CN117366889A - 基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能监测领域，用于解决太阳能缺少有效的监测系统，无法及时地发现泄压故障，存在安全隐患的问题，具体为基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统；本发明中，在对太阳能进行监测时，通过对温度数据和压力数据的全面采集，并通过对数据融合采集，并对采集到的数据采取公式量化分析的方式进行处理，不仅能够对太阳能的压力温度进行实时监测，还能够对未来的压力温度情况进行科学预测，从而提前做出反应，提高太阳能在使用过程中的稳定性，通过对太阳能进行温度和压力的主动监测，不仅能够生成声光报警提醒使用人员，还能够在太阳能运行出现异常时，主动地打开泄压装置，避免太阳能出现损坏，从而提高太阳能的智能程度。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能监测领域，具体为基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统。
背景技术
热管式真空管太阳集热器是利用热管式真空集热管来吸收太阳辐射能，以无机传热元件为传热媒体，进而加热联集管或水箱中水的一种过水型太阳集热器；热管式真空管太阳集热器是我们常常应用到的一类节能设备，具有集热效率高、的热量大、输出温度高、承压运行快、结构强度高、抗冻性强、安装维护方便、使用中无漏水隐患、易实现和建筑结合、具备较长的使用寿命等特点，可广泛应用于各种规模和用途的太阳能集热系统中；
目前，现有技术中的热管式太阳能缺少有效的监测系统，其压力控制一般均是通过固定重量的泄压阀来控制，在内部压力达到时自动泄压，此类结构智能化程度低，无法全面有效地监控太阳能的运行情况，同时在泄压阀出现异常时，使用人员几乎无法察觉，从而造成太阳能高压破裂损坏，甚至造成人身伤害，不利于使用；
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明中，在对太阳能进行监测时，通过对温度数据和压力数据的全面采集，并通过对数据融合采集，并对采集到的数据采取公式量化分析的方式进行处理，不仅能够对太阳能的压力温度进行实时监测，还能够对未来的压力温度情况进行科学预测，从而提前做出反应，提高太阳能在使用过程中的稳定性，通过对太阳能进行温度和压力的主动监测，不仅能够生成声光报警提醒使用人员，还能够在太阳能运行出现异常时，主动地打开泄压装置，避免太阳能出现损坏，从而提高太阳能的智能程度，解决太阳能缺少有效的监测系统，无法及时地发现泄压故障，存在安全隐患的问题，而提出基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，包括温度监测单元、压力监测单元、运行时间分析单元、监管数据分析单元和监测预警单元，所述温度监测单元能够对热管式太阳能内的温度进行监测，根据监测结果进行数据分析生成温度监测信息，并将温度监测信息发送至监管数据分析单元；
所述压力监测单元能够对热管式太阳能内的压力进行监测，根据监测到的数据进行分析并生成压力监测信息，再将压力监测信息发送至监管数据分析单元；
所述运行时间分析单元能够对当前时间进行获取，同时通过网络获取到日出时间和日落时间，生成环境运行信息，所述运行时间分析单元能够通过热管式太阳能的运行进行分析，获取到热管式太阳能的太阳能启动时间点，所述运行时间分析单元将环境运行信息和太阳能启动时间点发送至监管数据分析单元；
所述监管数据分析单元获取到温度监测信息和压力监测信息，并分别对温度监测信息和压力监测信息进行分析，生成相应的温度报警信号或压力报警信号，并将温度报警信号或压力报警信号发送至监测预警单元；
所述监管数据分析单元获取到环境运行信息、内部运行信息、温度监测信息和压力监测信息，并进行综合分析，根据分析结果生成预测预警信号，并将预测预警信号发送至监测预警单元；
