CN208255725U - 一种智能全自动追日系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能全自动追日系统，包括至少一个追日子系统，所述追日子系统包括支架、传动机构、自供电装置和电路部分；支架包括底座、立柱和框架，底座固定于安装位置，立柱的一端与底座固定连接、另一端通过传动机构与框架相连；电路部分包括控制电路、定位模块和无线收发模块；自供电装置为电路部分供电，控制电路预存有与其本身对应的唯一ID以及与安装位置相对应的太阳时。本实用新型能够实现对太阳的精确追踪，保证太阳光直射框架，适用于光伏发电技术领域。

Description

一种智能全自动追日系统

技术领域

本实用新型属于光伏发电技术领域，用于实现对太阳的精确追踪，具体地说是一种智能全自动追日系统。

背景技术

随着科学技术的进步和经济的发展，人们的环保意识日益增强，太阳能作为可再生能源，以其总能量大、长久、普遍、无污染等诸多优点受到广泛的青睐，将太阳能进行光电、光热转化并加以利用是现在人们利用太阳能的普遍的技术手段。

如何提高太阳能的有效利用率成为制约光伏发电行业发展的一个主要因素。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够根据太阳时实时追踪太阳的一种智能全自动追日系统。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种智能全自动追日系统，包括至少一个追日子系统，所述追日子系统包括支架、传动机构、自供电装置和电路部分；

所述支架包括底座、立柱和框架，所述底座固定于安装位置，立柱的一端与底座固定连接、另一端通过传动机构与框架相连，所述传动机构包括方位子机构和俯仰子机构；

所述电路部分包括控制电路、定位模块和无线收发模块；

所述自供电装置的输出端分别与控制电路的电源输入端、定位模块的电源输入端、无线收发模块的电源输入端相连，定位模块的信号输出端与控制电路的位置信号输入端相连，控制电路的远程信号输出端通过无线收发模块与远端控制中心相连；

所述控制电路的方位控制信号输出端与方位子机构的控制信号输入端相连，控制电路的俯仰控制信号输出端与俯仰子机构的控制信号输入端相连，所述控制电路预存有与其本身对应的唯一ID以及与安装位置相对应的太阳时。

作为限定：所述控制电路还包括安装在框架侧面的感光装置，所述感光装置包括基座、垂直于基座上表面的遮光组件和第一～第四光照传感器，第一～第四光照传感器的信号输出端与控制电路的光感信号输入端相连，所述基座的上表面平行于框架的上表面；

所述遮光组件为以下任意一种结构，

a、所述遮光组件是一长方体遮光柱，该长方体遮光柱底面的一组对边平行于水平面，第一～第四光照传感器分别一一对应靠近长方体遮光柱四个侧面设置，第一光照传感器、第二光照传感器与底边平行于水平面的一组侧面相对应，第三光照传感器、第四光照传感器与另一组侧面相对应，每个光照传感器与与之对应的侧面底边两端点的连线跟该底边的夹角均为锐角；

b、遮光组件包括第一～第四遮光板，第一遮光板、第二遮光板与基座的交线平行于水平面，第三遮光板、第四遮光板与基座的交线跟第一遮光板、第二遮光板与基座的交线垂直，第一～第四光照传感器于第一～第四遮光板围成的矩形轮廓的外围且分别一一对应靠近第一～第四遮光板设置，每个光照传感器跟与之对应的遮光板底线的两端点的连线与该底线的夹角均为锐角；

c、所述遮光组件为一圆柱体遮光柱，第一～第四光照传感器呈正方形靠近所述圆柱体遮光柱分布，第三光照传感器和第四光照传感器的连线平行于水平面，第一光照传感器和第二光照传感器的连线跟第三光照传感器和第四光照传感器的连线垂直。

作为第二种限定：所述自供电装置包括电源、逆变器；

所述电源为市电和/或蓄电池和/或晶硅光伏电源和/或应急发电机，所述市电与逆变器的电源输出端相连，蓄电池、晶硅光伏电源通过电源控制器与逆变器的电源输入端相连，应急发电机的电源输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的电源输出端作为自供电装置的输出端。

