深度学习视域下地理多元学习的案例分析--以“太阳视运动轨迹”为例

在新课程改革背景下,科学开展深度学习、多元学习是提升学生学科核心素养的重要途径。以高中地理选择性必修“太阳视运动轨迹”的学习为例,立足概念化、结构化、情境化逻辑,从思维层级的角度进行多元化的教学设计,深度探析“太阳视运动轨迹”这一重难点的突破过程,为开展新时期深度多元化学习提供真实典型的案例。

航海模拟器中的太阳视运动轨迹的算法(英文)

在传统天文学的天体视运动轨迹计算方法的基础上 ,给出一种在航海模拟器中应用的太阳视运动轨迹的计算方法 ,并且针对太阳在视运动当中高度变化的特点 ,提出了一种新的坐标变换方法 。

基于太阳视轨迹的日光温室采光参数研究

基于太阳视运动轨迹,对甘肃地区的日光温室设计参数进行了量化研究,以期确定甘肃日光温室采光面数学模型标准参数,统一甘肃日光温室建造标准。

太阳周日视运动的重难点突破

太阳周日视运动是教学的难点，在新课程标准的要求下，从周目视运动的认识误区出发，运用特例进行剖析，总结太阳周日视运动的变化规律；以北半球为例，对不同地区的太阳高度日变化和太阳视运动轨迹的规律进行总结。

基于Fourier拟合的光伏跟踪系统设计

[目的]为提高光伏支架的发电效率,以基于Fourier拟合算法的视日运动轨迹光伏跟踪器为研究设计对象。[方法]借助MATLAB分析了传统视日运动轨迹算法的跟踪精度情况,更进一步地在此基础上提出了精度更优的8阶傅里叶拟合视日运动轨迹跟踪算法,并结合GNSS定位技术,得出太阳实时运行轨迹。系统设计以STM32单片机作为微处理器,采用6轴加速度传感器,通过重力矢量在其轴上的投影确定光伏跟踪支架的实时倾斜度,以此二者建立跟踪支架三维运行模型,通过分析太阳光线在支架上的余弦效应即可得到电机需要运行的动作角。同时为解决晨昏时刻光伏组件间的阴影遮挡问题,系统增加逆跟踪算法。并考虑到大规模机组的应用,提出主从电机同步控制策略。[结果]傅-2里叶拟合算法拥有更高的跟踪精度,精度可达到10数量级,高于传统算法一个数量级。同时采用逆跟踪技术可节约24.3%光伏阵列用地面积,大幅提高了土地利用率。[结论]本研究采用更为精准的视日运动轨迹跟踪模型,较好地解决了太阳辐射利用的余弦效应,提升了电站的发电效率,实现了安全高效绿色能源体系的建设,促进了我国“双碳”目标的推进与达成。

天穹扇区对夏季广场小气候及人体热舒适度的影响

为揭示广场中不同遮蔽情况在太阳运行条件下,小气候及人体热舒适度的变化特征,根据天球模型、太阳视运动轨迹原理,在测点天空鱼眼照片上,叠加日轨图和天空图,绘制成天穹图。以上海广场为研究对象,通过对其夏季日间小气候的实地测量和热舒适度的计算,分析天空开阔度对日间小气候和热舒适度的影响,比较天空开阔度和太阳运行所在扇区天空开阔度对日间不同时刻小气候和热舒适度影响的差异,通过组间差异分析、相关性分析和热舒适度分析定位出对小气候和热舒适度影响最大的时间和天穹范围,为广场适宜性小气候设计提供更具体准确的设计思路和指导。

全球不同纬度的太阳周日视运动规律解析

为系统地探寻全球不同纬度的太阳周日视运动规律,首先从北半球中、高纬度地区的北屋夏季能否晒进太阳光这一困惑入手,基于北半球从地球晨昏圈和天球这两个视角来考察太阳在一年中的周日运动;进而引入球面三角基础知识对不同纬度的日出方位偏角和正午太阳高度进行量化,由此解析太阳在全球各地全年的周日视运动,获得有关太阳周日视运动规律的3个方面的9点结论.