所述监测预警单元用于接收温度报警信号、压力报警信号和预测预警信号，并根据信号种类生成预警提醒警报和太阳能应急控制信号。
作为本发明的一种优选实施方式，所述温度监测单元在进行温度监测时，以固定的间隔对温度进行采集，并计算每相邻两次采集之间的温度变化，记录为温度步进值；
所述温度监测单元将获取到的温度值、采集温度的时间以及温度步进值记录为温度检测信息；
所述压力监测单元在对太阳能内的压力进行监测时，监测的项目包括压力、压力变化速度和减压能力值，其中压力通过压力传感器进行采集，在采集时以固定的时间间隔对压力进行多次采集，并根据每次采集的时间计算采集时间间隔，根据每次采集的压力计算压力变化幅度，根据压力变化幅度和时间间隔计算压力变化速度，所述减压能力值为太阳能在进行泄压时，太阳能内的压力在预设时间内的下降速度。
作为本发明的一种优选实施方式，所述运行时间分析单元通过网络获取到日出时间和日落时间后，将当前时间与日落时间进行对比，计算当前时间距离日落时间的时间跨度，并记录为剩余光照时间，其中剩余光照时间为环境运行信息；
所述运行时间分析单元通过对热管式太阳能进行分析时，通过监管数据分析单元获取到温度检测信息中的温度步进值，并对温度步进值进行监管，当温度步进值出现大于0的数值时，对温度步进值进行持续分析，若后续多组温度步进值持续大于0且温度步进值逐渐增大，则生成太阳能工作信号，其中多组温度步进值的数量由手动进行预设，并将温度步进值首次大于0的时间点记录为太阳能启动时间点。
作为本发明的一种优选实施方式，所述监管数据分析单元获取到温度检测信息中的温度后，将温度与预设的温度阈值进行对比，若温度大于等于温度阈值，则生成温度报警信号，若温度小于温度阈值，则进行预测预警分析，所述监管数据分析单元获取到压力监测信息中的压力后，将压力与预设的压力阈值进行对比，若压力大于等于压力阈值，则生成压力报警信号，若压力小于预设的压力阈值，则进行预测预警分析。
作为本发明的一种优选实施方式，所述监管数据分析单元对温度进行预测预警分析的过程为：
步骤一：所述监管数据分析单元获取到太阳能启动时间点；
步骤二：所述监管数据分析单元计算太阳能启动时间点至当前时间所经过的时间间隔，记录为已运行时间t1，所述数据监管分析单元获取到已运行时间端首尾两个时间点的温度，并根据首尾两个时间点的温度计算已运行时间内的温度差T1；
步骤三：所述监管数据分析单元计算已运行时间内的所有温度步进值，并对所有温度步进值进行排序，选取温度步进值中的中位数，并将其记录为预测温度步进值T2；
步骤四：所述监管数据分析单元获取到剩余光照时间，记录为t2，通过公式分析生成温度预测值X，其中，q为预设的权重系数，q取值为0.92。
作为本发明的一种优选实施方式，所述监管数据分析单元对压力进行预测预警分析的过程为：
S1：所述监管数据分析单元获取到压力、压力变化速度和减压能力值；
S2：所述监管数据分析单元对所有压力变化速度进行算术平均，将算术平均的结果记录为平均压力变化速度P2，将压力记录为P1，将减压能力值记录为P3；
S3：所述监管数据分析单元通过公式分析计算压力预测值P，，其中k为预设的权重系数，k取值为1.13。
作为本发明的一种优选实施方式，所述监管数据分析单元将温度预测值X与预设的温度阈值进行对比，若温度预测值X小于预设的温度阈值，则不作出反应，若温度预测值X大于等于预设的温度阈值，则生成温度预警信号，所述监管数据分析单元将压力预测值与预设的压力阈值进行对比，若压力预测值小于预设的压力阈值，则不作出反应，若压力预测值大于等于预设的压力阈值，则生成压力预警信号。
作为本发明的一种优选实施方式，所述监测预警单元获取到温度预警信号或压力预警信号后，生成相应的警报提醒，并发出声光报警，所述监测预警单元获取到温度报警信号或压力报警信号后，生成太阳能应急泄压信号，对太阳能进行泄压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，在对太阳能进行监测时，通过对温度数据和压力数据的全面采集，不仅能够对太阳能的压力温度进行实时监测，还能够对未来的压力温度情况进行科学预测，从而提前做出反应，提高太阳能在使用过程中的稳定性和容错率。
