CN106712679B - 一种基于物联网的家用太阳能发电设备 - Google Patents

一种基于物联网的家用太阳能发电设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的家用太阳能发电设备，包括底座、支撑机构、托板、支柱和发电装置，支撑机构包括若干支撑单元，包括气泵、气管、气缸、活塞、支杆和限位环，发电装置包括太阳能板、驱动单元、清洁块和两个平移单元，平移单元包括侧板、第一驱动电机、第一连杆、第二连杆、滑杆和滑块，驱动单元包括第二驱动电机、缓冲块和第二驱动轴，该基于物联网的家用太阳能发电设备通过各支撑单元改变支杆的角度，使托板位置升高，保证太阳能板能够接收光线，实现发电效果，不仅如此，通过驱动单元和平移单元使清洁块在太阳能板的平面方向上移动，再通过清洗机构的配合，清除了太阳能板上的杂物，保证了发电装置的发电效率，提高了设备的实用性。

Description

一种基于物联网的家用太阳能发电设备
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种基于物联网的家用太阳能发电设备。
背景技术
家用太阳能发电设备，是根据太阳能发电***的特点并结合普通家庭使用太阳能发电的习惯而制造的太阳能发电机，家用太阳能发电设备一般包括太阳能板、太阳能充电控制器、太阳能微型逆变器、太阳能LED灯泡、太阳能免维护蓄电池等，其中太阳能板和太阳能免维护蓄电池在整个民用太阳能发电***中占的成本最高，同时随着太阳能板的成本的逐渐下降和当前太阳能充电控制器、太阳能微型逆变器、太阳能LED技术的进步，家用太阳能发电设备已迅速进入到普通家庭中。
现有的家用太阳能发电设备为了保证采光量，大都安装在用户的屋顶处，但是随着用户住宅的增多，部分楼道顶处的阳光被周围楼道所遮挡，因而顶端的太阳能发电设备无法接收到太阳光，导致设备无法正常发电满足用户需要，不仅如此，由于这些发电设备通常建设在楼道顶处，一些鸟类会将粪便***在太阳能板上，不仅影响了太阳能板的清洁，同时也使发电设备接收光线量下降，导致发电效率低下，由于这些设备通常在顶处，因而也难以对这些受污染的设备进行清洁操作，在长期运行过后，太阳能板上也容易堆积灰尘，进而导致发电设备发电效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的家用太阳能发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的家用太阳能发电设备，包括底座、支撑机构、托板、支柱和发电装置，所述支撑机构设置在底座和托板之间，所述支柱的底端固定在托板上，所述发电装置设置在支柱上，所述支撑机构包括若干支撑单元，各支撑单元周向均匀分布在底座上；
所述支撑单元包括气泵、气管、气缸、活塞、支杆和限位环，所述气缸固定在底座上，所述气泵固定在气缸上且通过气管与气缸连通，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的另一端通过支杆与托板铰接，所述限位环固定在底座上且套设在活塞上；所述气泵抽取气缸内的空气并排到外部，所述气缸中的气压减小以带动活塞向底座的外部移动；当所述活塞向底座的外部移动时，所述支杆由倾向于水平的角度逐渐趋向于垂直的角度以增加托板的高度位置；
所述发电装置包括太阳能板、驱动单元、清洁块和两个平移单元，两个所述平移单元分别设置在太阳能板的两侧，所述驱动单元设置在两个平移单元之间，所述驱动单元与清洁块传动连接，所述平移单元包括侧板、第一驱动电机、第一连杆、第二连杆、滑杆和滑块，所述侧板与太阳能板固定连接，所述第一驱动电机固定在侧板上，所述第一驱动电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与滑块铰接，所述滑块套设在滑杆上，所述滑杆与第一驱动电机固定连接；
所述驱动单元包括第二驱动电机、缓冲块和第二驱动轴，所述第二驱动电机固定在其中一个滑块上，所述缓冲块固定在另一个滑块上，所述第二驱动轴设置在第二驱动电机和缓冲块之间，所述第二驱动电机与第二驱动轴传动连接，所述第二驱动轴的外周上设有外螺纹，所述清洁块内设有内螺纹，所述第二驱动轴上的外螺纹与清洁块内的内螺纹相匹配。
作为优选，为了加强太阳能板的清洗效果，所述托板上还设有清洗机构，所述清洗机构包括蓄水箱、第一水管、水泵、第二水管和喷头，所述蓄水箱固定在托板上，所述喷头固定在支架上，所述蓄水箱通过第一水管与水泵连通，所述水泵通过第二水管与喷头连通。
