CN211239436U - 一种定时工作的光伏智能采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定时工作的光伏智能采集装置，包括控制器、光伏组件、蓄电组件、采集组件及电控开关；控制器通过线缆与光伏组件、蓄电组件、采集组件及电控开关相连，通过所述线缆实现电信号及电能传输；电控开关安装在排灌变压器的输入端上，并与控制器通过线缆相连，受控制器控制；蓄电组件、控制器被安设在一个安装柜内；蓄电组件由至少一个蓄电池组成。本实用新型结构简单，设计合理，通过上述组件间的配合及连接，可实现光伏供电充电，可常态化关闭排灌变压器，使排灌变压器按需运行，大大降低了排灌变压器的实际运行时间，在排灌变压器处于非工作周期内，使用光伏及蓄电池配合供电，大大降低了整体的能耗及使用成本。

Description

一种定时工作的光伏智能采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力排灌用的室外智能采集装置，具体的说是一种可以实现光伏蓄电供电，进而满足采集模块稳定工作以改变现有智能采集装置由排灌变压器直接供电而造成的线损及电力浪费问题的智能采集装置。

背景技术

农村的排灌是保证农作物保收、防旱、防涝的重要基础，电力排灌是当前农业排灌的主要手段，在电力排灌中，需要使用到排灌变压器与供电网络连接，通过排灌变压器为排灌设备进行供电。

为使电力排灌更顺利的完成，并实现网络化、信息化、可控化，在排灌过程中会利用多种信息数据方便进行排灌的管理及调控。现有的排灌过程中一般都会配备有若干个数据采集单元，经常被使用的数据采集单元包括但不限于智能电表、雨量传感器、电压检测模块、视频图像采集装置，不同的数据采集单元的作用不同，目的不同，但在实际应用中，会根据实际需要及情况使用一个或多个数据采集单元。

当前，上述电力来源于排灌变压器，即在排灌变压器与电网相连后，从排灌变压器输出恒定电压的交流电，再将该交流电利用相关设备进行交直流转换及降压、稳压后，输入驱动数据采集单元。

在实际排灌应用过程当中，排灌过程中的数据采集有几个特点：1部分数据采集非连续长期性；2采集过程的设备电量需求量极小，功率小；3、大部分为规律性采集。而排灌工作本身也具备有几个特点：1、季节性和时段性，全年大部分时间并不进行排灌工作；2、排灌设备分布极广，密度低。基于排灌和排灌数据采集间的特点组合，使现有的供电方式存在线损大、能源浪费的情况。

更为具体的说，现有的智能采集装置的工作依赖排灌变压器进行供电，由于当前的排灌变压器的开关均是人工完成，且排灌变压器分布散、广，使得按需要关闭排灌变压器的供电的成本极高，是不切实际的，且智能采集装置中的部分数据计量采集模块为连续性工作，不能长期断电，长期断电会造成内部数据会重置，对数据的准确性及有效性造成极大影响，故，此类的采集模块均需要长期稳定供电。其于上述理由，现实的作法是使排灌变压器长期供电工作，而排灌变压器的线损问题又直接造成了较高的运行成本，且由于大量的排灌变压器长期的空载运行，造成供电线路及排灌变压器自身的故障概率也明显增加。综上所述，当前的农业排灌用的数据采集装置存在能耗大、供电方式不合理，使用成本高等不足，不能满足当前社会发展使用上的需要。

当前，农业排灌节电是着眼于我国农业用电紧张的基础之上，使用合理的节电措施进行节电，不仅能有效促进农业排灌工作的高效运行，降低运行成本，也减少不必要的经济损失。不论从行业整体发展需要以及国家节能减排的发展方向上看，解决当前排灌领域中的智能采集装置的供电问题均有很强的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种应用在农业排灌领域中，利用光伏及蓄电装置，在无需排灌变压器长期通电、供电的情况下实现低成本高效运行的定时控制采集的智能采集装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种定时工作的光伏智能采集装置，包括控制器、光伏组件、蓄电组件、采集组件及电控开关；

