夹紧板，夹紧板与连接柱滑动配合，夹紧板包括中部夹紧板、上部夹紧板和下部夹紧板，中部夹紧板分别与上部夹紧板和下部夹紧板固定，上部夹紧板下端面设有第一压紧凸起，下部夹紧板与中部夹紧板间的夹角小于度，螺纹套筒与圆柱台表面螺纹连接，螺纹套筒内开有环形凹槽，环形凹槽内滑动安装有压紧件，压紧件包括压紧板，压紧板下端面固定有第二压紧凸起，压紧板两侧固定有与限位槽滑动配合的连接柱，连接柱一端与环形凹槽滑动配合。
优选地，所述压紧固定机构还包括弹性夹板，所述弹性夹板通过螺栓固定在固定底座上端面，弹性夹板与夹紧板线接触。
本发明的有益效果：
本发明通过光照预处理筛选模块、映射热量分析模块并结合集热管热量转换处理模块，对采集的光照强度进行光照等级筛选处理，获得各光照等级对应的照射时长，并对各光照等级对应的照射时长进行分析以统计出太阳能热水器在当前各光照等级下吸收的热量，进而分析出吸收的热量所转换成的太阳能水箱中的理论水温变化量，并采集水箱中光照下的实际水温变化量，通过水垢含量核算模型统计出理论水温变化量以及实际水温变化量下所对应的单个集热管内的水垢含量，本系统能够通过太阳能与热能间的转化统计出水温变化量，进而能够准确核算集热管中阻碍太阳能转化成热能的水垢含量，并根据水垢含量判断水垢对应的待清洁系数，以提醒用户及时清理水箱以及集热管内的水垢，减少集热管因水垢造成的爆炸风险以及避免热水出水口被水垢堵塞的问题。
通过热量吸收阻碍分析模块对水温检测模块检测的水箱中水的实时温度进行分析，以判断当有集热管有光照射时，用户是否对水箱中重新注入自来水或进水，避免因用户注入自来水或井水到水箱中，而造成的水箱中实际水温变化量统计的准确性差，进而无法根据准确的实际水温变化量以及理论水温变化量分析出太阳能的转化率与集热管内壁的水垢含量间的关系，且增加了集热管内水垢含量分析处理的准确性。
本发明采用特别配合应用的照射遮挡装置，从而配合相应软件模块的响应和应用，真正实现了在太阳能热水器上的软硬件结合，一旦水箱中的温度过高触发照射遮挡装置进行工作，避免水箱中温度过高时，仍继续照射阳光使得集热管持续吸收热量，进而避免水箱长期处于高温、高压状态下，降低了加速密封圈以及保温材料的老化速度，且减少因高温高压造成的排气不通，水箱爆炸的危险程度。
本发明通过压紧固定机构上的螺纹套筒位置调节，能够控制夹紧板对遮挡机构进行压紧或松弛，以便于拆卸遮挡机构，且通过传动丝杠带动遮挡机构上的传动螺纹块沿传动丝杠进行移动，以实现对集热管的遮盖与暴露控制。
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为本发明中一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统的示意图；
图2为本发明中照射遮挡装置的结构示意图；
图3为本发明中图2的局部放大示意图；
图4为本发明中压紧固定机构的剖视图；
图5为本发明中螺纹套筒的示意图；
图6为本发明中遮挡机构的示意图。
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1-6所示，一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，包括光照检测模块、计时累计模块、光照预处理筛选模块、映射热量分析模块、太阳能存储数据模块、集热管热量转换处理模块、水温检测模块、热量吸收阻碍分析模块、预警控制处理模块和照射遮挡装置。
光照检测模块安装在太阳能热水器的水箱上，采用光照强度传感器，用于实时检测太阳能热水器所在环境中照射的光照强度，并将检测的光照强度分别发送至光照预处理筛选模块和预警控制处理模块，若光照强度大于第一光照强度阈值时，光照检测模块发送计时触发指令至计时累计模块。
计时累计模块用于统计太阳能热水器所受的光照强度大于第一光照强度阈值下的光照累计时长，并将统计的太阳能热水器照射的累计时长发送至映射热量分析模块。
太阳能存储数据模块用于存储太阳能热水器在各光照等级下经照射时间t后单只集热管吸收的热量以及存储不同太阳能转化率对应的水垢转换比例系数，太阳能转化率与水垢转换比例系数为相互映射关系，并存储太阳能热水器的水箱容量、水箱内存储的水体积以及每天存储水箱中的实时水温数值。
