CN217563614U - 太阳能能源系统能效检测系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能能源系统能效检测系统，包括：数据采集主机、第一传感器装置、第二传感器装置和第三传感器装置。通过第一传感器装置对使用环境进行数据采集，采集的环境数据并经第一无线采集模块无线传输到数据采集主机；第二传感器装置对太阳能存储装置进行数据采集，采集的数据并经第二无线采集模块无线传输到数据采集主机；第三传感器装置对换能装置进行数据采集，采集的数据并经第三无线采集模块无线传输到数据采集主机；有效弥补了现场使用有线串口通讯测试距离短的缺点，满足短期测试要求，节约拉线时间，线缆过重过多的问题，使得测试的监控不受空间和时间的限制。且排除了现场测试极易受到地形，气候，环境等复杂因素的干扰。

Description

太阳能能源系统能效检测系统

技术领域

本实用新型属于太阳能能源系统检测技术领域，尤其涉及一种太阳能能源系统能效检测系统。

背景技术

根据《住房和城乡建设部、财政部》GB/T 50378-2019绿色建筑评价和GBT 50801-2013可再生能源建筑应用工程能价标准要求，需对已投入使用的太阳能热水系统和太阳能光伏系统的建筑应用项目进行能效测评和验收，通过予验收和能效测试合格后才能正式交付使用和申请国家节能财政补贴经费。

但是，现在多数测试使用的有线串口通讯测试距离短，采用现场测试极易受到地形，气候，环境等复杂因素的影响。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种太阳能能源系统能效检测系统，旨在解决多数测试使用的有线串口通讯测试距离短的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种太阳能能源系统能效检测系统，包括：数据采集主机、第一传感器装置、第二传感器装置以及第三传感器装置；所述第一传感器装置位于环境采集装置，用以采集环境数据，所述第一传感器装置通过第一无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；所述第二传感器装置位于太阳能存储装置，用以采集太阳能存储装置数据，所述第二传感器装置通过第二无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；所述第三传感器装置位于换能装置，用以换能装置的数据，所述第三传感器装置通过第三无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

在一个实施例中，所述第一传感器装置包括环境温度传感器和环境风速传感器，所述环境温度传感器和所述环境风速传感器均通过所述第一无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

在一个实施例中，所述第一传感器装置还包括环境湿度传感器和太阳总辐射传感器，所述环境湿度传感器和所述太阳总辐射传感器均通过第一无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

在一个实施例中，所述环境采集装置为百叶箱。

在一个实施例中，所述太阳能存储装置为太阳能集热器，对应地，所述换能装置为保温水箱；所述保温水箱与所述太阳能集热器之间连通有第一进水管和第一出水管，所述第一进水管上设有混水泵，所述第一出水管上设有第一水流量计；所述保温水箱上还连通有第二进水管和第二出水管，所述第二出水管上设有送水泵和第二水流量计；

所述第二传感器装置包括：设于所述第一进水管上的第一进口温度传感器、设于所述第一出水管上的第一出口温度传感器以及设于所述第一水流量计上的第一流量传感器；所述第一进口温度传感器、所述第一出口温度传感器和所述第一流量传感器均通过所述第二无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；

所述第三传感器装置包括：设于所述保温水箱内的水箱温度传感器、设于所述第二进水管上的第二进口温度传感器、设于所述第二出水管上的第二出口温度传感器以及设于所述第二水流量计上的第二流量传感器；所述水箱温度传感器、所述第二进口温度传感器、所述第二出口温度传感器和所述第二流量传感器均通过所述第三无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

在一个实施例中，所述第一流量传感器和第二流量传感器均为无线超声波流量传感器。

在一个实施例中，所述太阳能存储装置为太阳光伏组件，对应地，所述换能装置为电网，所述太阳光伏组件与所述电网电连接，且所述太阳光伏组件与所述电网之间电连接有并网逆变器；所述数据采集主机电连接于所述并网逆变器与所述电网之间；

所述第二传感器包括位于太阳光伏组件上的组件温度传感器，所述组件温度传感器通过所述第二无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；

所述第三传感器包括与所述电网电连接的钳形电流传感器，所述钳形电流传感器通过所述第三无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

在一个实施例中，所述第一无线采集模块、所述第二无线采集模块和所述第三无线采集模块均为LoRa无线采集模块，对应的，所述数据采集主机内具有LoRa无线收集模块。

在一个实施例中，所述数据采集主机内还具有NB-LOT通信模块，和/或，GPRS通信模块。

在一个实施例中，还包括手提箱，所述数据采集主机、第一传感器装置、第二传感器装置、第三传感器装置、第一无线采集模块、第二无线采集模块和第三无线采集模块均可置于所述手提箱内。

