采用太陽能供電采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置制造方法
【專利摘要】一種采用太陽能供電采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置，包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊（4）、PM2.5傳感器(5)及數(shù)據(jù)傳送模塊，所述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板（3）、太陽能控制器(2)、蓄電池(1)；所述太陽能電池板（3）、蓄電池（1）和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路（7）分別與太陽能控制器(2)連接，所述PM2.5傳感器（5）、數(shù)據(jù)采集模塊（4）和數(shù)據(jù)傳送模塊（6）通過DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路（7）與太陽能控制器（2）相連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊（4）同時分別和PM2.5傳感器(5)和數(shù)據(jù)傳送模塊（6）相連。采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)以后，直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能，這種供電方式使PM2.5檢測設備在野外具有了長期工作的潛力?？煞胖靡巴膺B續(xù)的檢測，而不受時間和市電的約束。
【專利說明】采用太陽能供電采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及環(huán)保領域空氣質(zhì)量中PM2.5的檢測，具體涉及用太陽能供電的PM2.5傳感器檢測和GPRS模塊通信傳輸檢測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前整個中國城市環(huán)境監(jiān)測中心站點較少，分布分散，環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)僅能夠從宏觀上反映城市的整體的空氣質(zhì)量，但是不能從微觀上反映局部區(qū)域、特定區(qū)域的空氣質(zhì)量的好壞，這就需要建設更多的環(huán)境監(jiān)測站點，提供更多的實時的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0003]國內(nèi)外一套PM2.5環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)價格昂貴。建設更多的環(huán)境監(jiān)測站點需要巨大的資金投入,成本太高。而本檢測設備PM2.5環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)價格低廉，能夠解決資金投入問題。在監(jiān)測區(qū)內(nèi)，每個節(jié)點的PM2.5檢測由PM2.5傳感器、檢測板組成，通過無線通信方式將數(shù)據(jù)傳送給云監(jiān)控中心。在無線遠距離數(shù)據(jù)傳輸方式中，通用分組無線業(yè)務(GPRS)為遠程監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸提供了一種高效、低成本的途徑。用戶在線按流量計費，大大降低了系統(tǒng)的營運成本。GPRS所提供Internet的全球性無線接入,使經(jīng)由GPRS和Internet數(shù)據(jù)傳輸已越來越快捷和高效。
[0004]但是GPRS模塊和PM2.5傳感器一般使用鋰電池、鎳氫電池、或者其他外部直流電源(如交流電源適配器等)進行供電，電源適配器供電方式離不開市電。使用鋰電池、鎳氫電池需要工作人員在一定的時間對電池充電，這樣就影響了 PM2.5大面積布置和應用。
[0005]為克服現(xiàn)有PM2.5檢測設備依賴于市電供電，不能布置在城市你想要布置的地方(檢測設備要申請用電和電費結(jié)算都是比較麻煩的，沒有市電的地方就更不要想安裝了)，極大的限制了 PM2.5檢測設備的城市布局，不能夠建立對整個城市進行全面的監(jiān)測體系。本專利提出就是太陽能供電裝置在為PM2.5傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和GPRS模塊同時供電。形成一個完整的太陽能單節(jié)點遠程PM2.5數(shù)據(jù)采集和傳輸供電系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型是針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供的一種采用太陽能供電采集PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置。
[0007]本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)實用新型目的:
[0008]一種采用太陽能供電采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置，包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊、PM2.5傳感器及數(shù)據(jù)傳送模塊，所述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池；所述太陽能電池板、蓄電池和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路分別與太陽能控制器連接，所述PM2.5傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳送模塊通過DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路與太陽能控制器相連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊同時分別和PM2.5傳感器和GPRS數(shù)據(jù)傳送模塊相連。
[0009]本實用新型中所述的數(shù)據(jù)傳送模塊為GPRS數(shù)據(jù)傳送模塊。
[0010]太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光伏組件半導體材料的“光伏效應”，將太陽光輻射直接轉(zhuǎn)換為電能。由于太陽能電池板的輸出隨日照而變化，特別在陰雨天或日照不好時，發(fā)出的電能是有限的且輸出不穩(wěn)定，為保證夜間或陰雨天用電的需要，配備蓄電池儲能。
[0011]太陽能控制器是對蓄電池進行自動充電、放電的監(jiān)控裝置，當蓄電池充滿電時，防止過充，當蓄電池發(fā)生過放電時(電壓值可設置)，它會及時發(fā)出報警提示以及相關的保護動作，從而保證蓄電池能夠長期可靠的運行。當蓄電池電量恢復后(恢復電壓可設置)，系統(tǒng)自動恢復正常狀態(tài)。
[0012]數(shù)據(jù)采集模塊前端的DC-DC轉(zhuǎn)換電路主要是將控制器的輸出轉(zhuǎn)變成負載所需要的電壓，給GPRS模塊和數(shù)據(jù)采集模塊和PM2.5傳感器供電。
[0013]有益效果；