作为优选，为了固定滑杆，所述侧板上设有支撑块，所述支撑块与滑杆固定连接。
作为优选，为了方便监视太阳能板上是否有杂物，所述托板上还设有支架和摄像头，所述支架的底端固定在托板上，所述摄像头固定在支架上。
作为优选，为了提高设备的智能化程度，所述底座内设有中央控制装置，所述中央控制装置包括中央控制模块、与中央控制模块连接的图像采集模块、高度调节模块、电机控制模块和清洗控制模块，所述摄像头与图像采集模块电连接，所述气泵与高度调节模块电连接，所述第一驱动电机和第二驱动电机均与电机控制模块电连接，所述水泵与清洗控制模块电连接。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一驱动电机的驱动能力，所述第一驱动电机为直流伺服电机。
作为优选，利用钛合金轻巧坚固的特点，为了保证支杆受力不变形，所述支杆为钛合金杆。
作为优选，为了保证清洁块的清洁能力，所述清洁块为魔术擦。
作为优选，为了方便对设备遥控操作，所述底座内还设有蓝牙。
本发明的有益效果是，该基于物联网的家用太阳能发电设备通过各支撑单元2改变支杆18的角度，使托板3位置升高，保证太阳能板19能够接收光线，实现发电效果，不仅如此，通过驱动单元和平移单元使清洁块30在太阳能板19的平面方向上移动，再通过清洗机构的配合，清除了太阳能板19上的杂物，保证了发电装置5的发电效率，提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于物联网的家用太阳能发电设备的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的家用太阳能发电设备的支撑单元的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的家用太阳能发电设备的发电装置的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的家用太阳能发电设备的***原理图；
图中：1.底座，2.支撑单元，3.托板，4.支柱，5.发电装置，6.支架，7.摄像头，8.蓄水箱，9.第一水管，10.水泵，11.第二水管，12.喷头，13.气泵，14.气管，15.气缸，16.活塞，17.限位环，18.支杆，19.太阳能板，20.侧板，21.第一驱动电机，22.第一连杆，23.第二连杆，24.滑杆，25.支撑块，26.滑块，27.第二驱动电机，28.缓冲块，29.第二驱动轴，30.清洁块，31.中央控制模块，32.图像采集模块，33.高度调节模块，34.电机控制模块，35.清洗控制模块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图4所示，一种基于物联网的家用太阳能发电设备，包括底座1、支撑机构、托板3、支柱4和发电装置5，所述支撑机构设置在底座1和托板3之间，所述支柱4的底端固定在托板3上，所述发电装置5设置在支柱4上，所述支撑机构包括若干支撑单元2，各支撑单元2周向均匀分布在底座1上；
所述支撑单元2包括气泵13、气管14、气缸15、活塞16和支杆18，所述气缸15固定在底座1上，所述气泵13固定在气缸15上且通过气管14与气缸15连通，所述活塞16的一端设置在气缸15内，所述活塞16的另一端通过支杆18与托板3铰接；
所述发电装置5包括太阳能板19、驱动单元、清洁块30和两个平移单元，两个所述平移单元分别设置在太阳能板19的两侧，所述驱动单元设置在两个平移单元之间，所述驱动单元与清洁块30传动连接，所述平移单元包括侧板20、第一驱动电机21、第一连杆22、第二连杆23、滑杆24和滑块26，所述侧板20与太阳能板19固定连接，所述第一驱动电机21固定在侧板20上，所述第一驱动电机21与第一连杆22传动连接，所述第一连杆22通过第二连杆23与滑块26铰接，所述滑块26套设在滑杆24上，所述滑杆24与第一驱动电机21固定连接；
所述驱动单元包括第二驱动电机27、缓冲块28和第二驱动轴29，所述第二驱动电机27固定在其中一个滑块26上，所述缓冲块28固定在另一个滑块26上，所述第二驱动轴29设置在第二驱动电机27和缓冲块28之间，所述第二驱动电机27与第二驱动轴29传动连接，所述第二驱动轴29的外周上设有外螺纹，所述清洁块30内设有内螺纹，所述第二驱动轴29上的外螺纹与清洁块30内的内螺纹相匹配。
作为优选，为了加强太阳能板19的清洗效果，所述托板3上还设有清洗机构，所述清洗机构包括蓄水箱8、第一水管9、水泵10、第二水管11和喷头12，所述蓄水箱8固定在托板3上，所述喷头12固定在支架6上，所述蓄水箱8通过第一水管9与水泵10连通，所述水泵10通过第二水管11与喷头12连通。