光照预处理筛选模块用于接收光照检测模块发送的实时光照强度，对实时光照强度进行光照等级评定，依次将实时光照强度与各光照等级所对应的光照强度范围进行筛选处理，以对实时光照强度进行光照等级归类，并提取计时累计模块中太阳能热水器照射的累计时长，分析出太阳能热水器在各光照等级下的照射时长。各光照等级对应不同的光照强度范围，光照等级所对应的光照强度范围，由该光照等级下的光照强度上限数值与光照强度下限数值间的光照强度数值组成，光照等级越大，对应的光照强度越大，通过对光照强度进行光照等级的划分，以便于对各光照等级下的光照时长进行统计。
映射热量分析模块，与光照预处理筛选模块连接，提取光照预处理筛选模块中太阳能热水器在各光照等级下的照射时长，并提取太阳能存储数据模块中在各光照等级下单位时间内单只集热管吸收的热量，采用热量吸收累计公式模拟出太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量，热量吸收累计公式
Figure BDA0002645445100000091
E表示为太阳能热水器在当前阳光照射下吸收的热量，S表示为集热管的数量，Df表示为太阳能热水器在第f个光照等级下经照射时间T′后单只集热管吸收的热量，Tf表示为太阳能热水器在第f个光照等级下累计照射的时间。
集热管热量转换处理模块与映射热量分析模块连接，用于提取太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量以及水箱内存储的水的体积v，采用比热容计算公式
Figure BDA0002645445100000092
统计出太阳能热水器的水箱中的理论水温变化量Δt，且Q＝E，m＝ρv，v为水箱中注入水的体积，ρ为水的密度，并将太阳能吸收的热量所转换的理论水温变化量发送至热量吸收阻碍分析模块。
水温检测模块为温度传感器，安装在水箱内，用于实时检测水箱中的水温，并将检测的水箱中的实时水温分别发送至太阳能存储数据模块、热量吸收阻碍分析模块和预警控制处理模块。
热量吸收阻碍分析模块分别与集热管热量转换处理模块和水温检测模块连接，用于接收水温检测模块发送的实时温度，对实时温度进行分析，校准水箱中的实际水温变化量，并接收集热管热量转换处理模块发送的太阳能热水器水箱中的理论水温变化量Δt，将实际水温变化量以及理论水温变化量Δt代入水垢含量核算模型
Figure BDA0002645445100000101
以分析出平均每个集热管中水垢的含量，并将分析出的集热管中水垢的含量发送至预警控制处理模块，其中，β表示为太阳能热水器中水温的保温衰减系数，β＜1，保温衰减系数与保温箱所采用的保温材质有关，Δt表示为太阳能热水器水箱中的理论水温变化量，Δt″表示为水箱中的实际水温变化量，u表示为单位面积的集热管产生的水垢，
Figure BDA0002645445100000102
为太阳能热水器在当前水垢影响下的太阳能转化率，δ表示为该太阳能转化率所对应的水垢转换比例系数，0＜δ＜1，太阳能转化率与水垢转换比例系数一一对应，r表示为集热管的半径，L表示为集热管的长度。
其中，热量吸收阻碍分析模块对水温检测模块发送的实时温度进行校准，具体包括以下步骤：
R1、接收水温检测模块发送的实时温度，以等时间间隔抽取水箱中水的实时温度，按照抽取的时间先后对等间隔时间抽取的水箱中水的实时温度排序，分别为t1,t2,...,tk,...,tm；
R2、提取水箱中的初始实时温度t1；
R3、依次将下一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk+1与上一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk进行对比，统计相邻等时间间隔内的温度变化量t′k＝tk+1-tk，k＝1,2,...，m；
R4、判断相邻等时间间隔内的温度变化量t′k是否均大于等于0，若均大于等于0，则水箱中的实际水温变化量Δt″＝tm-t1，若其中一相邻等时间间隔内的温度变化量t′k小于0，则放弃当天采集的水箱中水的实时温度。
通过热量吸收阻碍分析模块对水温检测模块检测的水箱中水的实时温度进行分析，以判断当有集热管有光照射时，用户是否对水箱中重新注入自来水或进水，避免因用户注入自来水或井水到水箱中，而造成的水箱中实际水温变化量统计的准确性差，进而无法根据准确的实际水温变化量以及理论水温变化量分析出太阳能的转化率与集热管内壁的水垢含量间的关系，且增加了集热管内水垢含量分析处理的准确性。
