一种太阳能高效多功能采集装置

本发明属于结构设计，涉及一种采集和监测装置，尤其涉及一种太阳能高效多功能采集装置。

背景技术：

1、海上太阳能转换效率的提升是一个复杂的问题，需要从多个方面进行考虑和优化。但目前现有的海上太阳能采集装置通常采用浮动式太阳能板形式，是一种直接安装在水面上的太阳能采集装置。它们由一系列太阳能电池板组成，安装在浮体上，如高密度聚乙烯(hdpe)制成的浮筒或浮标。但由于这些装置位于远离陆地的海上，维护和修理工作变得困难且昂贵。此外，海洋环境的恶劣条件也可能增加设备的损坏风险。海洋环境的不稳定性和多样性对太阳能采集设备及其搭载的水文监测装置提出了更高的要求。例如，太阳能电池板需要具有更高的耐盐雾和耐腐蚀性；传感器需要具有更高的精度和稳定性以应对海洋环境的复杂变化。总的来说，现有技术存在以下不足：搭载设备安装布置方式固化；太阳能利用效率较低；功能单一；智能化程度不够；内部散热效率较低。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能高效多功能采集装置，实现太阳能转换、太阳光折射、光学检测、高效散热等工作功能。该系统助力于智慧海洋工程建设，以机电工程/能量转换技术为核心，采用卷轴组、特制玻璃隔板、显微检测装置等为核心的机构模式，实现海洋环境的无人平台能源采集、转化与水文检测。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、一种太阳能高效多功能采集装置，包括防水外壳，导水管，以及设于防水外壳内的卷轴组、两块玻璃隔板、太阳能储能面板、显微检测装置、弹性薄膜和智能控制器；所述两块玻璃隔板上下平行设置，固定于所述防水外壳内部；所述太阳能储能面板和显微检测装置设于防水外壳底部，位于所述玻璃隔板下方；每块玻璃隔板分别配备所述卷轴组，所述卷轴组包括两个卷轴，分别设于玻璃隔板两侧，用于带动所述弹性薄膜运动从而使其拉紧或放松；所述弹性薄膜呈环形带状，环绕所述玻璃隔板以及卷轴设置；所述玻璃隔板中部、以及位于所述玻璃隔板上下面的弹性薄膜中部均设有电磁铁；所述智能控制器通过计算太阳能储能面板接收的光照参数，控制所述卷轴组运转以及电磁铁磁性变化，带动弹性薄膜变形从而形成不同的光线折射、聚焦角度，进而使所述太阳能储能面板提高储能效率、或者为显微检测装置提供光照条件；所述导水管用于抽取待测海水供所述显微检测装置进行光学检测，并排出检测后的海水。

4、上述技术方案中，进一步地，所述的防水外壳设计为中空椭圆筒柱形，且所述防水外壳的顶部透光。

5、进一步地，所述玻璃隔板的左右两端设计为左凹、右凹型，供所述卷轴固定、转动。

6、进一步地，所述智能控制器通过计算太阳能储能面板接收的光照参数，控制所述卷轴组运转以及电磁铁磁性变化，带动弹性薄膜变形从而形成不同的光线折射、聚焦角度，具体方法为：智能控制器控制上方玻璃隔板的卷轴组运转使上面的弹性薄膜松弛，下面的弹性薄膜被拉紧，使上面的弹性薄膜中部的电磁铁与玻璃隔板中部的电磁铁产生斥力，智能控制器控制下方玻璃隔板的卷轴组运转使下面的弹性薄膜松弛，上面的弹性薄膜被拉紧，下方玻璃隔板下面的弹性薄膜中部的电磁铁与玻璃隔板中部的电磁铁产生斥力，形成凸透镜形态；

7、智能控制器控制下方玻璃隔板的卷轴组运转使下面的弹性薄膜松弛，上面的弹性薄膜被拉紧，使下面的弹性薄膜中部的电磁铁与玻璃隔板中部的电磁铁产生斥力，智能控制器控制下方玻璃隔板的卷轴组运转使上面的弹性薄膜松弛，下面的弹性薄膜被拉紧，下方玻璃隔板上面的弹性薄膜中部的电磁铁与玻璃隔板中部的电磁铁产生斥力，形成凹透镜形态。

8、进一步地，在每个卷轴组中，两根卷轴成对转动，每根卷轴设于玻璃隔板端部且部分嵌入于玻璃隔板内，所述卷轴旋转时带动弹性薄膜形成松弛或者紧绷状态。

9、更进一步地，所述弹性薄膜分为左右两端区域和上下区域；其中，左右两端区域的弹性要弱于上下区域，左右两端区域的粗糙度大于上下区域。

10、进一步地，所述导水管为透明材质，能够抽取和排出待测海水；所述导水管的进口处设计有过滤网，用于过滤海水。

11、更进一步地，所述导水管的中部为半球状结构，用于承载待测液体。

12、更进一步地，所述显微检测装置包含一台光学摄像机，所述光学摄像机可根据最佳光照角度，环绕所述导水管中部半球状结构的圆心进行转动。

13、进一步地，所述太阳能储能面板固定于所述防水外壳底部边缘区域，与海水之间具有更大的热交换面积。

14、本发明的发明原理为：

15、考虑到对于水上无人平台(如浮标等)监测任务的日益多元化、远程化，在承载自身越来越重的检测设备、越来越大的发热量，若能有效提升能量转换效率、优化采集与检测设备间的结构位置关系，势必将大幅提升水上无人平台的续航里程与功能特性。卷轴组和玻璃隔板间的相互配合，在有效提升自身能量采集转化效率的同时，为光学检测设备提供了有力的照射条件。对于相对狭小的水上无人平台搭载空间，光学折射线路的设计，将为仪器设备的安装布置提供更优的解决方案，散热较大的能量接收转化装置被设计在外壳内部边缘区域，提高密闭安全的同时更保证了散热冷却效率。系统各部件设计巧妙、精准贴合，并且在太阳能采集转化设备、水文监测设备、智能控制系统的相互配合下，大幅提升了系统的智能化水平，相关数据得以有效利用与传输。

