CN107065699A - 一种基于光伏发电智能门窗管控*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光伏发电智能门窗管控***，包括：主控模块、光伏发电与市电输出模块、数据采集模块、伺服电机模块、电参数采集模块、存储模块、无线通信模块、移动接收控制终端。本发明的基于光伏发电智能门窗管控***的电力来源为光伏发电技术与市电相结合，将光能转化的电能为水泵提供所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，同时在电力发生异常的时候后能提供备用电源，增加了***的抗风险性；***不仅实现了陌生人入侵时的检测与语音报警功能，还能够进行智能防盗、燃气泄漏检测、自动防风、自动防雨和净化室内空气等功能，结构设计简单，操作方便，制作成本低，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

Description

一种基于光伏发电智能门窗管控***

技术领域

本发明涉及智能门窗技术领域，具体涉及一种基于光伏发电智能门窗管控***。

背景技术

目前，社会上大部分使用的供水***由国家电网提供的电力运行，如果电网突然停电或不能正常工作时一些用电设备会无法正常运行。近年来，随着全球" 粮食问题"、"能源问题"的严重性不断提升，逐步被誉为解决有效耕地提高产量和用清洁能源替代化石能源的最为有效的产业整合产品，成为把光伏产业与农业水利、荒漠治理、生活用水、城市水景等传统产业综合发展的新兴经济模式。

随着21世纪信息化时代的到来,社会信息化和家居智能化也呈现出了蓬勃发展的趋势，越来越多的家庭开始追求高质量、高科技舒适安全的家居生活，充分享受由信息时代带来的生活上的便利。家庭生活中忘记关窗是常有的事，每逢刮风下雨身在外边便叫苦不已，而且较低楼层的房屋常常由于忘记关窗户而被盗，给住户造成了巨大的财产损失，位于高层的住户，常常会担心小孩由于贪玩而将头手等部位伸出窗外，高楼坠楼事件时有发生。作为智能家居***的子***智能门窗，是在传统住宅的基础上，综合利用传感器技术、计算机技术、现代通讯技术和自动控制技术等，实现了门窗各种信息的采集、传输、处理和控制。安全舒适的家居环境是实现家居智能化的基础和前提，而门窗作为家庭与外界互通的门户，起着尤为关键的作用，实现门窗的智能化是智能家居的第一步，也是非常重要的一步。市场上的智能门窗一般是通过遥控器控制，受到空间的限制，智能化程度较低，依然无法满足人们的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于光伏发电智能门窗管控***，该智能门窗管控***的电力来源为光伏发电技术与市电相结合，将光能转化的电能为水泵提供所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，同时在电力发生异常的时候后能提供备用电源，增加了***的抗风险性；***不仅实现了陌生人入侵时的检测与语音报警功能，还能够进行智能防盗、燃气泄漏检测、自动防风、自动防雨和净化室内空气等功能，结构设计简单，操作方便，制作成本低，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于光伏发电智能门窗管控***，包括：

主控模块、光伏发电与市电输出模块、数据采集模块、伺服电机模块、电参数采集模块、存储模块、显示报警模块、无线通信模块、移动接收控制终端；

所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的移动接收控制终端发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动接收控制终端发出信号对伺服电机模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；

所述光伏发电与市电输出模块包括光伏发电输出模块、市电输出模块、输出切换管控模块、安全保护模块；所述光伏发电输出模块、市电输出模块用于给其他模块提供必要的稳定直流电源或交流电源；所述输出切换管控模块用于根据负载功率的变化或主控模块的指令信号，在光伏发电输出、市电输出间进行合理切换，用以保证在满足负载需求的情况下，尽可能提高光伏发电利用效率；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开***的电流输出，达到了保护各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；

