一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置，其包括管盖、玻璃套管、铅锤、容器、固定架、量角器、光伏电池板、北斗模块、控制器、显示器；本发明专利技术装置在晴朗有光照条件下，可精确获得当地精确的正南方向，解决了太阳能应用系统放置正南方向准确度问题，提高了太阳能集热系统集热效率与光伏发电效率，无需外界市电供电，同时工艺精简，方便快捷使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置
本专利技术涉及一种测量装置，特别涉及一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置，属于太阳能工程应用

技术介绍
能源是一个国家经济发展的基础，随着社会发展水平的不断提高，世界对能源的依赖的持续增加，能源的可持续供应将面临很大的压力。目前煤炭仍是我国消耗的主要能源，约占总消耗的60%；而我国所蕴藏的化石能源资源有限，尤其是石油和天然气较为短缺，因此可再生能源深受人们的青睐，其中太阳能以其取之无尽、清洁安全等优点，获得诸多关注。太阳能一般指太阳光的辐射能量，地球上的生物就主要以太阳直接或间接的提供辐射能得以生存。太阳能利用主要有光热利用和光伏发电两种方式。太阳能光热利用是一种商业化程度高且普遍推广应用的太阳能技术之一。近些年来太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用，是我国可再生能源领域中产业化发展十分成功的范例。在北半球条件下，为了使太阳能集热系统获得更多的太阳辐射资源，太阳能集热系统的采光正面应需朝向正南安装。然而太阳能集热系统实际应用中，不论是在工程集热系统应用还是户用集热系统进行安装过程时，往往依据工程师经验将太阳能集热器朝“正南”安装，或者采用电子以及机械正南方位设备寻找正南方位，这些方法容易受到人为主观、电磁干扰、当地磁偏角等因素的影响，难以准确的获取当地确切的正南方位，从而使得实际安装的太阳能集热系统的正面朝向与地理正南方向有一定的夹角，导致了太阳能集热系统采光量减少，降低了系统的光热转换效率。在太阳能光伏发电系统的应用中，同样出现集成系统正南方向不精确的问题，光伏电池板与正南方位存在一定的角度偏差，导致其不能获得最大的辐射能，进而降低了发电量，使得发电系统发电率不能最大化。因此当地正南方向的精准确定至关重要，在光伏路灯、光伏电站、光伏充电桩等系统中，其光伏组件朝向正南方向安装过程中，细微的安装角度偏差可造成电力的损失，也降低了系统的综合运行性能。针对上述太阳能应用系统中采光器件安装朝向的精度问题（例如工程师凭以往技术经验、指南针等传统经验与技术，来获得当地的正南方向，使得太阳能应用系统正南方向朝向不精确），本专利技术设计一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置，不仅解决了太阳能应用系统正南方向放置安装的问题，且有效提高了太阳能应用系统获得的辐射能，提高了整个集热系统获得的集热效率或光伏系统的发电量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有太阳能集热或发电应用系统的正南方位放置不精确问题，提供一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置，不仅解决太阳能应用系统放置正南方向准确度问题，使整个太阳能应用系统获得最大辐射能，产生更多的有效热能资源与电能资源，且造价成本低，方便快捷使用，在工程应用中可大大增加太阳能应用系统热能与电能。本专利技术基于光伏供电的当地正南方位测量装置包括管盖、玻璃套管、铅锤、容器、固定架、量角器、光伏电池板、北斗模块、控制器、显示器；固定架设置在水平面上，容器固定在固定架上，容器内放置有阻尼液，管盖套装在玻璃套管顶端上，铅锤线一端与铅锤连接，另一端固定在管盖底部中心，铅锤线和铅锤设置在玻璃套管内；铅锤放置在容器内的阻尼液中，量角器放置在玻璃套管的背光侧（即投影光线侧）；北斗模块通过控制器与显示器连接，光伏电池板分别与控制器、显示器、北斗模块连接并供电。所述量角器包括量角器显示盘和量角器指针，量角器指针一端活动设置在量角器显示盘，用于指示量角器显示盘上的角度；量角器显示盘上的刻度正中为0°，0°右侧为0～-90°，0°左侧为0～90°。所述阻尼液为稠油、机油等黏性较大的液体。所述控制器还包括日子数计算模块，用于将北京时间计算为日子数n；转换模块，将北斗模块采集到的经度、纬度、北京时间通过如下公式计算出当地此时刻太阳光线水平面投影与正南方向的夹角：其中，n日子数，为太阳高度角，为当地纬度，为太阳赤纬角，L为当地经度，ω为太阳时角。所述太阳时角（ω）为用角度表示的太阳时，它是以一昼夜为变化周期的量，太阳午时，ω=0°，上午取负值，下午取正值。每昼夜变化为±180°，每小时相当于15°，例如上午10点相当于ω=-30°；下午3点，ω=45°。所述控制器为常规市售STM-32系列单片机，北斗模块为冰河610或冰河660。