本申请的有益效果在于：通过第一传感器装置对使用环境进行数据采集，采集的环境数据并经第一无线采集模块无线传输到数据采集主机；第二传感器装置对太阳能存储装置进行数据采集，采集的数据并经第二无线采集模块无线传输到数据采集主机；第三传感器装置对换能装置进行数据采集，采集的数据并经第三无线采集模块无线传输到数据采集主机；有效弥补了现场使用有线串口通讯测试距离短的缺点，满足短期测试要求，节约拉线时间，线缆过重过多的问题，使得测试的监控不受空间和时间的限制。且排除了现场测试极易受到地形，气候，环境等复杂因素的干扰，保证了测试数据的完整性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的太阳能热利用系统的结构框图；

图2为本申请实施例提供的太阳能光伏电源系统的结构框图；

图3为本申请实施例提供的数据采集主机的主视图。

其中，图中各附图标记：

1、环境采集装置 2、太阳能存储装置

3、换能装置 4、第一进水管

5、第一出水管 6、混水泵

7、第一水流量计 8、第二进水管

9、第二出水管 10、送水泵

11、第二水流量计 20、数据采集主机

21、第一无线采集模块 22、环境温度传感器

23、环境风速传感器 24、环境湿度传感器

25、太阳总辐射传感器 31、第二无线采集模块

32、第一进口温度传感器 33、第一出口温度传感器

34、第一流量传感器 35、组件温度传感器

41、第三无线采集模块 42、水箱温度传感器

43、第二进口温度传感器 44、第二出口温度传感器

45、第二流量传感器 46、钳形电流传感器

201、U盘存储模块 202、LCD显示屏

203、GPRS通信模块。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供了一种太阳能能源系统能效检测系统，包括：数据采集主机20、第一传感器装置、第二传感器装置以及第三传感器装置；第一传感器装置位于环境采集装置1，用以采集环境数据，第一传感器装置通过第一无线采集模块21与数据采集主机20无线连接；第二传感器装置位于太阳能存储装置2，用以采集太阳能存储装置2数据，第二传感器装置通过第二无线采集模块31与数据采集主机20无线连接；第三传感器装置位于换能装置3，用以换能装置3的数据，第三传感器装置通过第三无线采集模块41与数据采集主机20无线连接。

通过第一传感器装置对使用环境进行数据采集，采集的环境数据并经第一无线采集模块21无线传输到数据采集主机20；第二传感器装置对太阳能存储装置进行数据采集，采集的数据并经第二无线采集模块31无线传输到数据采集主机20；第三传感器装置对换能装置3进行数据采集，采集的数据并经第三无线采集模块41无线传输到数据采集主机20；有效弥补了现场使用有线串口通讯测试距离短的缺点，满足短期测试要求，节约拉线时间，线缆过重过多的问题，使得测试的监控不受空间和时间的限制。且排除了现场测试极易受到地形，气候，环境等复杂因素的干扰，保证了测试数据的完整性和准确性。

本系统中的各传感器和设备全部可采用自供电能源保障技术，设备可以独立自主运行工作，解决了现场外拉电源供电的问题，杜绝了测试人员的触电安全事故。

示例性地，数据采集主机20可以实时监测以上传感器的数据,并进行处理,可根据设定的时间完成存储,通讯,显示等方面功能。且数据采集主机20自带能源能效测评系统管理软件。可选地，数据采集主机20为室外防雨防晒手提式测试仪主机，测试时将测试仪主机挂到测试现场或放在地面上，将相关室外传感器安装在测试仪主机上，现场直接测量。方便省事，提高工作效率。

第一传感器装置包括环境温度传感器22和环境风速传感器23，环境温度传感器22和环境风速传感器23均通过第一无线采集模块21与数据采集主机20无线连接。环境温度传感器22对使用环境的温度进行检测，环境风速传感器23对使用环境的风速进行检测。

第一传感器装置还包括环境湿度传感器24和太阳总辐射传感器25，环境湿度传感器24和太阳总辐射传感器25均通过第一无线采集模块21与数据采集主机20无线连接。环境湿度传感器24对使用环境的温湿度进行检测，太阳总辐射传感器25对使用环境的太阳辐射进行检测。

可选地，太阳总辐射传感器25为FSP10总辐射传感器，其具有与Kipp&Zonen CMP21二等标准总辐射表的精度和稳定性，精度2％集热效率和太阳保证率更精准，能效等级更高。

