一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统的制作方法

本发明涉及光伏发电应用技术领域，具体涉及一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统。

背景技术：

在生活和工作中，生产性粉尘是人类健康的天敌，是诱发多种疾病的主要原因。当可见物质颗粒比较大时，其主要影响车间内的能见度，使得车间内工人的操作和管理人员的监管受到影响。同时，可见微粒往往还大大降低了空调系统以及车间内设备的使用寿命。由于粉尘的粒径小，表面积大，从而其表面能也增大。粉尘与空气混合，能形成可燃的混合气体，若遇明火或高温物体，极易着火，倾刻间完成燃烧过程，释放大量热能，使燃烧气体骤然升高，体积猛烈膨胀，形成很高的膨胀压力。燃烧后的粉尘，氧化反应十分迅速，它产生的热量能很快传递给相邻粉尘，从而引起一系列连锁反应，使得粉尘发生爆炸。

另一方面厂房车间处于一种相对封闭的环境，空气污染较为严重，在其中的工作人员由于吸入受污染的空气，肺部会产生自由基（活性氧，ros），而过量ros对抗人体的抗氧化防御机能会造成氧化应激，导致组织损伤并引发炎症。炎症的加速形成以及ros的增加可能导致额外的细胞损伤，导致心血管疾病和糖尿病等。

目前，我国大多数的厂区粉尘数据、空气污染物数据的收集和统计工作还停留在人工读数查表的落后水平，人为误差伴随存在，给数据管理工作带来很大的困难，同时由于不能及时处理，容易对周边环境造成严重污染。

另一方面太阳能作为一种新能源，取之不尽，用之不竭，是一种洁净的能源，在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡，因此在提倡环保的今天广为被人们所青睐。而对于大部分工厂来说，电费开支也成为其中不可省略的部分，对于部分企业而言，更是成为了沉重的负担。因此也急需一种供电系统，使其成本低廉，并且便于携带、易搬运，以解决上述生产难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统，该综合管控系统可以实时的监测厂房中的粉尘浓度、有害气体浓度、微生物浓度、负离子浓度和温湿度信息，同时能够根据需要自动控制车间内部的粉尘浓度和环境参数；同时系统的电力来源为光伏发电技术与市电相结合，将光能转化为所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，同时停电后能提供备用电源，增加了系统的抗风险性具有较广泛的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统，包括：

主控模块、光伏发电与市电输出模块、粉尘数据采集模块、环境数据采集模块、电参数采集模块、存储模块、显示报警模块、室内环境调节模块、粉尘调节模块、无线通信模块、移动接收控制终端；

所述主控模块用于处理粉尘数据采集模块、环境数据采集模块、电参数采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的移动接收控制终端发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动接收控制终端发出的信号对粉尘调节模块、室内环境调节模块、存储模块、显示报警模块、光伏发电与市电输出模块发出相应的指令信号；

所述光伏发电与市电输出模块包括光伏发电输出模块、市电输出模块、输出切换管控模块、安全保护模块；所述光伏发电输出模块、市电输出模块用于给其他模块提供必要的稳定直流电源或交流电源；所述输出切换管控模块用于根据负载功率的变化或主控模块的指令信号在光伏发电输出、市电输出间进行合理切换，用以保证在满足负载需求的情况下，尽可能提高光伏发电利用效率；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出，达到了保护系统各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；

所述粉尘数据采集模块用于采集粉尘浓度数据实时送入主控模块或者存储模块等待数据处理；

所述环境数据采集模块用于采集微生物浓度、甲醛浓度、负离子浓度、苯浓度、环境温度、湿度等数据实时送入主控模块或者存储模块等待数据处理；

所述电参数采集模块包括蓄电池数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述负荷数据采集模块用于采集系统各模块的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压、输出电流以及太阳光辐照度数据；

所述存储模块用来存储粉尘数据采集模块、环境数据采集模块、电参数采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；

所述显示报警模块用来实时显示厂房内部的粉尘浓度、温度湿度、有害气体浓度、微生物浓度数据以及蓄电池数据、负荷数据、光伏发电数据信息，并可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