系统工作原理：在光照天气条件下，当太阳照射的光线穿过玻璃套管时，铅锤线会在水平面上形成铅锤线投影，此时将量角器显示盘的0°角对准铅锤线投影，光伏电池板在有光照时产生电量，并通过数据线给控制器、显示器供电，北斗模块根据定位系统将精确的当地经度、纬度及此时北京时间（年、月、日、时、分、秒）自动传输到控制器上，经控制器中的转换模块转换，精确得出当地此时刻太阳光线水平面投影与正南方向的夹角。本专利技术时间全部转换为太阳时，计算过程为：首先控制器中的日子数计算模块根据北斗模块所获得的北京时间计算出当天的日子数n（计算原理基于“太阳能热利用原理与计算机模拟”中的日子数推算表获得），然后根据公式(1)、(2)、(3)、（4）求得太阳赤纬角与当地太阳时，根据（5）计算出太阳高度角，最后根据（6）式计算出太阳的方位角。上式中为当地纬度，为太阳高度角，为太阳的方位角即太阳光线水平面投影与正南方向的夹角，控制器中的转换模块计算出当地当天测试时刻的太阳方位角，通过数据线传输到显示器上，如﹢30°，根据显示器输出结果，手动将量角器指针逆时针旋转至量角器显示盘上的﹢30°刻度，此时量角器指针正对的方向即为当地此时刻精确地正南方向。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：1、本专利技术系统匹配北斗模块，有效的提高了系统当地经度、纬度精确定位及北京时间确定，同时耦合控制器，通过精确地数学计算公式计算出太阳光线与正南方向的夹角，使得集热系统得热量较传统系统大大提升；2、本专利技术装置系统采用太阳能光伏电池供电，无需外界电源供电，有效的减少对市电资源的使用，节约了资源；3、本专利技术装置系统采用铅垂线竖直投影太阳光线，有效减少了系统造价成本，同时利用铅锤重量作为竖直方向的拉力，以稠油作为粘性流体，增大铅锤晃动阻力，使得铅垂线保持竖直方向且投影清晰稳定。4.本专利技术装置采用全玻璃套管作为防风设备，有效减少外界环境，如外界风速、气流扰动等干扰因素对铅垂线投影的影响，同时使用密封管盖封装，使得系统保持在恒定环境中。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图；图2为量角器结构示意图；图中：1-管盖；2-玻璃套管；3-铅锤；4-铅锤线；5-容器；6-固定架；7-量角器；8-量角器显示盘；9-量角器指针；10-光伏电池板；11-北斗模块；12-控制器；13-显示器；14-太阳；15-水平面。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1：如图1、2所示，本基于光伏供电的当地正南方位测量装置包括管盖1、玻璃套管2、铅锤3、容器5、固定架6、量角器7、光伏电池板10、北斗模块11、控制器12、显示器13；固定架6设置在水平面上，容器5固定在固定架6上，容器5内放置有阻尼液，管盖1通过螺纹连接的方式套装在玻璃套管2顶端上，铅锤线4一端与铅锤3连接，另一端固定在管盖1底部中心，铅锤线和铅锤设置在玻璃套管2内；铅锤放置在容器5内的阻尼液中，量角器7放置在玻璃套管2的背光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置，其特征在于：包括管盖（1）、玻璃套管（2）、铅锤（3）、容器（5）、固定架（6）、量角器（7）、光伏电池板（10）、北斗模块（11）、控制器（12）、显示器（13）；固定架（6）设置在水平面上，容器（5）固定在固定架（6）上，容器（5）内放置有阻尼液，管盖（1）套装在玻璃套管（2）顶端上，铅锤线（4）一端与铅锤（3）连接，另一端固定在管盖（1）底部中心，铅锤线和铅锤设置在玻璃套管（2）内；铅锤放置在容器（5）内的阻尼液中，量角器（7）放置在玻璃套管（2）的背光侧；北斗模块（11）通过控制器（12）与显示器（13）连接，光伏电池板（10）分别与控制器（12）、显示器（13）、北斗模块连接并供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏供电的当地正南方位测量装置，其特征在于：包括管盖（1）、玻璃套管（2）、铅锤（3）、容器（5）、固定架（6）、量角器（7）、光伏电池板（10）、北斗模块（11）、控制器（12）、显示器（13）；固定架（6）设置在水平面上，容器（5）固定在固定架（6）上，容器（5）内放置有阻尼液，管盖（1）套装在玻璃套管（2）顶端上，铅锤线（4）一端与铅锤（3）连接，另一端固定在管盖（1）底部中心，铅锤线和铅锤设置在玻璃套管（2）内；铅锤放置在容器（5）内的阻尼液中，量角器（7）放置在玻璃套管（2）的背光侧；北斗模块（11）通过控制器（12）与显示器（13）连接，光伏电池板（10）分别与控制器（12）、显示器（13）、北斗模块连接并供...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，桂特特，邓成刚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53