城市中高樓層不可避免的會出現背陽面的建筑空間。長期在這樣的空間內辦公生活，人們的身心健康會受到極大的損害。因此，急需研制一種新型智能光導溫控系統，實現背陽面建筑環境以及地下空間環境的智能化、自動化改善，保證室內人員始終處于最舒適的環境中。

一、研究對象和方法

 運用文獻資料法、實驗法、專家訪談法，數據分析法等方法對本文進行了研究對追光導光儲能系統進行研究

二、結果與分析

（一）智能追光導光儲能系統的功能需求分析

系統主要包括光導追蹤模塊、傳輸模塊、光伏儲能模塊以及智能溫控模塊。綜合考慮各模塊的功能，進行系統需求功能分析如下:1.能夠檢測太陽光照的強弱，自動追蹤太陽，并使菲涅爾透鏡始終與太陽處于最佳照射角。2.能夠實現太陽光的聚集，并且能將聚集的太陽光穩定傳輸至室內，要求系統能有聚光和傳輸的特性。3.能夠將陽光中有害的光線分離出來，過濾有害光，使光照達到相對柔和健康的狀態，要求系統能有區分光譜的能力。

（二）智能追光導光儲能系統的總體設計思路

根據系統的功能需求，將系統分為光導追蹤傳輸裝置、光伏追蹤儲能裝置以及智能溫控裝置三部分：1.光導追蹤傳輸裝置包括太陽光追蹤裝置、太陽光導入裝置、有害陽光頻譜的分離裝置、放射裝置。2.光伏追蹤儲能裝置包括太陽能電池組件、蓄電池、控制器和逆變器，可通過將太陽能轉換為電能, 用于光伏發電系統中的蓄電。3.智能溫控裝置主要包括溫度傳感器、單片機控制器、溫控器。工作電源來自光伏追蹤儲能裝置。

（三）智能追光導光儲能系統的具體技術路線

1.光導追蹤傳輸裝置 

1.太陽光追蹤裝置：該裝置通過四個光敏電阻模塊獲得四個光照強度信息，并將數據輸入到單片機, 單片機通過計算后, 獲得輸出信號并對舵機發送指令，控制舵機轉動,從而使雙軸云臺實時跟蹤太陽, 使安裝在云臺上的菲涅爾透鏡或采光裝置對準太陽, 聚焦陽光。太陽光導入裝置：光線經過菲涅爾透鏡之后能匯聚到一點上。采用菲涅爾透鏡, 因為它具有優良的光學特性, 聚光效果好, 能提高單位面積上的光通量。2.有害陽光頻譜分離裝置：通過光纖入口精確定位使透鏡對不同波長的光焦距不同的原理, 將自然界中具有放射性的射線進行分離, 同時保留一定的紅外輻增熱和1/2160的紫外線。經過過濾的光線和光纖入口處需要高精度對焦, 以濾除紫外線和紅外線。3.散射裝置：散射裝置采用LED透鏡,通過調整LED透鏡和光導纖維出口之間的距離，可以將收集到的太陽光均勻地散射到室內空間。

2. 光伏追蹤儲能裝置

由于地球白夜交替和陰雨特殊變化, 如果系統進入夜間或陰天照明, 它必須有一個儲能裝置來存儲電能，即通過太陽能電池板將太陽能轉換為電能,利用太陽能充電控制器將電能儲存到光伏發電儲能系統中的蓄電池組里。1.太陽能電池組件：太陽能電池組件是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。它由多個光伏電池單元通過串并聯的方式組合起來, 是所有太陽能電源的主要組成部分，它轉化的電能儲存于蓄電池組中用來給整個系統供能。2.太陽能充電控制器：太陽能充電控制器的作用就是控制太陽能電池組件產生的電能儲存到蓄電池里,它對于蓄電池的工作以及壽命有著重要的作用。3.蓄電池組：將光伏電池組件轉化的電能以化學能的形式儲存起來，在需要電能的時候，通過化學能釋放電能。能夠適應家用環境的頻繁充放電情況，具有良好的循環用電性能，擁有較長的循環壽命，維護簡單，對高溫不敏感，低溫條件下能夠正常充放電，能量的利用率高。4.逆變器：逆變器是將蓄電池提供的直流電轉化為家用交流電的裝置。日常生活中的設備大部分采用的是220V、50HZ的交流電，而光伏發電技術產生的電流為直流電, 因此該系統中加入了逆變器。逆變器具備一定的帶載能力、保護能力以及絕緣能力。對待不同的工作環境, 逆變器還有一定的適應能力,從而保證太陽能光伏電源供電的穩定性。

