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专利号: 2020108530834
申请人: 姚伟建
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统,其特征在于:包括光照检测模块、计时累计模块、光照预处理筛选模块、映射热量分析模块、太阳能存储数据模块、集热管热量转换处理模块、水温检测模块、热量吸收阻碍分析模块、预警控制处理模块和照射遮挡装置;

所述光照检测模块安装在太阳能热水器的水箱上,采用光照强度传感器,用于实时检测太阳能热水器所在环境中照射的光照强度,并将检测的光照强度分别发送至光照预处理筛选模块和预警控制处理模块,若光照强度大于第一光照强度阈值时,光照检测模块发送计时触发指令至计时累计模块;

所述计时累计模块用于统计太阳能热水器所受的光照强度大于第一光照强度阈值下的光照累计时长,并将统计的太阳能热水器照射的累计时长发送至映射热量分析模块;

所述太阳能存储数据模块用于存储太阳能热水器在各光照等级下经照射时间t后单只集热管吸收的热量以及存储不同太阳能转化率对应的水垢转换比例系数,并存储太阳能热水器的水箱容量、水箱内存储的水体积以及每天存储水箱中的实时水温数值;

所述光照预处理筛选模块用于接收光照检测模块发送的实时光照强度,对实时光照强度进行光照等级评定,依次将实时光照强度与各光照等级所对应的光照强度范围进行筛选处理,以对实时光照强度进行光照等级归类,并提取计时累计模块中太阳能热水器照射的累计时长,分析出太阳能热水器在各光照等级下的照射时长;

所述映射热量分析模块,与光照预处理筛选模块连接,提取光照预处理筛选模块中太阳能热水器在各光照等级下的照射时长,并提取太阳能存储数据模块中在各光照等级下单位时间内单只集热管吸收的热量,采用热量吸收累计公式模拟出太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量;

所述集热管热量转换处理模块与映射热量分析模块连接,用于提取太阳能热水器在当天阳光照射下吸收的热量以及水箱内存储的水的体积v,采用比热容计算公式 统计出太阳能热水器的水箱中的理论水温变化量Δt,且Q=E,m=ρv,v为水箱中注入水的体积,ρ为水的密度,并将太阳能吸收的热量所转换的理论水温变化量发送至热量吸收阻碍分析模块;

其中,所述热量吸收累计公式 E表示为太阳能热水器在当前阳光照射

下吸收的热量,S表示为集热管的数量,Df表示为太阳能热水器在第f个光照等级下经照射时间T′后单只集热管吸收的热量,Tf表示为太阳能热水器在第f个光照等级下累计照射的时间;

所述水温检测模块为温度传感器,安装在水箱内,用于实时检测水箱中的水温,并将检测的水箱中的实时水温分别发送至太阳能存储数据模块、热量吸收阻碍分析模块和预警控制处理模块;

所述热量吸收阻碍分析模块分别与集热管热量转换处理模块和水温检测模块连接,用于接收水温检测模块发送的实时温度,对实时温度进行分析,校准水箱中的实际水温变化量,并接收集热管热量转换处理模块发送的太阳能热水器水箱中的理论水温变化量Δt,将实际水温变化量以及理论水温变化量Δt代入水垢含量核算模型,以分析出平均每个集热管中水垢的含量,并将分析出的集热管中水垢的含量发送至预警控制处理模块;

所述预警控制处理模块用于接收热量吸收阻碍分析模块发送的集热管中水垢的含量,并将集热管中水垢的含量与设定的最低太阳能转化率所对应的水垢含量进行比值作为水垢待清洁系数,并将水垢待清洁系数发送至热水器显示终端,同时,预警控制处理模块接收水温检测模块发送的水箱中的实时温度以及接收光照检测模块发送的光照强度,一旦水箱中的实时温度大于设定的温度阈值且光照强度大于设定的第一光照强度阈值,则预警控制处理模块发送遮挡执行控制指令至照射遮挡装置,以对太阳能热水器的集热管进行遮蔽。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统,其特征在于:所述水垢含量核算模型对应的公式为 β表示

