基本信息
- 項目名稱：
- 太陽能輔助供電智能數(shù)據(jù)采集車
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品利用了太陽能作為輔助能源設(shè)備，符合當前時代發(fā)展要求，具體設(shè)計時太陽能可以直接給系統(tǒng)供電，也可以給鋰電池充電儲能，克服了太陽能的不穩(wěn)定輸出。針對當前太陽能利用方面的局限，設(shè)計了可折疊電池板功能，自動尋光功能，分別來彌補太陽能利用效率低下及太陽光方位改變的問題，解除了在利用方面兩大致命限制，具有很好的推廣前景。
- 詳細介紹：
- (1)：新概念車設(shè)計——太陽能電池板輔助供電——本小車一改以往小車僅以電池供電的設(shè)計，額外的增加了太陽能電池板來輔助供電；小車在傳統(tǒng)供電模式下可以實現(xiàn)普通的遙控功能，前進，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；而且額外設(shè)置了一套電能儲存設(shè)備——鋰電池——作為太陽能存儲設(shè)備；當電池板接收光照時，將給電池充電，此鋰電池可以給單片機控制系統(tǒng)供電。 (2)：雖然當前太陽能無法給整個系統(tǒng)供電，但是當今時代的主題是新能源，隨著太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率的提高，新型能源車將在不久的將來得以實現(xiàn)。 (3)：自動調(diào)整太陽能電池板角度——現(xiàn)在大部分利用太陽能的的裝置，都將太陽能電池板固定；或者電池板按照固定的程序， 根據(jù)一天當中太陽方位角的改變，來實現(xiàn)電池板的固定模式的轉(zhuǎn)變。本系統(tǒng)的電池板調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向是通過四個方向上的傳感器，將各個方向上的光照強度信息進行采集，再經(jīng)過單片機對數(shù)據(jù)的處理，從而產(chǎn)生電池板轉(zhuǎn)向的控制。使得整個電池板轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)非常的靈活，更能根據(jù)不同的環(huán)境條件做出相應(yīng)的改變。與此同時，使電池板始終正對太陽光的方向，來獲得最大的太陽能利用率。相對傳統(tǒng)太陽能電池板利用裝置，提高了光照利用率，是本作品的一個創(chuàng)新之處。 (4)：太陽能電池板自動伸展/ 收縮結(jié)構(gòu)——為了最大限度的利用太陽能，車載電池板的面積比較大，但不影響小車的正常運動。因為電池板面積的擴大而占據(jù)了不小的空間。同時，無光條件下，大面積的電池板裸露，對電池板的使用壽命有所影響，通過電池板可折疊系統(tǒng)，實現(xiàn)在無光條件下，裸露電池板的面積最小。而傳統(tǒng)的利用太陽能電池板的裝置，電池板基本處于完全裸露的狀態(tài)，不利于延長電池板的使用壽命。本作品的電池板可折疊系統(tǒng)解決了這個問題，是本作品的一個創(chuàng)新之處。 (5)：基于上位機的遠程控制——實現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境下，通過無線傳輸技術(shù)完成當前環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、處理、分析等。從而減少惡劣環(huán)境對人體的傷害。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 發(fā)明的目的： 問題日益成為大眾乃至一個國家的關(guān)注，開發(fā)新的能源成為了人們面對又一難題。核能的利用和開發(fā)解決了一些問題，但是幾次重大的核事故又引起人們對這一能源的質(zhì)疑。而太陽能毫無疑問是最清潔的、最具發(fā)展前景的新能源。充分利用新能源解決當今問題，充滿了巨大的現(xiàn)實意義。而將太陽能應(yīng)用在智能采集車上，通過無線傳輸將采集的信號傳輸?shù)缴衔粰C的控制上，只需在遠離現(xiàn)場的上位機處就可實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)測、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、分析、處理。并由此解決現(xiàn)實的問題。這是非常有意義的一件事。而此太陽能供電智能采集車就可以解決此類問題。 設(shè)計創(chuàng)新點： (1)：新概念車設(shè)計——太陽能電池板輔助供電——本小車一改以往小車僅以電池供電的設(shè)計，額外的增加了太陽能電池板來輔助供電；小車在傳統(tǒng)供電模式下可以實現(xiàn)普通的遙控功能，前進，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；而且額外設(shè)置了一套電能儲存設(shè)備——鋰電池——作為太陽能存儲設(shè)備；當電池板接收光照時，將給電池充電，此鋰電池可以給單片機控制系統(tǒng)供電。 (2)：雖然當前太陽能無法給整個系統(tǒng)供電，但是當今時代的主題是新能源，隨著太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率的提高，新型能源車將在不久的將來得以實現(xiàn)。 (3)：自動調(diào)整太陽能電池板角度——相對傳統(tǒng)太陽能電池板利用裝置，提高了光照利用率，是本作品的一個創(chuàng)新之處。 (4)：太陽能電池板自動伸展/ 收縮結(jié)構(gòu)——為了最大限度的利用太陽能，因為電池板面積的擴大而占據(jù)了不小的空間，收縮可以大大減小面積，是本作品的一個創(chuàng)新之處。