所述数据采集模块包括门磁探测器、力学传感器、光敏传感器、雨水传感器、振动传感器、红外线对射模块和可燃气体检测器；所述门磁探测器用于采集窗户开关动作信息，所述力学传感器用于采集窗户玻璃上所受到的风力数据，所述光敏传感器用于采集环境光亮信息，所述雨水传感器安装在窗户外侧，用于检测雨量信息，所述振动传感器用于检测陌生人入侵时引起的门窗振动，所述红外线对射模块用于发射与接收红外光脉冲，从而检测人体的存在，所述可燃气体检测器用于检测室内可燃性气体浓度数据；所述数据采集模块将数据实时送入主控模块或者存储模块等待数据处理；

所述电参数采集模块包括蓄电池数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述负荷数据采集模块用于采集各模块的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压、输出电流以及太阳光辐照度数据；

所述存储模块用来存储数据采集模块、电参数采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；

所述显示报警模块用来实时显示数据采集模块采集的数据信息，并可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

所述无线通信模块用于向移动接收控制终端发送采集处理的数据、电参数数据或者接收移动接收控制终端的指令信息送入主控模块以供调用；

所述移动接收控制终端用于实时接收数据采集模块采集参数和电参数数据，并根据需要人为远程设定控制参数以供主控模块调用。

优选地，所述主控模块为FPGA、ARM、DSP微处理器中的一种。

优选地，所述光伏发电输出模块包括光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块；

所述光伏组件模块包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块送入蓄电池模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供其他模块使用；

所述光伏控制模块根据主控模块发出的指令信号一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；

所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供其他模块使用；

所述蓄电池模块包括蓄电池组和充电保护电路，所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；

所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。

优选地，所述门磁探测器、力学传感器、光敏传感器、雨水传感器、振动传感器、红外线对射模块和可燃气体检测器均设有无线通信发射器模块，用于与无线通信模块进行数据传递。

优选地，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。

优选地，所述显示报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

优选地，所述移动接收控制终端包括移动接收设备和安装在设备上的APP；所述移动接收设备为智能手环、智能手机、平板电脑中的一种。

优选地，所述无线通信模块为WiFi通信模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***通过将太阳能板发的电存储进蓄电池，并通过逆变器的转换，给***供电，配合电网，解决了电网突然停电时***不能正常使用的问题；蓄电池可以稳定逆变器输入电压，即便是在阳光较弱时或者夜间，通过蓄电池储存的电能也可以维持给***供电，有效地节约用电成本，合理利用能源；同时采用的安全保护模块能够在负载发生异常或者人为需要时及时自动断开电流输出，最大程度的保护了人身财产安全。

(2)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***具有智能防盗、燃气气泄漏检测、自动防风、自动防雨、防止坠楼、净化室内空气和智能降噪等功能，在雨雪天气、大风天气自动关闭窗户，在屋内有害物质含量过高或是发生可燃气体泄漏时，自动打开窗户，通风换气，给居住者营造一个安全、舒适的居住环境，在发生外人入侵时，自动发出警报，不仅方便人们的日常生活起居，还能有效减少入室盗窃等犯罪行为的发生，保护人们的人身和财产安全。

(3)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***中的光伏组件模块使用多个光伏发电子单元，将光伏组件的电流进行汇流，通过光伏控制模块控制汇流电流的流向，汇流电流一方面通过逆变器转换为交流电为***各模块提供工作电流，另一方面光伏发电产生的多余电能通过充放电控制模块装置存储在蓄电池中，在无光照的条件下，充放电控制模块控制蓄电池放电，提供给***各模块使用；另一方面***采用的光伏控制模块，能够根据主控模块发出的指令信号调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率，能够最大程度的提高光伏发电的效率，同时保护了***电流的稳定持续性。

(4)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***中采用的数据采集模块包括了门磁探测器、力学传感器、光敏传感器、雨水传感器、振动传感器、红外线对射模块和可燃气体检测器，全面有效的采集了门窗的各种参数，各传感器均运用WiFi网络进行数据通信，既减少了布线又降低了施工的难度。

(5)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***中主控模块采用了FPGA、 ARM、DSP中的一种微处理器，其功耗较小、可靠性性较高、编程简单、效率较高、价格较低、数据处理速度较快，能够有效提高管控***的灵敏度和可靠性，降低的能耗，节约了资源。