控制器通过线缆与光伏组件、蓄电组件、采集组件及电控开关相连，通过所述线缆实现电信号及电能传输；

电控开关安装在排灌变压器的输入端上，并与控制器通过线缆相连，受控制器控制；

蓄电组件、控制器被安设在一个安装柜内；

蓄电组件由至少一个蓄电池组成；

控制器上设置有逆变电路、稳压电路，充电电路、电压检测切换电路、计时电路及控制芯片；

光伏组件包括至少一块太阳能电池板，太阳能电池板通过支架被安装在安装柜旁；

采集组件包括智能电表、温度传感器、风速传感器、雨量传感器、摄像头、红外线传感器中的一种或多种。

进一步的说，蓄电组件至少一个铅酸式蓄电池组成，具体参数为12V。

进一步的说，逆变电路包括有MOS管、电阻、电容、二极管、PWM控制芯片、低频变压器，其目的是将蓄电组件输出的直流电转变为50hz、220V的高压交流电后，输出驱动控制器及采集组件工作。

进一步的说，电控开关为电磁式继电器，当控制器发出控制信号时，电控开关切断或连通排灌变压器输入端的高压电，使排灌变压器与电网断开，实现排灌变压器的完全断电关闭。

进一步的说，安装柜的一面开口，在该开口面设置有一个柜门，该柜门可开闭进而实现对开口密封，并且在该柜门上安装有可对柜门进行锁固的锁体。

进一步的说，电压检测切换电路包括继电器、整流桥、电阻、电容，其目的是检测是否有电网供电，当有电网供电时，使排灌变压器的零线与智能接通，当无电网供电时，利用继电器使得蓄电组件的供电电路接通。

进一步的说，计时电路与控制芯片相连，实现时间信号的输出及基于时间信号的控制输出。

进一步的说，稳压电路与充电电路相连，稳压电路相连光伏组件相接，可将光伏组件输出的直流电压稳压在13.6V后输入充电电路中，对蓄电组件中的蓄电池进行充电。

进一步的说，控制器上还安装有一个通讯模块，通讯模块为无线式通讯器，具体的是基于4G移动网络的无线通讯器，该通讯模块与控制芯片相连，控制芯片接收及处理通讯模块接收及处理的数据，进而实现与远端服务器间的数据交换及远端控制。

进一步的说，太阳能电池板使用的是晶体硅太阳能电池片，并采用5栅线结构，太阳能电池板输出电压不低于12V，太阳能电池板通过线缆与控制器内的稳压电路相连。

进一步的说，当采集组件中包括有红外线传感器时，安装柜内还安装有与控制器相连的警报扬声器，安装柜上安装有报警灯，该红外线传感器安装在排灌变压器旁，通过红外线感应距离实时检测排灌变压器是否移位，进而实现对排灌变压器的防盗保护，当发现排灌变压器移位时，将检测信号输送至控制器，经由控制芯片控制报警灯及警报扬声器工作，同时，控制芯片将该警报信号通过通讯模块送达至远端服务器。

进一步的说，控制器上还设有电量检测电路，该电量检测电路与蓄电组件相连，对蓄电组件的输出电压进行监测，并将监测数据送至控制芯片中，控制芯片利用电压数据计算出蓄电组件的电量值。

进一步的说，控制器还与排灌变压器相连，控制器可在排灌变压器与电网连通工作时，利用排灌变压器作为电力源，实现采集模块的工作及在需要时对蓄电组件进行充电。

实用新型的具体工作原理及工作步骤为：当排灌变压器无负载运行情况下，控制器控制电控开关工作，并将排灌变压器与高压电线断开，利用蓄电组件直接驱动采集单元，而蓄电组件内的电量经由光伏组件进行补给，实现长时间的非电网供电驱动，当排灌变压器有负载运行情况下，控制器利用排灌变压器直接驱动采集组件工作。

