TW202245405A

TW202245405A - 太陽能板無線電源感測裝置及監控系統

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Publication number: TW202245405A
Application number: TW110116350A
Authority: TW
Inventors: 黃顯榮
Original assignee: 金建電子有限公司
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2022-11-16
Also published as: TWI773299B

Abstract

一種太陽能板無線電源感測裝置及監控系統，此無線電源感測裝置可針對太陽能板功能加以追蹤，此感測裝置包含有電力單元、中央處理單元及偵測單元，電力單元係利用外界的電場、磁場等高頻訊號轉化為工作電源，來提供感測裝置工作，中央處理單元則用以控制偵測單元，並利用偵測單元監測太陽能板的工作溫度並加以顯示；若太陽能板數目眾多更可以無線電源感測裝置組成監控系統，藉由太陽能板的排列配置來監控整個系統及故障排除，進而降低損失。

Description

太陽能板無線電源感測裝置及監控系統

本發明為一種感測裝置，此感測裝置更特別為一種以電場或磁場來無線驅動電源之太陽能板感測裝置，可應用於太陽面板功能加以追蹤監控及故障排除之應用。

目前全球的用油和家庭用油的價格居高不下，已經是普遍的現象。石油與煤炭，因人口過多加上人類的大量使用結果，讓人類用油的年數減少許多，地球上也因能源使用過度而出現種種環境生態之破壞。因此，為了因應石油和煤炭的快速減少，而能源需求卻愈來愈多的情況之下，人類不得不發展其他替代能源。

此時便是使用再生能源的最好時刻，由太陽輻射出來的能量相當龐大，據估計太陽輻射可有將近5成被地表吸收使用，所以只要能多加利用，太陽能有潛力可以成為真正的永久能源，利用太陽能板進行太陽能的吸收，已經是近年來相當熱門的課題，在不斷的研究與改良之下，太陽能板的使用效率以及使用範圍已越來越進步。

太陽能板是指：利用光電半導體材料的光生伏打效應，而將太陽能轉化為直流電能的設施，目前用來發電的半導體材料主要有：單晶矽、多晶矽、非晶矽及碲化鎘等，由於近年來各國都在積極推動可再生能源的應用，光電產業的發展十分迅速，太陽能板可以大規模安裝在地表上成為光電電站，也可以置於建築物的房頂或外牆上，形成光電建築一體化。

但太陽能板數目眾多形成光電電站時，必需同時大幅架設電線，並注意太陽能板的溫度、濕度及電壓，若產生短路或是溫度上升而燃燒，將會形成龐大的損失；習知的太陽能板監控作業中，通常皆由工作人員在現場定時監測，避免太陽能板出現突發之異常狀況，再以線路將資料傳送至監控之設備，但由於線路長度有限，若太陽能板與監控設備距離太遠，便會難以進行線路設置，另外由於線路在長時間使用下，有折損之疑慮，此亦其不足之處；故如何使太陽能板能減少損失，實為一亟待解決之技術課題。

由於習知技術中太陽能板在陽光普照下，因品質問題會造成溫度上升而形成燒毀，甚至於整體光電電站破壞而報廢，有鑑於前述習知技術之缺點，本發明揭露一種太陽能板無線電源感測裝置及監控系統，其目的在於監控太陽能板來減少損失，此無線電源感測裝置可針對太陽能板功能加以追蹤，此感測裝置包含有電力單元、中央處理單元及偵測單元，電力單元係利用外界的電場、磁場等高頻訊號轉化為工作電源，來提供感測裝置工作，中央處理單元則用以控制偵測單元，並利用偵測單元監測太陽能板的工作溫度並加以顯示；若太陽能板數目眾多更可以無線電源感測裝置組成監控系統，藉由太陽能板的排列配置來監控整個系統及故障排除，進而降低損失。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1A~1C:太陽能板