本发明中，在对温度和压力的变化进行预测时，通过对数据融合采集，并对采集到的数据采取公式量化分析的方式进行处理，保证了温度和压力预测时的科学性和准确性。
本发明中，通过对太阳能进行温度和压力的主动监测，不仅能够生成声光报警提醒使用人员，还能够在太阳能运行出现异常时，主动地打开泄压装置，避免太阳能出现损坏，从而提高太阳能的智能程度。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
实施例一
请参阅图1－图2所示，基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，包括温度监测单元、压力监测单元、运行时间分析单元、监管数据分析单元和监测预警单元，温度监测单元能够对热管式太阳能内的温度进行监测，温度监测单元在进行温度监测时，以固定的间隔对温度进行采集，并计算每相邻两次采集之间的温度变化，记录为温度步进值，温度监测单元将获取到的温度值、采集温度的时间以及温度步进值记录为温度检测信息，并将温度监测信息发送至监管数据分析单元；
压力监测单元能够对热管式太阳能内的压力进行监测，压力监测单元在对太阳能内的压力进行监测时，监测的项目包括压力、压力变化速度和减压能力值，根据监测到的数据进行分析并生成压力监测信息，再将压力监测信息发送至监管数据分析单元，其中压力通过压力传感器进行采集，在采集时以固定的时间间隔对压力进行多次采集，并根据每次采集的时间计算采集时间间隔，根据每次采集的压力计算压力变化幅度，根据压力变化幅度和时间间隔计算压力变化速度，减压能力值为太阳能在进行泄压时，太阳能内的压力在预设时间内的下降速度；
运行时间分析单元能够对当前时间进行获取，同时通过网络获取到日出时间和日落时间，运行时间分析单元通过网络获取到日出时间和日落时间后，将当前时间与日落时间进行对比，计算当前时间距离日落时间的时间跨度，并记录为剩余光照时间，其中剩余光照时间为环境运行信息，从而生成环境运行信息；运行时间分析单元能够通过热管式太阳能的运行进行分析，获取到热管式太阳能的太阳能启动时间点，运行时间分析单元通过对热管式太阳能进行分析时，通过监管数据分析单元获取到温度检测信息中的温度步进值，并对温度步进值进行监管，当温度步进值出现大于0的数值时，对温度步进值进行持续分析，若后续多组温度步进值持续大于0且温度步进值逐渐增大，则生成太阳能工作信号，其中多组温度步进值的数量由手动进行预设，并将温度步进值首次大于0的时间点记录为太阳能启动时间点，运行时间分析单元将环境运行信息和太阳能启动时间点发送至监管数据分析单元；
监管数据分析单元获取到温度监测信息和压力监测信息，并分别对温度监测信息和压力监测信息进行分析，监管数据分析单元获取到温度检测信息中的温度后，将温度与预设的温度阈值进行对比，若温度大于等于温度阈值，则生成温度报警信号，将压力与预设的压力阈值进行对比，若压力大于等于压力阈值，则生成压力报警信号，并将温度报警信号或压力报警信号发送至监测预警单元，监测预警单元获取到温度报警信号或压力报警信号后，在生成声光警报提醒的同时，生成太阳能应急泄压信号，对太阳能进行泄压。
实施例二
请参阅图1－图2所示，监管数据分析单元在将温度与预设的温度阈值、压力与预设的压力阈值进行对比时，若温度小于温度阈值，则进行预测预警分析，监管数据分析单元获取到压力监测信息中的压力后，若压力小于预设的压力阈值，则进行预测预警分析，监管数据分析单元进行预测预警分析时获取到环境运行信息、内部运行信息、温度监测信息和压力监测信息，根据分析结果生成预测预警信号，并将预测预警信号发送至监测预警单元。
其中监管数据分析单元对温度进行预测预警分析的过程为：
步骤一：监管数据分析单元获取到太阳能启动时间点；
步骤二：监管数据分析单元计算太阳能启动时间点至当前时间所经过的时间间隔，记录为已运行时间t1，数据监管分析单元获取到已运行时间端首尾两个时间点的温度，并根据首尾两个时间点的温度计算已运行时间内的温度差T1；
