太陽能熱利用信息系統的設計及研發

【摘要】近年來隨著全球變暖趨勢的不斷加快，各國為了減緩這一趨勢，紛紛采用清潔能源。太陽能能源作為其中一種，得到了大范圍的使用。由于各地采光度的不同，導致太陽能在實際利用中，熱利用未能達到設計目的.為此，有必要加強太陽能熱利用信息系統的設計及研發。本文從熱利用系統方面探討一下如何設計及研發。

【關鍵詞】信息技術；熱能利用；光電轉換

引言

太陽能熱系統在實際運用中，容易受到地理因素的影響。在實際的運用中，太陽能的熱利用隨著季節的變化而變化，為了保證光能利用效率的最大化，需要在熱系統設計時嚴謹設計、科學設計，最大限度地保證光能轉換為熱能。伴隨著科學技術的發展，太陽能技術借助信息化技術可以實現光能的有效利用，使光能轉換減少不必要的浪費。

1、太陽能的概念

太陽能是一種新型清潔能源，現代社會中常用于熱水器加熱。太陽能是使用太陽的輻射能量，通過太陽能設備將其轉化為電能或者熱能。太陽輻射能量穿透地球大氣層到達地表，只有其實際熱量的22億分之一，但這些熱量仍是十分巨大的，若能充分利用，則可以獲得巨大的能源效益。但是當下的太陽能設備對太陽能的利用率依然很低，未能實現高效利用。

太陽能使用光伏板組件進行光能的轉換，通過光伏板可以把太陽的輻射能量轉化為電能，儲存在光伏電池中。實現照明、加熱、發電等功能。太陽能作為清潔能源，有著普遍性、無污染性、長久性的特點，太陽能使用的是太陽發出的輻射能量，按照太陽內部的燃燒速度還可以使用上百億年。但是太陽能也有著分散性、不穩定、利用效率低下的特點。這一特點是由于人類科技的發展水平所限制的，受限于技術水平，在太陽能的利用上存在著成本較高的問題，雖然近年來技術有所發展，但是對于太陽能的利用率仍未超過30%。因此，需要對太陽能在利用上進行技術上的突破。

2、太陽能熱利用系統

太陽能在利用方式上有光熱和光電之分，其中，太陽能熱能的利用最為廣泛，電能因為其成本問題而未能大規模使用。常用的熱能設備有太陽能熱水器、采暖設施、太陽灶等。太陽能熱水系統常用于家庭和一些光能充足的地區，以我國北部為例，內蒙古地區地廣人稀，使用其他能源設備建設成本較高，而這一地區光源充足，使用太陽能熱水系統，可以有效的解決能源問題。太陽能熱利用系統功能的有效發揮離不開信息技術的支持，使用GIS技術和物聯網技術可以使太陽能熱利用系統最大化采光，最大化的轉換為熱能和電能，優化光伏板和光能電池的使用效率。

3、太陽能熱系統中的信息技術

3.1 物聯網技術

物聯網技術是一互聯網技術為基礎，對互聯網技術的延伸與發展。它由虛擬的網絡技術延伸到物品中，實現物品間的信息交互。物聯網是在1999年被提出，在2005年開始普及，2009年以來獲得了巨大發展。我國在2009年把物聯網技術列為新興戰略性產業，開始大力發展物聯網技術。物聯網技術由感知層、網絡層和應用層三個層次組成，在技術上由傳感器技術、RFID技術和嵌入式系統技術組成。其中，傳感器技術屬于感知層，通過感知層的工作，可以為太陽能熱系統采集必要的信息，實現信息的傳輸與執行，是整個物聯網技術的核心所在。網絡層是使用網絡技術進行物聯網的運行，現在常用的網絡技術有Internet、WLAN、LTE等，通過網絡技術可以實現太陽能熱系統的遠距離搭建與信息的傳輸。應用層的技術有M2M平臺、人工智能等，其中M2M平臺是為顧客提供終端服務的平臺，M2M平臺具有良好的適用性，可以使客戶通過各種方式接入，通過計費管理，可以有效的實現用戶的鑒權功能和數據的識別處理功能。物聯網技術是在互聯網技術的基礎之上通過傳感器技術、M2M平臺和網絡層的支持，實現太陽能熱系統的信息共享，協同工作的系統。

3.2 GIS地理技術

地理信息系統對太陽能熱系統的裨益極大。地理信息系統借助計算機技術，可以實現地理數據的整理與處理，通過信息技術的支持，對地球的地表信息進行數字處理，有效的實現了地理數據的采集、處理、儲存、分析和顯示等功能。地理信息技術系統是以人員、硬件、軟件、數據組合的系統，其中人員是關鍵，所有的技術離不開專業人員的技術支持；硬件包括計算機硬件，也包括遙感技術、空間技術、衛星技術等硬件，GIS系統數據采集的實現離不開這些技術的支持；軟件是專用的GIS系統管理軟件，軟件的開發由專業公司制作，它由GIS信息管理軟件和數據庫軟件以及影音軟件組成；數據系統是建立在數據庫技術上的，通過儲存在數據庫，可有有效的調用數據進行地理信息的分析和處理。當今的GIS信息系統對太陽能熱系統作用很大，太陽能熱系統的構建受地理因素影響很大，地球上各地的采光量是不同的，使用GIS信息系統，可以為太陽能熱系統的搭建提供必要的地理信息，因地制宜地構建太陽能熱系統，最大化的采光，使太陽能熱系統發揮出最大功效。

4、太陽能熱系統使用信息技術進行構建

4.1 物聯網技術的運用

使用物聯網技術主要使用其傳感器技術和網絡層技術。在太陽能熱系統中使用傳感器技術可以實現太陽輻射能量數據的采集，監測太陽能的氣溫和氣壓信息，實現太陽能熱系統運行的監測與預警。再通過網絡層技術把監測技術傳遞到太陽能熱系統控制中心，使監控中心完成對信息的分析和處理、儲存工作。通過網絡層技術可以實現大型太陽能熱系統的協同工作，實現各個太陽能點的信息互動，加強了太陽能熱系統對各個節點的控制能力。在分析數據上有一個臨界值，該值是為安全運行值，一旦超過臨界值，系統就會報警，防止太陽能熱系統的不正常運行。

4.2 GIS技術的運用

在太陽能熱系統的構建上使用GIS地理信息技術，可以使太陽能熱系統的構建更具科學性、嚴謹性、合理性和效率性。通過建立地理空間信息數據庫，實現太陽能熱系統的數據數字化和信息化處理，把數據分析結果通過可視化技術顯示出來，增強了太陽能熱系統的可觀性和可操作性。便于對太陽能熱系統的控制和調節。使用GIS信息技術主要在系統構建和安裝上，根據各地地理緯度、經度的不同，太陽能系統對太陽能輻射能量的吸收也是不同的，若是按照統一標準安裝，無疑會浪費太陽能熱系統的設備能力，若是能夠按照各地的實際太陽能輻射能量進行光能的收集與處理，就會使太陽能熱系統發揮出最大作用，而這一切離不開GIS地理信息系統的支持。GIS為太陽能熱系統的構建提供了充足的地理信息數據，為太陽能熱系統的構建提供了科學的設計計劃。

5、結語

太陽能熱系統使用信息技術可以有效的提升太陽能熱系統的工作效率，提升對太陽輻射能量的利用效率，使太陽能熱系統把太陽能硬件的潛力發揮出來。使太陽能作為清潔能源在日常使用中獲得越來越多的使用。