预警控制处理模块用于接收热量吸收阻碍分析模块发送的集热管中水垢的含量，并将集热管中水垢的含量与设定的最低太阳能转化率所对应的水垢含量进行比值作为水垢待清洁系数，并将水垢待清洁系数发送至热水器显示终端，热水器显示终端为显示面板，用于显示太阳能热水器的水垢待清洁系数，以对集热管和水箱进行清洁，能够提醒用户对集热管以及水箱中的水垢进行清理，避免附着的水垢严重影响集热管的热量转换，且减少水垢附着在集热管内壁上而造成集热管爆炸的问题，以及避免水箱中的水垢堵塞出水口，造成热水出水量不足的问题；同时，预警控制处理模块接收水温检测模块发送的水箱中的实时温度以及接收光照检测模块发送的光照强度，一旦水箱中的实时温度大于设定的温度阈值且光照强度大于设定的第一光照强度阈值，则预警控制处理模块发送遮挡执行控制指令至照射遮挡装置，以对太阳能热水器的集热管进行遮蔽，避免集热管持续吸收热量，导致水箱长期处于高温、高压状态下，加速密封圈以及保温材料的老化，甚至会造成排气不通，水箱爆炸的危险。
照射遮挡装置包括太阳能热水器本体1、压紧固定机构2和遮挡机构3，太阳能热水器本体1两侧对称固定有第一挡块11和第二挡块12，第一挡块11和第二挡块12间通过轴承固定有传动丝杠13，且第一挡块11和第二挡块12还固定有与传送丝杠13相平行的限位杆，第二挡块12上固定有电机14，电机14的输出轴与传动丝杠13一端固定，通过电机14转动带动传动丝杠13转动；第二挡块12侧面固定安装有压紧固定机构2；
压紧固定机构2包括固定底座21、两对称设置的夹紧板23、螺纹套筒24和弹性夹板25，固定底座21上端面通过螺栓26固定有弹性夹板25，弹性夹板25与夹紧板23线接触，用于调节夹紧板23的转动，固定底座21上固定有圆柱台22，圆柱台22上开有凹槽以及用于限制螺纹套筒24上下移动距离的限位槽222，凹槽和限位槽222相连通，凹槽将圆柱台22划分成第一半圆柱台和第二半圆柱台，第一半圆柱台和第二半圆柱台间固定有连接柱221，凹槽内安装有两夹紧板23，夹紧板23与连接柱221滑动配合，夹紧板23包括中部夹紧板、上部夹紧板和下部夹紧板，中部夹紧板分别与上部夹紧板和下部夹紧板固定，上部夹紧板下端面设有第一压紧凸起231，下部夹紧板与中部夹紧板间的夹角小于90度，螺纹套筒24与圆柱台22表面螺纹连接，螺纹套筒24内开有环形凹槽241，环形凹槽241内滑动安装有压紧件，压紧件包括压紧板242，压紧板242下端面固定有第二压紧凸起243，压紧板242两侧固定有与限位槽222滑动配合的连接柱244，连接柱244一端与环形凹槽241滑动配合。
遮挡机构3包括支撑横板31，支撑横板31两侧固定有限位挡板32和插接板33，两限位挡板32通过轴承固定有转动轴34，转动轴34一端与转动电机的输出轴连接，通过转动电机工作带动转动轴34进行转动，转动轴34上缠绕有遮挡布35，遮挡布35一端固定有传动螺纹块36，传动螺纹块36内开有螺纹孔37和限位柱滑动配合的导通孔38，传动螺纹块36与传送丝杠13螺纹配合。
当顺时针旋转螺纹套筒24时，螺纹套筒24带动压紧件向下移动，第二压紧凸起243对夹紧板23的下部夹紧板进行压紧固定，使得两夹紧板23的上部夹紧板相靠近，进而位于圆柱台22上端面以及第一压紧凸起231间的间距减小，使得对插接板33进行压紧固定，当顺时针旋转螺纹套筒24时，螺纹套筒24带动压紧件向上移动，第二压紧凸起243向上远离夹紧板23的下部夹紧板，在弹性夹板25的作用下，使得两夹紧板23的上部夹紧板相远离，进而位于圆柱台22上端面以及第一压紧凸起231间的距离增大，使得插接板33不被压紧，可进行拆卸。当电机14正传时，带动传动丝杠13转动，此时，转动电机正转释放遮挡布35，在限位柱的限位作用下，传动螺纹块36沿传动丝杠13的轴线方向移动，可对太阳能热水器的集热管进行遮挡，当需要照射太阳时，电机14反转，带动传动丝杠13转动，进而带动传动螺纹块36相远离水箱的方向移动，同时转动电机反转，带动转动轴34转动以对遮挡布35进行收集。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：包括光照检测模块、计时累计模块、光照预处理筛选模块、映射热量分析模块、太阳能存储数据模块、集热管热量转换处理模块、水温检测模块、热量吸收阻碍分析模块、预警控制处理模块和照射遮挡装置；