示例性地，环境采集装置1为百叶箱。当然，还可以是其它集成安装结构。

如图1，在一个实施例中，太阳能存储装置2为太阳能集热器2，对应地，换能装置3为保温水箱3，当然，换能装置3还可以是太阳能空调。保温水箱3与太阳能集热器2之间连通有第一进水管4和第一出水管5，第一进水管4上设有混水泵6，第一出水管5上设有第一水流量计7；保温水箱3上还连通有第二进水管8和第二出水管9，第二出水管9上设有送水泵10和第二水流量计11。

第二传感器装置包括：设于第一进水管4上的第一进口温度传感器32、设于第一出水管5上的第一出口温度传感器33以及设于第一水流量计上的第一流量传感器34；第一进口温度传感器32、第一出口温度传感器33和第一流量传感器34均通过第二无线采集模块31与数据采集主机20无线连接。第一进口温度传感器32和第一出口温度传感器33用于检测太阳能集热器2进出水的温度。

第三传感器装置包括：设于保温水箱3内的水箱温度传感器42、设于第二进水管上的第二进口温度传感器43、设于第二出水管9上的第二出口温度传感器44以及设于第二水流量计上的第二流量传感器45；水箱温度传感器42、第二进口温度传感器43、第二出口温度传感器44和第二流量传感器45均通过第三无线采集模块41与数据采集主机20无线连接。

该太阳能热利于系统的测试条件如下：

1.太阳能建筑应用光热系统所采用的太阳能集热器、太阳能热水器等关键设备应具有相应的国家级全性能合格的检测报告，符合国家相关产品标准的要求；

2.系统应按原设计要求安装调试合格，并至少正常运行3天，方可以进行测试；

3.所有示范项目必须按照测试的要求预留相关仪器的测试位置和条件，其用水量、水温等参数必须按照设计要求的条件下进行测试；

4.太阳能热水系统试验期间环境平均温度：8℃≤ta≤39℃；

5.环境空气的平均流动速率不大于4m/s；

6.至少应有4天试验结果具有的太阳辐照量分布在下列四段：J1＜8MJ/㎡·日；8MJ/㎡·日≤J2＜12MJ/㎡·日；12MJ/㎡·日≤J3＜16MJ/㎡·日；16MJ/㎡·日≤J4。

在一个实施例中，第一流量传感器34和第二流量传感器45均为无线超声波流量传感器。采用无线超声波流量传感器，即可采用静态测试方式，又可采用动态测试方式，不需要关闭使用中的热水系统，可满足现场太阳能热水系统使用率不高、供水设计温度达不到要求的实际工况检测要求。方便省事，减少现场测试人员的劳动强度。

如图2，在一个实施例中，太阳能存储装置2为太阳光伏组件2，对应地，换能装置3为电网3，太阳光伏组件2与电网3电连接，且太阳光伏组件2与电网3之间电连接有并网逆变器12；数据采集主机20电连接于并网逆变器12与电网3之间。

第二传感器包括位于太阳光伏组件2上的组件温度传感器35，组件温度传感器35通过第二无线采集模块31与数据采集主机20无线连接。

第三传感器包括与电网3电连接的钳形电流传感器46，钳形电流传感器46通过第三无线采集模块41与数据采集主机20无线连接。钳形电流传感器46为高精度计量级电流钳形互感器，解决了现场测试电流的穿线和安全性，可对50KW--1266KW的地源热泵功率机组进行满足测量误差为不大于5％的精度。

该太阳能光伏电源系统的测试条件如下：

1.检测的天气要求：环境平均温度8℃≤t≤39℃，环境空气的平均流速不大于4m/s，当太阳能电池方阵正南放置时，试验起止时间为当地太阳正午时前1h到太阳正午时后1h，共计2h。测试期间内，太阳辐照度不应小于700w/m2。

2.系统要求：太阳能建筑应用光伏电源系统应按原设计要求安装调试合格，并至少正常运行3天，才能进行光电转换效率测试。对于独立的太阳能发电系统，电功率表接在蓄电池的输入端；对于并网太阳能系统，电功率表应接在逆变器的输出端。

在一个实施例中，第一无线采集模块21、第二无线采集模块31和第三无线采集模块41均为LoRa无线采集模块，对应的，数据采集主机20内具有LoRa无线收集模块。使用LoRa无线采集模块大大的改善了接收的灵敏度，降低了功耗，且传输距离远，高保密性、高隐蔽性。

