基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统。

背景技术：

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有清洁性、广泛性、长寿命和免维护性及潜在的经济性等优点。

电池板固定在某个位置，不随太阳位置的变化而移动，严重影响光电转换效率，据测算:如果平板发电系统与太阳光线角度存在25度偏差，就会因垂直人射的辐射能减少而使光伏阵列的输出功率下降10％左右。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统，能够实现太阳能板的自动追光。

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统，包括：

包括电子罗盘模块、核心控制板、角度控制模块、北斗导航经纬度地面终端定位模块、太阳能电池光伏数据采集及效率检测模块、信息发射模块、电池组18650电池方阵和电源模块，其中，

信息发射模块与核心控制板连接，

电子罗盘模块，用于直接识别方位；

北斗导航经纬度地面终端定位模块，用于确定所在经纬度及高度；

核心控制板，所述核心控制板分别与电子罗盘模块和北斗导航经纬度地面终端定位模块连接，核心控制板向角度控制模块发送控制信号；

角度控制模块与所述核心控制板连接，接收核心控制板的控制信号，角度控制模块是由三个电机组成的三轴方位控制模块，分别根据所述控制信号作用于上下伸缩、左右旋转、前后翻转功能；

所述电源模块与角度控制模块连接；

太阳能电池光伏数据采集及效率检测模块分别与电源模块和核心控制板连接，太阳能电池光伏数据采集及效率检测模块包括信息采集模块和基本能源转化计算模块，所述信息采集模块包括电压、电流测量、光照强度、温度和湿度信息检测模块，所述信息采集模块与北斗导航经纬度地面终端定位模块连接，通过北斗导航经纬度地面终端定位模块发送到有关能源信息采集数据库；

所述电池组18650电池方阵与所述电源模块连接的，用于将太阳能所转化电能储存在电池组18650电池方阵，18650电池方阵通过DC-DC与所述核心控制板连接。

进一步的，在上述系统中，所述核心控制板采用MCU控制器

进一步的，在上述系统中，所述核心控制板为S3C2416ARM处理器。

进一步的，在上述系统中，所述北斗导航经纬度地面终端定位模块使用UM220卫星导航定位模块。

进一步的，在上述系统中，所述光照强度信息检测模块使用SIEMENS/西门子(QLS60)光照强度传感器。

进一步的，在上述系统中，所述温度信息检测模块使用senxte/森思特WRNK111温度传感器。

进一步的，在上述系统中，所述湿度信息检测模块采用HIH3610湿度传感器。

进一步的，在上述系统中，所述电机使用SF57H24V-60-100正反转无刷电机。

进一步的，在上述系统中，还包括显示当前太阳能板电压、电流数据、光-电转化效率、此时温度、湿度及光照强度的led显示模块，所述led显示模块与所述核心控制板连接。

进一步的，在上述系统中，所述电源模块由280W多晶硅太阳能组件构成，所述电源模块包括光伏阵列单元，所述光伏阵列单元中包括一个以上串联连接的电池组件、与光伏阵列串联连接的逆变器，所述逆变器使用NFA/纽福克斯型号:7824N。

与现有技术相比，本实用新型通过的基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统，有效地保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，使发电效率达到最佳状态。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型装置模型图；

其中的标号分别为：

1、北斗导航经纬度地面终端定位模块； 2、(QLS60)光照强度传感器；

3、WRNK111温度传感器； 4、电池组18650电池方阵及控制模块；

5、高度调节电机； 6、左右方向调节电机；

7、前后方向调节电机； 8、多晶硅太阳能组件；

9、电子罗盘模块。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和2所示，本实用新型提供一种基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统，包括电子罗盘模块、核心控制板4、角度控制模块、北斗导航经纬度地面终端定位模块1、太阳能电池光伏数据采集及效率检测模块、信息发射模块、电池组18650电池方阵4和电源模块，其中，

信息发射模块与核心控制板连接，

电子罗盘模块9，用于直接识别方位；

北斗导航经纬度地面终端定位模块1，用于确定所在经纬度及高度；

核心控制板，所述核心控制板分别与电子罗盘模块和北斗导航经纬度地面终端定位模块连接；通过北斗导航经纬度地面终端定位模块1进行定位，当确定地面终端经纬度位置之后，将所述位置数据发送到核心控制板进行处理，进而根据季节推算出太阳所在方位及具体角度，向角度控制模块发送控制信号；

角度控制模块与所述核心控制板连接，接收核心控制板的控制信号，角度控制模块是由三个电机组成的三轴方位控制模块，分别根据所述控制信号作用于上下伸缩、左右旋转、前后翻转功能，尽可能的实现太阳直射到电源模块的太阳能板面上，实现转换效率最大；

所述电源模块与角度控制模块连接；

太阳能电池光伏数据采集及效率检测模块分别与电源模块和核心控制板连接，太阳能电池光伏数据采集及效率检测模块包括信息采集模块和基本能源转化计算模块，所述信息采集模块包括电压、电流测量、光照强度、温度和湿度信息检测模块，所述信息采集模块与北斗导航经纬度地面终端定位模块连接，通过北斗导航经纬度地面终端定位模块发送到有关能源信息采集数据库，真正意义上实现能源转化的可量化；

