CN210123967U - 一种基于环境气象因素的热斑监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于环境气象因素的热斑监测装置。本实用新型包括光伏组件、气象站、数据采集仪、监测机器人、对接平台、移动平台和PC端，光伏组件通过支撑架倾斜于地面放置，光伏组件主要由多列平行布置的光伏板组成，光伏组件上端设有凹槽轨道Ⅰ；对接平台底部通过竖直杆与移动平台相连，对接平台侧面与光伏组件一侧相贴合，对接平台上端设有与光伏组件上端的凹槽轨道Ⅰ相接的凹槽轨道Ⅱ；监测机器人通过主动轮和从动轮嵌装于对接平台的凹槽轨道Ⅱ内，在运动控制模块的控制下沿光伏组件的凹槽轨道Ⅰ滑动；数据采集仪通过无线采集模块将采集的数据传输至PC端。本实用新型通过简单的装置实现对光伏发电站中热斑的监测。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏组件技术领域，具体涉及一种基于环境气象因素的热斑监测装置。
背景技术
随着气候变化的影响在全球范围内的不断加剧，为了避免负面影响愈演愈烈，越来越多的国家选择以清洁能源来代替人类对能源需求的满足。而光能发电作为清洁能源中不可或缺的一部分，也受到广泛国家的青睐。同时，随着科技水平的逐步提升和工艺上的不断优化，通过光能发电的技术和材料也愈加完善，从而越来越多的国家选择通过光伏板发电站来提供一部分或是大部分电能的需求，且以经济而有效的方式扩大太阳能发电的范围，从而减少对不可再生资源的利用。
我国作为全球最大的光伏市场，对于光伏产业而言，需要得到先进的技术支持来保持技术领先的优势，并且积极深入拓展光伏的优势和技术。而光伏产业中的核心光伏板，会因为环境气象优势所伴随的影响而产生不同类型的热斑，热斑的产生对光伏板发电的影响将是非常致命的。
我国大部分光伏发电站并未实现对热斑的监测和预测，从而导致因为热斑原因的发电率下降而产生的现象随处可见。想要提升发电效率，离不开热斑的影响，故而实际的光伏发电站环境中，应该重视对热斑的监测和预测。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于环境气象因素的热斑监测装置，用于监测多列光伏板的热斑情况。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型包括光伏组件、气象站、数据采集仪、监测机器人、对接平台、移动平台和PC端，光伏组件通过支撑架倾斜于地面放置，光伏组件主要由多列平行布置的光伏板组成，每列光伏板包括多个光伏组串，光伏组件上端设有凹槽轨道Ⅰ；
对接平台底部通过竖直杆与移动平台相连，对接平台侧面与光伏组件一侧相贴合，对接平台上端设有与光伏组件上端的凹槽轨道Ⅰ相接的凹槽轨道Ⅱ；
监测机器人包括监测机器人外壳、运动模块、监测模块、第一蓄电池和第二蓄电池，第一蓄电池、第二蓄电池分别为运动模块和监测模块提供电源；运动模块主要由电机、电机驱动器、运动控制模块、主动轮和从动轮组成，位于监测机器人外壳底部且靠近边缘处装有沿凹槽轨道Ⅰ和凹槽轨道Ⅱ滑动的主动轮和从动轮，第一蓄电池、第二蓄电池、电机、电机驱动器、运动控制模块均位于监测机器人外壳内，电机输出轴与主动轮相连，主动轮与从动轮通过同步皮带相连，运动控制模块通过电机驱动器与电机相连，运动控制模块与PC端相连；且运动控制模块装有用于监测光伏板GPS信息的GPS模块。
监测模块主要由第一照明模块、第二照明模块、第一红外热像仪、第二红外热像仪和图像传输模块组成，第一红外热像仪位于监测机器人外壳底部中心，第一照明模块、第二照明模块分别位于第一红外热像仪两侧，监测机器人外壳远离主动轮和从动轮的一端安装有第二红外热像仪，且第二红外热像仪未被监测机器人外壳遮挡；图像传输模块安装于监测机器人外壳底部。
位于光伏组件附近且正对光伏组件的倾斜面处设置有气象站，气象站中间固定有百叶箱，百叶箱内部放置有数据采集仪，数据采集仪与PC端相连。
监测前，监测机器人通过主动轮和从动轮嵌装于对接平台的凹槽轨道Ⅱ内，移动平台底部装有滚轮，移动平台在步进电机控制下带动对接平台移动至光伏组件一侧，位于对接平台上的监测机器人沿凹槽轨道Ⅱ滑动至凹槽轨道Ⅰ；监测机器人在运动控制模块的控制下沿光伏组件的凹槽轨道Ⅰ滑动，运动控制模块在PC端控制下通过电机驱动器驱动电机转动，电机带动主动轮转动的同时带动从动轮转动；监测机器人在光伏组件上滑动过程中，第一红外热像仪和第二红外热像仪将采集的图像通过图像传输模块传输至PC端。