3.智能溫控裝置

1.智能溫度控制器：選用stc-1000數顯微電腦溫度控制器。該裝置工作電源來自光伏追蹤儲能系統，stc-1000數顯微電腦溫度控制器可以檢測室內溫度，經過與用戶預設的溫度范圍比對后輸出控制參數，驅動U12PTC加熱裝置或12706半導體制冷裝置來將溫度控制在預設的合理范圍之內。2.蓄電池組：該裝置即為4.2.3所述的蓄電池組。3.PTC陶瓷加熱片：選用U12PTC陶瓷加熱片。工作電源來自光伏追蹤儲能系統，智能溫度控制器檢測室內溫度并與用戶預設的溫度作對比，如果室內溫度低于用戶預設溫度時，智能溫度控制器驅動U12PTC陶瓷加熱裝置。從而將溫度控制在用戶預設的合理范圍之內。4.半導體制冷裝置：選用半導體制冷裝置。工作電源同樣來自于光伏追蹤儲能裝置。智能溫度控制器檢測室內溫度并與用戶預設的溫度作對比，如果室內溫高于用戶預設溫度時，智能溫度控制器驅動半導體制冷裝置。從而將溫度控制在用戶預設的合理范圍之內。

4.補光燈和遠程控制裝置

當系統處于夜間或陰雨天氣、光照強度無法滿足正常的使用需求時，用戶可以自行打開補光燈補光。遠程控制裝置及裝置效率計算：采用YS-WK4A遠程控制繼電器模塊，用戶可以使用移動終端遠程控制以上裝置的啟停。采用遠程控制的方式，可以進一步節省能源，減少能源的過度使用，提高設備的人機關系。假設一年內晴天數為300天，每天有效光照時間為8小時。平均每平方米每年接受太陽能量為1700kwh，平均每天接受能量WP為4.7kwh。每平方米光伏板平均發電功率為120w。每平方米光伏板平均每天發電量WF為1.4kwh。一個單位的光導裝置有效導光面積S1是 2.26平方米；一個單位的光伏追蹤儲能裝置發電面積S2為4平方米。  

5.模擬實驗分析

為了驗證智能家居追光導光儲能系統的合理性和可行性，我在農村老家選取了背陽面建筑空間作為實驗對象。在此空間頂部安裝光導追蹤傳輸裝置、光伏追蹤儲能裝置以及智能溫控裝置等執行機構，采集6個光照度和溫度變化值，并利用MATLAB繪制成數據曲線，

背陽面建筑空間在系統工作之前光照度為79Lux，溫度為3攝氏度，而室內最佳光照度為300到500Lux，這里取400Lux為標準，當系統檢測到光照度不足時，光伏追蹤儲能系統工作，為光導系統提供工作電壓，光導系統開始工作，使光照度迅速上升最后穩定在400Lux范圍左右波動。同理，室內最佳溫度為25攝氏度，當系統檢測到溫度不足時，光伏追蹤儲能系統工作，為溫控系統提供工作電壓，溫控器開始工作，使溫度迅速上升最后穩定在25攝氏度。由此表明: 基于太陽追蹤技術的智能光導儲能溫控系統可以在短時間內調控背陽面建筑空間的溫度以及光照度指標，保證室內總是處于最佳環境參數下。

三、結語

  本研究設計了基于太陽追蹤技術的智能光導儲能溫控系統，簡要概述了系統的方案原理，結合系統功能需求，完成了智能光導溫控系統的總體設計思路，并做出了相應實物模型。

文章來源：  《產品可靠性報告》  http://www.007hgw.com/w/kj/32519.html