[发明专利]一种太阳方位跟踪供电装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能应用与无线传感器网络领域，更具体地，涉及一种太阳方位跟踪供电装置及其控制方法。

背景技术

随着我国输电系统的逐步完善，电力杆塔的数量也越来越多。绝大部分电力杆塔建在人烟稀少、交通不便的野外。电力杆塔对于输电线路来说是十分重要的，因此有必要监测杆塔的安全状态。由于受地理环境等因素的影响，人工监测杆塔安全状态的效率低下，而引入杆塔倾斜无线监测网络是一个极好的选择。

维持无线传感器网络节点的正常工作需要供给电能，采用太阳能发电板供电板可以很好的满足监测系统的用电需求。目前我国绝大部分太阳能发电装置采用固定式安装，采用该方式安装的太阳能板不能根据太阳位置的变化调整太阳能板的角度，导致太阳能发电效率降低，尤其在早晨和傍晚，太阳与太阳能板的板面接近平行，导致太阳能的利用率极低。本发明针对电力杆塔安全监测系统，提出了一种较普通太阳能发电板提高发电效率30%的太阳方位跟踪供电方案。

目前存在的太阳追踪装置主要有光感追踪装置和植入日轨迹追踪装置。光感追踪装置主要是根据几组光敏传感器实时接收到的光信号，输出几组电信号，根据电信号的差异，判断当前太阳相对于太阳能板的方位角，从而对伺服机制做出指令，调整太阳能板与当前光线方向垂直。利用光敏追踪，反应灵敏。但是在阴天持续一段时间的情况下，当太阳再次出现时，此时太阳的方向如果超出了感光系统的角度范围，多组光敏元件将不会感知到光线的差异，从而使追踪装置失效。植入日轨迹追踪装置是根据太阳能板安装的地理位置信息，提前计算出该地的太阳高度角和方位角，将该信息提现植入到追踪装置中，装置根据提前植入的信息对伺服机构发出指令，调整太阳能板角度，从而保持板面与阳光垂直。但这种装置在长期使用的情况下容易产生误差累积，不利于太阳能板效率最大化的实现。

发明内容

本发明为克服上述现有技术至少一种缺陷，提供一种太阳方位跟踪供电装置及其控制方法，采用两种追踪方案结合，使其优势互补，避免各自的缺点，从而更精准的控制太阳能板的角度，使杆塔安全监测系统发电装置的发电效率最大。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种太阳方位跟踪供电装置，该装置应用于杆塔倾斜信息采集无线节点上，该装置包括：处理器模块、传感器模块、无线通信模块、太阳追踪模块、串口通信模块以及电源与太阳能充电模块；处理器模块分别连接传感器模块、无线通信模块、太阳追踪模块、串口通信模块；电源与太阳能充电模块分别连接处理器模块、传感器模块、无线通信模块、太阳追踪模块以及串口通信模块，电源与太阳能充电模块能够为系统各个模块提供电能；太阳能充电模块包括太阳能板；处理器模块能够综合传感器模块与太阳追踪模块给出的信号信息判断是否需要充电以及是否需要调整太阳能板，从而发出信号控制太阳能板进行自动调整。

进一步的，太阳追踪模块包括：光感追踪装置和植入日轨迹追踪装置，光感追踪装置包括多组光敏传感器，光感追踪装置能够根据多组光敏传感器实时接收到的光信号，输出多组电信号，根据电信号的差异，判断当前太阳相对于太阳能板的方位角，从而将信号传递给处理器模块，处理器模块控制调整太阳能板与当前光线方向垂直；植入日轨迹追踪装置能够根据太阳能板安装的地理位置信息，提前计算出该地的太阳高度角和方位角，将该信息提现植入到追踪装置中，装置根据提前植入的信息对伺服机构发出指令，调整太阳能板角度，从而保持板面与阳光垂直。

进一步的，太阳追踪模块包括感光二极管、单片机、步进电机、双轴云台、时钟芯片、蓄电池、杆塔安全监测系统，单片机分别连接感光二极管、时钟芯片、步进电机，步进电机连接云台，太阳能办安装在云台上，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接杆塔安全监测系统；感光二极管能够感受光的强弱，并能够把光信号转化为电信号；单片机能够根据电信号判断太阳方位，并控制驱动步进电机转动一定角度调整云台姿势；当单片机根据电信号判断为阴天时，单片机根据时钟芯片反馈的时间判断当前太阳位置，并控制驱动步进电机调整云台姿态；太阳能电池板将电能储存在蓄电池中，杆塔安全监测系统能够通过蓄电池获得电能。

一种太阳方位跟踪供电装置的控制方法，具体包括以下步骤：

S01：测量电池电压，判断电池是否需要充电，若判断需要充电，则进行下一步；若判断为不需要充电，则结束；

S02：测量太阳光强度，判断电池是否适合充电，若判断适合充电，则进行下一步；若判断为不适合充电，则结束；

S03：调整云台方向，判断阳光照射方向是否与太阳能板方向垂直，如果垂直则执行结束，如果不垂直，则继续调整，直至结束；