[发明专利]一种太阳能追日与状态监控系统及方法

摘要

本发明公开了一种太阳能追日与状态监控系统及方法，本系统采用一台上位机作为控制中心，通过天文年历理论展开公式计算太阳的方位角和高度角，然后对大气折射和海拔高度造成的误差进行校正，计算出发电板的水平角和俯仰角，传输到各个追踪传动机构，执行追日动作；同时软件通过网络获取本地天气现象，如阴天，雨、雪，风力等信息，辅以现场光照、风力检测结果，向追日控制装置发送保护、停止、启动，追踪等指令。本系统的优点就是使用集中控制，成本低，抗干扰性强，跟踪误差小。

主权项

一种太阳能追日与状态监控系统，其特征在于，主要由上位机、光照检测装置、风力检测装置、CAN总线接口模块和追日传动跟踪装置组成：所述上位机运行天文年历算法，定时发送追日信号，每隔30分钟访问网络一次，获取本地天气信息，定时获取光照检测与风力检测装置的测试值，修正从网络获取的天气信息，根据日出日落时间和修正后的天气现象发送启动和停止信号，通过定时轮询方式顺序呼叫每个追日传动跟踪装置，被呼叫的追日传动跟踪装置及时给出应答，将其工作状态作为点对点报文及时发给上位机；所述光照检测装置实时检测现场光照度，转换为数字值传给上位机，用作对天气预报信息的补充与纠正，采用集成式光电传感器PO188，然后外接ADC0832转换芯片对数据进行转换与采集，在上位机轮询时将现场光照度测试值传给上位机；所述风力检测装置在上位机轮询时将现场风速测试值传给上位机；所述CAN总线接口模块负责接收来自下位机的现场测试数据，并且负责各类控制命令的实际发送，通过CAN总线接口模块完成了上位机与下位机之间的数据交换，CAN总线则是各模块间数据通信的媒介；所述的太阳能追日与状态监控系统采用CAN总线系统，保证了数据通信的可靠性、实时性与可扩展性；所述追日传动跟踪装置由CAN总线接口模块和跟踪控制模块组成，接口模块接收上位机各类指令、解析后由跟踪控制模块驱动电机进行旋转；CAN总线接口模块接收到上位机轮询指令时，将发电板的当前位置状态、发电状态上传；其中，所述的太阳能追日与状态监控的监控方法包括如下步骤，1)在设置模式下进行硬件初始化工作，接收过滤初始化和接收屏蔽初始化，包括节点地址初始化，CAN中断初始化，CAN发送口与接收口初始化，接收控制寄存器初始化和波特率初始化；初始化完成后设置为工作模式；2)软件启动，通过上位机软件接口配置发电板所在的经纬度信息、海拔信息，县市信息，防风保护启动阈值、光照度阈值的信息，时间校验频率，通过中国天气网www.weather.com.cn采集天气信息；3)通过网络校验太阳能追日与状态监控系统时间，在中国天气网上采集本地的日出日落时间与天气信息；4)软件通过轮询方式顺序呼叫每个追日传动跟踪装置与光照检测装置和风力检测装置，被呼叫的追日传动跟踪装置、各个检测装置及时给出应答，将其工作状态或检测值作为点对点报文及时发给上位机，上位机将数据处理后并上报，如果发现所述的太阳能追日与状态监控系统出错信息，则发送报警信息；5)如果网络天气信息获取风力大于6级，且本地风力检测装置检测值持续超出防风保护启动阈值，则上位机广播防风保护指令，使发电板高度角较快地回到90°位置，以进行保护；6)如果网络天气信息获取天气现象为阴雨雪天气，且现场光照检测装置检测光照度位于阈值之下，则上位机广播停止追日信号，使所述的太阳能追日与状态监控系统停止运行以节约能源；7)如果当前时间在追日开启时间段内，则将时间换算为儒略历，计算出黄道坐标与天球坐标，并根据本地纬度信息计算出太阳高度角与方位角，如果到达日落时间，则转步骤11)；8)然后根据高度角与大气折射误差的关系 表得到出高度角的影响误差，计算海拔高度对高度角的影响，追日传动跟踪装置设计的跟踪角度为15°～90°，已经避开了误差较大的时间段，计算之后根据需要进行修正；9)判断所述的太阳能追日与状态监控系统是否处于追日开启状态，如果是，上位机则广播水平角和俯仰角，追日传动跟踪装置驱动太阳能发电板到指定位置；10)返回步骤3)循环执行；11)关闭所述的太阳能追日与状态监控系统追日状态，广播保护指令，使高度角回到90°位置，以进行夜间保护，所述的太阳能追日与状态监控系统将不再发送任何指令，计算出下一天的日出时间，然后开启定时；定时到达后，所述的太阳能追日与状态监控系统执行步骤3)；12)发电站工作人员，通过网络即可监控各发电板工作状态信息。