更具体的说，当装置检测到排灌变压器无负载运行时间达到规定时间，控制器发出信号控制断开变压器与电网的连接，避免空载变压器损耗，转由蓄电组件供电，此时，装置输出单相220v电压接在变压器输出的一相火线上，通过排灌变压器低压线圈转为三线供电，为需要三线供电的采集设备供电，同时通过控制将排灌变压器零件与智能电表等采集设备断开，不形成供电回路，避免变压器线圈对本装置本身造成的供电损耗；装置在运行过程中，如检测到排灌变压器送电或主动连通排灌变压器与电网间的连接后，装置自动停止交流220v 电压输出，切换为变压器线路供电，同时控制器将排灌变压器与采集组件的零线接通，保证组件正常电压工作。

本实用新型结构简单，设计合理，通过上述组件间的配合及连接，可实现光伏供电充电，可常态化关闭排灌变压器，使排灌变压器按需运行，大大降低了排灌变压器的实际运行时间，在排灌变压器处于非工作时间段内，使用光伏及蓄电池配合供电，大大降低了整体的能耗及使用成本，有很好的实际推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中各标号分别是：(1)安装柜、(2)光伏组件、(3)排灌变压器、(4) 电控开关、(5)红外线传感器、(6)雨量传感器、(7)温度传感器、(8)摄像头、(9)智能电表、(10)控制器、(11)蓄电组件；(12)报警灯、(13)风速传感器。

具体实施方式

为方便对本实用新型作进一步的理解，现结合附图举出实施例，对本实用新型作进一步的说明。

实施例：

如图1所示，包括控制器10、光伏组件2、蓄电组件11、采集组件及电控开关4；控制器10通过线缆与光伏组件2、蓄电组件11、采集组件及电控开关 4相连，通过所述线缆实现电信号及电能传输；电控开关4安装在排灌变压器3 的输入端上，并与控制器10通过线缆相连，受控制器10控制；蓄电组件11、控制器10被安设在一个安装柜1内；蓄电组件11由两个蓄电池组成，两个铅酸式蓄电池并联，输出电压12V；控制器10上设置有逆变电路、稳压电路，充电电路、电压检测切换电路、计时电路及控制芯片；光伏组件2一块太阳能电池板，太阳能电池板通过支架被安装在安装柜1旁；采集组件包括智能电表9、温度传感器7、雨量传感器6、摄像头8、红外线传感器5、风速传感器13；逆变电路包括有MOS管、电阻、电容、二极管、PWM控制芯片、低频变压器，其目的是将蓄电组11件输出的直流电转变为50hz、220V的高压交流电后，输出驱动控制器10及采集组件工作；电控开关4为电磁式继电器，当控制器发出控制信号时，电控开关切断或连通排灌变压器输入端的高压电，使排灌变压器与电网断开，实现排灌变压器的完全断电关闭；安装柜1的一面开口，在该开口面设置有一个柜门，该柜门可开闭进而实现对开口密封，并且在该柜门上安装有可对柜门进行锁固的锁体；电压检测切换电路包括继电器、整流桥、电阻、电容，其目的是检测是否有电网供电，当有电网供电时，使排灌变压器的零线与智能电表9接通，当无电网供电时，利用继电器使得蓄电组件的供电电路接通；计时电路与控制芯片相连，实现时间信号的输出及基于时间信号的控制输出；稳压电路与充电电路相连，稳压电路相连光伏组件2相接，可将光伏组件2输出的直流电压稳压在13.6V后输入充电电路中，对蓄电组件11中的蓄电池进行充电；控制器10上还安装有一个通讯模块，通讯模块为无线式通讯器，具体的是基于4G移动网络的无线通讯器，该通讯模块与控制芯片相连，控制芯片接收及处理通讯模块接收及处理的数据，进而实现与远端服务器间的数据交换及远端控制；太阳能电池板使用的是晶体硅太阳能电池片，并采用5栅线结构，太阳能电池板输出电压12V，太阳能电池板通过线缆与控制器10内的稳压电路相连；安装柜1内还安装有与控制器相连的警报扬声器，安装柜1上安装有报警灯12，该红外线传感器5安装在排灌变压器3旁，通过红外线感应距离实时检测排灌变压器3时否移位，进而实现对排灌变压器3的防盗保护，当发现排灌变压器3移位时，将检测信号输送至控制器10，经由控制芯片控制报警灯12及警报扬声器工作，同时，控制芯片将该警报信号通过通讯模块送达至远端服务器；控制器10上还设有电量检测电路，该电量检测电路与蓄电组件11相连，对蓄电组件11的输出电压进行监测，并将监测数据送至控制芯片中，控制芯片利用电压数据计算出蓄电组件11的电量值；控制器10还与排灌变压器3相连，控制器10可在排灌变压器3与电网连通工作时，利用排灌变压器3作为电力源，实现采集模块的工作及在需要时对蓄电组件11进行充电。