所述粉尘调节模块用于当粉尘浓度超过预定阈值时，根据主控模块发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证厂房内的粉尘浓度在安全范围之内；

所述室内环境调节模块用于当监测物质浓度超过预定阈值时，根据主控模块发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证厂房内的有害物质浓度在安全范围之内、温湿度在设定范围之间；

所述无线通信模块用于向移动接收控制终端发送采集处理的厂房粉尘数据、环境数据、电参数数据或者接收移动接收控制终端的指令信息送入主控模块以供调用；

所述移动接收控制终端用于实时接收厂房粉尘数据、环境参数、电参数数据，并根据需要人为远程设定控制参数以供主控模块调用。

优选地，所述主控模块为fpga、arm、dsp中的一种；

所述移动接收控制终端包括移动接收设备和安装在设备上的app；

所述移动接收设备为智能手环、智能手机、平板电脑中的一种。

优选地，所述光伏发电输出模块包括光伏组件模块、光伏控制模块、逆变器模块、蓄电池模块、充放电控制模块；

所述光伏组件模块包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块一路经过充放电控制模块送入蓄电池模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供系统各模块使用；

所述光伏控制模块根据主控模块发出的指令信号一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；

所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供系统各模块使用；

所述蓄电池模块包括蓄电池组和充电保护电路，所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；

所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。

优选地，所述粉尘数据采集模块由设置在厂房各工位的无线粉尘浓度传感器；所述环境数据采集模块由设置在厂房各车间内的微生物浓度监测装置、甲醛浓度传感器、负氧离子浓度传感器、苯浓度传感器、温度传感器、湿度传感器；

所述各传感器和监测装置内部均设置有wifi网络连接设备；

所述各传感器和监测装置电力来源为可充电锂电池；

所述微生物浓度监测装置为筛孔型撞击式空气微生物采样器。

优选地，所述存储模块包括随机存储器模块、sd卡模块、usb接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述sd卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述usb接口模块方便导出复制数据。

优选地，所述显示报警模块包括led电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

优选地，所述粉尘调节模块包括伺服电机模块、除尘喷雾模块、空气过滤模块；所述室内环境调节模块包括空气净化模块、负氧离子模块、空气温度调节模块、空气湿度调节模块、紫外线杀菌模块；

所述伺服电机模块控制车间窗户的关闭；所述除尘喷雾模块为安装在各工位的自来水高压喷雾设备；所述空气过滤模块包括安装在车间两侧的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的通风扇、以及与通风管道连接的粉尘过滤网芯；

所述空气净化模块为空气净化器，所述空气净化器具有去除甲醛、苯等有害气体的功能；

所述负离子模块为空气负离子生成机；

所述空气温度调节模块空调系统；

所述空气温湿度调节模块为空气加湿器；

所述紫外线杀菌模块包括接安装在室内的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的循环风机、以及与进风口连接的紫外线杀菌室。

优选地，所述无线通信模块包括wifi通信模块和zigbee通信模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统的主控模块采用了fpga、arm、dsp中的一种微处理器，其功耗较小、可靠性性较高、编程简单、效率较高、价格较低、数据处理速度较快，能够有效提高管控系统的灵敏度和可靠性，降低的能耗，节约了资源。

（2）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统的电力来源为光伏发电技术与市电相结合，将光能转化的电能为家庭生活提供所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，同时停电后能提供备用电源，增加了系统的抗风险性，另一方面采用的安全保护模块能够在负载发生异常或者人为需要时及时自动断开电流输出，最大程度的保护了人身财产安全。

（3）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统中的光伏组件模块使用多个光伏发电子单元，将光伏组件的电流进行汇流，通过光伏控制模块控制汇流电流的流向，汇流电流一方面通过逆变器转换为交流电为系统各模块的工作电流，另一方面光伏发电产生的多余电能通过充放电控制模块装置存储在蓄电池中，在无光照的条件下，充放电控制模块控制蓄电池放电，提供给系统各模块使用；另一方面系统采用的光伏控制模块，能够根据主控模块发出的指令信号调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率，能够最大程度的提高光伏发电的效率，同时保护了系统电流的稳定持续性。

