水上太阳能充电站及其控制方法与流程

本发明涉及一种光伏设备，特别涉及一种水上太阳能充电站及其控制方法。

背景技术：

光伏设备包括逆变器、汇流箱、气象仪和升压站等各项设备，这些设备在监控中需要由电表数据采集，但是这些设备与电表的连接采集形式很少，同时，也缺少一种合适的方式进行远程的查询，这样就导致逆变器、汇流箱、气象仪和升压站等各项光伏设备在运行过程当中缺少足够的远程监控，必须要人工近地控制，提高了人工成本。

应用最多的光伏设备是太阳能电站，但是一般的太阳能电站为固定式，在恶劣环境：例如山区、水中、狭窄地域，可以解决远距离输电的问题，但是有一定局限性，例如，在上述环境中进行一段无人值守的工作，一般的太阳能电站固定安装的形式就不能满足要求了。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术在上述环境中进行一段无人值守的工作，一般的太阳能电站固定安装的形式就不能满足要求了的问题，提供了一种水上太阳能充电站及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水上太阳能充电站，包括移动底座、吸合式的无线充电板、封闭式透明固定座、太阳能板、蓄电池、DC-DC隔离电源、太阳能充电电路和处理器，所述移动底座整体呈矩形，所述移动底座的中部开设有固定腔，所述固定腔内固定有封闭式透明固定座，所述吸合式的无线充电板、太阳能板、蓄电池、DC-DC隔离电源、太阳能充电电路和处理器均固定在封闭式透明固定座内，所述无线充电板布置在所述封闭式透明固定座的底部，所述蓄电池、DC-DC隔离电源、太阳能充电电路和处理器均布置在所述无线充电板的上方，所述太阳能板布置在所述封闭式透明固定座内部的顶端，所述太阳能板通过太阳能充电电路与所述蓄电池电连接，所述DC-DC隔离电源的输入端与蓄电池连接，DC-DC隔离电源的输出端分别与处理器和无线充电板电连接，所述处理器与DC-DC隔离电源和太阳能充电电路电连接；所述移动底座包括充气浮动圈、气泵、转向片、转向器和推进器，所述充气浮动圈与气泵连通，所述转向片通过转向器固定在所述移动底座的下表面，所述推进器也固定在所述移动底座的下表面，所述气泵、转向器和推进器的电源端均与所述DC-DC隔离电源的输出端连接，所述气泵、转向器和推进器的控制端与所述处理器电连接，所述充气浮动圈套设在所述封闭式透明固定座的外侧；所述充气浮动圈包括内配重浮动圈、中调节浮动圈和外部保护浮动圈，所述内配重浮动圈套设在封闭式透明固定座的外侧，所述中调节浮动圈套设在所述内配重浮动圈的外侧，所述外部保护浮动圈为固定硬质保护圈，所述外部保护浮动圈套设在所述中调节浮动圈的外侧，所述中调节浮动圈上配设有一个进气连接管和一个出气连接管，所述出气连接管的端部和进气连接管的端部均配设有一个气泵，气泵的外侧均包设有防水浮力套，所述防水浮力套的顶端开设有一个连接口，所述连接口与气泵连接。本发明提供了一种水上太阳能电站的实现方式，可以自主放置在水上，本发明中充电对象主要适用于水下景观灯，可以在节假日简单放置水下景观灯，运营一段时间后即可调换水下景观灯布置位置和布置方式，无需占据水下空间和排布拉线，同时也无需专人进行管理，节省了管理成本。

作为优选，所述处理器通过一个蓄电池管理单元与所述的蓄电池电连接，处理器还与电表的输入端连接，所述电表的输出端为红外输出端。

作为优选，所述无线充电板呈方形，所述无线充电板上间隔设置有若干个相互并联的子充电板，每个子充电板的外侧均布置有电磁铁连接部，每组所述的电磁铁连接部均通过一组控制开关与所述DC-DC隔离电源电连接。这样设置，可以是的电磁铁与目标进行吸附，提高无线充电的准确性。为了增加准确性还可以采用霍尔传感器对目标进行传感确认，霍尔传感器与处理器电连接。

作为优选，所述水上太阳能充电站配合水底灯使用，所述水底灯包括固定锚、浮力部、磁铁部、密封灯仓、灯本体和蓝牙通信装置、带有无线充电板的灯用蓄电池，所述固定锚和浮力部之间通过连接线连接，所述浮力部的上部两侧固定有密封灯仓，所述密封灯仓的两边固定有磁铁部，所述磁铁部的顶面积与所述电磁铁连接部的面积相同，所述密封灯仓内设置有旋转驱动轴，所述灯本体通过旋转驱动轴与所述密封灯仓连接，所述灯本体的尾部与所述灯用蓄电池固定连接，所述蓝牙通信装置与所述灯用蓄电池导通，所述旋转驱动轴与所述蓝牙通信装置电连接；所述蓝牙通信装置与所述无线通信芯片通信连接。