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

在实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种定时工作的光伏智能采集装置，其特征在于：包括控制器、光伏组件、蓄电组件、采集组件及电控开关；控制器通过线缆与光伏组件、蓄电组件、采集组件及电控开关相连，通过所述线缆实现电信号及电能传输；电控开关安装在排灌变压器的输入端上，并与控制器通过线缆相连，受控制器控制；蓄电组件、控制器被安设在一个安装柜内；蓄电组件由至少一个蓄电池组成；控制器上设置有逆变电路、稳压电路，充电电路、电压检测切换电路、计时电路及控制芯片；光伏组件包括至少一块太阳能电池板，太阳能电池板通过支架被安装在安装柜旁；采集组件包括智能电表、温度传感器、风速传感器、雨量传感器、摄像头、红外线传感器中的一种或多种。

2.如权利要求1中所述的一种定时工作的光伏智能采集装置，其特征在于：蓄电组件至少一个铅酸式蓄电池组成，具体参数为12V；逆变电路包括有MOS管、电阻、电容、二极管、PWM控制芯片、低频变压器，其目的是将蓄电组件输出的直流电转变为50hz、220V的高压交流电后，输出驱动控制器及采集组件工作；电控开关为电磁式继电器，当控制器发出控制信号时，电控开关切断或连通排灌变压器输入端的高压电，使排灌变压器与电网断开，实现排灌变压器的完全断电关闭；安装柜的一面开口，在该开口面设置有一个柜门，该柜门可开闭进而实现对开口密封，并且在该柜门上安装有可对柜门进行锁固的锁体；电压检测切换电路包括继电器、整流桥、电阻、电容，其目的是检测是否有电网供电，当有电网供电时，使排灌变压器的零线与智能接通，当无电网供电时，利用继电器使得蓄电组件的供电电路接通；计时电路与控制芯片相连，实现时间信号的输出及基于时间信号的控制输出；稳压电路与充电电路相连，稳压电路相连光伏组件相接，可将光伏组件输出的直流电压稳压在13.6V后输入充电电路中，对蓄电组件中的蓄电池进行充电；控制器上还安装有一个通讯模块，通讯模块为无线式通讯器，具体的是基于4G移动网络的无线通讯器，该通讯模块与控制芯片相连，控制芯片接收及处理通讯模块接收及处理的数据，进而实现与远端服务器间的数据交换及远端控制；太阳能电池板使用的是晶体硅太阳能电池片，并采用5栅线结构，太阳能电池板输出电压不低于12V，太阳能电池板通过线缆与控制器内的稳压电路相连；当采集组件中包括有红外线传感器时，安装柜内还安装有与控制器相连的警报扬声器，安装柜上安装有报警灯，该红外线传感器安装在排灌变压器旁，通过红外线感应距离实时检测排灌变压器是否移位，进而实现对排灌变压器的防盗保护，当发现排灌变压器移位时，将检测信号输送至控制器，经由控制芯片控制报警灯及警报扬声器工作，同时，控制芯片将该警报信号通过通讯模块送达至远端服务器；控制器上还设有电量检测电路，该电量检测电路与蓄电组件相连，对蓄电组件的输出电压进行监测，并将监测数据送至控制芯片中，控制芯片利用电压数据计算出蓄电组件的电量值；控制器还与排灌变压器相连，控制器可在排灌变压器与电网连通工作时，利用排灌变压器作为电力源，实现采集模块的工作及在需要时对蓄电组件进行充电。

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