科學(xué)性、先進性
- (1)：小車設(shè)計使用太陽能電池板給鋰電池充電，通過鋰電池對外供電，一是解決的了太陽能的自然條件約束，二是解決的電池板轉(zhuǎn)化不穩(wěn)定及輸出功率小的問題； (2)：自動調(diào)整角度的太陽能電池板可以獲得最大的光照，得到最大的能量；解決了現(xiàn)有太陽能利用裝置固定模式、固定調(diào)整角度模式的問題。 (3)：相對于現(xiàn)有的完全裸露的太陽能電池板裝置，本作品的電池板可自由折疊設(shè)計，一方面：延長了太陽能電池板的使用壽命；另一方面：能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽能電池板面積的擴展，提高對太陽能的利用。 (4)：基于C++Builder軟件平臺開發(fā)的上位機控制平臺，對一幀數(shù)據(jù)進行幀頭和幀尾的校驗，挺高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，保證對終端設(shè)備實現(xiàn)精確的控制。 (5)：數(shù)據(jù)采集器：基于DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，進行對當前環(huán)境下溫濕度的測量。測濕精度可達5%RH,測溫精度可達2攝氏度，8位分辨率。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 獲得西安電子科技大學(xué)第二十屆星火杯特等獎
作品所處階段
- 完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 實物作品
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點及技術(shù)優(yōu)勢： （1）：此小車可以作為未來新型能源車的模板，設(shè)計的可行性及科學(xué)性已經(jīng)作了相關(guān)的分析，尤其是采用儲存能量的方法，更是克服了受自然條件約束這一致命的問題；小車設(shè)計為新能源車設(shè)計指明方向。 （2）：太陽能供電小車不僅在現(xiàn)代交通運輸業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景，而且在各種航天探測器上也可以有相當大的應(yīng)用。 （3）：因為是基于上位機的遠程終端控制，可以用來在環(huán)境惡劣條件下代替人進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、分析、控制。 （4）：自動尋光、太陽電池板可折疊等設(shè)計，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)電池板的固定模式，可作為新能源利用的一個方向 推廣前景及市場經(jīng)濟效益： （1）：此小車可以作為未來新型能源車的模板，設(shè)計的可行性及科學(xué)性已經(jīng)作了相關(guān)的分析，尤其是采用儲存能量的方法，更是克服了受自然條件約束這一致命的問題；小車設(shè)計為新能源車設(shè)計指明方向。 (2）：太陽能供電小車不僅在現(xiàn)代交通運輸業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景，而且在各種航天探測器上也可以有相當大的應(yīng)用。
同類課題研究水平概述
- 當前對太陽能的利用，可能最理想的就是太陽能發(fā)電站了；在日常生活中，太陽能熱水器，太陽能路燈等都得到了很好的應(yīng)用；但是就車載太陽能而言，技術(shù)發(fā)展尚不成熟，這個主要的局限性在于電池板的利用效率上；當今世界上太陽能最高利用率是17%，所以，在當前形勢下，要獲取更高的太陽能量，就必須擴大電池板面積；增大電池板面積就直接帶來了體積，重量，費用三大問題，對于汽車行業(yè)而言，最大的挑戰(zhàn)在于體積上，因為車體的大小直接決定了所能承載電池板的大小。雖然有新概念車的提出，但是離真正得到應(yīng)用還有一定的距離。 當前車載太陽能電池板基本用于玩具模型，作為創(chuàng)新點設(shè)計；還有比較成熟的應(yīng)用就是星球探測小車設(shè)計及人工衛(wèi)星的供電設(shè)備，這些應(yīng)用都比較成熟，我們小車的設(shè)計也主要源于此類設(shè)計，但是在這個設(shè)計之上增加了額外的創(chuàng)新設(shè)計?？墒湛s電池板設(shè)計，這個設(shè)計是直接針對電池板體積，使用的時候展開，不使用的時候收起，這樣電池板的體積可以做到很大，功率提到較高，同時收起之后將不會影響到車體?？勺詣訉す庠O(shè)計，此設(shè)計為解決車體及陽光方位改變問題而定，車作為一個隨時運動的個體，太陽的方位也是在不斷的改變，自動尋光設(shè)計可以讓電池板在任何時間正對太陽方位，從而獲得更大的能量。 小車的設(shè)計可以說是針對當前車載太陽能的瓶頸作了一個試探，設(shè)計的針對性較強，實測效果比較理想，雖然現(xiàn)在只是設(shè)計模型，但是好的創(chuàng)意終究會得到認同的，我也相信車載太陽能系統(tǒng)終將出現(xiàn)。
