基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统技术方案

本发明专利技术属于城市照明领域，尤其涉及基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统。其包括太阳能电池板、蓄电池、连接在太阳能电池板输出端与蓄电池输入端之间的充电控制电路、与太阳能电池板输入端连接的自动追日装置、与蓄电池输出端相连的路灯和主控制器、监控中心、云中心、用户平台，其中主控制器的输出端分别连接充电控制电路、自动追日装置、监控中心；监控中心通过GPRS信号将从主控制器获得的数据传送至云中心；用户平台与云中心采用GPRS通信方式。本发明专利技术采用物联网和云平台，实现对照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”；根据日出日落时间调整每日开关灯时间，调节每一只灯的亮度，有效节约电能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市照明领域，尤其涉及基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统。
技术介绍
经测定大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年的能源消费。因此，作为可再生的绿色环保能源的太阳能是真正的取之不尽、用之不竭。由于具有可再生、清洁无污染、安全性高等优点，太阳能已成为21世纪最重要的新能源之一。城市照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，而城市照明耗电量约占总耗电量的16%。面对供电紧张形势以及传统电力照明路灯的诸多缺点，太阳能路灯必能迅速普及进而占领全球市场。作为太阳能路灯核心部件的控制系统，其功能的好坏决定了太阳能路灯的使用寿命。目前市场上的太阳能路灯控制器中的蓄电池，较多采用恒流充电法、恒压充电法，这种不合理的充放电控制方式易导致蓄电池损坏，且蓄电池内部电化学反应受温度影响较大，这些因素都使得蓄电池的寿命缩短，从而使太阳能路灯的使用寿命缩短。现有路灯控制方案主要有光控和时控两种方法，由于技术限制较多采用单一的光控或时控方法。当白天太阳光充足时，电池板电压较高，而当傍晚太阳西落后，电池板电压降低，当电压低到一定数值后，使得路灯点亮，但是受环境或电磁波等因素的影响电池板电压会发生变化，导致夜幕降临时路灯可能不会点亮，即光控法的缺点是有可能产生误动作。而时控法的主要缺点是不考虑天气对光照度的影响，从而造成阴雨天光照度严重不足但没有开灯等不合理现象。传统的太阳能路灯在管理模式上不够灵活和智能化，仅从节能方面考虑，没有平台功能，无法提供多种多样的智能化服务，且对于市政部门来说在管理、巡查、维护等方面仍需要耗费大量人力物力，工作效率较低。虽然目前大约有三百多个大中城市采用现代化的太阳能路灯智能控制系统，在一定程度上提高了道路照明的社会效益和经济效益，但这些智能系统只能实现基本的功能，如通过监测车流量来实现路灯亮度的调节，但在远程监测和控制方面不够灵活，且无法满足越来越多的智能化需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供的基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统，采用多种保护电路设计和灵活的灯控模式，保证太阳能路灯较长的使用寿命，实现对太阳能路灯的智能化控制与管理以及强大的功能扩展性。本专利技术提供的基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统，其特殊之处在于:包括将太阳能转换为电能的太阳能电池板、蓄电池、连接在太阳能电池板输出端与蓄电池输入端之间的充电控制电路、与太阳能电池板输入端连接的自动追日装置、与蓄电池输出端相连的路灯和主控制器、监控中心、云中心、用户平台，其中主控制器的输出端分别连接充电控制电路、自动追日装置、监控中心； 蓄电池用于为路灯和主控制器提供电源； 自动追日装置用于检测太阳能电池板所在方位的光照强度，并控制太阳能电池板向光照强的方向转动； 监控中心通过GPRS信号将从主控制器获得的数据传送至云中心； 用户平台与云中心采用GPRS通信方式。进一步地，充电控制电路为串联式PWM充电电路，若太阳能电池板两端电压高于蓄电池两端电压时，串联式PffM充电电路内的Mi和M2导通，蓄电池进入充电模式;若太阳能电池板两端电压低于蓄电池两端电压时，串联式PWM充电电路内的施和跑截止，太阳能电池不向蓄电池充电； 串联式PffM充电电路中还设置有二极管Dl、D2，其中Dl、D2正向导通，对蓄电池起充电保护作用。