所述电池组18650电池方阵与所述电源模块连接的，用于将太阳能所转化电能储存在电池组18650电池方阵，18650电池方阵通过DC-DC与所述核心控制板连接。在此，使用DC/DC单元(直流斩波器)进行各模块的电压转换。本利用北斗导航地面终端，用于确定装置所在经纬度及海拔高度。当卫星监测到地面终端的经纬度之后，进一步调整太阳能电池板的角度及高度，进而实现太阳光能够垂直照射电池板面，实现太阳能接受效率最大化及转化效率最优设置。并且，此系统还具有太阳能电池光伏数据采集及效率转化统计模块，不仅可以实时跟踪太阳运行轨道，还可以对当前天气状况、太阳能电池板工作电压、电流及转化效率实时的测量监控。通过一定算法，将能源转化效率提到最佳状态。而且，采用北斗地面终端，将所采集的信息远程发送到数据统计库，真正实现远程监控。利用北斗导航地面终端，用于确定装置所在经纬度及海拔高度。当卫星监测到地面终端的经纬度之后，进一步调整太阳能电池板的角度及高度，进而实现太阳光能够垂直照射电池板面，实现太阳能接受效率最大化及转化效率最优设置。并且，此系统还具有太阳能电池光伏数据采集及效率转化统计模块，不仅可以实时跟踪太阳运行轨道，还可以对当前天气状况、太阳能电池板工作电压、电流及转化效率实时的测量监控。将能源转化效率提到最佳状态。而且，采用北斗地面终端，将所采集的信息远程发送到数据统计库，真正实现远程监控。

优选的，所述核心控制板采用MCU控制器。

优选的，所述核心控制板为S3C2416ARM处理器。

优选的，所述北斗导航经纬度地面终端定位模块使用UM220卫星导航定位模块。

优选的，所述光照强度信息检测模块使用SIEMENS/西门子(QLS60)光照强度传感器。

优选的，所述温度信息检测模块使用senxte/森思特WRNK111温度传感器。具体的(QLS60)光照强度传感器2、WRNK111温度传感器3对太阳能电池板所处周围环境的信息采集，可以对当前天气状况、太阳能电池板工作电压、电流及转化效率实时的测量监控，将所采集的信息进行编码，通过北斗导航经纬度地面终端定位模块发送到有关能源信息采集数据库，真正意义上实现能源转化的可量化。

优选的，所述湿度信息检测模块采用HIH3610湿度传感器。

优选的，所述电机使用SF57H24V-60-100正反转无刷电机。

优选的，基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统还包括显示当前太阳能板电压、电流数据、光-电转化效率、此时温度、湿度及光照强度的led显示模块，所述led显示模块与所述核心控制板连接。

优选的，所述电源模块由280W多晶硅太阳能组件8构成。

优选的，所述电源模块包括光伏阵列单元，所述光伏阵列单元中包括一个以上串联连接的电池组件、与光伏阵列串联连接的逆变器。

优选的，所述逆变器使用NFA/纽福克斯型号:7824N。

优选的，所述电子罗盘模块用Makeblock电子罗盘模块。

详细的，

各部件之间的连接关系在于：

首先，UM220卫星导航定位模块直接与MCU模块连接，其作用在于将装置放于如何地方，都能够确定装置经纬度及其所在海拔位置。并且，电子罗盘能够直接识别方位，之后，将所述位置及方向数据发送到MCU控制器(S3C2416ARM)进行处理，进而根据季节推算出太阳所在方位及具体角度。

进一步，核心控制板能够直接获取装置当前所处方位。并且，如图2当中5、6、7所示，装置采用三轴控制方案，分别表示在上下伸缩、左右旋转、前后翻转功能上的控制，分别驱动高度调节电机5、左右方向调节电机6、前后方向调节电机7。尽可能的实现太阳直射到太阳能板面上，实现转换效率最大。

进一步，(QLS60)光照强度传感器、WRNK111温度传感器3包括对太阳能电池板所处周围环境的信息采集，可以对当前天气状况、太阳能电池板工作电压、电流及转化效率实时的测量监控，再将所采集的信息进行编码。

进一步，光照强度传感器、温度传感器、湿度传感器直接与MCU控制器(S3C2416ARM)连接，其主要作用在于对当前天气光照强度、温度、湿度、太阳能电池板工作电压、电流及转化效率实时的测量监控。

并且，基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪及信息汇集装置所有电能供给由18650电池方阵供电，具体包括微处理器及其他电气元件供电。18650电池方阵通过DC-DC与所述MCU连接。18650电池方阵通过DC-DC与基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统的各个模块电源连接。18650电池方阵通过DC-DC、NFA/纽福克斯7824N逆变器，提供控制部分电能，保证系统正常运行。

进一步，基于北斗卫星系统通信的工作流程：采用短报文发送方首先将包含接收方ID号和通信内容的通信申请信号加密后通过卫星转发至地面中心站(入站信号)；地面中心站处理接收到入站信号，并将其发送到地面网管中心；地面网管中心接收到通信申请信号后，经解密和再加密后发送至地面中心站；地面中心站将其加入持续广播的出站电文中，经卫星广播给用户；用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通信。

综上所述，为了高效利用太阳能这种储量无限的清洁无污染能源，为太阳能板加装追光系统是一个简单可靠的实现方式，本实用新型设计出由步进电机驱动器来驱动三轴电机调整太阳能电池板以最大角度接收太阳能，实现追光，采用本实用新型的基于北斗地面终端的太阳轨道跟踪系统，有效地保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，使发电效率达到最佳状态。核心控制板可以计算能源转化效率，通过北斗终端，将所收集的信息进行远程发送给能源采集库，实现真正意义上的能源可量化。

较之于传统的太阳角度跟踪并汇集太阳能的装置，本实用新型所设计的装置的积极效果是：

(1)采用ARM作为主控芯片，能够实现更多更复杂的功能需求；

(2)基于北斗授时的太阳能跟踪汇集装置比较于传统的GPS定位而言，同时作为中国自主研发的定位系统，北斗芯片比GPS定位更安全；

(3)具有信息收集模块，更加精确的收集太阳能电池能源转化效率；

(4)北斗卫星系统可以为覆盖范围内的授权用户提供全天候、全天时的导航定位、通信和授时服务。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。