一種應用太陽能和燃料電池的智能家居控制系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種應用太陽能和燃料電池的智能家居控制系統，包括太陽能發電裝置、燃料電池發電裝置以及微機智能控制裝置，其中，太陽能發電裝置和燃料電池發電裝置的輸出端與微機智能控制裝置相連，微機智能控制裝置的輸出端接與家用電源負荷開關相連；所述太陽能發電裝置包括太陽能電池組、太陽能充電控制器、蓄電池組及ＤＣ－ＡＣ逆變器，其中太陽能電池組通過太陽能充電控制器將太陽能轉換成電能儲存在蓄電池組中，蓄電池組再經ＤＣ－ＡＣ逆變器與家用電源負荷開關相連。本實用新型專利技術在發電和使用過程中均不會對大自然產生溫室氣體和任何污染，通過微機對電源的使用狀態進行監控，構成了一種新型的、環保的、綠色節能高效的智能家居控制。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉智能家居
，具體地說是一種應用太陽能和燃料電池的智能家居控制系統。
技術介紹
近些年來，隨著個人電腦和太陽能PV (Photovoltaic,太陽能光伏技術)技術的普 及、推廣，在當前國際金融危機下，世界各國對節約能源、日益惡劣的人類生存環境的改善 的需要、人類環保意識的增加，使太陽能技術、燃料電池技術和微機控制系統的整合便成了 可能。 傳統的智能家居系統綜合了各類傳感器、各個公司開發的控制器，具有家電控制 功能，但也有如下不足之處存在的各廠商間器件的通用性差，通信協議也千差萬別，在進 行上位機組態或控制時要考慮到各種智能控制器間的通信協議和驅動程序的開發，為大規 模的應用造成了障礙。
技術實現思路
針對現有技術中存在的上述不足之處，本技術要解決的技術問題是提供一種 將微機控制系統、太陽能發電技術以及燃料電池技術進行了整合的應用太陽能和燃料電池 的智能家居控制系統。 為解決上述技術問題，本技術采用的技術方案是 本技術一種應用太陽能和燃料電池的智能家居控制系統包括太陽能發電裝 置、燃料電池發電裝置以及微機智能控制裝置，其中，太陽能發電裝置和燃料電池發電裝置 的輸出端與微機智能控制裝置相連，微機智能控制裝置的輸出端接與家用電源負荷開關相 連。 所述太陽能發電裝置包括太陽能電池組、太陽能充電控制器、蓄電池組及DC-AC 逆變器，其中太陽能電池組通過太陽能充電控制器將太陽能轉換成電能儲存在蓄電池組 中，蓄電池組再經DC-AC逆變器與家用電源負荷開關相連；所述太陽能發電裝置通過電_氫 轉換裝置與燃料電池發電裝置相連；所述電-氫轉換裝置包括電解水制氫裝置及貯氣池， 其中電解水制氫裝置接收太陽能發電裝置中蓄電池組的電能生成氫氣，貯氣池與電解水制 氫裝置的輸出端相連，貯氣池的輸出端接有燃料電池發電裝置；所述微機智能控制裝置包 括計算機及控制器，其中，計算機通過總線橋單元與控制器相連，控制器的輸出端接有各類 用電器；所述計算機還具有LAN接口 ，通過LAN總線接至局域網；所述計算機的USB串口經 數據傳輸單元(DTU)通過GPRS與遠端控制器進行信號傳送；所述計算機具有圖像采集卡， 其接有攝像頭；所述控制器的輸入端接有室內溫度傳感器、濕度傳感器、室內氣體濃度傳感 器、室內紅外傳感器以及設于太陽能發電裝置輸出端的數字電壓表，控制器的輸出端接有 聲光報警器及電控制按鈕，其中電控制按鈕為繼電器的常開觸點，與電源插座的電源開關 并聯連接；所述計算機還具有GPRS手機、3G智能手機、數傳電臺或藍牙適配器，其中GPRS手機通過WAP服務器與互聯網相連；3G手機通過3G服務器與互聯網相連；數傳電臺通過串口與計算機、遠程控制器相連，藍牙適配通過藍牙局域網與控制器進行短距離信號傳輸。 本技術具有以下有益效果及優點 1.本技術將家庭利用太陽能發出的電能并且能夠在太陽能不足時利用燃料 電池技術發出的電能為家庭供電并做為太陽能的互為備用的環保雙電源系統，兩種環保能 源為家庭的雙電源系統。兩種能源在發電和使用過程中均不會對大自然產生溫室氣體和任 何污染，是造福子孫后代并將在不久將來推廣和使用的技術。 2.本技術通過微機控制將兩者結合起來，對電源的使用狀態進行監控，保證 能源的合理分配，并延長電池的使用壽命，構成了一種新型的、環保的、綠色節能高效的智 能家居控制。 3.