所述光照检测模块安装在太阳能热水器的水箱上，采用光照强度传感器，用于实时检测太阳能热水器所在环境中照射的光照强度，并将检测的光照强度分别发送至光照预处理筛选模块和预警控制处理模块，若光照强度大于第一光照强度阈值时，光照检测模块发送计时触发指令至计时累计模块；
所述计时累计模块用于统计太阳能热水器所受的光照强度大于第一光照强度阈值下的光照累计时长，并将统计的太阳能热水器照射的累计时长发送至映射热量分析模块；
所述太阳能存储数据模块用于存储太阳能热水器在各光照等级下经照射时间t后单只集热管吸收的热量以及存储不同太阳能转化率对应的水垢转换比例系数，并存储太阳能热水器的水箱容量、水箱内存储的水体积以及每天存储水箱中的实时水温数值；
所述光照预处理筛选模块用于接收光照检测模块发送的实时光照强度，对实时光照强度进行光照等级评定，依次将实时光照强度与各光照等级所对应的光照强度范围进行筛选处理，以对实时光照强度进行光照等级归类，并提取计时累计模块中太阳能热水器照射的累计时长，分析出太阳能热水器在各光照等级下的照射时长；
所述映射热量分析模块，与光照预处理筛选模块连接，提取光照预处理筛选模块中太阳能热水器在各光照等级下的照射时长，并提取太阳能存储数据模块中在各光照等级下单位时间内单只集热管吸收的热量，采用热量吸收累计公式模拟出太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量；
所述集热管热量转换处理模块与映射热量分析模块连接，用于提取太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量以及水箱内存储的水的体积v，采用比热容计算公式
Figure FDA0002645445090000021
统计出太阳能热水器的水箱中的理论水温变化量Δt，且Q＝E，m＝ρv，v为水箱中注入水的体积，ρ为水的密度，并将太阳能吸收的热量所转换的理论水温变化量发送至热量吸收阻碍分析模块；
所述水温检测模块为温度传感器，安装在水箱内，用于实时检测水箱中的水温，并将检测的水箱中的实时水温分别发送至太阳能存储数据模块、热量吸收阻碍分析模块和预警控制处理模块；
所述热量吸收阻碍分析模块分别与集热管热量转换处理模块和水温检测模块连接，用于接收水温检测模块发送的实时温度，对实时温度进行分析，校准水箱中的实际水温变化量，并接收集热管热量转换处理模块发送的太阳能热水器水箱中的理论水温变化量Δt，将实际水温变化量以及理论水温变化量Δt代入水垢含量核算模型，以分析出平均每个集热管中水垢的含量，并将分析出的集热管中水垢的含量发送至预警控制处理模块；
所述预警控制处理模块用于接收热量吸收阻碍分析模块发送的集热管中水垢的含量，并将集热管中水垢的含量与设定的最低太阳能转化率所对应的水垢含量进行比值作为水垢待清洁系数，并将水垢待清洁系数发送至热水器显示终端，同时，预警控制处理模块接收水温检测模块发送的水箱中的实时温度以及接收光照检测模块发送的光照强度，一旦水箱中的实时温度大于设定的温度阈值且光照强度大于设定的第一光照强度阈值，则预警控制处理模块发送遮挡执行控制指令至照射遮挡装置，以对太阳能热水器的集热管进行遮蔽。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：所述热量吸收累计公式
Figure FDA0002645445090000031
E表示为太阳能热水器在当前阳光照射下吸收的热量，S表示为集热管的数量，Df表示为太阳能热水器在第f个光照等级下经照射时间T′后单只集热管吸收的热量，Tf表示为太阳能热水器在第f个光照等级下累计照射的时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：所述水垢含量核算模型对应的公式为
Figure FDA0002645445090000032
β表示为太阳能热水器中水温的保温衰减系数，β＜1，保温衰减系数与保温箱所采用的保温材质有关，Δt表示为太阳能热水器水箱中的理论水温变化量，Δt″表示为水箱中的实际水温变化量，u表示为单位面积的集热管产生的水垢，