步骤三：监管数据分析单元计算已运行时间内的所有温度步进值，并对所有温度步进值进行排序，选取温度步进值中的中位数，并将其记录为预测温度步进值T2；
步骤四：监管数据分析单元获取到剩余光照时间，记录为t2，通过公式分析生成温度预测值X，其中，q为预设的权重系数，q取值为0.92。
监管数据分析单元对压力进行预测预警分析的过程为：
S1：监管数据分析单元获取到压力、压力变化速度和减压能力值；
S2：监管数据分析单元对所有压力变化速度进行算术平均，将算术平均的结果记录为平均压力变化速度P2，将压力记录为P1，将减压能力值记录为P3；
S3：监管数据分析单元通过公式分析计算压力预测值P，，其中k为预设的权重系数，k取值为1.13；
监管数据分析单元将温度预测值X与预设的温度阈值进行对比，若温度预测值X小于预设的温度阈值，则不作出反应，若温度预测值X大于等于预设的温度阈值，则生成温度预警信号，监管数据分析单元将压力预测值与预设的压力阈值进行对比，若压力预测值小于预设的压力阈值，则不作出反应，若压力预测值大于等于预设的压力阈值，则生成压力预警信号。
监测预警单元用于接收温度报警信号、压力报警信号和预测预警信号，并根据信号种类生成预警提醒警报和太阳能应急控制信号，监测预警单元获取到温度预警信号或压力预警信号后，生成相应的警报提醒，并发出声光报警。
本发明中，在对太阳能进行监测时，通过对温度数据和压力数据的全面采集，并通过对数据融合采集，并对采集到的数据采取公式量化分析的方式进行处理，不仅能够对太阳能的压力温度进行实时监测，还能够对未来的压力温度情况进行科学预测，从而提前做出反应，提高太阳能在使用过程中的稳定性，通过对太阳能进行温度和压力的主动监测，不仅能够生成声光报警提醒使用人员，还能够在太阳能运行出现异常时，主动地打开泄压装置，避免太阳能出现损坏，从而提高太阳能的智能程度。
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 (8)
1.基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，包括温度监测单元、压力监测单元、运行时间分析单元、监管数据分析单元和监测预警单元，所述温度监测单元能够对热管式太阳能内的温度进行监测，根据监测结果进行数据分析生成温度监测信息，并将温度监测信息发送至监管数据分析单元；
所述压力监测单元能够对热管式太阳能内的压力进行监测，根据监测到的数据进行分析并生成压力监测信息，再将压力监测信息发送至监管数据分析单元；
所述运行时间分析单元能够对当前时间进行获取，同时通过网络获取到日出时间和日落时间，生成环境运行信息，所述运行时间分析单元能够通过热管式太阳能的运行进行分析，获取到热管式太阳能的太阳能启动时间点，所述运行时间分析单元将环境运行信息和太阳能启动时间点发送至监管数据分析单元；
所述监管数据分析单元获取到温度监测信息和压力监测信息，并分别对温度监测信息和压力监测信息进行分析，生成相应的温度报警信号或压力报警信号，并将温度报警信号或压力报警信号发送至监测预警单元；
所述监管数据分析单元获取到环境运行信息、内部运行信息、温度监测信息和压力监测信息，并进行综合分析，根据分析结果生成预测预警信号，并将预测预警信号发送至监测预警单元；
所述监测预警单元用于接收温度报警信号、压力报警信号和预测预警信号，并根据信号种类生成预警提醒警报和太阳能应急控制信号。
2.根据权利要求1所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述温度监测单元在进行温度监测时，以固定的间隔对温度进行采集，并计算每相邻两次采集之间的温度变化，记录为温度步进值；
所述温度监测单元将获取到的温度值、采集温度的时间以及温度步进值记录为温度检测信息；
