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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 太陽(yáng)能輔助供電智能數(shù)據(jù)采集車(chē)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品利用了太陽(yáng)能作為輔助能源設(shè)備，符合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展要求，具體設(shè)計(jì)時(shí)太陽(yáng)能可以直接給系統(tǒng)供電，也可以給鋰電池充電儲(chǔ)能，克服了太陽(yáng)能的不穩(wěn)定輸出。針對(duì)當(dāng)前太陽(yáng)能利用方面的局限，設(shè)計(jì)了可折疊電池板功能，自動(dòng)尋光功能，分別來(lái)彌補(bǔ)太陽(yáng)能利用效率低下及太陽(yáng)光方位改變的問(wèn)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(xì)介紹：
- (1)：新概念車(chē)設(shè)計(jì)——太陽(yáng)能電池板輔助供電——本小車(chē)一改以往小車(chē)僅以電池供電的設(shè)計(jì)，額外的增加了太陽(yáng)能電池板來(lái)輔助供電；小車(chē)在傳統(tǒng)供電模式下可以實(shí)現(xiàn)普通的遙控功能，前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；而且額外設(shè)置了一套電能儲(chǔ)存設(shè)備——鋰電池——作為太陽(yáng)能存儲(chǔ)設(shè)備；當(dāng)電池板接收光照時(shí)，將給電池充電，此鋰電池可以給單片機(jī)控制系統(tǒng)供電。 (2)：雖然當(dāng)前太陽(yáng)能無(wú)法給整個(gè)系統(tǒng)供電，但是當(dāng)今時(shí)代的主題是新能源，隨著太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率的提高，新型能源車(chē)將在不久的將來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。 (3)：自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能電池板角度——現(xiàn)在大部分利用太陽(yáng)能的的裝置，都將太陽(yáng)能電池板固定；或者電池板按照固定的程序， 根據(jù)一天當(dāng)中太陽(yáng)方位角的改變，來(lái)實(shí)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(guò)四個(gè)方向上的傳感器，將各個(gè)方向上的光照強(qiáng)度信息進(jìn)行采集，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)對(duì)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(gè)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(shí)，使電池板始終正對(duì)太陽(yáng)光的方向，來(lái)獲得最大的太陽(yáng)能利用率。相對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板利用裝置，提高了光照利用率，是本作品的一個(gè)創(chuàng)新之處。 (4)：太陽(yáng)能電池板自動(dòng)伸展/ 收縮結(jié)構(gòu)——為了最大限度的利用太陽(yáng)能，車(chē)載電池板的面積比較大，但不影響小車(chē)的正常運(yùn)動(dòng)。因?yàn)殡姵匕迕娣e的擴(kuò)大而占據(jù)了不小的空間。同時(shí)，無(wú)光條件下，大面積的電池板裸露，對(duì)電池板的使用壽命有所影響，通過(guò)電池板可折疊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在無(wú)光條件下，裸露電池板的面積最小。而傳統(tǒng)的利用太陽(yáng)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(zhǎng)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(gè)問(wèn)題，是本作品的一個(gè)創(chuàng)新之處。 (5)：基于上位機(jī)的遠(yuǎn)程控制——實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境下，通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)完成當(dāng)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(duì)人體的傷害。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明的目的： 問(wèn)題日益成為大眾乃至一個(gè)國(guó)家的關(guān)注，開(kāi)發(fā)新的能源成為了人們面對(duì)又一難題。核能的利用和開(kāi)發(fā)解決了一些問(wèn)題，但是幾次重大的核事故又引起人們對(duì)這一能源的質(zhì)疑。而太陽(yáng)能毫無(wú)疑問(wèn)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(dāng)今問(wèn)題，充滿(mǎn)了巨大的現(xiàn)實(shí)意義。而將太陽(yáng)能應(yīng)用在智能采集車(chē)上，通過(guò)無(wú)線傳輸將采集的信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的控制上，只需在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的上位機(jī)處就可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理。并由此解決現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。這是非常有意義的一件事。而此太陽(yáng)能供電智能采集車(chē)就可以解決此類(lèi)問(wèn)題。 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)： (1)：新概念車(chē)設(shè)計(jì)——太陽(yáng)能電池板輔助供電——本小車(chē)一改以往小車(chē)僅以電池供電的設(shè)計(jì)，額外的增加了太陽(yáng)能電池板來(lái)輔助供電；小車(chē)在傳統(tǒng)供電模式下可以實(shí)現(xiàn)普通的遙控功能，前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；而且額外設(shè)置了一套電能儲(chǔ)存設(shè)備——鋰電池——作為太陽(yáng)能存儲(chǔ)設(shè)備；當(dāng)電池板接收光照時(shí)，將給電池充電，此鋰電池可以給單片機(jī)控制系統(tǒng)供電。 (2)：雖然當(dāng)前太陽(yáng)能無(wú)法給整個(gè)系統(tǒng)供電，但是當(dāng)今時(shí)代的主題是新能源，隨著太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率的提高，新型能源車(chē)將在不久的將來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。 (3)：自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能電池板角度——相對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板利用裝置，提高了光照利用率，是本作品的一個(gè)創(chuàng)新之處。 (4)：太陽(yáng)能電池板自動(dòng)伸展/ 收縮結(jié)構(gòu)——為了最大限度的利用太陽(yáng)能，因?yàn)殡姵匕迕娣e的擴(kuò)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(gè)創(chuàng)新之處。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- (1)：小車(chē)設(shè)計(jì)使用太陽(yáng)能電池板給鋰電池充電，通過(guò)鋰電池對(duì)外供電，一是解決的了太陽(yáng)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(wèn)題； (2)：自動(dòng)調(diào)整角度的太陽(yáng)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(yáng)能利用裝置固定模式、固定調(diào)整角度模式的問(wèn)題。 (3)：相對(duì)于現(xiàn)有的完全裸露的太陽(yáng)能電池板裝置，本作品的電池板可自由折疊設(shè)計(jì)，一方面：延長(zhǎng)了太陽(yáng)能電池板的使用壽命；另一方面：能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板面積的擴(kuò)展，提高對(duì)太陽(yáng)能的利用。 (4)：基于C++Builder軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)的上位機(jī)控制平臺(tái)，對(duì)一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行幀頭和幀尾的校驗(yàn)，挺高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕ＷC對(duì)終端設(shè)備實(shí)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(jìn)行對(duì)當(dāng)前環(huán)境下溫濕度的測(cè)量。測(cè)濕精度可達(dá)5%RH,測(cè)溫精度可達(dá)2攝氏度，8位分辨率。
獲獎(jiǎng)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(jiǎng)
作品所處階段
- 完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 實(shí)物作品
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)： （1）：此小車(chē)可以作為未來(lái)新型能源車(chē)的模板，設(shè)計(jì)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(chǔ)存能量的方法，更是克服了受自然條件約束這一致命的問(wèn)題；小車(chē)設(shè)計(jì)為新能源車(chē)設(shè)計(jì)指明方向。 （2）：太陽(yáng)能供電小車(chē)不僅在現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景，而且在各種航天探測(cè)器上也可以有相當(dāng)大的應(yīng)用。 （3）：因?yàn)槭腔谏衔粰C(jī)的遠(yuǎn)程終端控制，可以用來(lái)在環(huán)境惡劣條件下代替人進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、分析、控制。 （4）：自動(dòng)尋光、太陽(yáng)電池板可折疊等設(shè)計(jì)，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(gè)方向 推廣前景及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益： （1）：此小車(chē)可以作為未來(lái)新型能源車(chē)的模板，設(shè)計(jì)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(chǔ)存能量的方法，更是克服了受自然條件約束這一致命的問(wèn)題；小車(chē)設(shè)計(jì)為新能源車(chē)設(shè)計(jì)指明方向。 (2）：太陽(yáng)能供電小車(chē)不僅在現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景，而且在各種航天探測(cè)器上也可以有相當(dāng)大的應(yīng)用。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 當(dāng)前對(duì)太陽(yáng)能的利用，可能最理想的就是太陽(yáng)能發(fā)電站了；在日常生活中，太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能路燈等都得到了很好的應(yīng)用；但是就車(chē)載太陽(yáng)能而言，技術(shù)發(fā)展尚不成熟，這個(gè)主要的局限性在于電池板的利用效率上；當(dāng)今世界上太陽(yáng)能最高利用率是17%，所以，在當(dāng)前形勢(shì)下，要獲取更高的太陽(yáng)能量，就必須擴(kuò)大電池板面積；增大電池板面積就直接帶來(lái)了體積，重量，費(fèi)用三大問(wèn)題，對(duì)于汽車(chē)行業(yè)而言，最大的挑戰(zhàn)在于體積上，因?yàn)檐?chē)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(chē)的提出，但是離真正得到應(yīng)用還有一定的距離。 當(dāng)前車(chē)載太陽(yáng)能電池板基本用于玩具模型，作為創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)；還有比較成熟的應(yīng)用就是星球探測(cè)小車(chē)設(shè)計(jì)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(chē)的設(shè)計(jì)也主要源于此類(lèi)設(shè)計(jì)，但是在這個(gè)設(shè)計(jì)之上增加了額外的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。可收縮電池板設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)是直接針對(duì)電池板體積，使用的時(shí)候展開(kāi)，不使用的時(shí)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(shí)收起之后將不會(huì)影響到車(chē)體?？勺詣?dòng)尋光設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)為解決車(chē)體及陽(yáng)光方位改變問(wèn)題而定，車(chē)作為一個(gè)隨時(shí)運(yùn)動(dòng)的個(gè)體，太陽(yáng)的方位也是在不斷的改變，自動(dòng)尋光設(shè)計(jì)可以讓電池板在任何時(shí)間正對(duì)太陽(yáng)方位，從而獲得更大的能量。 小車(chē)的設(shè)計(jì)可以說(shuō)是針對(duì)當(dāng)前車(chē)載太陽(yáng)能的瓶頸作了一個(gè)試探，設(shè)計(jì)的針對(duì)性較強(qiáng)，實(shí)測(cè)效果比較理想，雖然現(xiàn)在只是設(shè)計(jì)模型，但是好的創(chuàng)意終究會(huì)得到認(rèn)同的，我也相信車(chē)載太陽(yáng)能系統(tǒng)終將出現(xiàn)。