2:外部電場

3:監控端

4:接收端

5:全球定位系統

10:感測裝置

11:電力單元

12:天線組

13:中央處理單元

14:偵測單元

15:顯示單元

111:接收器

112:整流電路

113:濾波電路

131:運算放大器

132:記憶體

133:無線單元

151:第一發光元件

152:第二發光元件

第1圖為本發明太陽能板無線電源感測裝置第一實施例示意圖；

第2圖為本發明太陽能板無線電源感測裝置之電力單元示意圖；

第3圖為本發明太陽能板無線電源感測裝置之顯示單元示意圖；

第4圖為本發明太陽能板無線電源感測裝置第二實施例示意圖；

第5圖為本發明太陽能板無線電源感測裝置之中央處理單元示意圖；

第6圖為本發明太陽能板監控系統示意(1)圖；及

第7圖為本發明太陽能板監控系統示意(2)圖。

根據本發明所揭示太陽能板無線電源感測裝置，請參閱「第1圖」所示，其為本發明太陽能板無線電源感測裝置第一實施例示意圖。

本發明太陽能板無線電源感測裝置，此感測裝置10用以偵測一太陽面板之狀況，感測裝置包含有電力單元11、天線組12、中央處理單元13及偵測單元14組合而成，其中電力單元11用以將電場、磁場等高頻訊號轉換為工作電源傳送至其他單元，而天線組12更包含至少一高頻天線，且天線組12與電力單元11連接，用以接收外界電場、磁場等高頻訊號；中央處理單元13與電力單元11連接，用以接收太陽面板之狀況，並將太陽面板之狀況轉換為數據訊號，而偵測單元14則用以檢測太陽面板之狀況，並將太陽面板之狀況傳送到中央處理單元13，並透過顯示單元15來顯示出。

其中電力單元11為達成無線取電，故更包含有接收器111、整流電路112及濾波電路113，接收器111與天線組12連接，並用以接收空中之高頻微波；而整流電路112與接收器111連接，使其高頻微波加以整流，濾波電路113則與整流電路112連接，濾波電路112可將高頻微波濾波成工作電源，前述結構示意圖請參照「第2圖」所示，其為本發明太陽能板無線電源感測裝置之電力單元示意圖。

請繼續參閱「第3圖」所示，為本發明太陽能板無線電源感測裝置之顯示單元示意圖；本案之顯示單元15更與中央處理單元13連接，其顯示單元15至少設置有一發光元件，此發光元件用以顯示太陽面板之狀況；圖中的發光元件包含第一發光元件151與第二發光元件152，每一發光元件連接有電容後接地，第一發光元件151與第二發光元件152可選用不同的發光元件做顯示，例如：第一發光元件151選用紅光(RED)，而第二發光元件152選用綠光(GREEN)，當紅光(RED)亮時，透過中央處理單元13的運算並透過無線單元發出一個警報訊息，讓使用者得知太陽面板故障，並可即時處置。

除了本發明無線感測裝置可用顯示單元來顯示太陽能板外，更可有其他實施例，接下來請繼續參閱「第4圖」所示，其為本發明太陽能板無線電源感測裝置第二實施例示意圖；此感測裝置10用以偵測一太陽面板之狀況，感測裝置包含有電力單元11、天線組12、中央處理單元13及偵測單元14組合而成，其中電力單元11用以將電場及磁場轉換為工作電源傳送至其他單元，而天線組12更包含至少一高頻天線，且天線組12與電力單元11連接，用以接收外界電場、磁場等高頻訊號，並傳出太陽面板之至少一數據訊號；中央處理單元13與電力單元11連接，用以接收太陽面板之狀況，並將太陽面板之狀況轉換為數據訊號且傳送到天線組12，而偵測單元 14則用以檢測太陽面板之狀況，並將太陽面板之狀況傳送到中央處理單元13，並透過顯示單元15來顯示出。

其中中央處理單元13更包含有運算放大器131、記憶體132及無線單元133，運算放大器131與偵測單元14連接，用以將太陽面板之狀況運算並轉換為數據訊號；而記憶體132與運算放大器131連接，可以用於儲存太陽面板的數據訊號，無線單元133則與運算放大器131連接，無線單元133內設置有IP位址(IP address)，並可將數據訊號以無線通訊技術標準傳送至天線組12，來送達到遠方的使用者，而無線單元133之無線通訊技術標準可選用藍芽、RFID(無線射頻識別)、GPRS(一般封包式無線電服務)、Wi-Fi(無線網路)、IrDA(紅外線通訊技術)、UWB(超寬頻)、Zig-Bee或NFC(短距離無線通訊系統)中任選其一；前述結構示意圖請參照「第5圖」所示，其為本發明太陽能板無線感測裝置之中央處理單元示意圖。

最後請參閱「第6圖」所示，為本發明太陽能板監控系統示意(1)圖；本發明之太陽能板無線電源感測裝置可追蹤太陽能板，並控制太陽能板的工作情況，但太陽能板數目眾多時，則需本發明無線電源感測裝置之監控系統來對太陽能板作出遠端監視及遙控排除問題；監控系統更包含有每一太陽能板1上設置有無線電源感測裝置10，無線電源感測裝置10用以偵測太陽能板1之工作溫度並轉化為數據資料，而整體的太陽能板1群中更設置有至少一外部電場2來產生電場及磁場，以供感測裝置10的工作電力。