所述压力监测单元在对太阳能内的压力进行监测时，监测的项目包括压力、压力变化速度和减压能力值，其中压力通过压力传感器进行采集，在采集时以固定的时间间隔对压力进行多次采集，并根据每次采集的时间计算采集时间间隔，根据每次采集的压力计算压力变化幅度，根据压力变化幅度和时间间隔计算压力变化速度，所述减压能力值为太阳能在进行泄压时，太阳能内的压力在预设时间内的下降速度。
3.根据权利要求1所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述运行时间分析单元通过网络获取到日出时间和日落时间后，将当前时间与日落时间进行对比，计算当前时间距离日落时间的时间跨度，并记录为剩余光照时间，其中剩余光照时间为环境运行信息；
所述运行时间分析单元通过对热管式太阳能进行分析时，通过监管数据分析单元获取到温度检测信息中的温度步进值，并对温度步进值进行监管，当温度步进值出现大于0的数值时，对温度步进值进行持续分析，若后续多组温度步进值持续大于0且温度步进值逐渐增大，则生成太阳能工作信号，其中多组温度步进值的数量由手动进行预设，并将温度步进值首次大于0的时间点记录为太阳能启动时间点。
4.根据权利要求1所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述监管数据分析单元获取到温度检测信息中的温度后，将温度与预设的温度阈值进行对比，若温度大于等于温度阈值，则生成温度报警信号，若温度小于温度阈值，则进行预测预警分析，所述监管数据分析单元获取到压力监测信息中的压力后，将压力与预设的压力阈值进行对比，若压力大于等于压力阈值，则生成压力报警信号，若压力小于预设的压力阈值，则进行预测预警分析。
5.根据权利要求4所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述监管数据分析单元对温度进行预测预警分析的过程为：
步骤一：所述监管数据分析单元获取到太阳能启动时间点；
步骤二：所述监管数据分析单元计算太阳能启动时间点至当前时间所经过的时间间隔，记录为已运行时间t1，所述数据监管分析单元获取到已运行时间端首尾两个时间点的温度，并根据首尾两个时间点的温度计算已运行时间内的温度差T1；
步骤三：所述监管数据分析单元计算已运行时间内的所有温度步进值，并对所有温度步进值进行排序，选取温度步进值中的中位数，并将其记录为预测温度步进值T2；
步骤四：所述监管数据分析单元获取到剩余光照时间，记录为t2，通过公式分析生成温度预测值X，其中，q为预设的权重系数。
6.根据权利要求4所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述监管数据分析单元对压力进行预测预警分析的过程为：
S1：所述监管数据分析单元获取到压力、压力变化速度和减压能力值；
S2：所述监管数据分析单元对所有压力变化速度进行算术平均，将算术平均的结果记录为平均压力变化速度P2，将压力记录为P1，将减压能力值记录为P3；
S3：所述监管数据分析单元通过公式分析计算压力预测值P，，其中k为预设的权重系数。
7.根据权利要求4所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述监管数据分析单元将温度预测值X与预设的温度阈值进行对比，若温度预测值X小于预设的温度阈值，则不作出反应，若温度预测值X大于等于预设的温度阈值，则生成温度预警信号，所述监管数据分析单元将压力预测值与预设的压力阈值进行对比，若压力预测值小于预设的压力阈值，则不作出反应，若压力预测值大于等于预设的压力阈值，则生成压力预警信号。
8.根据权利要求1所述的基于压力控制的热管式太阳能监测预警系统，其特征在于，所述监测预警单元获取到温度预警信号或压力预警信号后，生成相应的警报提醒，并发出声光报警，所述监测预警单元获取到温度报警信号或压力报警信号后，生成太阳能应急泄压信号，对太阳能进行泄压。
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