基于五星视运动规律探求五气经天化运图形成的天文学依据

目的:基于五星及二十八星宿视运动规律探求五气经天化运图的天文学依据,进一步阐述五运六气理论形成原理。方法:分析《素问·五运行大论》《素问·气交变大论》中五星相关论述,应用现代天象模拟软件Stellarium,取木、火、土、金、水五星古今各10年或28年与二十八星宿之间视运动轨迹,探究五星及二十八星宿的视运动规律与五气经天化运图描述规律是否相符。结果:古今10年或28年中木、火、土、金、水五星与二十八星宿相对视运动轨迹与五气经天化运图符合。结论:五气经天化运图来源于天文学中五星与二十八星宿的相对视运动规律,各年中五星与二十八星宿有特定的视运动相对位置关系,五气经天化运图具有天文学背景及科学性。五气经天化运图展现了五运六气理论形成原理,是五运六气理论的天文学依据。

基于单片机的太阳跟踪控制系统设计

传统的太阳跟踪方式多采用光电跟踪或视日运动轨迹跟踪控制方式,存在着跟踪精度低、有累积误差等缺点。为了改进对太阳的跟踪精度和消除累积误差,提高太阳能的利用率,设计了一种基于Atmega16单片机为控制核心的跟踪控制系统,采用光电跟踪和视日运动轨迹跟踪互补的控制方式。在跟踪策略上,晴天采用光电跟踪,阴天采用视日运动轨迹跟踪,实现了全方位、高精度、全天候的实时精准跟踪。试验结果表明,该控制系统工作性能稳定,实现了实时精确的太阳跟踪。

太阳能电池板自动追光系统研究

为提高太阳能的利用率,设计了一套以STC89C52单片机为控制核心的自动追光系统。系统采用光电追踪和视日运动轨迹追踪相结合的方法,通过阴晴检测电路判断晴天或阴天。晴天时利用光电传感器采集的光强偏差控制步进电机,实现光电追踪;阴天时采集时钟芯片信息利用Spencer算法计算当时当地的太阳高度角和方位角,驱动步进电机,实现视日运动轨迹追踪。实验表明,该追光系统能在不同天气状况下对太阳进行较准确追踪,能量接收效率明显提高,达到了充分利用太阳能的目的。

高精度太阳跟踪传感器研究

针对现有光伏发电过程中太阳跟踪传感器检测精度低、检测算法复杂等问题,提出了一种基于光学位置检测原理的太阳跟踪传感器方案,方案利用线性CCD检测太阳光线位置后实现传感器和太阳方向的偏差角度测量。为提高光线位置检测精度,在现有的质心算法基础上进行了算法改进,采用加权质心算法对光线中心位置进行定位。同时,为了使传感器实现从日出到日落全过程中的太阳跟踪,传感器中嵌入了依据视日运动轨迹的太阳位置计算程序。实验数据表明,传感器的检测精度可达0.1°,验证了方案的可行性和准确性。

基于STC15单片机的太阳能自动跟踪系统的研究

以STC15F2K60S2单片机作为控制芯片,运用视日运动轨迹追踪与光电追踪模式相结合的方法,设计了一套太阳能双轴自动跟踪控制系统。在阴天系统运行视日运动轨迹追踪模式,通过获取DS1302时钟芯片的日历数据,通过相应的算法计算这段时间的方位角和太阳高度角,单片机通过软件控制步进电机进行相应的角度的调整;在晴天系统运行光电追踪模式,通过4个光敏电阻采集的光强信号转换为电压信号来识别方位,驱动步进电机进行两个维度的角度转动,从而实现了太阳能的双轴自动跟踪。