而監控系統的監控端3則用無線接收感測裝置10之數據資料，讓使用者可以藉由監控端3來發現哪個太陽能板1產生故障，並即時解決問題；當然監控端3更可以將數據資料，以全球定位系統5(GPS)來無線傳輸轉傳到遠端的接收端4，其中接收端4可以是通訊裝置中的流動應用程式(APP)，或是一個頭端的接收模組來接收並顯示出；例如太陽能板1上的感測裝置10皆有設置IP位址(IP address)，然後所有的感測裝置10傳送到監控端3，並藉由全球定位系統5(GPS)來無線傳輸到使用者的接收端4，如第7圖中太陽能板1A~C，若其中一太陽能板1C出問題，感測裝置10會發出一警報訊號來通知監控端3，監控端3上可以設置有螢幕，可以顯示出對應IP位址(IP address)的太陽能板為不同顏色，並藉由接收端4來遠端監控，圖中的接收端4為一手機，螢幕上一樣顯示出故障的太陽能板，好讓使用者能即時處理，請參閱「第7圖」所示，為本發明太陽能板監控系統示意(2)圖。

本發明無線感測裝置及監控系統，係以感測裝置來監控太陽能板以減少故障損失，唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1:太陽能板

2:外部電場

3:監控端

4:接收端

5:全球定位系統

10:感測裝置

Claims

一種太陽能板無線電源感測裝置，用以偵測一太陽面板之狀況，該感測裝置包含有：

一電力單元，該電力單元用以將一電場、一磁場及至少一高頻訊號轉換為一工作電源；

一天線組，該天線組更包含至少一高頻天線，該天線組與該電力單元連接，用以接收外界該電場及磁場，並傳出該太陽面板之至少一數據訊號；

一中央處理單元，該中央處理單元與該電力單元連接，用以接收該太陽面板之狀況，並將該太陽面板之狀況轉換為該數據訊號且傳送到該天線組；及

一偵測單元，該偵測單元與該中央處理單元連接，用以檢測該太陽面板之狀況，並將該太陽面板之狀況傳送到該中央處理單元。
如請求項1之太陽能板無線電源感測裝置，其中該中央處理單元連接一顯示單元，該顯示單元至少設置有一發光元件，該發光元件用以顯示該太陽面板之狀況。
如請求項1之太陽能板無線電源感測裝置，其中該偵測單元檢測該太陽面板之狀況，為該太陽面板之一溫度狀況。
如請求項1之太陽能板無線電源感測裝置，其中該電力單元包含有：

一接收器，該接收器與該天線組連接，該接收器用以接收一高頻微波；

一整流電路，該整流電路與該接收器連接，該整流電路用以將該高頻微波整流；及

一濾波電路，該濾波電路與該整流電路連接，該濾波電路用以將該高頻微波濾波成該工作電源。
如請求項1之太陽能板無線電源感測裝置，其中該中央處理單元包含有：

一運算放大器，該運算放大器與該偵測單元連接，該運算放大器用以將該太陽面板之狀況轉換為該數據訊號；

一記憶體，該記憶體與該運算放大器連接，該記憶體用以儲存該數據訊號；及

一無線單元，該無線單元與該運算放大器連接，該無線單元內設置有一IP位址(IP address)，並用以將該數據訊號以一無線通訊技術標準傳送至該天線組。
如請求項5之太陽能板無線電源感測裝置，其中該無線通訊技術標準更為一藍牙、一RFID、一GPRS、一Wi-Fi、一IrDA、一UWB、一Zig-Bee和一NFC中任選其一。
一種太陽能板監控系統，用以偵測複數太陽面板之狀況，該監控系統包含有：

至少一個無線電源感測裝置，該無線電源感測裝置設置於該太陽面板，該感測裝置包含有：

一電力單元，該電力單元用以將一電場、一磁場及至少一高頻訊號轉換為一工作電源；

一天線組，該天線組包含至少一高頻天線，該天線組與該電力單元連接，用以接收外界該電場及磁場，並傳出該太陽面板之至少一數據訊號；

一中央處理單元，該中央處理單元與該天線組連接，用以接收該太陽面板之狀況，並將該太陽面板之狀況轉換為該數據訊號且傳送到該天線組；及

一偵測單元，該偵測單元與該中央處理單元連接，用以檢測該太陽面板之狀況，並將該太陽面板之狀況傳送到該中央處理單元；及

一監控端，該監控端與該感測裝置無線連接，該監控端接收該數據訊號並顯示且儲存。
如請求項7之太陽能板監控系統，其中該監控系統更與至少一接收端無線連接，並將該數據訊號由該監控端轉傳至該接收端且顯示。
如請求項8之太陽能板監控系統，其中該監控系統更透過一全球定位系統(GPS)與該接收端無線連接。
如請求項8之太陽能板監控系統，其中該接收端為一流動應用程式(APP)或是一個頭端的接收模組中任選其組成。
如請求項7之太陽能板監控系統，其中該監控系統更設置有至少一外部電，該外部電場產生該電場及磁場。