进一步地，主控器通过光控、时控、手控中的任一控制方式，对路灯的开启与关闭进tx控制； 主控制器根据光线强弱对路灯的开启与关闭进行控制，当光线较弱时，主控制器控制路灯开启，当光线较强时，主控制器控制路灯关闭； 或主控制器根据有效时间段对路灯的开启与关闭进行控制，在主控制器内设置有效时间段及预设开启时间，若在有效时间段内，光控有效则控制路灯开启；若在有效时间段内，光控无效，则按开启时间自动定时控制路灯开启； 或主控制器通过云中心与用户平台进行通信，用户远程遥控手动控制路灯的开启。进一步地，路灯内设置有用于对路灯进行开关及亮度调节的路灯控制器、用于对支路的路灯进行供电控制的支路控制器，路灯控制器、支路控制器均与蓄电池相连； 主控制器对路灯控制器和支路控制器的运行状态进行监控，并通过通信模块将监控得到的运行状态数据反馈至监控中心， 通信模块为GPRS通信模块、CDMA通信模块、3G通信模块、WIFI通信模块中的任一种。进一步地，主控制器包括数据采集单元、处理器单元I以及监控单元，所述处理器单元分别与数据采集单元和监控单元相连接； 数据采集单元获取路灯和路灯支路的状态信息，并将获取的状态信息输入处理器单元； 监控单元通过处理器单元对路灯和路灯支路的状态信息进行监控并下发控制信息对路灯及路灯支路的运行状态进行控制； 所述路灯和路灯支路的状态信息包括路灯的开关状态和亮度信息、路灯支路的开关状态和用电量信息。进一步地，路灯控制器包括RS485通信单元、处理器单元I1、载波发送单元、载波接收单元和载波收发親合电路单元； 载波发送单元的输入端与处理器单元II相连，输出端与载波收发親合电路单元相连；载波接收单元的输入端与载波收发親合电路单元相连，输出端与处理器单元II相连；RS485通信单元的输入端与路灯的电子镇流器相连接;输出端与处理器单元II的输入端进行信息交互。载波收发耦合电路单元接收经电力线缆传输的载波信号，所述处理器单元将载波信号转换为控制信号后经RS485通信单元输出至路灯的电子镇流器，用于对路灯进行开关及亮度调节的控制； RS485通信单元接收电子镇流器的反馈信号，并将反馈信号输入至处理器单元，由处理器单元将接收的反馈信号转换为载波信号后通过载波发送单元发送至载波收发耦合电路单元，由载波收发耦合电路单元将该载波信号输出至电力线缆。进一步地，主控制器设置有扩展模块，实现对以太网模块、短信模块、防盗报警模块、车流量监测模块、PM2.5监测模块、视频摄像、故障报警、广播视频、光照度采集、新能源汽车充电任一功能模块的扩展。本专利技术技术方案采用物联网技术和云平台服务，不仅可以实现对照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”；还可以根据日出日落时间调整每一天的开关灯时间，并根据需求调节每一只灯的亮度，有效节约电能。有效地实现了太阳能路灯安全、可靠、高效的运行，大大提高了管理部门对于城市照明系统的管理和业务水平，节约路灯巡视和值班人员的费用，可以避免白天意外亮灯或夜间熄灯的现象，使用该系统后值班人员可以根据报警信息应急处理因各种情况而发生的开路、短路故障，避免事故发生，提高了工作效率;同时，本专利技术的太阳能路灯控制系统，不但可以节约能源、提高效率，而且具备多种扩展功能，适应智慧城市未来发展趋势的要求。【附图说明】图1为本专利技术城市照明智能管理系统的逻辑结构示意图； 图2为本专利技术城市照明智能管理系统的串联式PffM充电电路图； 图3为本专利技术城市照明智能管理系统的应用示意图； 图4为本专利技术城市照明智能管理系统的主控制器与路灯控制器连接结构示意图； 图5为本专利技术城市照明智能管理系统的主控制器结构示意图； 图6为本专利技术城市照明智能管理系统的路灯控制器结构示意图。【具体实施方式】以当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统，其特征在于：包括将太阳能转换为电能的太阳能电池板、蓄电池、连接在太阳能电池板输出端与蓄电池输入端之间的充电控制电路、与太阳能电池板输入端连接的自动追日装置、与蓄电池输出端相连的路灯和主控制器、监控中心、云中心、用户平台，其中主控制器的输出端分别连接充电控制电路、自动追日装置、监控中心；蓄电池用于为路灯和主控制器提供电源；自动追日装置用于检测太阳能电池板所在方位的光照强度，并控制太阳能电池板向光照强的方向转动；监控中心通过GPRS信号将从主控制器获得的数据传送至云中心；用户平台与云中心采用GPRS通信方式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子峰，毕振生，高学帅，刘洪宾，焦来磊，胡晋，
申请(专利权)人：山东贵德信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37