作为第三种限定：所述立柱上还设置有角度传感器，所述角度传感器的信号输出端与控制电路的角度偏移信号输入端相连。

作为第四种限定：所述框架的横杆和竖杆通过螺栓和补强板固定相连，在靠近框架边界处的横杆和竖杆相连处设置有一牢固程度监测点，在所述牢固程度监测点的横杆、竖杆彼此相接的位置安装有第一距离传感器和第二距离传感器，第一距离传感器设置于横杆上，第二距离传感器设置于竖杆上；

第一距离传感器和第二距离传感器的信号输出端均与控制电路的距离信号输入端相连。

作为第五种限定：所述智能全自动追日系统还包括遥控器，所述遥控器的信号输出端与各个控制电路的遥控信号输入端相连。

作为第六种限定：所述追日子系统还包括设置于所述框架上边沿的避雷针和风速仪；

所述风速仪的信号输出端与控制电路的风速信号输入端相连。

本实用新型由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）本实用新型设置俯仰子机构和方位子机构，并内置安装位置的太阳时，可根据太阳时实时调整框架的朝向，保证阳光对框架表面的直射；

（2）本实用新型设置感光装置，实时监测瞬时太阳光强度，能够实现对太阳的精确跟踪，进一步保证阳光对框架表面的直射；

（3）本实用新型的角度传感器用于监测立柱是否歪斜并反馈，以此进一步保证整个系统追日的精确性；

（4）本实用新型的风速仪用于实施监测风速，并反馈，当风速超过预设值时，控制器控制框架调整角度回归到安全位置，有利于保证整个系统的安全，降低损耗和维护成本；

（5）本实用新型的自供电装置提供了多种供电模式，使得整个系统适用性更强；

（6）本实用新型的还可使用遥控对框架的朝向进行手动调节，便于近距离实时管理和清洗；

（7）本实用新型设置有避雷针，可进一步降低系统被损坏的几率；

（8）本实用新型能够从日出到日落根据太阳时实时追日，最大程度上保证了阳光对框架的直射；

（9）本实用新型设置感光装置，根据感光装置的检测结果对框架的朝向进行更精确的调整，进一步提高了追日的精确性；

（10）本实用新型可以日落之后调整框架回到“标准安全点”，减夜间系统的负荷和损耗，也便于清洗，在风速超过系统预设值时调整框架回到“瞬时安全点”，减少系统损坏的几率，降低了成本；

（11）本实用新型使用角度传感器、距离传感器，监测系统是否存在故障，高效智能；

（12）本实用新型还实现远程群控，方便在雨雪、冰雹天气使雨雪、冰雹快速滑落，以及日落后统一清洗。

本实用新型适用于光伏发电技术领域。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例的局部结构示意图；

图2为本实用新型实施例的含长方体遮光柱的感光装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例的含四个遮光板的感光装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的含圆柱体遮光柱的感光装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的控制电路的局部电路图。

图中：1、底座，2、立柱，3、框架，4、防尘外壳，5、感光装置，51、长方体遮光柱，52、第一光照传感器，53、第二光照传感器，54、第三光照传感器，55、第四光照传感器，511、第一遮光板，512、第二遮光板，513、第三遮光板，514、第四遮光板，515、圆柱体遮光柱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例 一种智能全自动追日系统