基于PSD的太阳方位对准系统研究

针对现有太阳方位跟踪系统中对准精度较低、易受环境制约等问题,设计了一种太阳方位对准系统。该系统一方面接收GPS输出数据信息,利用视日运动轨迹跟踪方法计算初始方位;另一方面利用斜入射平凸透镜的太阳光线在二维四边形PSD器件上形成光斑,计算光斑中心与PSD器件几何中心之间偏差,结合二者信息对太阳方位进行准确定位,对安装倾斜误差进行补偿。实验结果表明,该太阳方位对准系统能够实现全天候、大范围内准确定位,设计方法合理、可行。

智能太阳跟踪系统的研究与设计

在对目前国内外太阳跟踪系统研究的基础上,设计出以DSP2812为主控芯片的太阳能智能跟踪系统。首先以地理纬度、时间为参数采用天文算法计算出太阳的高度角和方位角,驱动带细分电路电机进行定位跟踪,如果在满足特定光强的条件下,再利用光电传感器检测进行校对跟踪。本文介绍了太阳运行轨迹的算法、光电检测方法、系统硬件设计方案和软件流程实现方法。特别是复杂变化天气条件下,该系统仍能有效的提高对太阳能的收集和利用的效率,有较好的应用前景。

破译太阳方位角和日出、日落方位角

太阳方位角和日出、日落方位角是个教学盲点和难点。本文在介绍太阳方位角和日出、日落方位角概念的同时,用图解的形式分析和描述太阳方位角的大小和变化特点,日出、日落的方位和角度随纬度和季节的变化规律。

运用太阳视运动仪 突破地球运动难点

运用太阳视运动仪开展"地球的公转运动及其地理意义"相关内容的教学。在地球空间模型中理解太阳视运动仪原理,认识太阳视运动仪的结构、功能与使用方法,在操作与观察太阳视运动仪的过程中归纳总结不同地区不同季节的日出日落方位、昼夜长短变化,赤道、极点处不同季节的太阳视运动轨迹,不同地区不同季节正午太阳高度的变化规律。通过这种方式培养学生的空间想象能力,突破教学难点。

光伏发电太阳跟踪装置设计

在了解日地相对运动规律的基础上,采用光电传感跟踪和视日运动轨迹跟踪相结合的方法,设计了自适应太阳跟踪装置控制系统。实验表明,该装置提高了对多变环境的适应能力和跟踪精度,实现了全天候全自动的太阳跟踪。

基于嵌入式技术的追日随动系统设计

设计了以S3C6410A微处理器为核心控制芯片的追日随动系统,用双轴舵机作为执行机构,根据权威天文台提供的太阳轨迹参数和当地的纬度、时间信息计算出太阳的高度角和方位角,将其转换成脉冲信号控制舵机旋转,保证太阳能光伏板始终正对太阳。通过LCD触摸屏实现人机交互,并显示当前太阳高度角、方位角信息以及舵机当前的偏转状态。经过系统调试,实验结果显示该系统有着良好稳定的跟随性能,能有效提高太阳能的利用率,具有较高的实用价值。

太阳视运动的空间关系辨析、计算与太阳视运动仪演示

太阳视运动与太阳直射点纬度、观测地纬度有关,其空间关系复杂抽象、难以理解、容易出错。运用空间向量方法、欧氏几何学和球面三角学可以计算日出、日落时间与方位角等。此外,运用太阳视运动仪还能精确演示太阳视运动规律,直接读取日出与日落方位角与时刻。

基于PLC的碟式太阳能跟踪控制系统设计

设计了一种以FX3U系列PLC为控制核心的太阳能自动跟踪控制系统。该跟踪控制系统将视日运动轨迹跟踪与传感器跟踪相结合,即第一级采用视日运动轨迹跟踪,初步跟踪太阳的运行轨迹,第二级采用传感器跟踪校正,并采用双轴式跟踪调整装置。系统还设计了时间显示模块,能够显示实时时间,同时也可以对时间进行实时调整。