一种水产养殖场用太阳能备用电能装置的制作方法

本实用新型涉及水产养殖技术领域，尤其是涉及一种水产养殖场用太阳能备用电能装置。

背景技术：

目前通过在养殖塘上方安装太阳能发电板，不仅不需占用农业、工业和住宅用地，而且提高了水面资源利用效率，光伏阵列还可以为养鱼提供良好的遮挡作用，实现渔业养殖和光伏发电互融互补，社会效益、经济效益和环境效益多赢的局面。

中国专利公开号cn109845676a，公开日2019年06月07日，实用新型创造的名称为一种漂浮式消浪太阳能发电与立体养殖系统，该申请案包括由太阳能板、结构骨架、主浮体构成的若干发电单元；结构骨架与活节连杆采用活动销式连接，活节连杆可相对结构骨架上下转动，以适应和抵消相邻发电单元之间的海浪起伏与冲击，提高系统的耐波性能和使用寿命，并能使单元之间保持一定的安全距离，防止在摇摆状态下发生碰撞；在结构骨架下方设置若干挂钩或吊环，用于吊挂养殖吊笼、养殖浮子，用于海产品养殖，悬挂储水箱，用于蓄集淡水；在发电组群外围设置消浪系统，为发电系统抵御大部分海浪冲击。该申请不能彻底解决倾覆的问题，在遭遇狂风和大浪的恶劣环境时，容易倾覆，造成财产和人员损失。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术的养殖塘供电费用高和养殖塘水面光照利用率不高的问题，提供一种养殖塘供电费用低廉和养殖塘水面光照利用率高的水产养殖场用太阳能备用电能装置及工作方法。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水产养殖场用太阳能备用电能装置，包括消耗电量的用能端和养殖水产品的养殖塘，包括利用太阳能发电的浮动太阳能发电站、储存电能的储能站、中控单元、储能线路转换开关和太阳能线路转换开关，浮动太阳能发电站电能输出端连接用能端和储能站电能输入端，储能站电能输出端连接用能端，储能站电量信息采集端连接中控单元储能电量信息输入端，浮动太阳能发电站设置在养殖塘中，储能线路转换开关一端连接储能站电能输出端，另一端连接用能端，太阳能线路转换开关用能输出端连接用能端，太阳能线路转换开关储能输出端连接储能站电能输入端，太阳能线路转换开关太阳能输入端连接浮动太阳能发电站电能输出端，太阳能线路转换开关受控端连接中控单元太阳能线路转换开关控制端，储能线路转换开关受控端连接中控单元储能线路转换开关控制端。养殖塘的耗电量大，采用太阳能发电，可以减少养殖塘的电费，把太阳能发电站放到养殖塘中，可以节省占地面积，又能为养殖塘遮阴，白天太阳能发电供用能端使用，用能端包括增氧机、各个传感器、照明灯和抽水机等养殖厂的耗能设备，若电能足够用能端使用，富余的电量可以输送到储能站储存，若电能不够用能端使用，则释放储能站的电能，补充用能端用电；可以通过中控单元来控制太阳能发电站的电能输送通道。

作为优选，所述浮动太阳能发电站包括太阳能板、支撑架和浮力托盘，太阳能板设置在支撑架上，支撑架固定在浮力托盘上。浮力托盘的浮力足够托起太阳能板和支撑架，使得太阳能板和支撑架能够浮在水面上，可以节省占地面积，又能为养殖塘遮阴。

作为优选，所述浮动太阳能发电站还包括若干泄压电磁阀、若干电磁阀和若干浮力气囊浮力托盘下方设置若干浮力气囊，浮力气囊固定在浮力托盘上，每个浮力气囊都连接一个电磁阀和一个泄压电磁阀，浮力气囊进气端通过管道连接电磁阀出气端，电磁阀进气端通过管道连接气泵出气端，浮力气囊泄气端通过管道连接泄压电磁阀进气端，电磁阀受控端连接中控单元电磁阀控制端，泄压电磁阀受控端连接中控单元泄压控制端，浮力气囊包括俯仰浮力气囊和若干组转动浮力气囊，一组转动浮力气囊包括正转浮力气囊和反转浮力气囊，正转浮力气囊与反转浮力气囊固定连接。电磁阀和泄压阀由中控单元控制，中控单元就可以控制浮力气囊的体积大小，从而控制浮力气囊的浮力大小，朝向太阳一侧的浮力气囊受中控单元控制，浮力变小，背向太阳一侧的浮力气囊受中控单元控制，浮力变大，使得太阳能电池板始终垂直太阳光线。

作为优选，所述浮动太阳能发电站还包括若干固定柱和若干连接索，固定柱下端固定在浮力托盘四周的养殖塘中，固定柱上端连接连接索一端，连接索另一端连接浮力托盘。固定柱固定在养殖塘中，连接索一端连接固定柱，另一端连接浮力托盘，在养殖塘的水被放干时，浮力托盘就可以被连接索牵引，不会落到塘底。