(6)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***采用了WiFi通信模块和移动接收控制终端，一方面减少了施工难度，另一方面能够实时的与移动接收控制终端进行通信，将门窗***的相关信息传送给人们的同时还能够接收控制终端的人为的控制信号，大大提高了发明的管控***的管控效果和功能。

(7)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***采用了充电保护电路与蓄电池组连接，当蓄电池模块电压较低时，在设定的最大电流下充电，随着蓄电池模块电压的不断增加，充电电流随之减小，最终将蓄电池模块恒定在一个设定的电压值上，进行浮充，避免超出蓄电池模块的容量或出现虚满，避免了过电流和过电压现象，能够最大程度的保护电池，节约了资源，减少了能耗、延长了电池的使用寿命。

(8)本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***的结构设计简单，操作方便，制作成本低，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***示意图；

图2为本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***的光伏发电与市电输出模块示意图；

图3为本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***的数据采集模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本实施例的一种基于光伏发电智能门窗管控***，包括：

主控模块1、光伏发电与市电输出模块2、数据采集模块3、伺服电机模块 4、电参数采集模块5、存储模块6、显示报警模块7、无线通信模块8、移动接收控制终端9；

所述主控模块1用于处理数据采集模块3采集到的数据以及无线通信模块8 接收的移动接收控制终端9发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动接收控制终端9发出信号对伺服电机模块4、存储模块6、显示报警模块7发出相应的指令信号；

所述光伏发电与市电输出模块2包括光伏发电输出模块21、市电输出模块 22、输出切换管控模块23、安全保护模块24；所述光伏发电输出模块21、市电输出模块22用于给其他模块提供必要的稳定直流电源或交流电源；所述输出切换管控模块23用于根据负载功率的变化或主控模块1的指令信号，在光伏发电输出、市电输出间进行合理切换，用以保证在满足负载需求的情况下，尽可能提高光伏发电利用效率；所述安全保护模块24用于根据主控模块1发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开***的电流输出，达到了保护各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；

所述数据采集模块3包括门磁探测器31、力学传感器32、光敏传感器33、雨水传感器34、振动传感器35、红外线对射模块36和可燃气体检测器37；所述门磁探测器31用于采集窗户开关动作信息，所述力学传感器32用于采集窗户玻璃上所受到的风力数据，所述光敏传感器33用于采集环境光亮信息，所述雨水传感器34安装在窗户外侧，用于检测雨量信息，所述振动传感器35用于检测陌生人入侵时引起的门窗振动，所述红外线对射模块36用于发射与接收红外光脉冲，从而检测人体的存在，所述可燃气体检测器37用于检测室内可燃性气体浓度数据；所述数据采集模块3将数据实时送入主控模块或者存储模块等待数据处理；

所述电参数采集模块5包括蓄电池数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述负荷数据采集模块用于采集***各模块的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压、输出电流以及太阳光辐照度数据；

所述存储模块6用来存储数据采集模块3、电参数采集模块5采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块1调用；

所述显示报警模块7用来实时显示数据采集模块3采集的数据信息，并可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

所述无线通信模块8用于向移动接收控制终端9发送采集处理的数据、电参数数据或者接收移动接收控制终端9的指令信息送入主控模块1以供调用；

所述移动接收控制终端9用于实时接收数据采集模块采集参数和电参数数据，并根据需要人为远程设定控制参数以供主控模块1调用。

本实施例中的主控模块1为ARM微处理器。

本实施例中的光伏发电输出模块21包括光伏组件模块211、光伏控制模块 212、逆变器模块213、蓄电池模块214、充放电控制模块215；

所述光伏组件模块211包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块 215送入蓄电池模块214存储，另一路通过逆变器模块213转换成交流电输出供其他模块使用；

所述光伏控制模块212根据主控模块1发出的指令信号一方面调节光伏组件模块211中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；

所述逆变器模块213为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块214 输入的直流电转化为交流电输出，以供其他模块使用；

