一种水利工程湖面改造用浮板自动跟踪太阳能光伏板阵列
技术领域
本发明涉及水利工程
技术领域
，更具体地说，本发明具体为一种水利工程湖面改造用浮板自动跟踪太阳能光伏板阵列。背景技术
太阳能是一种清洁能源，利用光伏电站将太阳能直接转化成电能是一种高效的利用太阳能的方式。目前光伏电站主要是建设在地面上，例如利用闲置的土地来建设，但是，因为照射能量分布密度小，受气象条件影响较大，所以陆上光伏电站通常需要占用很大的面积。在经济发达地区土地资源宝贵，建设光伏电站受到了很大的限制，水上光伏是指利用闲置的水面来建设光伏电站，上光伏电站具有不占用土地资源，减少水体蒸发，避免藻类生长等诸多优点，有着广阔的发展前景。
水面上空旷无遮掩，是建造太阳能光伏电站的好地方，为了加强环境的保护，我国大力提倡建造太阳能光伏电站，但可以安装太阳能光伏电站的土地越来越少，池塘、水库和湖泊也因难以建造或建造成本过高而无法大面积地建造水上太阳能光伏电站，使空旷无遮掩的水面得不到利用，同时，也限制了光伏发电新能源在水面上的运用和推广。
目前，水上光伏电站的实施方式上主要采用漂浮式或基桩固定式阵列，在水面上建造的太阳能光伏电站还是采用打桩建造能安装太阳能组件的安装架，不但耗时长、成本高，还因为有的池塘、水库和湖泊的水底有厚厚的淤泥，而无法通过打桩建造安装太阳能组件的安装架，被迫放弃太阳能光伏电站的安装，另一种用于漂浮式水面光伏阵列的主要是一体式整体浮台，由高密度聚乙烯吹塑而成，浮台与浮台之间通过塑料连接耳实现连接，保证整个漂浮逐渐的固定，浮台搭建成本较高，搭建繁琐。
另外，现有的光伏阵列主要采用整体式控制系统，即采用控制终端计算和预测光线直射角对各个光伏板的倾角进行统一调整，由于铺设面积较广以及地域的差异，不同光伏板所接收阳光的直接角具有一定偏差，统一调控的方式无法对地形的差异做出针对性的调整，导致部分光伏板受光率较低，存在一定缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种水利工程湖面改造用浮板自动跟踪太阳能光伏板阵列，利用多独立式浮板平台和阵列搭建机构结构实现各个光伏板的安装，并通过阵列搭建机构进行相互拼接组合形成大面积光伏阵列，从而实现湖面大面积的铺设架构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种水利工程湖面改造用浮板自动跟踪太阳能光伏板阵列，包括浮板平台和光伏板，所述浮板平台的底面固定安装有阵列搭建机构，所述阵列搭建机构的底面可拆卸安装有垂降稳定机构，所述浮板平台的顶面固定安装有倾角调节机构和锁定机构，所述倾角调节机构的内部活动安装有弧形齿架，所述光伏板固定安装于弧形齿架的顶面，所述光伏板的一侧固定安装有受光监测机构；
所述阵列搭建机构包括第一连接条板和第二连接条板，所述第一连接条板和第二连接条板呈垂直较差布置，所述第一连接条板和第二连接条板的两端均分别设有连接插座和插片，所述连接插座和插片的表面均开设有锁定孔，所述连接插座的内部开设有与插片相适配的插槽；
所述垂降稳定机构包括拼装杆和稳定锤头组件，所述拼装杆的底端固定焊接有螺纹杆，所述拼装杆和稳定锤头组件的顶端开设有与螺纹杆相适配的螺纹孔，所述稳定锤头组件包括连接杆、配重锤头和河床插杆，所述连接杆和河床插杆分别与配重锤头的上下两端固定连接；
所述倾角调节机构包括调节导座和驱动电机，所述弧形齿架的表面开设有与调节导座相适配的运动导槽，所述弧形齿架的内侧设有轮齿，所述驱动电机的输出轴固定套接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与弧形齿架的轮齿相啮合，所述调节导座和驱动电机的底面与浮板平台的顶面固定连接。
所述受光监测机构包括受光暗盒和光敏元件，所述光敏元件固定安装于受光暗盒的内部，所述光敏元件的顶面固定套接有位于受光暗盒内部的吸光导筒，所述受光暗盒的内部固定安装有导光板，所述导光板的表面开设有通光孔并固定安装于吸光导筒的顶端。
优选地，所述浮板平台为PE吹塑加工形成，所述浮板平台的内部为空心腔体结构且浮板平台的厚度小于5cm，所述阵列搭建机构为铝合金型材材质构件，所述阵列搭建机构的内部为空心腔体。
优选地，所述阵列搭建机构的底面设有与螺纹杆大小结构相同的螺杆，所述螺杆位于第一连接条板和第二连接条板连接处的底面，所述拼装杆的顶部通过螺纹孔与所述螺杆相连接。