一种智能全自动追日系统，包括至少一个追日子系统，如图1所示，追日子系统包括支架、传动机构、自供电装置和电路部分；其中：

①支架

支架包括底座1、立柱2和框架3，底座1固定于安装位置，立柱2的一端与底座1固定连接、另一端通过传动机构与框架3相连，传动机构包括方位子机构和俯仰子机构；

②电路部分

电路部分包括设置于立柱2上防尘外壳4内的控制电路、定位模块和无线收发模块；

定位模块的信号输出端与控制电路的位置信号输入端相连，控制电路的远程信号输出端通过无线收发模块与远端控制中心相连；

控制电路的方位控制信号输出端与方位子机构的控制信号输入端相连，控制电路的俯仰控制信号输出端与俯仰子机构的控制信号输入端相连，控制电路预存有与其本身对应的唯一ID以及与安装位置相对应的太阳时；控制电路还包括安装在框架3侧面的感光装置5，感光装置5包括基座、垂直于基座上表面的遮光组件和第一～第四光照传感器52～55，第一～第四光照传感器52～55的信号输出端与控制电路的光感信号输入端相连，基座的上表面平行于框架3的上表面；

遮光组件是一长方体遮光柱51，该长方体遮光柱51底面的一组对边始终平行于水平面，第一～第四光照传感器52～55分别一一对应靠近长方体遮光柱51四个侧面设置，第一光照传感器52、第二光照传感器53与底边平行于水平面的一组侧面相对应，第三光照传感器54、第四光照传感器55与另一组侧面相对应，每个光照传感器与与之对应的侧面底边两端点的连线跟该底边的夹角均为锐角；

立柱2上还设置有角度传感器，角度传感器的信号输出端与控制电路的角度偏移信号输入端相连；

框架3的横杆和竖杆通过螺栓和补强板固定相连，在靠近框架3边界处横杆和竖杆相连处设置有一牢固程度监测点，在牢固程度监测点的横杆、竖杆彼此相接的位置安装有第一距离传感器和第二距离传感器，第一距离传感器设置于横杆上，第二距离传感器设置于竖杆上。

③自供电装置自供电装置包括电源、逆变器；

电源为市电和/或蓄电池和/或晶硅光伏电源和/或应急发电机，市电与逆变器的电源输出端相连，蓄电池、晶硅光伏电源通过电源控制器与逆变器的电源输入端相连，应急发电机的电源输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的电源输出端作为自供电装置的输出端；

自供电装置的输出端分别与控制电路的电源输入端、定位模块的电源输入端、无线收发模块的电源输入端相连

本实施例中框架3上边沿设置有避雷针和风速仪，风速仪的信号输出端与控制电路的风速信号输入端相连。

本实施例还设置有遥控器，遥控器的信号输出端与各个控制电路的遥控信号输入端相连。

本实施例中，控制电路核心电路如图5所示，其中D1是其电源指示灯；定位模块采用CPS定位模块或者北斗定位模块；无线收发模块采用WL101-341和WL102-341为核心的模块；第一～第四光照传感器52～55采用以3DU33光敏三极管为核心的光照传感器，感光装置5上还设置发光二极管用以指示感光装置5的工作状态。支架采用单立柱双轴跟踪支架，能够实现方位和俯仰角度的调整。

本实施例中遮光组件还可采用但不限于如下两种结构：

Ⅰ、遮光组件包括第一～第四遮光板511～514，第一遮光板511、第二遮光板512与基座的交线始终平行于水平面，第三遮光板513、第四遮光板514与基座的交线跟第一遮光板511、第二遮光板512与基座的交线垂直，第一～第四光照传感器52～55于第一～第四遮光板511～514围成的矩形轮廓的外围且分别一一对应靠近第一～第四遮光板511～514设置，每个光照传感器跟与之对应的遮光板底线的两端点的连线与该底线的夹角均为锐角；

Ⅱ、所述遮光组件为一圆柱体遮光柱515，第一～第四光照传感器52～55呈正方形靠近所述圆柱体遮光柱515分布，第三光照传感器54和第四光照传感器55的连线始终平行于水平面，第一光照传感器52和第二光照传感器53的连线跟第三光照传感器54和第四光照传感器55的连线垂直。