（4）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统中采用的粉尘数据采集模块利用若干个设置在工位上的无线传感器将粉尘浓度、成分实时的传输给了主控模块；所述环境数据采集模块包括了微生物浓度监测装置、甲醛浓度传感器、负氧离子浓度传感器、苯浓度传感器、温度传感器、湿度传感器，全面有效的采集了厂房内部环境的各种参数；一方面能够保证准确有效的采集到真实的数据，另一方面无线传感器的使用也减少了布线，降低了施工的难度，而且无线传感器的使用也为后续增加传感器的数目提供了良好的基础。

（5）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统中采用的显示报警模块包括led电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器，能够使工作人员直观的掌握到工厂车间内的粉尘和温湿度信息，报警系统能够及时有效的引起外部人员的注意，并能根据危险等级进行语音播报和鸣笛警报，大大提高了整个检测管理系统的效率。

（6）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统中采用的粉尘调节模块包括伺服电机模块、除尘喷雾模块、空气过滤模块，确保了除尘的效果和速度，将危险系数降到最低，大大提高了系统的效率和可靠性；室内环境调节模块包括空气净化模块、负氧离子模块、空气温度调节模块、空气湿度调节模块、紫外线杀菌模块，能够根据既定标准或者人为需要较为全面的改善室内环境的相关参数，灵活多变、效率较高、可靠性较好。

（7）本发明的基于光伏发电的节能厂房综合管控系统采用的无线通信模块包括wifi通信模块和zigbee通信模块能够无线传输数据，一方面减少了施工难度，另一方面能够实时的与移动接收控制终端进行通信，将厂房车间内的相关信息传送给移动接收控制终端的同时还能够接收移动接收控制终端的控制信号，大大提高了发明的管控系统的监控效果和功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统示意图；

图2为本发明的一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统的光伏发电与市电输出模块示意图；

图3为本发明的一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统的环境数据采集模块示意图；

图4为本发明的一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统的室内环境调节模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本实施例的一种基于光伏发电的节能厂房综合管控系统，包括：主控模块1、光伏发电与市电输出模块2、粉尘数据采集模块3、环境数据采集模块4、电参数采集模块5、存储模块6、显示报警模块7、室内环境调节模块8、粉尘调节模块9、无线通信模块10、移动接收控制终端11；

所述主控模块1用于处理粉尘数据采集模块3、环境数据采集模块4、电参数采集模块5采集到的数据以及无线通信模块10接收的移动接收控制终端11发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者移动接收控制终端11发出的信号对粉尘调节模块3、室内环境调节模块8、存储模块6、显示报警模块7、光伏发电与市电输出模块2发出相应的指令信号；

所述光伏发电与市电输出模块2包括光伏发电输出模块21、市电输出模块22、输出切换管控模块23、安全保护模块24；所述光伏发电输出模块21、市电输出模块22用于给其他模块提供必要的稳定直流电源或交流电源；所述输出切换管控模块23用于根据负载功率的变化或主控模块1的指令信号在光伏发电输出、市电输出间进行合理切换，用以保证在满足负载需求的情况下，尽可能提高光伏发电利用效率；所述安全保护模块24用于根据主控模块1发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出，达到了保护系统各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；

所述粉尘数据采集模块3用于采集粉尘浓度数据实时送入主控模块1或者存储模块6等待数据处理；

所述环境数据采集模块4用于采集微生物浓度、甲醛浓度、负离子浓度、苯浓度、环境温度、湿度等数据实时送入主控模块1或者存储模块6等待数据处理；

所述电参数采集模块5包括蓄电池数据采集模块、负荷数据采集模块和光伏发电数据采集模块；所述蓄电池数据采集模块用于采集蓄电池组的电压、温度、电量以及充电状态数据；所述负荷数据采集模块用于采集系统各模块的消耗电能数据；所述光伏发电数据采集模块用于采集光伏组件的输出功率、输出电压、输出电流以及太阳光辐照度数据；

所述存储模块6用来存储粉尘数据采集模块3、环境数据采集模块4、电参数采集模块5采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；

所述显示报警模块7用来实时显示厂房内部的粉尘浓度、温度湿度、有害气体浓度、微生物浓度数据以及蓄电池数据、负荷数据、光伏发电数据信息，并可以根据情况分为不同的危险等级，并发出相应报警信号；

