专利名称：一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能利用技术，具体涉及太阳跟踪技术。
背景技术：
能源的相对短缺及其在能源开发与利用过程中的低效率及所造成的环境污染正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。目前就全国而言，急需发展低成本的、方便的新技术来利用新能源，以适应不同地区的需要，节约能源，减少污染。新能源要同时符合两个条件一是蕴藏丰富，不会枯竭，二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。科学研究表明，照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害，完全符合当前全球能源危机下新能源的选择标准。太阳能的应用在发达国家已经发展得比较成熟了，我国更应该大力推行太阳能在日常生活中的使用，以便节约化石燃料，节约电力满足正常的生产、生活需求。太阳能利用和电能、核能、天然气利用等相比，虽然所占的份额不高，但它却是最经济实惠的，也是中国乃至世界面临能源危机的最佳解决方案。太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，其收集和利用的要求较高。太阳能接受组件的效能因为阳光倾斜照射产生的余弦效应而没有充分发挥，为太阳能接受组件安装跟踪太阳的装置，使太阳光线垂直地照射在太阳能接受组件上，是解决因余弦效应导致发电效率低下的有效办法。若使用太阳跟踪系统，使太阳光始终垂直照射在太阳能接受组件的接收面上，则接收到的太阳辐射将大大增加。其理论分析表明对太阳光线运动的跟踪与非跟踪，太阳能设备能量的接收率相差37. %。精确的跟踪太阳可使太阳能设备的能量利用率大大提高， 拓宽了太阳能的利用领域。本发明依据上述技术原理，设计了一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统。
发明内容
本发明提出一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统，主要包括传感器激励与信号采集模块；辅助光电传感单元；温度传感单元；单片机，其主要特征在于单片机可以通过多路选通开关将经过电压调理的激励信号加载在电路板上的任何一个传感器上，以获取该传感器上的太阳光信息。一块电路板上的每个光电传感器有会在其另一块电路板上找到对应的光电传感器，如果系统判断一光电传感器有故障或者不能使用，则系统将自动剔除其另一块电路板上对应的光电光电传感器。辅助光电传感单元是太阳跟踪控制系统的辅助信号采集单元，辅助光电传感单元中的光电传感器的光学判别特性与光电传感器信号采集阵列中的传感器有着互补特征，在环境较为恶劣，例如温度较高时，辅助光电传感单元中的光电传感器收温度影响较小。主要作用有(1)在单片机来控制下，定性地判断光电传感器信号采集阵列中的光电传感器在恶劣条件下是否工作正常，帮助系统清除此时发生故障的光电传感器。( 若环境极为恶劣造成光电传感器信号采集阵列中的传感器大部分瘫痪，则辅助光电传感单元中的光电传感器将取代光电传感器信号采集阵列作为系统的主信号采集和判别单元。在本产品中，辅助光电传感单元和光电传感器信号采集阵列都是集成在同一电路板上的，且设置方法和对称特性与光电传感器信号采集阵列上的传感器相同。相比较于现有的太阳跟踪控制系统采用有同一性质光电传感器作为太阳光判别器件，本产品的优点在于(1)由于同一种性质的光电传感器存在其自身特性，在不同温度下的检测精度偏差较大，如不采取另一性质的传感器做其补充，则很容易造成误判，鉴于此本产品提供了辅助光电传感单元作为太阳跟踪控制系统主要的信号采集单元的有力补充， 提高了系统在环境温度较高的情况下的跟踪精度( 不同性质的光电传感器对不同波长的太阳光的灵敏度是不一样的，当太阳收到乌云的遮挡时，采用同一种性质的光电传感器的系统来说，往往就处于瘫痪状态，鉴于此，本产品安装了采用辅助光电传感单元的系统， 在红外波段的检测灵敏度较高，可以提高在乌云遮挡条件下系统精确度。
图1 一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统系统框2 主信号采集与辅助信号采集传感器敏感波段示意图
具体实施例方式为了更好地说明本发明，下面结合附图和具体实施例的来详细说明。为了避免干扰，单片机会快速顺次地选通和激励\两块电路板上的每个满足要求的传感器，并将检测到的数据按照两个电路板分别相加，以得到每块电路板上各个光电传感器所采集的光信号数据的累加值，如果一侧电路板上的累加值大于另一侧，则原则上系统判定该侧的太阳光强度大于另一侧，单片机将根据此结论控制系统。光电传感器信号采集阵列中各个光电传感器均受剔除机制控制，实际运行中系统将采用并监控各个光电传感器的运行状况，若系统判断有光电传感器存在故障，则系统将通过控制多路选通开关自动将其剔除，且同时剔除与其对应参考点的另一个光电传感器。太阳光信号采集部分加装了辅助光电传感单元，辅助光电传感单元中的光电传感器的光学判别特性与光电传感器信号采集阵列中的传感器有着互补特征，主要作用有(1)在单片机来控制下，定性地判断光电传感器信号采集阵列中的光电传感器在恶劣条件下是否工作正常，帮助系统剔除此时发生故障的光电传感器。( 当外界环境变化到光电传感器信号采集阵列中的传感器不及辅助光电传感单元中的传感器的灵敏度时，则辅助光电传感单元中的光电传感器将作为系统的主信号采集和判别单元，例如当太阳跟踪控制系统收到乌云遮挡时，辅助光电传感单元中光电传感器所敏感波长范围的太阳光受云层遮挡影响较少，可提高在这种情况下的系统精度。
权利要求
1.一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统，主要包括传感器激励与信号采集模块；辅助光电传感单元；温度传感单元；单片机，其主要特征在于单片机可以通过多路选通开关将经过电压调理的激励信号加载在电路板上的任何一个传感器上，以获取该传感器上的太阳光信息。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统，其特征在于， 一块电路板上的每个光电传感器有会在其另一块电路板上找到对应的光电传感器，如果系统判断一光电传感器有故障或者不能使用，则系统将自动剔除其另一块电路板上对应的光电光电传感器。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统，其特征在于， 辅助光电传感单元中的光电传感器的光学判别特性与光电传感器信号采集阵列中的传感器有着互补特征，辅助光电传感单元中的光电传感器可取代光电传感器信号采集阵列作为系统的主信号采集和判别单元。
全文摘要
本发明提出一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统，针对现有的无冗余设计的太阳能跟踪系统，一旦某个传感器短路、断路掉线、温度漂移过大、老化等，跟踪系统将处于瘫痪状态等弊端，本发明提出一种太阳能信号采集的冗余设计方法与系统，主要包括传感器激励与信号采集模块；辅助光电传感单元；温度传感单元；单片机，具有较大的容错范围，避免某一个传感器工作不正常导致系统瘫痪，可实时调整温度补偿策略，且同时设置了辅助光电传感单元，其光学判别特性与光电传感器信号采集阵列中的传感器有着互补特征，可保证在相对恶劣的环境下运行，提高了该环境下的稳定性和系统精度。
文档编号G05B19/042GK102385328SQ20101026973
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者韦军 申请人:韦军