使用本实施例实现的追日方法，包括依次进行的以下步骤：

一、在日出前，控制电路根据其内预设的太阳时，控制方位子机构和俯仰子机构动作，从而带动框架3旋转，直至框架上表面所处的平面垂直于日出时的阳光的入射方向；

二、日出后，控制电路根据其内预设的太阳时，控制方位子机构和俯仰子机构实时调整框架3平面的朝向、与地面的夹角，以保证框架上表面所处的平面垂直于阳光的入射方向；

三、日落后，控制电路控制方位子机构和俯仰子机构动作，带动框架3旋转直至回归到“标准安全点”，即朝向东北方、且俯仰角为10°所处的位置。

在步骤一、二、三进行的同时，风速仪实时监测风速并将风速监测结果发送至控制电路，当风速超过预设值时，控制电路控制传动机构带动框架3旋转直至回归到“瞬时安全点” 即框架3朝向风速超过预设值的瞬时自身的方位、且俯仰角为10°所处的位置。

作为优化，步骤一和二均包括以下“微调过程”：

（一）第一～第四光照传感器52～55分别将监测到的光照强度发送至控制电路；

（二）控制电路比较第一光照传感器52和第二光照传感器53的监测结果，如果二者的差值在预设差值范围内则不进行俯仰角度的调整，否则控制电路控制俯仰子机构带动框架3向光照强度强的方向旋转直至第一光照传感器52和第二光照传感器53监测到的光照强度的差值在预设差值范围内；与此同时，控制电路比较第三光照传感器54和第四光照传感器55的监测结果，如果二者的差值在预设差值范围内则不进行方位角的调整，否则控制电路控制方位子机构带动框架3向光照强度强的方向旋转直至第三光照传感器54和第四光照传感器55监测到的光照强度的差值在预设差值范围内。

作为进一步优化，在步骤一、二、三进行的同时，角度传感器实时监测立柱2与竖直方向的夹角并将结果发送至控制电路，当立柱2与竖直方向的夹角超过预设值时，控制电路通过无线收发模块将上述夹角错误信息和自身的位置信息、ID一起发送至远端控制中心。

作为更进一步优化，在步骤一、二、三进行的同时，第一距离传感器和第二距离传感将测量的彼此之间的距离值发送至控制电路，当距离值大于预设值时，控制电路通过无线收发模块将上述距离错误信息和自身的位置信息、ID一起发送至远端控制中心；

作为再进一步优化：在步骤一、二、三进行的同时，除了通过自身控制电路实时调整框架3的俯仰角和方位角，还包括“群控过程”，“群控过程”包括两种情况下的调控；

第一种情况：如遇雨雪、冰雹天气，通过远程控制中心，根据各个追日子系统的ID向对应的控制电路发送控制命令，统一调整各个框架3的俯仰角为“特殊天气角度”以便雨雪、冰雹快速滑落，“特殊天气角度”即，框架保持当前的方位不变、且俯仰角为10°所处的位置；

第二种情况：日落后，通过远程控制中心，根据各个追日子系统的ID向对应的控制电路发送控制命令，统一调整各个框架3的俯仰角为“清洗角度”以便统一清洗，“清洗角度”即，框架朝向东北方、且俯仰角为10°所处的位置。

远程控制中心还通过无线网络与web服务器和装有相应APP的移动终端相连，当远程控制中心收到错误信息时，向指定的web服务器、移动终端推送相应的错误信息；远程控制中心还设定有电话号码呼叫功能，根据故障级别的等级呼叫相应的电话，待电话接通后，自动语音播预先设定好的音频文件，以便使用者第一时间得到故障信息；使用者通过App或者web服务器做出相应的处理，从而可以让损失降到最低，效率提升至最高。使用者根据远程控制中心长期的监控和大量的数据汇集，对采集的数据进行长期的监控分析，尤其是对故障前的数据进行分析；在积累到大量数据后，就可以在出现类似数据的时候，提前将可能出现的故障信息传递给使用者，实现故障预警，以便使用者预先减少出现故障的几率。

Claims (7)