16、本发明的太阳能高效多功能采集装置存在以下优点：

17、1搭载设备安装布置方式更加灵活；

18、2 太阳能利用效率较高；

19、3 功能多元化；

20、4 智能化程度较高；

21、5 内部散热效率较高。

技术特征：

1.一种太阳能高效多功能采集装置，包括防水外壳，导水管，以及设于防水外壳内的卷轴组、两块玻璃隔板、太阳能储能面板、显微检测装置、弹性薄膜和智能控制器；所述两块玻璃隔板上下平行设置，固定于所述防水外壳内部；所述太阳能储能面板和显微检测装置设于防水外壳底部，位于所述玻璃隔板下方；每块玻璃隔板分别配备所述卷轴组，所述卷轴组包括两个卷轴，分别设于玻璃隔板两侧，用于带动所述弹性薄膜运动从而使其拉紧或放松；所述弹性薄膜呈环形带状，环绕所述玻璃隔板以及卷轴组设置；所述玻璃隔板中部、以及位于所述玻璃隔板上下面的弹性薄膜中部均设有电磁铁；所述智能控制器通过计算太阳能储能面板接收的光照参数，控制所述卷轴组得运转以及电磁铁的磁性变化，带动弹性薄膜变形从而形成不同的光线折射、聚焦角度，进而使所述太阳能储能面板提高储能效率、或者为显微检测装置提供光照条件；所述导水管用于抽取待测海水供所述显微检测装置进行光学检测，并排出检测后的海水。

2.根据权利要求1所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述的防水外壳设计为中空椭圆筒柱形，且所述防水外壳的顶部透光。

3.根据权利要求1所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述玻璃隔板的左右两端设计为左凹、右凹型，供所述卷轴固定、转动。

4.根据权利要求1所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，在每个卷轴组中，两根卷轴成对转动，每根卷轴设于玻璃隔板端部且部分嵌入于玻璃隔板内，所述卷轴旋转时带动弹性薄膜形成松弛或者紧绷状态。

5.根据权利要求1所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述弹性薄膜分为左右两端区域和上下区域；其中，左右两端区域的弹性弱于上下区域，左右两端区域的粗糙度大于上下区域。

6.根据权利要求5所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述智能控制器通过计算太阳能储能面板接收的光照参数，控制所述卷轴组运转以及电磁铁磁性变化，带动弹性薄膜变形从而形成不同的光线折射、聚焦角度，具体方法为：智能控制器控制上方玻璃隔板的卷轴组运转使上面的弹性薄膜松弛，下面的弹性薄膜被拉紧，使上面的弹性薄膜中部的电磁铁与玻璃隔板中部的电磁铁产生斥力，智能控制器控制下方玻璃隔板的卷轴组运转使下面的弹性薄膜松弛，上面的弹性薄膜被拉紧，下方玻璃隔板下面的弹性薄膜中部的电磁铁与玻璃隔板中部的电磁铁产生斥力，形成凸透镜形态；

7.根据权利要求1所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述导水管为透明材质，所述导水管的进口处设计有过滤网，用于过滤海水。

8.根据权利要求7所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述导水管的中部为半球状结构，用于承载待测液体。

9.根据权利要求8所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述显微检测装置包含一台光学摄像机，所述光学摄像机可根据最佳光照角度，环绕所述导水管中部半球状结构的圆心进行转动。

10.根据权利要求1所述的太阳能高效多功能采集装置，其特征在于，所述太阳能储能面板固定于所述防水外壳底部边缘区域。

技术总结本发明公开了一种太阳能高效多功能采集装置，包括防水外壳，导水管，以及设于防水外壳内的卷轴组、两块玻璃隔板、太阳能储能面板、显微检测装置、弹性薄膜和智能控制器；所述智能控制器通过计算太阳能储能面板接收的光照参数，控制卷轴组运转以及电磁铁磁性变化，带动弹性薄膜变形从而形成不同的光线折射、聚焦角度，进而使所述太阳能储能面板提高储能效率、或者为显微检测装置提供光照条件；所述导水管用于抽取待测海水供所述显微检测装置进行光学检测，并排出检测后的海水。本发明引入光学折射的同时，更将机械结构优化技术巧妙的融合于水上设备内部空间，更加智能便捷、运行参数明确、续航/检测能力较高，适合于在海洋环境下大规模推广。技术研发人员：李文欣,李乐凯,吴俊义,张牛山,杨辉,陈昱桦,顾喆宇,蒋家豪,陈海峰,赵晓东,高寒阳,陈国金受保护的技术使用者：杭州电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26