优选地，所述拼装杆和稳定锤头组件为钢材质构件，所述拼装杆和稳定锤头组件的外侧喷涂有防锈漆层，所述配重锤头呈水滴状，所述河床插杆的底端呈斜面锥头结构。
优选地，所述弧形齿架为半圆弧形结构，所述弧形齿架圆弧内侧的两端嵌入均安装有限位开关，所述限位开关的输出端电性连接有控制器，所述控制器的输出端与驱动齿轮的输入端电性连接。
优选地，所述限位开关为压电开关结构，所述控制器为继电控制器，所述控制器的输入端与受光监测机构的输出端电性连接。
优选地，所述受光暗盒和光敏元件的顶面与光伏板的表面平行，所述吸光导筒的内侧涂抹有黑胶漆层，所述导光板透光孔卡接有透光膜片。
优选地，所述锁定机构包括锁止座和锁止刹片，所述锁止座的内侧固定安装有电动推杆，所述电动推杆的输出端与锁止刹片的一侧固定连接，所述锁止刹片呈对称布置于弧形齿架的两侧并与弧形齿架的两侧摩擦抵接。
本发明的技术效果和优点：
1、上述方案中，该光伏阵列采用拼装式漂浮组件，利用多独立式浮板平台和阵列搭建机构结构实现各个光伏板的安装，并通过阵列搭建机构进行相互拼接组合形成大面积光伏阵列，从而实现湖面大面积的铺设架构，且利用垂降稳定机构进行整个阵列的稳定固定，保证该光伏阵列稳定；
2、上述方案中，该光伏阵列采用阵列搭建机构结构进行相互拼装，利用第一连接条板和第二连接条板分别实现阵列的横向和竖向拼接，结构简单拼接方便可有效提高光伏阵列的组装效率，降低安装成本；
3、上述方案中，该光伏阵列采用独立式调节结构，利用受光监测机构进行受光率监测，通过控制倾角调节机构的驱动使得阳光直射进入受光监测机构的内部由光敏元件进行受光感知电信号控制倾角调节机构的驱动从而实现各个光伏板的独立式角度调节，保证不同区域位置光伏板达到最优受光角度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的阵列搭建机构结构示意图；
图3为本发明的倾角调节机构结构示意图；
图4为本发明的垂降稳定机构结构示意图；
图5为本发明的受光监测机构截面结构示意图；
图6为本发明的锁定机构结构示意图；
图7为本发明的追光控制结构电路示意图。
附图标记为：
1、浮板平台；2、阵列搭建机构；3、垂降稳定机构；4、倾角调节机构；5、弧形齿架；6、光伏板；7、受光监测机构；8、锁定机构；21、第一连接条板；22、第二连接条板；23、连接插座；24、插片；25、锁定孔；231、插槽；31、拼装杆；32、稳定锤头组件；33、螺纹杆；321、连接杆；322、配重锤头；323、河床插杆；41、调节导座；42、驱动电机；43、驱动齿轮；51、运动导槽；52、限位开关；71、受光暗盒；72、导光板；73、光敏元件；74、吸光导筒；81、锁止座；82、锁止刹片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1至附图7本发明的实施例提供一种水利工程湖面改造用浮板自动跟踪太阳能光伏板阵列，包括浮板平台1和光伏板6，浮板平台1的底面固定安装有阵列搭建机构2，阵列搭建机构2的底面可拆卸安装有垂降稳定机构3，浮板平台1的顶面固定安装有倾角调节机构4和锁定机构8，倾角调节机构4的内部活动安装有弧形齿架5，光伏板6固定安装于弧形齿架5的顶面，光伏板6的一侧固定安装有受光监测机构7；
阵列搭建机构2包括第一连接条板21和第二连接条板22，第一连接条板21和第二连接条板22呈垂直较差布置，第一连接条板21和第二连接条板22的两端均分别设有连接插座23和插片24，连接插座23和插片24的表面均开设有锁定孔25，连接插座23的内部开设有与插片24相适配的插槽231；
垂降稳定机构3包括拼装杆31和稳定锤头组件32，拼装杆31的底端固定焊接有螺纹杆33，拼装杆31和稳定锤头组件32的顶端开设有与螺纹杆33相适配的螺纹孔，稳定锤头组件32包括连接杆321、配重锤头322和河床插杆323，连接杆321和河床插杆323分别与配重锤头322的上下两端固定连接；
倾角调节机构4包括调节导座41和驱动电机42，弧形齿架5的表面开设有与调节导座41相适配的运动导槽51，弧形齿架5的内侧设有轮齿，驱动电机42的输出轴固定套接有驱动齿轮43，驱动齿轮43与弧形齿架5的轮齿相啮合，调节导座41和驱动电机42的底面与浮板平台1的顶面固定连接，