作为优选，所述固定柱上端设有能收放连接索的收放机构，收放机构与连接索一端连接，连接索另一端连接浮力托盘，收放机构受控端连接中控单元连接索收放端，收放机构为步进电机或伺服电机，连接索缠绕在电机外伸轴上。在遇到狂风天气时，收放机构将连接索收紧，就可以将浮力托盘稳定住，不让风将浮力托盘吹翻，中控单元还可以通过调节各个收放机构收放连接索的长短，来使得浮力托盘倾斜，使太阳能板垂直于太阳光线。

作为优选，所述固定柱上设有水位传感器，水位传感器信号输出端连接中控单元水位信号接收端。

作为优选，所述一种水产养殖场用太阳能备用电能装置还包括风速传感器，风速传感器风速信号输出端连接中控单元风速信号接收端。

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）养殖塘的耗电量大，采用太阳能发电，可以减少养殖塘的电费，把太阳能发电站放到养殖塘中，可以节省占地面积，又能为养殖塘遮阴，白天太阳能发电供用能端使用，用能端包括增氧机、各个传感器、照明灯和抽水机等养殖厂的耗能设备，若电能足够用能端使用，富余的电量可以输送到储能站储存，若电能不够用能端使用，则释放储能站的电能，补充用能端用电；

（2）浮力托盘的浮力足够托起太阳能板和支撑架，使得太阳能板和支撑架能够浮在水面上，可以节省占地面积，又能为养殖塘遮阴；

（3）电磁阀和泄压阀由中控单元控制，中控单元就可以控制浮力气囊的体积大小，从而控制浮力气囊的浮力大小，朝向太阳一侧的浮力气囊受中控单元控制，浮力变小，背向太阳一侧的浮力气囊受中控单元控制，浮力变大，使得太阳能电池板始终垂直太阳光线；

（4）在遇到狂风天气时，收放机构将连接索收紧，就可以将浮力托盘稳定住，不让风将浮力托盘吹翻，中控单元还可以通过调节各个收放机构收放连接索的长短，来使得浮力托盘倾斜，使太阳能板垂直于太阳光线。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构框图

图2是本实用新型的一种太阳能发电站结构图

图3是本实用新型的一种浮力气囊气路连接框图

图4是本实用新型的一种正转浮力气囊结构示意图

图5是本实用新型的一种反转浮力气囊结构示意图

图中：1.用能端，2.太阳能发电站，21.太阳能板，22.浮力托盘，23.浮力气囊，231.俯仰浮力气囊，232.转动浮力气囊，2321.正转浮力气囊，2322.反转浮力气囊，24.固定柱，25.连接索，26.收放机构，27.泄压电磁阀，28.电磁阀，29.支撑架，3.中控单元，4.储能站，5.储能线路转换开关，6.太阳能线路转换开关，7.水位传感器，8.风速传感器，10.气泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例：一种水产养殖场用光伏备用电源系统，如图1所示，包括消耗电量的用能端1和养殖水产品的养殖塘，还包括利用太阳能发电的浮动太阳能发电站2、储存电能的储能站4、中控单元3、储能线路转换开关5、太阳能线路转换开关6和风速传感器8，中控单元可以为单片机pic17c43，浮动太阳能发电站电能输出端连接用能端和储能站电能输入端，储能站电能输出端连接用能端，浮动太阳能发电站设置在养殖塘中。储能线路转换开关一端连接储能站电能输出端，另一端连接用能端，太阳能线路转换开关用能输出端连接用能端，太阳能线路转换开关储能输出端连接储能站电能输入端，太阳能线路转换开关太阳能输入端连接浮动太阳能发电站电能输出端，太阳能线路转换开关受控端连接单片机pic17c43太阳能线路转换开关控制端，储能线路转换开关受控端连接单片机pic17c43储能线路转换开关控制端。受单片机pic17c43控制的太阳能线路转换开关有三种工作状态，第一工作状态为太阳能线路转换开关太阳能输入端工作，第二工作状态为太阳能线路转换开关储能输出端工作，第三工作状态为太阳能线路转换开关储能输出端和太阳能线路转换开关储能输出端同时工作。风速传感器风速信号输出端连接单片机pic17c43风速信号接收端。

如图1和图2所示，浮动太阳能发电站包括太阳能板21、支撑架22、浮力托盘22、若干泄压电磁阀27、若干电磁阀28、若干浮力气囊23、四个固定柱24和四个连接索25，太阳能板设置在支撑架上，支撑架固定在浮力托盘上。太阳能板发电电压信号采集端连接中控单元太阳能电压信号接收端，

