基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于NB‑IOT的物联网太阳能路灯系统，包括以下步骤：(1)基于NB‑IOT的物联网太阳能路灯系统，主要包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块；(2)太阳能路灯基础设施的组成；(3)太阳能路灯智能照明装置工作原理；(4)太阳能路灯辅助功能装置模块作用；(5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块的电源端连接，有效防止太阳能路灯系统损坏。本发明专利技术是基于NB‑IOT的物联网太阳能路灯系统，解决了现有太阳能路灯系统无线技术的覆盖面积小、智能水平低、集中控制效率低和功能单一的问题，使太阳能路灯系统更加智能化、网络化和节能化。

【技术实现步骤摘要】
基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统
本专利技术涉及物联网太阳能路灯系统领域，具体是一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，满足用户的基本要求，适用范围广，灵活性高，可扩展性强。
技术介绍
随着智慧城市建设和新农村建设进程的快速推进，路灯在逐渐往智能化、节能、网络化的方向发展，诸多城市在智慧城市的建设规划中，将路灯的智能化、节能化改造列为重点任务之一。太阳能路灯作为一种新能源照明装置得到了广泛的应用。从市场上有关太阳能路灯系统的现有技术和相关产品现状来看，有的产品主要关注太阳能路灯的基础功能，即通过利用太阳能充电以及蓄电池放电控制技术，实现路灯照明控制，有的则注重于系统的监控网络，部分智慧路灯已经实现网络化智能控制，但是还存在无线技术覆盖面积小、路灯的集中控制效率低、可扩展性差等诸多问题。基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，有效的解决了这些问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，该系统有效解决了现有太阳能路灯系统无线技术覆盖面积小、智能化水平低下、集中控制效率低、功能单一等问题。本专利技术实现专利技术目的采用如下技术方案：(1)一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块。(2)太阳能路灯基础设施包括灯杆、底座、控制箱、支架等，支架通过螺丝固定在灯杆上，且距离地面至少4米。(3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元、光伏板、MPPT(最大功率跟踪)电路、充放电控制模块、蓄电池、LED驱动、LED路灯、报警模块、第一传感器模块、第一无线通信NB-IOT节点。(4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元、摄像头模块、充电桩模块、LCD显示模块、蓝牙模块、第二传感器模块、第二NB-IOT无线通信节点。(5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块的电源端连接，有效防止太阳能路灯系统损坏。作为优选，本专利技术提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，所述步骤(3)太阳能路灯智能照明装置中，其具体包括以下步骤：(31)太阳能路灯智能照明装置中光伏板以45°倾斜角度向阳方向置于灯杆顶部。(32)光伏板与其背部MPPT电路通过导线相连，MPPT电路的作用是以最大功率方式将太阳能转换为电能。(33)MPPT电路与充放电控制模块相连，充放电控制模块与第一MCU处理单元和蓄电池相连，第一MCU处理单元优选型号为STM32F103ZET6单片机芯片，充放电控制模块和蓄电池置于灯座底部，第一MCU处理单元置于控制箱中，第一MCU处理单元通过充放电控制模块完成对蓄电池的充放电管理。(34)第一传感器模块包括第一传感器(a)单元和第一传感器(b)单元两部分。(35)第一传感器(a)单元置于路灯支架上，包括光照传感器、水平仪等，光照传感器用于智能调光，水平仪用于监测路灯安全状态。(36)第一传感器(b)单元置于灯座底部，包括电流、电压、电量检测传感器，用于监测蓄电池安全状态，LED驱动具有的功能不仅限于路灯的开关、还包括亮度调节、分时间段调节等其它节能控制等。(37)报警模块选择声光报警，根据各传感器采集到的信息经第一MCU处理后，发出相应的报警信号，便于路灯的维护。(38)第一无线通信NB-IOT节点，用于连接网络，可实现与云服务器双向通信，可将路灯所有状态信息发送到云服务端保存并分析处理，也可接收云服务端的控制信息。作为优选，本专利技术提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，所述步骤(4)太阳能路灯辅助功能装置中，其具体包括以下步骤：(41)摄像头模块优选半球形摄像头，置于支架下端，用于监控周围环境。(42)充电桩置于控制箱背面，用于电动车、移动设备等的充电。(43)第二传感器模块置于第一传感器(b)右侧，包括温湿度传感器、PM2.5传感器等，用于监控城市环境状况。(44)蓝牙模块利用Beacon广播技术定位特殊人群、物品等。(45)LCD用于显示传感器信息、电子广告、寻人启事等信息。(46)第二无线通信NB-IOT节点用于与云服务器进行数据传输，同时该装置预留了扩展模块，用于增加所需要的功能，方便二次开发。本专利技术和专利技术与现有技术相比，其有益效果体现在：本专利技术提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，是光伏板通过MPPT电路获得电能从而使路灯发光，有效的节约了电能；通过LED驱动可以实现多照明模式，满足不同环境的需要；通过水平仪、电量检测传感器等对路灯的运行状态进行监测，提高路灯的安全性，若路灯出现危险情况，可根据报警提示快速的完成路灯的维修；同时在不影响太阳能路灯智能化照明的条件下，路灯辅助功能装置不仅使路灯功能多样化，而且扩展性也得到了提高；突出优点是采用NB-IOT进行无线通信，大大增加了路灯的控制范围，节约了成本。