数据采集仪通过无线采集模块将采集的数据传输至PC端；数据采集仪采集的数据包括环境气象因素数据，环境气象因素数据主要由辐照度、环境温度、湿度、气压、风速、风向、风压和雨量组成。
第一照明模块、第二照明模块用于第一红外热像仪采集图像时提供照明；第一红外热像仪用于拍摄被监测机器人覆盖的光伏组件区域，第二红外热像仪用于拍摄未被监测机器人覆盖的光伏组件区域；并通过第一红外热像仪或第二红外热像仪获取光伏组件中热斑的温度。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型通过多种传感器提供的数据，并且通过简单的装置就能实现对光伏发电站中热斑的监测和预测，大量的数据能够实现实时的检测和预测准确性的提升，并且在实现效率提高的同时减少相应的人工。
2)本实用新型通过简单的装置实现的优点，适合于一般的光伏发电站，并与可持续发展的核心理念相适应。
附图说明
图1是本实用新型装置的示意图；
图2是光伏组件默认编号示意图；
图3是机器人与轨道的结构示意图；
图4是机器人的运动模块结构示意图；
图5是机器人的监测模块结构示意图；
图6是数据采集仪的结构示意图；
图7是光伏板示意图以及圆圈处为热斑图。
图中：1.光伏组件、2.气象站、3.数据采集仪、4.监测机器人、5.对接平台、6.移动平台、7.PC端、8.凹槽轨道Ⅰ、301.百叶箱、401.监测机器人外壳、402.电机、403.电机驱动器、404.第一蓄电池、405.第二蓄电池、406.运动控制模块、407.同步皮带、408.从动轮、409.主动轮、410.第一照明模块、411.第一红外热像仪、412.图像传输模块、413.第二照明模块、414.第二红外热像仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，以便对本实用新型的理解更加清楚。需要着重说明的是，此处仅介绍本实用新型的主要内容，一些已知的功能和详细的描述将被忽略。
本实用新型装置在通用的光伏发电站都适用，一般的光伏发电站在关于光伏板的铺设时都采用若干块自上而下，左右比邻的方式连接成一行，并且进行多列的平行摆放。同时为了使光伏板处于最佳光照条件下，将与地面形成一定的固定角度，并且对于光伏板的放置应该防止出现因为光伏板对阳光的反射而导致气象站工作不精确问题。
如图1所示，本实用新型包括光伏组件1、气象站2、数据采集仪3、监测机器人4、对接平台5、移动平台6和PC端7，光伏组件1通过支撑架倾斜于地面放置，光伏组件1上端设有凹槽轨道Ⅰ8。
如图2所示，光伏组件1主要由多列平行布置的光伏板组成，每列光伏板包括多个光伏组串，以N-L对每块光伏组件1进行编号，N为光伏组件1序号，L为光伏组件1中光伏板的列数；在热斑定位过程中，PC端7控制监测机器人4在光伏组件1上以一列光伏板为单位监测目标运动，将监测机器人4拍摄的图像作为待测图片传输至通过PC端7；继而对机器人所拍摄到的图像进行处理，若图像处理后不存在热斑即可进行下一个光伏组串的监测，若存在热斑即可确定热斑的定位，从而准确地找出热斑所在的位置。
如图3所示，对接平台5底部通过竖直杆与移动平台6相连，对接平台5侧面与光伏组件1一侧相贴合，对接平台5上端设有与光伏组件1上端的凹槽轨道Ⅰ8相接的凹槽轨道Ⅱ。
如图4所示，监测机器人4包括监测机器人外壳401、运动模块、监测模块、第一蓄电池404和第二蓄电池405，第一蓄电池404、第二蓄电池405分别为运动模块和监测模块提供电源；运动模块主要由电机402、电机驱动器403、运动控制模块406、主动轮409和从动轮408组成，位于监测机器人外壳401底部且靠近边缘处装有沿凹槽轨道Ⅰ8和凹槽轨道Ⅱ滑动的主动轮409和从动轮408，第一蓄电池404、第二蓄电池405、电机402、电机驱动器403、运动控制模块406均位于监测机器人外壳401内，电机402输出轴与主动轮409相连，主动轮409与从动轮408通过同步皮带相连，运动控制模块装406含有用于监测光伏板GPS信息的GPS模块，运动控制模块406通过电机驱动器403与电机402相连，运动控制模块406与PC端7相连。