在该实施例中，浮板平台1为PE吹塑加工形成，浮板平台1的内部为空心腔体结构且浮板平台1的厚度小于5cm，阵列搭建机构2为铝合金型材材质构件，阵列搭建机构2的内部为空心腔体，在浮板平台1和阵列搭建机构2的内部形成浮力空腔，从而提高支撑浮力。
在该实施例中，阵列搭建机构2的底面设有与螺纹杆33大小结构相同的螺杆，螺杆位于第一连接条板21和第二连接条板22连接处的底面，拼装杆31的顶部通过螺纹孔与螺杆相连接，拼装杆31和稳定锤头组件32为钢材质构件，拼装杆31和稳定锤头组件32的外侧喷涂有防锈漆层，配重锤头322呈水滴状，河床插杆323的底端呈斜面锥头结构。
具体的，垂降稳定机构3通过螺纹连接安装于阵列搭建机构2的底面，通过垂降稳定机构3的重锤结构在浮台晃动的过程中，利用水流对垂降稳定机构3的反作用力保证浮板平台1的稳定。
在该实施例中，弧形齿架5为半圆弧形结构，弧形齿架5圆弧内侧的两端嵌入均安装有限位开关52，限位开关52的输出端电性连接有控制器，控制器的输出端与驱动齿轮43的输入端电性连接，限位开关52为压电开关结构，控制器为继电控制器，控制器的输入端与受光监测机构7的输出端电性连接。
具体的，利用受光监测机构7进行受光检测，从而自动控制光伏板6的追光控制，当驱动齿轮43接触端弧形齿架5一端的限位开关52后触发先信号控制驱动齿轮43进行反向旋转，从而反向调节光伏板6的倾角。
在该实施例中，受光监测机构7包括受光暗盒71和光敏元件73，光敏元件73固定安装于受光暗盒71的内部，光敏元件73的顶面固定套接有位于受光暗盒71内部的吸光导筒74，受光暗盒71的内部固定安装有导光板72，导光板72的表面开设有通光孔并固定安装于吸光导筒74的顶端，受光暗盒71和光敏元件73的顶面与光伏板6的表面平行，吸光导筒74的内侧涂抹有黑胶漆层，导光板72透光孔卡接有透光膜片。
在该实施例中，锁定机构8包括锁止座81和锁止刹片82，锁止座81的内侧固定安装有电动推杆，电动推杆的输出端与锁止刹片82的一侧固定连接，锁止刹片82呈对称布置于弧形齿架5的两侧并与弧形齿架5的两侧摩擦抵接，通过锁定机构8的夹持锁止，提高光伏板6的稳定性以应对大风等恶劣天气。
本发明的工作过程如下：
该光伏阵列在安装时，首先利用浮板平台1和阵列搭建机构2搭建阵列浮台，将阵列搭建机构2一端的插片24插接进入另一个阵列搭建机构2一端的连接插座23内部，并在锁定孔25的内部插入螺杆进行锁止连接，即可，依此步骤重复通过第一连接条板21和第二连接条板22两端的连接插座23和插片24进行横向和纵向的拼接形成完整的水面浮台将倾角调节机构4、倾角调节机构4和锁定机构8固定于浮板平台1的表面，在合适位置或靠近浮台边缘的阵列搭建机构2的底面安装垂降稳定机构3，根据水位高度，选择合适数量的拼装杆31进行首尾组合呈长杆并将稳定锤头组件32固定于拼装杆31的最底端，将垂降稳定机构3通过螺纹连接安装于阵列搭建机构2的底面，通过垂降稳定机构3的重锤结构在浮台晃动的过程中，利用水流对垂降稳定机构3的反作用力保证浮板平台1的稳定；
在光线直射光伏板6和受光监测机构7的表面时，光线直接通过导光板72表面通孔直射至光敏元件73的表面，光敏元件73发出控制信号停止倾角调节机构4的驱动，并开启锁定机构8结构，利用锁止座81内部的推杆结构推动锁止刹片锁止刹片82与弧形齿架5的两侧进行夹紧，防止外界风力对光伏板6的影响；
当太阳光线无法直射光伏板6和受光监测机构7表面时，光线通过导光板72表面透孔进入吸光导筒74内部，而无法直射至光敏元件73表面后，光敏元件73发出电信号控制锁定机构8的收缩并开启倾角调节机构4，由驱动电机42转动驱动弧形齿架5沿调节导座41的导向作用下进行偏转，从而调节光伏板6的角度，当驱动齿轮43接触端弧形齿架5一端的限位开关52后触发先信号控制驱动齿轮43进行反向旋转，从而反向调节光伏板6的倾角，直至光线通过导光板72的表面直射到光敏元件73表面，由光敏元件73控制锁定机构8进行闭合夹持并停止倾角调节机构4的驱动。
最后应说明的几点是，首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次，本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