作为优选，为了固定滑杆24，所述侧板20上设有支撑块25，所述支撑块25与滑杆24固定连接。
作为优选，为了方便监视太阳能板19上是否有杂物，所述托板3上还设有支架6和摄像头7，所述支架6的底端固定在托板3上，所述摄像头7固定在支架6上。
作为优选，为了提高设备的智能化程度，所述底座1内设有中央控制装置，所述中央控制装置包括中央控制模块31、与中央控制模块31连接的图像采集模块32、高度调节模块33、电机控制模块34和清洗控制模块35，所述摄像头7与图像采集模块32电连接，所述气泵13与高度调节模块33电连接，所述第一驱动电机21和第二驱动电机27均与电机控制模块34电连接，所述水泵10与清洗控制模块35电连接。其中，中央控制模块31，用来控制***内的各个模块智能化运行的模块，在这里，中央控制模块31不仅是PLC，还可以是单片机，从而提高了***运行的智能化；图像采集模块32，通过控制摄像头7采集太阳能板19的图像，进而判断太阳能板19上是否有杂物；高度调节模块33，通过控制气泵13改变气缸15内的气压，实现托板3的升降；电机控制模块34，用以控制第一驱动电机21和第二驱动电机27的运行，使清洁块30在水平和垂直方向上实现移动，从而实现清洁块30对太阳能板19进行清洁；清洗控制模块35，用以控制水泵10的运行，通过往太阳能板19上喷水，从而方便了太阳能板19的清洁操作。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一驱动电机21的驱动能力，所述第一驱动电机21为直流伺服电机。
作为优选，为了固定活塞16的移动方向，所述支撑单元2还包括限位环17，所述限位环17固定在底座1上且套设在活塞16上。
作为优选，利用钛合金轻巧坚固的特点，为了保证支杆18受力不变形，所述支杆18为钛合金杆。
作为优选，为了保证清洁块30的清洁能力，所述清洁块30为魔术擦。
作为优选，为了方便对设备遥控操作，所述底座1内还设有蓝牙。
该家用太阳能发电设备运行时，当太阳能板19上接收的光线被附近高楼阻挡时，通过底座1上方的支撑单元2增加托板3的高度，使设备能够接收光线，保证发电装置5的发电能力，在支撑单元2中，通过气泵13抽取气缸15内的空气并排到外部，使气缸15中的气压减小，带动活塞16向底座1的外部移动，由于限位环17固定在底座1且套设在活塞16上，从而固定了活塞16的移动方向，在活塞16向外侧移动时，支杆18由原先倾向于水平的角度逐渐趋向于垂直的角度，从而增加了托板3的高度位置，使发电装置5的位置升高，保证了太阳能板19能够接收光线，实现发电效果。该基于物联网的家用太阳能发电设备通过各支撑单元2改变支杆18的角度，使托板3位置升高，保证太阳能板19能够接收光线，实现发电效果。
在托板3上，支架6上的摄像头7用于采集太阳能板19的图像，当检测到太阳能板19上由鸟类***的粪便或其他杂物，影响发电装置5运行时，通过平移单元带动驱动单元在太阳能板19的垂直方向上移动，同时驱动单元带动清洁块30在水平方向上移动，在驱动单元运行时，由第二驱动电机27带动第二驱动轴29转动，由于第二驱动轴29上的外螺纹与清洁块30内的内螺纹相匹配，从而使清洁块30在太阳能板19的水平方向移动，同时清除太阳能板19上的杂物，而平移单元运行时，由第一驱动电机21带动第一连杆22转动，使与第二连杆23铰接的滑块26在滑杆24方向上移动，从而实现了驱动单元在太阳能板19垂直方向移动，为了方便太阳能板19的清洁工作，通过水泵10抽取蓄水箱8中的水溶液，由喷头12喷洒在太阳能板19上，进一步方便了清洁块30对太阳能板19进行清洗。该基于物联网的家用太阳能发电设备通过驱动单元和平移单元使清洁块30在太阳能板19的平面方向上移动，再通过清洗机构的配合，清除了太阳能板19上的杂物，保证了发电装置5的发电效率，提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该基于物联网的家用太阳能发电设备通过各支撑单元2改变支杆18的角度，使托板3位置升高，保证太阳能板19能够接收光线，实现发电效果，不仅如此，通过驱动单元和平移单元使清洁块30在太阳能板19的平面方向上移动，清除了太阳能板19上的杂物，保证了发电装置5的发电效率，提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，包括底座(1)、支撑机构、托板(3)、支柱(4)和发电装置(5)，所述支撑机构设置在底座(1)和托板(3)之间，所述支柱(4)的底端固定在托板(3)上，所述发电装置(5)设置在支柱(4)上，所述支撑机构包括若干支撑单元(2)，各支撑单元(2)周向均匀分布在底座(1)上；