1.一种智能全自动追日系统，其特征在于：包括至少一个追日子系统，所述追日子系统包括支架、传动机构、自供电装置和电路部分；

所述支架包括底座、立柱和框架，所述底座固定于安装位置，立柱的一端与底座固定连接、另一端通过传动机构与框架相连，所述传动机构包括方位子机构和俯仰子机构；

所述电路部分包括控制电路、定位模块和无线收发模块；

所述自供电装置的输出端分别与控制电路的电源输入端、定位模块的电源输入端、无线收发模块的电源输入端相连，定位模块的信号输出端与控制电路的位置信号输入端相连，控制电路的远程信号输出端通过无线收发模块与远端控制中心相连；

所述控制电路的方位控制信号输出端与方位子机构的控制信号输入端相连，控制电路的俯仰控制信号输出端与俯仰子机构的控制信号输入端相连，所述控制电路预存有与其本身对应的唯一ID以及与安装位置相对应的太阳时。

2.根据权利要求1所述的一种智能全自动追日系统，其特征在于：所述控制电路还包括安装在框架侧面的感光装置，所述感光装置包括基座、垂直于基座上表面的遮光组件和第一～第四光照传感器，第一～第四光照传感器的信号输出端与控制电路的光感信号输入端相连，所述基座的上表面平行于框架的上表面；

所述遮光组件为以下任意一种结构，

a、所述遮光组件是一长方体遮光柱，该长方体遮光柱底面的一组对边平行于水平面，第一～第四光照传感器分别一一对应靠近长方体遮光柱四个侧面设置，第一光照传感器、第二光照传感器与底边平行于水平面的一组侧面相对应，第三光照传感器、第四光照传感器与另一组侧面相对应，每个光照传感器与与之对应的侧面底边两端点的连线跟该底边的夹角均为锐角；

b、遮光组件包括第一～第四遮光板，第一遮光板、第二遮光板与基座的交线平行于水平面，第三遮光板、第四遮光板与基座的交线跟第一遮光板、第二遮光板与基座的交线垂直，第一～第四光照传感器于第一～第四遮光板围成的矩形轮廓的外围且分别一一对应靠近第一～第四遮光板设置，每个光照传感器跟与之对应的遮光板底线的两端点的连线与该底线的夹角均为锐角；

c、所述遮光组件为一圆柱体遮光柱，第一～第四光照传感器呈正方形靠近所述圆柱体遮光柱分布，第三光照传感器和第四光照传感器的连线平行于水平面，第一光照传感器和第二光照传感器的连线跟第三光照传感器和第四光照传感器的连线垂直。

3.根据权利要求1所述的一种智能全自动追日系统，其特征在于：所述自供电装置包括电源、逆变器；

所述电源为市电和/或蓄电池和/或晶硅光伏电源和/或应急发电机，所述市电与逆变器的电源输出端相连，蓄电池、晶硅光伏电源通过电源控制器与逆变器的电源输入端相连，应急发电机的电源输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的电源输出端作为自供电装置的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种智能全自动追日系统，其特征在于：所述立柱上还设置有角度传感器，所述角度传感器的信号输出端与控制电路的角度偏移信号输入端相连。

5.根据权利要求1所述的一种智能全自动追日系统，其特征在于：所述框架的横杆和竖杆通过螺栓和补强板固定相连，在靠近框架边界处的横杆和竖杆相连处设置有一牢固程度监测点，在所述牢固程度监测点的横杆、竖杆彼此相接的位置安装有第一距离传感器和第二距离传感器，第一距离传感器设置于横杆上，第二距离传感器设置于竖杆上；

第一距离传感器和第二距离传感器的信号输出端均与控制电路的距离信号输入端相连。

6.根据权利要求1所述的一种智能全自动追日系统，其特征在于：该智能全自动追日系统还包括遥控器，所述遥控器的信号输出端与各个控制电路的遥控信号输入端相连。

7.根据权利要求1所述的一种智能全自动追日系统，其特征在于：所述追日子系统还包括设置于所述框架上边沿的避雷针和风速仪；

所述风速仪的信号输出端与控制电路的风速信号输入端相连。