作为优选，所述蓝牙通信装置包括灯体处理器、灯体电量检测单元、灯体蓝牙通信器、灯体数据存储单元和灯体定时器、灯体控制开关，所述蓝牙通信装置通过灯体控制开关与灯用蓄电池电连接，所述灯本体也通过灯体控制开关与灯用蓄电池电连接，所述灯用蓄电池通过灯体电量检测单元与灯体处理器电连接，灯体蓝牙通信器、灯体数据存储单元和灯体定时器均与所述的灯体处理器电连接，所述灯体控制开关的控制端与所述灯体处理器电连接，灯体蓝牙通信器与所述无线通信芯片电连接。

作为优选，所述水底灯还包括一个横置板，所述横置板与一个连接线固定连接，所述横置板上开设有若干个用于通过连接线的通过孔。这样设置，横置板可以帮助若干个水底灯形成造型，同时大致确定水底灯的方位后便与无线充电。

作为优选，所述连接线包括固定长度的固定线和弹性线，所述弹性线位于所述横置板的上方，所述弹性线的上端与浮力部的下端固定连接，所述弹性线的下端与所述固定线的上端连接，所述固定线的下端与固定锚连接。这样设置，可以自动延伸弹性线，吸附牢固。

作为优选，每组所述的控制开关均包括控制开关三极管Q11、控制开关三极管Q12、控制开关二极管D11、控制开关二极管D12、控制开关二极管D13和控制开关二极管D14，所述DC-DC隔离电源的第一输出端通过控制开关二极管D11与控制开关三极管Q11的集电极连接，所述DC-DC隔离电源的第一输出端通过控制开关二极管D12与控制开关三极管Q12的集电极连接，所述DC-DC隔离电源的第二输出端通过控制开关二极管D13与控制开关三极管Q11的集电极连接，所述DC-DC隔离电源的第二输出端通过控制开关二极管D14与控制开关三极管Q12的集电极连接，控制开关三极管Q11和控制开关三极管Q12的基极均与处理器电连接，控制开关三极管Q11的发射极与电磁铁连接部的第一输入端连接，控制开关三极管Q12的发射极与电磁铁连接部的第二输入端连接。这样设置，改变充电方向可以改变电磁铁的S极和N极位置，起到吸附和排斥的控制作用。

作为优选，所述推进器为电机驱动的转动叶片，所述转向片为电机驱动的舵片。

一种水上太阳能充电站控制方法，包括以下步骤：

步骤一：水上太阳能充电站启动，太阳能板通过太阳能充电电路给蓄电池充电，蓄电池通过DC-DC隔离电源给处理器供电；

步骤二：蓄电池管理单元实时检测当前蓄电池状态并传输至处理器；

步骤三：处理器根据定位芯片获取当前位置，处理器通过无线通信芯片或串口通信接口接收包括目标位置和充电电量在内的控制命令，处理器根据当前位置和目标位置计算得出移动方向，处理器驱动转向器和推进器移动到目标位置；

步骤四；处理器控制气泵工作，充气浮动圈调整当前浮力，无线充电板靠近充电目标，处理器对无线充电板上的电磁铁连接部下达导通指令，电磁铁连接部通电，电磁铁连接部吸附住充电目标，进行充电；

步骤五；处理器通过蓄电池管理单元监控充电过程，完成充电工作后，处理器对无线充电板上的电磁铁连接部下达反向导通指令，电磁铁连接部反向通电，电磁铁连接部排斥离开充电目标，处理器控制气泵工作，充气浮动圈调整当前浮力，然后重复步骤三。

本发明的实质性效果是：本发明提供了一种水上太阳能电站的实现方式，可以自主放置在水上，本发明中充电对象主要适用于水下景观灯，可以在节假日简单放置水下景观灯，运营一段时间后即可调换水下景观灯布置位置和布置方式，无需占据水下空间和排布拉线，同时也无需专人进行管理，节省了管理成本。

附图说明

图1为本发明的一种整体结构示意图；

图2为本发明中控制开关的一种电路原理示意图；

图3为本发明中水底灯的一种原理示意图；

图4为本发明的一种外观示意图；

图5为本发明中无线充电板的一种结构示意图。

图中：A1、太阳能板，A2、太阳能充电电路，A3、蓄电池，A4、DC-DC隔离电源，A5、无线充电板，A6、蓄电池管理单元，A7、处理器，A8、无线通信芯片，A9、定位芯片，A10、串口通信接口，A11、转向器，A12、气泵，A13、推进器，B5、电表，F1、灯本体，F2、灯用蓄电池，F3、旋转驱动轴，F4、磁铁部，F5、浮力部，F6、弹性线，F7、固定线，F8、横置板，F9、固定锚，G1、移动底座，G2、封闭式透明固定座，G3、转动叶片，G4、舵片，G5、出气连接管，G6、防水浮力套，G7、连接口，H1、电磁铁连接部，H2、子充电板。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