本技術可適用多種傳輸方式實施對家用電器的控制，通過GPRS手機或3G 智能手機發送控制代碼，對家電狀態無線遠程監測控制(理論上是手機信號覆蓋處都可)； 通過數傳電臺對中遠程控制設備進行監測控制(IOKM范圍內如有中繼站更遠，實時性，可 靠性高)；通過WIFI網絡和藍牙網絡提供近距離無線接入。附圖說明圖1為本技術結構框圖； 圖2為本技術中太陽能發電裝置及燃料電池發電裝置電能轉換原理框圖； 圖3為本技術中太陽能發電裝置結構示意圖； 圖4為本技術中燃料電池發電裝置原理示意圖； 圖5為本技術的一個實施例原理圖。 圖6為應用本技術的智能家居控制系統拓撲結構圖。具體實施方式如圖1 3所示，本技術包括太陽能發電裝置、燃料電池發電裝置以及微機智 能控制裝置，其中，太陽能發電裝置和燃料電池發電裝置的輸出端與微機智能控制裝置相 連，微機智能控制裝置的輸出端與家用電源負荷開關相連。太陽能發電裝置包括太陽能電 池組、太陽能充電控制器、蓄電池組及DC-AC逆變器，其中太陽能電池組通過太陽能充電控 制器將太陽能轉換成電能儲存在蓄電池組中，蓄電池組再經逆變器與家用電源負荷開關相 連。所述太陽能發電裝置通過電-氫轉換裝置與燃料電池發電裝置相連。電-氫轉換裝置 包括電解水制氫裝置及貯氣池，其中電解水制氫裝置接收太陽能發電裝置中蓄電池組的剩 余電能生成氫氣，貯氣池與電解水制氫裝置的輸出端相連，貯氣池的輸出端接有燃料電池 發電裝置。 太陽能電池組是太陽能發電裝置的核心部分，也是太陽能發電裝置中價值最高的 部分，其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，送往蓄電池中存儲起來；太陽能充電控制器 的作用是控制整個太陽能發電裝置的工作狀態，并對燃料電池發電裝置起到過充電保護、 過放電保護的作用。在溫差較大的地方，太陽能充電控制器還具備溫度補償的功能及其他 附加功能，如光控開關、時控開關等。 本實施例中，燃料電池發電裝置采用鉛酸電池(也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池)。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放 出來。本技術在應用太陽能的基礎上應用燃料電池技術，做為太陽能發電的補充。 如圖4所示，燃料電池就是將在氫氣里存儲的化學能在不燃燒的情況下，并且在 催化劑的作用下，和空氣中的氧氣發生反應，同時形成電壓，且這種反應有很高的轉換效率 可以高達30% -50% ，燃料電池組產生的電能通過DC-AC逆變器轉換為交流220V供給用戶 使用。氫氣成也可以通過催化水解制氫裝置生成。 DC-AC逆變器太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC 的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使 用DC-AC逆變器。 如圖6所示，本實施例中，微機智能控制裝置為本技術所述系統的控制層部 分，主要包括計算機及控制器、數據傳輸單元(DTU)DTU、 PCI轉串口卡、圖像采集卡以及無 線路由器(802. 11B網絡即WIFI無線網絡)，其中，計算機通過總線橋單元與控制器相連，控 制器的輸出端接有各類用電器；計算機的LAN接口通過LAN總線接至局域網；計算機的USB 串口經DTU通過GPRS與遠端控制器進行信號傳送；計算機通過圖像采集卡，其接有攝像 頭；控制器的輸入端接有室內溫度傳感器、濕度傳感器、室內氣體濃度傳感器、室內紅外傳 感器、電表、煤氣表、冷熱水表以及設于太陽能發電裝置輸出端的數字電壓表或其變送器， 控制器的輸出端接有聲光報警器及電控制按鈕等，其中電控制按鈕為繼電器的常開觸點， 與電源插座的電源開關并聯連接；太陽能發電裝置與燃料電池發電裝置的使用轉換通過空 氣開關進行轉換(如圖5所示)。計算機中存有圖像處理軟件及工業組態軟件。 本技術還可具有GPRS手本文檔來自技高網...

【技術保護點】
其特征在于：包括太陽能發電裝置、燃料電池發電裝置以及微機智能控制裝置，其中，太陽能發電裝置和燃料電池發電裝置的輸出端與微機智能控制裝置相連，微機智能控制裝置的輸出端接與家用電源負荷開關相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：田冰，孫明光，
申請(專利權)人：田冰，
類型：實用新型
國別省市：21[中國|遼寧]