浮力托盘下方设置若干浮力气囊，浮力气囊固定在浮力托盘上，如图3所示，每个浮力气囊都连接一个电磁阀和一个气囊固定在浮力托盘上，每个浮力气囊都连接一个电磁阀和一个泄压电磁阀，浮力气囊进气端通过管道连接电磁阀出气端，电磁阀进气端通过管道连接气泵10出气端，浮力气囊泄气端通过管道连接泄压电磁阀进气端，电磁阀受控端连接单片机pic17c43电磁阀控制端，泄压电磁阀受控端连接单片机pic17c43泄压控制端，如图4和5所示，浮力气囊包括俯仰浮力气囊231和4组转动浮力气囊232，一组转动浮力气囊包括正转浮力气囊2321和反转浮力气囊2322，正转浮力气囊与反转浮力气囊固定连接。正转浮力气囊与反转浮力气囊相邻设置，将正转浮力气囊与反转浮力气囊相邻的部分胶结在一起，正转浮力气囊与反转浮力气囊和浮力托盘是固定连接的，固定连接点靠近正转浮力气囊与反转浮力气囊的中间胶结面。

四个固定柱下端固定在浮力托盘四周的养殖塘中，固定柱上端连接连接索一端，连接索另一端连接浮力托盘。固定柱上端设有能收放连接索的收放机构26，收放机构与连接索一端连接，连接索另一端连接浮力托盘，收放机构受控端连接单片机pic17c43连接索收放端，收放机构为步进电机或伺服电机，连接索缠绕在电机外伸轴上。固定柱上设有水位传感器7，水位传感器信号输出端连接单片机pic17c43水位信号接收端。

养殖塘的耗电量大，采用太阳能发电，可以减少养殖塘的电费，把太阳能发电站放到养殖塘中，可以节省占地面积，又能为养殖塘遮阴，白天太阳能发电供用能端使用，用能端包括增氧机、各个传感器、照明灯和抽水机等养殖厂的耗能设备，若电能足够用能端使用，富余的电量可以输送到储能站储存，若电能不够用能端使用，则释放储能站的电能，补充用能端用电。

可以通过单片机pic17c43来控制太阳能发电站的电能输送通道。

浮力托盘的浮力足够托起太阳能板和支撑架，使得太阳能板和支撑架能够浮在水面上，可以节省占地面积，又能为养殖塘遮阴。

电磁阀和泄压阀由中控单元控制，中控单元就可以控制浮力气囊的体积大小，从而控制浮力气囊的浮力大小，中控单元可以通过控制正转浮力气囊来使得浮力托盘正转，中控单元可以通过控制反转浮力气囊来使得浮力托盘反转，中控单元可以通过控制俯仰浮力气囊来使得浮力托盘调整俯仰角度，使得在浮力托盘上的太阳能板随着太阳光线转动，让太阳能板垂直太阳光线，获得最大发电量。

固定柱固定在养殖塘中，连接索一端连接固定柱，另一端连接浮力托盘，在养殖塘的水被放干时，浮力托盘就可以被连接索牵引，不会落到塘底。

在遇到狂风天气时，收放机构将连接索收紧，就可以将浮力托盘稳定住，不让风将浮力托盘吹翻，单片机pic17c43还可以通过调节各个收放机构收放连接索的长短，来使得浮力托盘倾斜，使太阳能板垂直于太阳光线。

本实用新型可以采用以下一种工作方法：

s1：中控单元设置水位阈值和风速阈值；水位阈值设为1.3米，风速阈值设为0.4m/s；

s2：养殖塘水位低于1.3米时，中控单元控制收放机构将连接索收起；

s3：在风速传感器检测到风速超过0.4m/s，中控单元控制收放机构将连接索收起；

s4：中控单元设置计时阈值，计时阈值设为5分钟，每隔5分钟，浮力托盘进行一次角度调整，角度调整过为：中控单元控制转动浮力气囊驱动浮力托盘转动，同时中控单元检测太阳能板的发电电压变化，将浮力托盘转动到太阳能板发电电压最大时的位置，然后开始下一步骤；

s5：中控单元控制俯仰浮力气囊驱动浮力托盘做俯仰运动，同时中控单元检测太阳能板的发电电压变化，将浮力托盘调整到太阳能板发电电压最大时的俯仰角度。

结合具体的情形，步骤s4中角度调整过为：中控单元控制正转浮力气囊做驱动浮力托盘正转的正转气囊运动，中控单元检测太阳能板的发电电压变化；

若太阳能板发电电压逐渐变大，则继续监测太阳能板发电电压，直至太阳能板发电电压开始降低，中控单元设置电压差阈值为5v，电压差阈值可以根据不同的太阳能板的发电功率进行调整，电压差阈值与太阳能板的发电功率成正比，太阳能板发电电压从最高电压降低5v时，在太阳能板发电电压中控单元控制正转浮力气囊停止做驱动浮力托盘正转，中控单元记录太阳能板发电电压达到的最大值，由于浮力托盘会由于惯性会继续正转，所以中控单元控制反转浮力气囊做驱动浮力托盘反转的反转气囊运动t时间，这时可以通过有限次试验得到t时间值，使得在浮力托盘反转t时间后，浮力托盘上的太阳能板发电电压达到最大值；