示例性地，LoRa无线采集模块的传感器节点由STM32低功耗微处理器、LoRa通信模块SX1278构成。

如图3，数据采集主机20内还具有NB-LOT通信模块，和/或，GPRS通信模块203。通过采用NB-LOT+LoRa无线通信网络技术，组成无线传感器，解决了现场集热端和用户端测量传感器线缆过长的问题。且采用NB-LOT+LoRa无线通信网络技术，组成完备的无线传感器感知层和数据远传网络层，解决了系统的测、传、用环节互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧测试平台，符合现场大型太阳能太阳能热水系统和光伏发电系统实际工况的检测要求。保证了太阳能热水系统和光伏发电系统的设计指标施工质量验收及能效测评。

采用无线GPRS通讯方式，不受距离的限制，可实时在远端或办公室实时采集到一个测试工地或多个测试工地的实际数据，并且可以监测及诊断出测试现场的测试设备有没有故障。解决了测试人员定期去现场录入数据、查看设备的运作状况的困扰，方便省事，减少现场测试人员的劳动强度。

数据采集主机20还具有U盘存储模块201和LCD显示屏202。U盘存储模块201的设置，从而现场可以不用连接电脑，测试完成后再导出数据。数据可按时间及序号查看等。LCD显示屏202能即使了解各项数据。

该系统还包括手提箱，数据采集主机20、第一传感器装置、第二传感器装置、第三传感器装置、第一无线采集模块21、第二无线采集模块31和第三无线采集模块41均可置于手提箱内，从而整个系统便于携带。

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

Claims (10)

1.一种太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于，包括：数据采集主机、第一传感器装置、第二传感器装置以及第三传感器装置；所述第一传感器装置位于环境采集装置，用以采集环境数据，所述第一传感器装置通过第一无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；所述第二传感器装置位于太阳能存储装置，用以采集太阳能存储装置数据，所述第二传感器装置通过第二无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；所述第三传感器装置位于换能装置，用以换能装置的数据，所述第三传感器装置通过第三无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

2.如权利要求1所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述第一传感器装置包括环境温度传感器和环境风速传感器，所述环境温度传感器和所述环境风速传感器均通过所述第一无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

3.如权利要求2所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述第一传感器装置还包括环境湿度传感器和太阳总辐射传感器，所述环境湿度传感器和所述太阳总辐射传感器均通过第一无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

4.如权利要求3所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述环境采集装置为安装支架，所述环境温度传感器、环境风速传感器、环境湿度传感器和太阳总辐射传感器安装于安装支架的不同位置。

5.如权利要求1-4任一项所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述太阳能存储装置为太阳能集热器，对应地，所述换能装置为保温水箱；所述保温水箱与所述太阳能集热器之间连通有第一进水管和第一出水管，所述第一进水管上设有混水泵，所述第一出水管上设有第一水流量计；所述保温水箱上还连通有第二进水管和第二出水管，所述第二出水管上设有送水泵和第二水流量计；

所述第二传感器装置包括：设于所述第一进水管上的第一进口温度传感器、设于所述第一出水管上的第一出口温度传感器以及设于所述第一水流量计上的第一流量传感器；所述第一进口温度传感器、所述第一出口温度传感器和所述第一流量传感器均通过所述第二无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；

所述第三传感器装置包括：设于所述保温水箱内的水箱温度传感器、设于所述第二进水管上的第二进口温度传感器、设于所述第二出水管上的第二出口温度传感器以及设于所述第二水流量计上的第二流量传感器；所述水箱温度传感器、所述第二进口温度传感器、所述第二出口温度传感器和所述第二流量传感器均通过所述第三无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

6.如权利要求5所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述第一流量传感器和第二流量传感器均为无线超声波流量传感器。

7.如权利要求1-4任一项所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述太阳能存储装置为太阳光伏组件，对应地，所述换能装置为电网，所述太阳光伏组件与所述电网电连接，且所述太阳光伏组件与所述电网之间电连接有并网逆变器；所述数据采集主机电连接于所述并网逆变器与所述电网之间；

所述第二传感器包括位于太阳光伏组件上的组件温度传感器，所述组件温度传感器通过所述第二无线采集模块与所述数据采集主机无线连接；

所述第三传感器包括与所述电网电连接的钳形电流传感器，所述钳形电流传感器通过所述第三无线采集模块与所述数据采集主机无线连接。

8.如权利要求1所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述第一无线采集模块、所述第二无线采集模块和所述第三无线采集模块均为LoRa无线采集模块，对应的，所述数据采集主机内具有LoRa无线收集模块。

9.如权利要求8所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：所述数据采集主机内还具有NB-LOT通信模块，和/或，GPRS通信模块。

10.如权利要求8所述的太阳能能源系统能效检测系统，其特征在于：还包括手提箱，所述数据采集主机、第一传感器装置、第二传感器装置、第三传感器装置、第一无线采集模块、第二无线采集模块和第三无线采集模块均可置于所述手提箱内。

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