太阳能热利用信息系统的设计及研发

太阳能热利用信息系统的设计及研发

近年来随着全球变暖趋势的不断加快，各国为了减缓这一趋势，纷纷采用清洁能源。太阳能能源作为其中一种，得到了大范围的使用。由于各地采光度的不同，导致太阳能在实际利用中，热利用未能达到设计目的.为此，有必要加强太阳能热利用信息系统的设计及研发。本文从热利用系统方面探讨一下如何设计及研发。

标签：信息技术；热能利用；光电转换

引言

太阳能热系统在实际运用中，容易受到地理因素的影响。在实际的运用中，太阳能的热利用随着季节的变化而变化，为了保证光能利用效率的最大化，需要在热系统设计时严谨设计、科学设计，最大限度地保证光能转换为热能。伴随着科学技术的发展，太阳能技术借助信息化技术可以实现光能的有效利用，使光能转换减少不必要的浪费。

1、太阳能的概念

太阳能是一种新型清洁能源，现代社会中常用于热水器加热。太阳能是使用太阳的辐射能量，通过太阳能设备将其转化为电能或者热能。太阳辐射能量穿透地球大气层到达地表，只有其实际热量的22亿分之一，但这些热量仍是十分巨大的，若能充分利用，则可以获得巨大的能源效益。但是当下的太阳能设备对太阳能的利用率依然很低，未能实现高效利用。

太阳能使用光伏板组件进行光能的转换，通过光伏板可以把太阳的辐射能量转化为电能，储存在光伏电池中。实现照明、加热、发电等功能。太阳能作为清洁能源，有着普遍性、无污染性、长久性的特点，太阳能使用的是太阳发出的辐射能量，按照太阳内部的燃烧速度还可以使用上百亿年。但是太阳能也有着分散性、不稳定、利用效率低下的特点。这一特点是由于人类科技的发展水平所限制的，受限于技术水平，在太阳能的利用上存在着成本较高的问题，虽然近年来技术有所发展，但是对于太阳能的利用率仍未超過30%。因此，需要对太阳能在利用上进行技术上的突破。

2、太阳能热利用系统

太阳能在利用方式上有光热和光电之分，其中，太阳能热能的利用最为广泛，电能因为其成本问题而未能大规模使用。常用的热能设备有太阳能热水器、采暖设施、太阳灶等。太阳能热水系统常用于家庭和一些光能充足的地区，以我国北部为例，内蒙古地区地广人稀，使用其他能源设备建设成本较高，而这一地区光源充足，使用太阳能热水系统，可以有效的解决能源问题。太阳能热利用系统功能的有效发挥离不开信息技术的支持，使用GIS技术和物联网技术可以使太阳

能热利用系统最大化采光，最大化的转换为热能和电能，优化光伏板和光能电池的使用效率。

3、太阳能热系统中的信息技术

3.1 物联网技术

物联网技术是一互联网技术为基础，对互联网技术的延伸与发展。它由虚拟的网络技术延伸到物品中，实现物品间的信息交互。物联网是在1999年被提出，在2005年开始普及，2009年以来获得了巨大发展。我国在2009年把物联网技术列为新兴战略性产业，开始大力发展物联网技术。物联网技术由感知层、网络层和应用层三个层次组成，在技术上由传感器技术、RFID技术和嵌入式系统技术组成。其中，传感器技术属于感知层，通过感知层的工作，可以为太阳能热系统采集必要的信息，实现信息的传输与执行，是整个物联网技术的核心所在。网络层是使用网络技术进行物联网的运行，现在常用的网络技术有Internet、WLAN、LTE等，通过网络技术可以实现太阳能热系统的远距离搭建与信息的传输。应用层的技术有M2M平台、人工智能等，其中M2M平台是为顾客提供终端服务的平台，M2M平台具有良好的适用性，可以使客户通过各种方式接入，通过计费管理，可以有效的实现用户的鉴权功能和数据的识别处理功能。物联网技术是在互联网技术的基础之上通过传感器技术、M2M平台和网络层的支持，实现太阳能热系统的信息共享，协同工作的系统。

3.2 GIS地理技术

地理信息系统对太阳能热系统的裨益极大。地理信息系统借助计算机技术，可以实现地理数据的整理与处理，通过信息技术的支持，对地球的地表信息进行数字处理，有效的实现了地理数据的采集、处理、储存、分析和显示等功能。地理信息技术系统是以人员、硬件、软件、数据组合的系统，其中人员是关键，所有的技术离不开专业人员的技术支持；硬件包括计算机硬件，也包括遥感技术、空间技术、卫星技术等硬件，GIS系统数据采集的实现离不开这些技术的支持；软件是专用的GIS系统管理软件，软件的开发由专业公司制作，它由GIS信息管理软件和数据库软件以及影音软件组成；数据系统是建立在数据库技术上的，通过储存在数据库，可有有效的调用数据进行地理信息的分析和处理。当今的GIS信息系统对太阳能热系统作用很大，太阳能热系统的构建受地理因素影响很大，地球上各地的采光量是不同的，使用GIS信息系统，可以为太阳能热系统的搭建提供必要的地理信息，因地制宜地构建太阳能热系统，最大化的采光，使太阳能热系统发挥出最大功效。

4、太阳能热系统使用信息技术进行构建

4.1 物联网技术的运用

使用物联网技术主要使用其传感器技术和网络层技术。在太阳能热系统中使用传感器技术可以实现太阳辐射能量数据的采集，监测太阳能的气温和气压信

息，实现太阳能热系统运行的监测与预警。再通过网络层技术把监测技术传递到太阳能热系统控制中心，使监控中心完成对信息的分析和处理、储存工作。通过网络层技术可以实现大型太阳能热系统的协同工作，实现各个太阳能点的信息互动，加强了太阳能热系统对各个节点的控制能力。在分析数据上有一个临界值，该值是为安全运行值，一旦超过临界值，系统就会报警，防止太阳能热系统的不正常运行。

4.2 GIS技术的运用

在太阳能热系统的构建上使用GIS地理信息技术，可以使太阳能热系统的构建更具科学性、严谨性、合理性和效率性。通过建立地理空间信息数据库，实现太阳能热系统的数据数字化和信息化处理，把数据分析结果通过可视化技术显示出来，增强了太阳能热系统的可观性和可操作性。便于对太阳能热系统的控制和调节。使用GIS信息技术主要在系统构建和安装上，根据各地地理纬度、经度的不同，太阳能系统对太阳能辐射能量的吸收也是不同的，若是按照统一标准安装，无疑会浪费太阳能热系统的设备能力，若是能够按照各地的实际太阳能辐射能量进行光能的收集与处理，就会使太阳能热系统发挥出最大作用，而这一切离不开GIS地理信息系统的支持。GIS为太阳能热系统的构建提供了充足的地理信息数据，为太阳能热系统的构建提供了科学的设计计划。

5、结语

太阳能热系统使用信息技术可以有效的提升太阳能热系统的工作效率，提升对太阳辐射能量的利用效率，使太阳能热系统把太阳能硬件的潜力发挥出来。使太阳能作为清洁能源在日常使用中获得越来越多的使用。