附图说明图1是太阳能路灯各模块结构示意图。图2是太阳能路灯智能照明装置结构框图。图3是太阳能路灯辅助功能装置结构框图。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术做进一步解释说明。为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术的目的是提供一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，该系统包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块四大模块，有效解决了现有太阳能路灯系统采用的无线技术覆盖面积小、智能化水平低下、集中控制效率低、功能单一等问题。参阅图1为本专利技术太阳能路灯各模块结构示意图，其整体系统构建步骤如下：(1)基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，主要包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块。(2)太阳能路灯基础设施包括灯杆1、底座2、控制箱3、支架4等，支架4通过螺丝固定在灯杆1上，且距离地面至少4米。(3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元100、MPPT(最大功率跟踪)电路102、充放电控制模块103、蓄电池104、LED驱动105、LED路灯106、报警模块107、第一传感器模块108、第一无线通信NB-IOT节点109。(4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元200、摄像头模块201、充电桩模块202、LCD显示模块203、蓝牙模块204、第二传感器模块205、第二NB-IOT无线通信节点206。(5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块103的电源端连接，有效防止太阳能路灯系统的损坏。作为优选，本专利技术提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，所述步骤(3)太阳能路灯智能照明装置中，其具体包括以下步骤：(31)太阳能路灯智能照明装置中光伏板101以45°倾斜角度向阳方向置于灯杆1顶部。(32)光伏板101与其背部MPPT电路102通过导线相连，MPPT电路102的作用是以最大功率方式将太阳能转换为电能。(33)MPPT电路102与充放电控制模块103相连，充放电控制模块103与第一MCU处理单元100和蓄电池104相连，第一MCU处理单元100优选型号为STM32系列单片机芯片，充放电控制模块103和蓄电池104置于灯座底部，第一MCU处理单元100置于控制箱3中，第一MCU处理单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IOT的物联网太阳能路灯系统，其特征在于：包括以下步骤：(1)基于NB‑IOT的物联网太阳能路灯系统，包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块；(2)太阳能路灯基础设施包括灯杆、底座、控制箱、支架等，支架通过螺丝固定在灯杆上，且距离地面至少4米；(3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元、光伏板、MPPT(最大功率跟踪)电路、充放电控制模块、蓄电池、LED驱动、LED路灯、报警模块、第一传感器模块、第一无线通信NB‑IOT节点；(4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元、摄像头模块、充电桩模块、LCD显示模块、蓝牙模块、第二传感器模块、第二NB‑IOT无线通信节点；(5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块的电源端连接，有效防止太阳能路灯系统损坏。

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，其特征在于：包括以下步骤：(1)基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块；(2)太阳能路灯基础设施包括灯杆、底座、控制箱、支架等，支架通过螺丝固定在灯杆上，且距离地面至少4米；(3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元、光伏板、MPPT(最大功率跟踪)电路、充放电控制模块、蓄电池、LED驱动、LED路灯、报警模块、第一传感器模块、第一无线通信NB-IOT节点；(4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元、摄像头模块、充电桩模块、LCD显示模块、蓝牙模块、第二传感器模块、第二NB-IOT无线通信节点；(5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块的电源端连接，有效防止太阳能路灯系统损坏。2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统，其特征在于：所述步骤(3)路灯智能照明装置中，其具体包括以下步骤：(31)太阳能路灯智能照明装置中光伏板以45°倾斜角度向阳方向置于灯杆顶部；(32)光伏板与其背部MPPT电路通过导线相连，MPPT电路的作用是以最大功率方式将太阳能转换为电能；(33)MPPT电路与充放电控制模块相连，充放电控制模块与第一MCU处理单元和蓄电池相连，第一MCU处理单元优选型号为STM32F103ZET6单片机芯片，充放电控制模块和蓄电池置于灯座底部，第一MCU处理单元置于控制箱中，第一MCU处理单元通过充放电控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄曼曼，周孟然，王亚，胡锋，卞凯，来文豪，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34