为太阳能热水器中水温的保温衰减系数,β<1,保温衰减系数与保温箱所采用的保温材质有关,Δt表示为太阳能热水器水箱中的理论水温变化量,Δt″表示为水箱中的实际水温变化量,u表示为单位面积的集热管产生的水垢, 为太阳能热水器在当前水垢影响下的太阳能转化率,δ表示为该太阳能转化率所对应的水垢转换比例系数,0<δ<1,太阳能转化率与水垢转换比例系数一一对应,r表示为集热管的半径,L表示为集热管的长度。

3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统,其特征在于:所述热量吸收阻碍分析模块对水温检测模块发送的实时温度进行校准,具体包括以下步骤:R1、接收水温检测模块发送的实时温度,以等时间间隔抽取水箱中水的实时温度,按照抽取的时间先后对等间隔时间抽取的水箱中水的实时温度排序,分别为t1,t2,...,tk,...,tm;

R2、提取水箱中的初始实时温度t1;

R3、依次将下一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk+1与上一等时间间隔抽取的水箱中水的实时温度tk进行对比,统计相邻等时间间隔内的温度变化量t′k=tk+1‑tk,k=1,

2,...,m;

R4、判断相邻等时间间隔内的温度变化量t′k是否均大于等于0,若均大于等于0,则水箱中的实际水温变化量Δt″=tm‑t1,若其中一相邻等时间间隔内的温度变化量t′k小于0,则放弃当天采集的水箱中水的实时温度。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统,其特征在于:所述照射遮挡装置包括太阳能热水器本体(1)、压紧固定机构(2)和遮挡机构(3),太阳能热水器本体(1)两侧对称固定有第一挡块(11)和第二挡块(12),第一挡块(11)和第二挡块(12)间通过轴承固定有传动丝杠(13),且第一挡块(11)和第二挡块(12)还固定有与传送丝杠(13)相平行的限位杆,第二挡块(12)上固定有电机(14),电机(14)的输出轴与传动丝杠(13)一端固定;

所述遮挡机构(3)包括支撑横板(31),支撑横板(31)两侧固定有限位挡板(32)和插接板(33),两限位挡板(32)通过轴承固定有转动轴(34),转动轴(34)一端与转动电机的输出轴连接,转动轴(34)上缠绕有遮挡布(35),遮挡布(35)一端固定有传动螺纹块(36),传动螺纹块(36)内开有螺纹孔(37)和限位柱滑动配合的导通孔(38),传动螺纹块(36)与传送丝杠(13)螺纹配合;

所述压紧固定机构(2)固定在第二挡块(12)侧面,压紧固定机构(2)对插接板(33)进行压紧固定。

5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统,其特征在于:所述压紧固定机构(2)包括固定底座(21)、两对称设置的夹紧板(23)、螺纹套筒(24)和弹性夹板(25),固定底座(21)上固定有圆柱台(22),圆柱台(22)上开有凹槽以及用于限制螺纹套筒(24)上下移动距离的限位槽(222),凹槽和限位槽(222)相连通,凹槽将圆柱台(22)划分成第一半圆柱台和第二半圆柱台,第一半圆柱台和第二半圆柱台间固定有连接柱(221),凹槽内安装有两夹紧板(23),夹紧板(23)与连接柱(221)滑动配合,夹紧板(23)包括中部夹紧板、上部夹紧板和下部夹紧板,中部夹紧板分别与上部夹紧板和下部夹紧板固定,上部夹紧板下端面设有第一压紧凸起(231),下部夹紧板与中部夹紧板间的夹角小于(90)度,螺纹套筒(24)与圆柱台(22)表面螺纹连接,螺纹套筒(24)内开有环形凹槽(241),环形凹槽(241)内滑动安装有压紧件,压紧件包括压紧板(242),压紧板(242)下端面固定有第二压紧凸起(243),压紧板(242)两侧固定有与限位槽(222)滑动配合的连接柱(244),连接柱(244)一端与环形凹槽(241)滑动配合。

6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的太阳能热水器智能分析管理系统,其特征在于:所述压紧固定机构(2)还包括弹性夹板(25),所述弹性夹板(25)通过螺栓(26)固定在固定底座(21)上端面,弹性夹板(25)与夹紧板(23)线接触。