一种水上太阳能充电站，包括移动底座G1、吸合式的无线充电板A5、封闭式透明固定座G2、太阳能板A1、蓄电池A3、DC-DC隔离电源A4、太阳能充电电路A2和处理器A7，所述移动底座整体呈矩形，所述移动底座的中部开设有固定腔，所述固定腔内固定有封闭式透明固定座，所述吸合式的无线充电板、太阳能板、蓄电池、DC-DC隔离电源、太阳能充电电路和处理器均固定在封闭式透明固定座内，所述无线充电板布置在所述封闭式透明固定座的底部，所述蓄电池、DC-DC隔离电源、太阳能充电电路和处理器均布置在所述无线充电板的上方，所述太阳能板布置在所述封闭式透明固定座内部的顶端，所述太阳能板通过太阳能充电电路与所述蓄电池电连接，所述DC-DC隔离电源的输入端与蓄电池连接，DC-DC隔离电源的输出端分别与处理器和无线充电板电连接，所述处理器与DC-DC隔离电源和太阳能充电电路电连接。所述移动底座包括充气浮动圈、气泵A12、转向片、转向器A11和推进器A13，所述充气浮动圈与气泵连通，所述转向片通过转向器固定在所述移动底座的下表面，所述推进器也固定在所述移动底座的下表面，所述气泵、转向器和推进器的电源端均与所述DC-DC隔离电源的输出端连接，所述气泵、转向器和推进器的控制端与所述处理器电连接，所述充气浮动圈套设在所述封闭式透明固定座的外侧。所述处理器还电连接有无线通信芯片A8、定位芯片A9和串口通信接口A10，所述无线通信芯片、定位芯片和串口通信接口均与所述处理器电连接。所述充气浮动圈包括内配重浮动圈、中调节浮动圈和外部保护浮动圈，所述内配重浮动圈套设在封闭式透明固定座的外侧，所述中调节浮动圈套设在所述内配重浮动圈的外侧，所述外部保护浮动圈为固定硬质保护圈，所述外部保护浮动圈套设在所述中调节浮动圈的外侧，所述中调节浮动圈上配设有一个进气连接管和一个出气连接管G5，所述出气连接管的端部和进气连接管的端部均配设有一个气泵，气泵的外侧均包设有防水浮力套G6，所述防水浮力套的顶端开设有一个连接口G7，所述连接口与气泵连接。所述处理器通过一个蓄电池管理单元A6与所述的蓄电池电连接，处理器还与电表B5的输入端连接，所述电表的输出端为红外输出端。所述无线充电板呈方形，所述无线充电板上间隔设置有若干个相互并联的子充电板H2，每个子充电板的外侧均布置有电磁铁连接部H1，每组所述的电磁铁连接部均通过一组控制开关与所述DC-DC隔离电源电连接。还配设有分布式光伏监控仪，所述分布式光伏监控仪分别与带有红外接口的电表以及云服务器通信连接，分布式光伏监控仪包括红外收发器、MCU、网络传输器、蜂鸣器、LED、数据存储器、若干个隔离芯片和若干个串口芯片，所述分布式光伏监控仪由DC-DC隔离电源供电，所述蜂鸣器、LED和数据存储器均与所述MCU电连接，所述MCU通过红外收发器与电表的红外接口连接，所述MCU的通信接口通过网络传输器与云服务器电连接，每个所述串口芯片均配设有一个隔离芯片，每个所述串口芯片均通过隔离芯片与所述MCU电连接，每个串口芯片均与串口通信接口的监控端连接，所述MCU的通信接口处设置有接口保护电路，所述接口保护电路包括二极管D1、电阻R1和电容C1，所述MCU的通信接口与电阻R1第一端电连接，电阻R1第二端与电容C1第一端以及二极管D1的阴极电连接，电容C1第二端和二极管D1的阳极都接地。所述DC-DC隔离电源通过防干扰电路与所述MCU电连接，防干扰电路包括电感L、稳压二极管D2、电阻R2、电容C2和电容C3，所述DC-DC隔离电源的输出端与稳压二极管D2的阴极、电阻R2第一端、电容C2第一端和电感L第一端电连接，稳压二极管D2的阳极、电阻R2第二端和电容C2第二端接地，电感L第二端与电容C3第一端和MCU的电源端电连接，电容C3第二端接地。所述隔离芯片为TI信号隔离芯片或ADI信号隔离芯片，所述串口芯片为RS485串口芯片或RS232串口芯片。