Figure FDA0002645445090000033
为太阳能热水器在当前水垢影响下的太阳能转化率，δ表示为该太阳能转化率所对应的水垢转换比例系数，0＜δ＜1，太阳能转化率与水垢转换比例系数一一对应，r表示为集热管的半径，L表示为集热管的长度。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：所述热量吸收阻碍分析模块对水温检测模块发送的实时温度进行校准，具体包括以下步骤：
R1、接收水温检测模块发送的实时温度，以等时间间隔抽取水箱中水的实时温度，按照抽取的时间先后对等间隔时间抽取的水箱中水的实时温度排序，分别为t1,t2,...,tk,...,tm；
R2、提取水箱中的初始实时温度t1；
R3、依次将下一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk+1与上一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk进行对比，统计相邻等时间间隔内的温度变化量t′k＝tk+1-tk，k＝1,2,...，m；
R4、判断相邻等时间间隔内的温度变化量t′k是否均大于等于0，若均大于等于0，则水箱中的实际水温变化量Δt″＝tm-t1，若其中一相邻等时间间隔内的温度变化量t′k小于0，则放弃当天采集的水箱中水的实时温度。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：所述照射遮挡装置包括太阳能热水器本体(1)、压紧固定机构(2)和遮挡机构(3)，太阳能热水器本体(1)两侧对称固定有第一挡块(11)和第二挡块(12)，第一挡块(11)和第二挡块(12)间通过轴承固定有传动丝杠(13)，且第一挡块(11)和第二挡块(12)还固定有与传送丝杠(13)相平行的限位杆，第二挡块(12)上固定有电机(14)，电机(14)的输出轴与传动丝杠(13)一端固定；
所述遮挡机构(3)包括支撑横板(31)，支撑横板(31)两侧固定有限位挡板(32)和插接板(33)，两限位挡板(32)通过轴承固定有转动轴(34)，转动轴(34)一端与转动电机的输出轴连接，转动轴(34)上缠绕有遮挡布(35)，遮挡布(35)一端固定有传动螺纹块(36)，传动螺纹块(36)内开有螺纹孔(37)和限位柱滑动配合的导通孔(38)，传动螺纹块(36)与传送丝杠(13)螺纹配合；
所述压紧固定机构(2)固定在第二挡块(12)侧面，压紧固定机构(2)对插接板(33)进行压紧固定。
6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：所述压紧固定机构(2)包括固定底座(21)、两对称设置的夹紧板(23)、螺纹套筒(24)和弹性夹板(25)，固定底座(21)上固定有圆柱台(22)，圆柱台(22)上开有凹槽以及用于限制螺纹套筒(24)上下移动距离的限位槽(222)，凹槽和限位槽(222)相连通，凹槽将圆柱台(22)划分成第一半圆柱台和第二半圆柱台，第一半圆柱台和第二半圆柱台间固定有连接柱(221)，凹槽内安装有两夹紧板(23)，夹紧板(23)与连接柱(221)滑动配合，夹紧板(23)包括中部夹紧板、上部夹紧板和下部夹紧板，中部夹紧板分别与上部夹紧板和下部夹紧板固定，上部夹紧板下端面设有第一压紧凸起(231)，下部夹紧板与中部夹紧板间的夹角小于(90)度，螺纹套筒(24)与圆柱台(22)表面螺纹连接，螺纹套筒(24)内开有环形凹槽(241)，环形凹槽(241)内滑动安装有压紧件，压紧件包括压紧板(242)，压紧板(242)下端面固定有第二压紧凸起(243)，压紧板(242)两侧固定有与限位槽(222)滑动配合的连接柱(244)，连接柱(244)一端与环形凹槽(241)滑动配合。
7.根据权利要求6所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统，其特征在于：所述压紧固定机构(2)还包括弹性夹板(25)，所述弹性夹板(25)通过螺栓(26)固定在固定底座(21)上端面，弹性夹板(25)与夹紧板(23)线接触。
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