如图5所示，监测模块主要由第一照明模块410、第二照明模块413、第一红外热像仪411、第二红外热像仪414和图像传输模块412组成，第一红外热像仪411位于监测机器人外壳401底部中心，第一照明模块410、第二照明模块413分别位于第一红外热像仪411两侧，监测机器人外壳401远离主动轮409和从动轮408的一端安装有第二红外热像仪414，且第二红外热像仪414未被监测机器人外壳401遮挡；图像传输模块412安装于监测机器人外壳401底部；第一照明模块410、第二照明模块413用于第一红外热像仪411采集图像时提供照明；第一红外热像仪411用于拍摄被监测机器人4覆盖的光伏组件1区域，第二红外热像仪414用于拍摄未被监测机器人4覆盖的光伏组件1区域。
如图6所示，位于光伏组件1附近且正对光伏组件1的倾斜面处设置有气象站2，气象站2中间固定有百叶箱301，百叶箱301内部放置有数据采集仪3，数据采集仪与PC端7相连。数据采集仪3有百叶箱301进行保护，防止因为气象因素所导致的非人为破坏，以及确保数据传输的稳定性和安全性。
如图7所示，在PC端7所显示的示光伏板监测机器人4所拍摄到的光伏板1示意图，同时圆圈处表示为热斑。
具体实施例：
监测前，监测机器人4通过主动轮409和从动轮408嵌装于对接平台5的凹槽轨道Ⅱ内，移动平台6底部装有滚轮，移动平台6在步进电机控制下带动对接平台5移动至光伏组件1一侧，位于对接平台5上的监测机器人4沿凹槽轨道Ⅱ滑动至凹槽轨道Ⅰ8；监测机器人4在运动控制模块406的控制下沿光伏组件1的凹槽轨道Ⅰ8滑动，运动控制模块406在PC端控制下通过电机驱动器403驱动电机402转动，电机402带动主动轮409转动的同时带动从动轮408转动；监测机器人4在光伏组件1上滑动过程中，第一红外热像仪411和第二红外热像仪414将采集的图像通过图像传输模块412传输至PC端7。
数据采集仪3通过无线采集模块将采集的数据传输至PC端7；数据采集仪3采集的数据包括环境气象因素数据，环境气象因素数据主要由辐照度、环境温度、湿度、气压、风速、风向、风压和雨量组成；第一照明模块、第二照明模块用于第一红外热像仪采集图像时提供照明；第一红外热像仪用于拍摄被监测机器人覆盖的光伏组件区域，第二红外热像仪用于拍摄未被监测机器人覆盖的光伏组件区域；并通过第一红外热像仪或第二红外热像仪获取光伏组件中热斑的温度。
Claims (4)
1.一种基于环境气象因素的热斑监测装置，其特征在于，包括光伏组件(1)、气象站(2)、数据采集仪(3)、监测机器人(4)、对接平台(5)、移动平台(6)和PC端(7)，光伏组件(1)通过支撑架倾斜于地面放置，光伏组件(1)主要由多列平行布置的光伏板组成，每列光伏板包括多个光伏组串，光伏组件(1)上端设有凹槽轨道Ⅰ(8)；
对接平台(5)底部通过竖直杆与移动平台(6)相连，对接平台(5)侧面与光伏组件(1)一侧相贴合，对接平台(5)上端设有与光伏组件(1)上端的凹槽轨道Ⅰ(8)相接的凹槽轨道Ⅱ；
监测机器人(4)包括监测机器人外壳(401)、运动模块、监测模块、第一蓄电池(404)和第二蓄电池(405)，第一蓄电池(404)、第二蓄电池(405)分别为运动模块和监测模块提供电源；运动模块主要由电机(402)、电机驱动器(403)、运动控制模块(406)、主动轮(409)和从动轮(408)组成，位于监测机器人外壳(401)底部且靠近边缘处装有沿凹槽轨道Ⅰ(8)和凹槽轨道Ⅱ滑动的主动轮(409)和从动轮(408)，第一蓄电池(404)、第二蓄电池(405)、电机(402)、电机驱动器(403)、运动控制模块(406)均位于监测机器人外壳(401)内，电机(402)输出轴与主动轮(409)相连，主动轮(409)与从动轮(408)通过同步皮带相连，运动控制模块(406)通过电机驱动器(403)与电机(402)相连，运动控制模块(406)与PC端(7)相连，且运动控制模块(406)装有用于监测光伏板GPS信息的GPS模块；