所述支撑单元(2)包括气泵(13)、气管(14)、气缸(15)、活塞(16)、支杆(18)和限位环(17)，所述气缸(15)固定在底座(1)上，所述气泵(13)固定在气缸(15)上且通过气管(14)与气缸(15)连通，所述活塞(16)的一端设置在气缸(15)内，所述活塞(16)的另一端通过支杆(18)与托板(3)铰接，所述限位环(17)固定在底座(1)上且套设在活塞(16)上；所述气泵(13)抽取气缸(15)内的空气并排到外部，所述气缸(15)中的气压减小以带动活塞(16)向底座(1)的外部移动；当所述活塞(16)向底座(1)的外部移动时，所述支杆(18)由倾向于水平的角度逐渐趋向于垂直的角度以增加托板(3)的高度位置；
所述发电装置(5)包括太阳能板(19)、驱动单元、清洁块(30)和两个平移单元，两个所述平移单元分别设置在太阳能板(19)的两侧，所述驱动单元设置在两个平移单元之间，所述驱动单元与清洁块(30)传动连接，所述平移单元包括侧板(20)、第一驱动电机(21)、第一连杆(22)、第二连杆(23)、滑杆(24)和滑块(26)，所述侧板(20)与太阳能板(19)固定连接，所述第一驱动电机(21)固定在侧板(20)上，所述第一驱动电机(21)与第一连杆(22)传动连接，所述第一连杆(22)通过第二连杆(23)与滑块(26)铰接，所述滑块(26)套设在滑杆(24)上，所述滑杆(24)与第一驱动电机(21)固定连接；
所述驱动单元包括第二驱动电机(27)、缓冲块(28)和第二驱动轴(29)，所述第二驱动电机(27)固定在其中一个滑块(26)上，所述缓冲块(28)固定在另一个滑块(26)上，所述第二驱动轴(29)设置在第二驱动电机(27)和缓冲块(28)之间，所述第二驱动电机(27)与第二驱动轴(29)传动连接，所述第二驱动轴(29)的外周上设有外螺纹，所述清洁块(30)内设有内螺纹，所述第二驱动轴(29)上的外螺纹与清洁块(30)内的内螺纹相匹配。
2.如权利要求1所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述托板(3)上还设有清洗机构，所述清洗机构包括蓄水箱(8)、第一水管(9)、水泵(10)、第二水管(11)和喷头(12)，所述蓄水箱(8)固定在托板(3)上，所述喷头(12)固定在支架(6)上，所述蓄水箱(8)通过第一水管(9)与水泵(10)连通，所述水泵(10)通过第二水管(11)与喷头(12)连通。
3.如权利要求1所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述侧板(20)上设有支撑块(25)，所述支撑块(25)与滑杆(24)固定连接。
4.如权利要求2所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述托板(3)上还设有支架(6)和摄像头(7)，所述支架(6)的底端固定在托板(3)上，所述摄像头(7)固定在支架(6)上。
5.如权利要求4所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述底座(1)内设有中央控制装置，所述中央控制装置包括中央控制模块(31)、与中央控制模块(31)连接的图像采集模块(32)、高度调节模块(33)、电机控制模块(34)和清洗控制模块(35)，所述摄像头(7)与图像采集模块(32)电连接，所述气泵(13)与高度调节模块(33)电连接，所述第一驱动电机(21)和第二驱动电机(27)均与电机控制模块(34)电连接，所述水泵(10)与清洗控制模块(35)电连接。
6.如权利要求1所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述第一驱动电机(21)为直流伺服电机。
7.如权利要求1所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述支杆(18)为钛合金杆。
8.如权利要求1所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述清洁块(30)为魔术擦。
9.如权利要求1所述的基于物联网的家用太阳能发电设备，其特征在于，所述底座(1)内还设有蓝牙。
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