所述移动式太阳能充电站配合水底灯使用，所述水底灯包括固定锚F9、浮力部F5、磁铁部F4、密封灯仓、灯本体F1和蓝牙通信装置、带有无线充电板的灯用蓄电池F2，所述固定锚和浮力部之间通过连接线连接，所述浮力部的上部两侧固定有密封灯仓，所述密封灯仓的两边固定有磁铁部，所述磁铁部的顶面积与所述电磁铁连接部的面积相同，所述密封灯仓内设置有旋转驱动轴，所述灯本体通过旋转驱动轴F3与所述密封灯仓连接，所述灯本体的尾部与所述灯用蓄电池固定连接，所述蓝牙通信装置与所述灯用蓄电池导通，所述旋转驱动轴与所述蓝牙通信装置电连接；所述蓝牙通信装置与所述无线通信芯片通信连接。所述蓝牙通信装置包括灯体处理器、灯体电量检测单元、灯体蓝牙通信器、灯体数据存储单元和灯体定时器、灯体控制开关，所述蓝牙通信装置通过灯体控制开关与灯用蓄电池电连接，所述灯本体也通过灯体控制开关与灯用蓄电池电连接，所述灯用蓄电池通过灯体电量检测单元与灯体处理器电连接，灯体蓝牙通信器、灯体数据存储单元和灯体定时器均与所述的灯体处理器电连接，所述灯体控制开关的控制端与所述灯体处理器电连接，灯体蓝牙通信器与所述无线通信芯片电连接。所述连接线包括固定长度的固定线F7和弹性线F6，所述弹性线位于所述横置板F8的上方，所述弹性线的上端与浮力部的下端固定连接，所述弹性线的下端与所述固定线的上端连接，所述固定线的下端与固定锚连接。所述水底灯还包括一个横置板，所述横置板与一个连接线固定连接，所述横置板上开设有若干个用于通过连接线的通过孔。所述推进器为电机驱动的转动叶片G3，所述转向片为电机驱动的舵片G4。每组所述的控制开关均包括控制开关三极管Q11、控制开关三极管Q12、控制开关二极管D11、控制开关二极管D12、控制开关二极管D13和控制开关二极管D14，所述DC-DC隔离电源的第一输出端通过控制开关二极管D11与控制开关三极管Q11的集电极连接，所述DC-DC隔离电源的第一输出端通过控制开关二极管D12与控制开关三极管Q12的集电极连接，所述DC-DC隔离电源的第二输出端通过控制开关二极管D13与控制开关三极管Q11的集电极连接，所述DC-DC隔离电源的第二输出端通过控制开关二极管D14与控制开关三极管Q12的集电极连接，控制开关三极管Q11和控制开关三极管Q12的基极均与处理器电连接，控制开关三极管Q11的发射极与电磁铁连接部的第一输入端连接，控制开关三极管Q12的发射极与电磁铁连接部的第二输入端连接。

一种水上太阳能充电站控制方法，适用于如上所述的水上太阳能充电站，包括以下步骤：

步骤一：水上太阳能充电站启动，太阳能板通过太阳能充电电路给蓄电池充电，蓄电池通过DC-DC隔离电源给处理器供电；

步骤二：蓄电池管理单元实时检测当前蓄电池状态并传输至处理器；

步骤三：处理器根据定位芯片获取当前位置，处理器通过无线通信芯片或串口通信接口接收包括目标位置和充电电量在内的控制命令，处理器根据当前位置和目标位置计算得出移动方向，处理器驱动转向器和推进器移动到目标位置；

步骤四；处理器控制气泵工作，充气浮动圈调整当前浮力，无线充电板靠近充电目标，处理器对无线充电板上的电磁铁连接部下达导通指令，电磁铁连接部通电，电磁铁连接部吸附住充电目标，进行充电；

步骤五；处理器通过蓄电池管理单元监控充电过程，完成充电工作后，处理器对无线充电板上的电磁铁连接部下达反向导通指令，电磁铁连接部反向通电，电磁铁连接部排斥离开充电目标，处理器控制气泵工作，充气浮动圈调整当前浮力，然后重复步骤三。

本实施例提供了一种水上太阳能电站的实现方式，可以自主放置在水上，本发明中充电对象主要适用于水下景观灯，可以在节假日简单放置水下景观灯，运营一段时间后即可调换水下景观灯布置位置和布置方式，无需占据水下空间和排布拉线，同时也无需专人进行管理，节省了管理成本。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。