所述粉尘调节模块9用于当粉尘浓度超过预定阈值时，根据主控模块发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证厂房内的粉尘浓度在安全范围之内；

所述室内环境调节模块8用于当监测物质浓度超过预定阈值时，根据主控模块发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证厂房内的有害物质浓度在安全范围之内、温湿度在设定范围之间；

所述无线通信模块10用于向移动接收控制终端11发送采集处理的厂房粉尘数据、环境数据、电参数数据或者接收移动接收控制终端的指令信息送入主控模块1以供调用；

所述移动接收控制终端11用于实时接收厂房粉尘数据、环境参数、电参数数据，并根据需要人为远程设定控制参数以供主控模块调用。

本实施例中主控模块1为dsp微处理器；

所述移动接收控制终端11包括移动接收设备和安装在设备上的app；

所述移动接收设备为平板电脑中。

本实施例中光伏发电输出模块21包括光伏组件模块211、光伏控制模块212、逆变器模块213、蓄电池模块214、充放电控制模块215；

所述光伏组件模块211包括安装于屋顶的多个光伏发电子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过光伏控制模块212一路经过充放电控制模块215送入蓄电池模块214存储，另一路通过逆变器模块213转换成交流电输出供系统各模块使用；

所述光伏控制模块212根据主控模块1发出的指令信号一方面调节光伏组件模块211中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；

所述逆变器模块213为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块214输入的直流电转化为交流电输出，以供系统各模块使用；

所述蓄电池模块214包括蓄电池组2142和充电保护电路2141，所述充电保护电路2141与蓄电池组2142连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命；

所述充放电控制模块215根据主控模块1发出的指令信号，一方面控制蓄电池模块214合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。

本实施例中粉尘数据采集模块9由设置在厂房各工位的无线粉尘浓度传感器；所述环境数据采集模块由设置在厂房各车间内的微生物浓度监测装置42、甲醛浓度传感器43、负氧离子浓度传感器44、苯浓度传感器45、温度传感器41、湿度传感器46；

所述各传感器和监测装置内部均设置有wifi网络连接设备；

所述各传感器和监测装置电力来源为可充电锂电池；

所述微生物浓度监测装置为筛孔型撞击式空气微生物采样器。

本实施例中存储模块6包括随机存储器模块、sd卡模块、usb接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述sd卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述usb接口模块方便导出复制数据。

本实施例中显示报警模块7包括led电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。

本实施例中粉尘调节模块9包括伺服电机模块、除尘喷雾模块、空气过滤模块；所述室内环境调节模块8包括空气净化模块81、负氧离子模块82、空气温度调节模块83、空气湿度调节模块84、紫外线杀菌模块85；

所述伺服电机模块控制车间窗户的关闭；所述除尘喷雾模块为安装在各工位的自来水高压喷雾设备；所述空气过滤模块包括安装在车间两侧的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的通风扇、以及与通风管道连接的粉尘过滤网芯；

所述空气净化模块81为空气净化器，所述空气净化器具有去除甲醛、苯等有害气体的功能；

所述负离子模块82为空气负离子生成机；

所述空气温度调节模块83空调系统；

所述空气温湿度调节模块84为空气加湿器；

所述紫外线杀菌模块85包括接安装在室内的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的循环风机、以及与进风口连接的紫外线杀菌室。

本实施例中无线通信模块10包括wifi通信模块和zigbee通信模块。

本发明的一种综合管控系统可以实时的监测厂房中的粉尘浓度、有害气体浓度、微生物浓度、负离子浓度和温湿度信息，同时能够根据需要自动控制车间内部的粉尘浓度和环境参数；同时系统的电力来源为光伏发电技术与市电相结合，将光能转化为所需电能，缓解了能源压力，降低了污染达到了节能环保的效果，同时停电后能提供备用电源，增加了系统的抗风险性，而且监测时避免了许多人为的误差，数据越限时可自动进行相应处理，使整个系统更为自动化，相对减少了人力物力的消耗。该系统具有开放式、模块化的特点，实用性高，具有较高的实用价值和广泛地应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。