监测模块主要由第一照明模块(410)、第二照明模块(413)、第一红外热像仪(411)、第二红外热像仪(414)和图像传输模块(412)组成，第一红外热像仪(411)位于监测机器人外壳(401)底部中心，第一照明模块(410)、第二照明模块(413)分别位于第一红外热像仪(411)两侧，监测机器人外壳(401)远离主动轮(409)和从动轮(408)的一端安装有第二红外热像仪(414)，且第二红外热像仪(414)未被监测机器人外壳(401)遮挡；图像传输模块(412)安装于监测机器人外壳(401)底部；
位于光伏组件(1)附近且正对光伏组件(1)的倾斜面处设置有气象站(2)，气象站(2)中间固定有百叶箱(301)，百叶箱(301)内部放置有数据采集仪(3)，数据采集仪与PC端(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于环境气象因素的热斑监测装置，其特征在于，监测前，监测机器人(4)通过主动轮(409)和从动轮(408)嵌装于对接平台(5)的凹槽轨道Ⅱ内，移动平台(6)底部装有滚轮，移动平台(6)在步进电机控制下带动对接平台(5)移动至光伏组件(1)一侧，位于对接平台(5)上的监测机器人(4)沿凹槽轨道Ⅱ滑动至凹槽轨道Ⅰ(8)；监测机器人(4)在运动控制模块(406)的控制下沿光伏组件(1)的凹槽轨道Ⅰ(8)滑动，运动控制模块(406)在PC端控制下通过电机驱动器(403)驱动电机(402)转动，电机(402)带动主动轮(409)转动的同时带动从动轮(408)转动；监测机器人(4)在光伏组件(1)上滑动过程中，第一红外热像仪(411)和第二红外热像仪(414)将采集的图像通过图像传输模块(412)传输至PC端(7)。
3.根据权利要求1所述的一种基于环境气象因素的热斑监测装置，其特征在于，数据采集仪(3)通过无线采集模块将采集的数据传输至PC端(7)；数据采集仪(3)采集的数据包括环境气象因素数据，环境气象因素数据主要由辐照度、环境温度、湿度、气压、风速、风向、风压和雨量组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于环境气象因素的热斑监测装置，其特征在于，第一照明模块(410)、第二照明模块(413)用于第一红外热像仪(411)采集图像时提供照明；第一红外热像仪(411)用于拍摄被监测机器人(4)覆盖的光伏组件(1)区域，第二红外热像仪(414)用于拍摄未被监测机器人(4)覆盖的光伏组件(1)区域；并通过第一红外热像仪(411)或第二红外热像仪(414)获取光伏组件(1)中热斑的温度。
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| CN201921243674.9U CN210123967U (zh) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 一种基于环境气象因素的热斑监测装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110518881A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-29 | 中国计量大学 | 基于环境气象因素的热斑监测装置与预测方法 |
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2019
- 2019-08-02 CN CN201921243674.9U patent/CN210123967U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
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| CN110518881A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-29 | 中国计量大学 | 基于环境气象因素的热斑监测装置与预测方法 |
| CN110518881B (zh) * | 2019-08-02 | 2024-07-12 | 中国计量大学 | 基于环境气象因素的热斑监测装置与预测方法 |
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