中控单元设置减小阈值，减小阈值设为4v，减小阈值可以根据不同的太阳能板的发电功率进行调整，减小阈值与太阳能板的发电功率成正比；

若太阳能板发电电压逐渐变小，在太阳能板发电电压减小4v后，中控单元控制反转浮力气囊做驱动浮力托盘反转的反转气囊运动，中控单元继续检测太阳能板的发电电压变化；若太阳能板发电电压依然逐渐变小，则报太阳能板故障，若太阳能板发电电压依然逐渐变大，则继续检测太阳能板的发电电压变化，直至太阳能板发电电压开始降低，中控单元记录太阳能板发电电压达到的最大值，在太阳能板发电电压从最高电压降低5v时，在太阳能板发电电压中控单元控制反转浮力气囊停止做驱动浮力托盘反转，由于浮力托盘会由于惯性会继续反转，所以中控单元控制正转浮力气囊做驱动浮力托盘正转的正转气囊运动t时间，这时可以通过有限次试验得到t时间值，使得在浮力托盘正转t时间后，浮力托盘上的太阳能板发电电压达到最大值；

然后调整俯仰浮力气囊，使靠近太阳一侧的俯仰浮力气囊放气，使远离太阳一侧的俯仰浮力气囊充气，使得浮力托盘能够进行前倾运动，使靠近太阳一侧的俯仰浮力气囊充气，使远离太阳一侧的俯仰浮力气囊放气，使得浮力托盘能够进行后仰运动，让浮力托盘进行前倾运动和后仰运动，同时中控单元检测太阳能板的发电电压变化，在太阳能板的发电电压最大时停下，可以先让浮力托盘进行前倾运动，若太阳能板的发电电压逐渐变小，则让浮力托盘进行后仰运动，否则，让浮力托盘继续前倾运动，在太阳能板的发电电压开始变小时停下；浮力托盘进行后仰运动时，在太阳能板的发电电压开始变小时停下。

中控单元控制正转浮力气囊做驱动浮力托盘正转的正转气囊运动过程为：中控单元控制正转浮力气囊快速充气，然后缓慢放气，由于正转浮力气囊和反转浮力气囊胶结在一起，在正转浮力气囊内部空气不多时，正转浮力气囊是和反转浮力气囊相互挨着的，所以当正转浮力气囊快速充气时，正转浮力气囊会将水往左边退，正转浮力气囊会获得一个向右的力，四组转动气囊在浮力托盘上均匀布置，使得浮力托盘在水平面上没有分力，只会获得一个转矩，使得浮力托盘正转，由于正转浮力气囊会缓慢放气，由于水的摩擦力的作用，所以正转浮力气囊获得的向左的力做的功没有向右的力做的功大，所以浮力托盘能够沿正向转动。

中控单元控制反转浮力气囊做驱动浮力托盘反转的反转气囊运动过程为：中控单元控制反转浮力气囊快速充气，然后缓慢放气，由于反转浮力气囊和反转浮力气囊胶结在一起，在反转浮力气囊内部空气不多时，反转浮力气囊是和反转浮力气囊相互挨着的，所以当反转浮力气囊快速充气时，反转浮力气囊会将水往右边退，反转浮力气囊会获得一个向左的力，四组转动气囊在浮力托盘上均匀布置，使得浮力托盘在水平面上没有分力，只会获得一个转矩，使得浮力托盘反转，由于反转浮力气囊会缓慢放气，由于水的摩擦力的作用，所以反转浮力气囊获得的向右的力做的功没有向左的力做的功大，所以浮力托盘能够沿反向转动。

在遇到狂风天气时，在风速传感器检测到风速超过风速阈值，收放机构将连接索收紧，就可以将浮力托盘稳定住，不让风将浮力托盘吹翻，减少人为判断风速误差，单片机pic17c43还可以通过调节各个收放机构收放连接索的长短，来使得浮力托盘倾斜，使太阳能板垂直于太阳光线，固定柱固定在养殖塘中，连接索一端连接固定柱，另一端连接浮力托盘，养殖塘水位低于水位阈值时，也即是养殖塘放水清塘的时候，这时若浮力托盘落在养殖塘底，就会阻碍清塘工作，采集水位传感器的信号，可以自动实现连接索收起的功能，减少人为误差，浮力托盘可以被连接索牵引，不会落到塘底。