[0014]采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)以后，直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能，這種供電方式使PM2.5檢測設備在野外具有了長期工作的潛力?？煞胖靡巴膺B續(xù)的檢測，而不受時間和市電的約束。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型檢測設備電氣接線示意圖。
[0016]圖2為本實用新型的外形裝配圖。
[0017]圖3為本實用新型中的DC/DC轉(zhuǎn)換電路。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本實用新型系統(tǒng)由蓄電池1、太陽能控制器2、太陽能電池板3、數(shù)據(jù)采集模塊4、PM2.5傳感器5、GPRS模塊6和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊7構成。太陽能電池板3、蓄電池I和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路7分別與太陽能控制器2連接，PM2.5傳感器5、數(shù)據(jù)采集模塊4和GPRS模塊6通過DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路7與太陽能控制器2相連接，數(shù)據(jù)采集模塊4同時分別和PM2.5傳感器5和GPRS模塊6相連。其中蓄電池1、太陽能控制器2、DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路7、數(shù)據(jù)采集模塊4、PM2.5傳感器5、GPRS模塊6內(nèi)置在箱體(8)中。如圖2所
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[0019]本實用新型系統(tǒng)的安裝過程如下:
[0020]1.將太陽能板，蓄電池，DC/DC輸入正極，共3根正極線并接在控制器的紅色線上；
2.接負載，DC/DC輸入負極接綠色線上；3.將蓄電池的負極接在控制器的黑色線上，此時太陽能控制器的空閑燈，紅燈亮起，過10分鐘后，控制器的放電綠燈亮起，同時負載亮起，說明放電正常；4.將太陽能板的負極接在控制器的藍色線上，過15秒后，太陽能控制器的充電黃燈亮起，太陽能控制器轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)，充電系統(tǒng)正常，如果您是晚上接線，太陽能控制器不會進入充電狀態(tài)，將維持第3步的放電狀態(tài)，直到太陽能控制器的放電時間結(jié)束；
[0021]為了給負載提供合適的電壓，在太陽能控制器的負載端連接DC-DC轉(zhuǎn)換電路，將12V轉(zhuǎn)換成4.2V和3.3V的電路如圖3所示。
[0022]為了給本PM2.5檢測設備配備太陽能光伏發(fā)電裝置，首先，確定該套設備所應用地點的光照強度和陰雨天情況。其次，確定二者的功率和工作時間。第三、根據(jù)前面的兩點選擇合適的太陽能電池板、控制器和蓄電池。
[0023]例如，現(xiàn)在應用于南京環(huán)保檢測站的PM2.5監(jiān)測設備
[0024]查1961年到1990年，南京降雨日數(shù)最多的是7月(13天)，連續(xù)陰雨天9天。平均最短日照為3.96小時。整個PM2.5監(jiān)測系統(tǒng)用電3W，共計每天工作24小時。日耗功率是721
[0025]所以該太陽能發(fā)電裝置按日耗功率72W、日平均日照時間3.96小時、如遇連續(xù)陰雨天工作9天計算就能夠保證全年正常使用。
[0026]太陽能光伏發(fā)電裝置的具體設計過程如下:
[0027](I)太陽能電池組件功率計算
[0028]計算公式如下:
[0029]太陽能方陣總功率=負載功率X用電時間⑶/日照峰值時間⑶/損耗系數(shù)(0.75)；
[0030]按采集箱內(nèi)設備負載總功率為3W，用電時間為24小時，日照峰值時間為3.96小時；
[0031]太陽能方陣總功率=3WX24/3.96/0.75=24W。
[0032]從優(yōu)化系統(tǒng)角度考慮，可配置太陽能電池組件40Wp。
[0033](2)蓄電池容量的計算:
[0034]為了使整套網(wǎng)絡在全年能夠正常工作，蓄電池儲備9天的電能。
[0035]bc=axqlxnlxto / cc
[0036]其中:BC為蓄電池容量，A為安全系數(shù)，取1.1?1.4之間，一般取1.1 ；
[0037]QL為負載日平均耗電量，即工作電流乘以日工作小時數(shù)；
[0038]NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)(取9天)；
[0039]TO為溫度修正系數(shù)，一般在(TC以上取I ;
[0040]CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75。
[0041]BC=L IX (0.25X24) X 9 X 1/0.75=79.2Ah
[0042]需配I組12V/80AH的硅膠蓄電池
[0043](3)為了控制整個發(fā)電裝置，防止蓄電池出現(xiàn)過充和過放的情況，系統(tǒng)必須采用太陽能控制器。如前面選用了 12V的蓄電池，這里的控制器的輸入應選用12V輸入的控制器。輸出電流應等于或大于負載電流。因此，采用可12V10A的太陽能控制器。其外形圖如圖3所示。
[0044]以上所有參數(shù)確定好以后就可以購買相應的器材，然后進行安裝、測試。其連接圖如圖1所示。它們的接線順序為:先接蓄電池(盡可能靠近控制器故置)，再接太陽能電池板、DC-DC轉(zhuǎn)換輸入口插座及負載。
[0045]以上是以南京環(huán)境檢測站的PM2.5檢測設備為例的，如應用于其他地方，我們只需要根據(jù)以上計算方法算出相應的參數(shù)，購買器材，搭建系統(tǒng)，就能夠給GPRS模塊和匯聚節(jié)點供電了。
【權利要求】
1.一種采用太陽能供電采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置，其特征在于:包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊(4)、PM2.5傳感器(5)及數(shù)據(jù)傳送模塊，所述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板(3)、太陽能控制器(2)、蓄電池(I);所述太陽能電池板(3)、蓄電池(I)和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路(7)分別與太陽能控制器(2)連接，所述PM2.5傳感器(5)、數(shù)據(jù)采集模塊(4 )和數(shù)據(jù)傳送模塊(6 )通過DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路(7 )與太陽能控制器(2 )相連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊(4)同時分別和PM2.5傳感器(5)和數(shù)據(jù)傳送模塊(6)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用太陽能供電采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)傳送模塊(6)為GPRS數(shù)據(jù)傳送模塊。
【文檔編號】H02J7/00GK203377637SQ201320433393
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年7月22日
【發(fā)明者】張真, 吳亞洲, 戴明, 吳修文, 江健 申請人:南京云創(chuàng)存儲科技有限公司