所述蓄电池模块214包括蓄电池组2142和充电保护电路2141，所述充电保护电路2141与蓄电池组2142连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；

所述充放电控制模块215根据主控模块1发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块214合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。

本实施例中的门磁探测器31、力学传感器32、光敏传感器33、雨水传感器 34、振动传感器35、红外线对射模块36和可燃气体检测器37均设有无线通信发射器模块，用于与无线通信模块8进行数据传递。

本实施例中的存储模块6包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。

本实施例中的显示报警模块7包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

本实施例中的移动接收控制终端9包括移动接收设备和安装在设备上的 APP；

所述移动接收设备为智能手机。

本实施例中的无线通信模块8为WiFi通信模块。

本发明的一种基于光伏发电智能门窗管控***的电力来源为光伏发电技术与市电相结合，将光能转化的电能为水泵提供所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，同时在电力发生异常的时候后能提供备用电源，增加了***的抗风险性；***不仅实现了陌生人入侵时的检测与语音报警功能，还能够进行智能防盗、燃气泄漏检测、自动防风、自动防雨和净化室内空气等功能，结构设计简单，操作方便，制作成本低，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，包括：主控模块、光伏发电与市电输出模块、数据采集模块、伺服电机模块、电参数采集模块、存储模块、显示报警模块、无线通信模块、移动接收控制终端；

所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的移动接收控制终端发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动接收控制终端发出信号对伺服电机模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；

所述光伏发电与市电输出模块包括光伏发电输出模块、市电输出模块、输出切换管控模块、安全保护模块；所述光伏发电输出模块、市电输出模块用于给其他模块提供必要的稳定直流电源或交流电源；所述输出切换管控模块用于根据负载功率的变化或主控模块的指令信号，在光伏发电输出、市电输出间进行合理切换，用以保证在满足负载需求的情况下，尽可能提高光伏发电利用效率；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开***的电流输出，达到了保护各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；

所述数据采集模块包括门磁探测器、力学传感器、光敏传感器、雨水传感器、振动传感器、红外线对射模块和可燃气体检测器；所述门磁探测器用于采集窗户开关动作信息，所述力学传感器用于采集窗户玻璃上所受到的风力数据，所述光敏传感器用于采集环境光亮信息，所述雨水传感器安装在窗户外侧，用于检测雨量信息，所述振动传感器用于检测陌生人入侵时引起的门窗振动，所述红外线对射模块用于发射与接收红外光脉冲，从而检测人体的存在，所述可燃气体检测器用于检测室内可燃性气体浓度数据；所述数据采集模块将数据实时送入主控模块或者存储模块等待数据处理；

所述电参数采集模块包括蓄电池数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述负荷数据采集模块用于采集***其他模块的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压、输出电流以及太阳光辐照度数据；

所述存储模块用来存储数据采集模块、电参数采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；

所述显示报警模块用来实时显示数据采集模块采集的数据信息，并可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

所述无线通信模块用于向移动接收控制终端发送采集处理的数据、电参数数据或者接收移动接收控制终端的指令信息送入主控模块以供调用；

所述移动接收控制终端用于实时接收数据采集模块采集参数和电参数数据，并根据需要人为远程设定控制参数以供主控模块调用。

2.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述主控模块为FPGA、ARM、DSP微处理器中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述光伏发电输出模块包括光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块；

所述光伏组件模块包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块送入蓄电池模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供其他模块使用；

所述光伏控制模块根据主控模块发出的指令信号一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；

所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供其他模块使用；

所述蓄电池模块包括蓄电池组和充电保护电路，所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；

所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。

4.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述门磁探测器、力学传感器、光敏传感器、雨水传感器、振动传感器、红外线对射模块和可燃气体检测器均设有无线通信发射器模块，用于与无线通信模块进行数据传递。

5.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述显示报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

7.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述移动接收控制终端包括移动接收设备和安装在设备上的APP；

所述移动接收设备为智能手环、智能手机、平板电脑中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电智能门窗管控***，其特征在于，所述无线通信模块为WiFi通信模块。