一種太陽能路燈無線智能控制系統的製作方法
2023-08-14 05:15:46 1
專利名稱：一種太陽能路燈無線智能控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及到對路燈控制的無線智能控制系統，尤其是一種太陽能路燈無線智能 控制系統。
背景技術：
目前節能環保理念逐步得到各國的共識，新能源的開發利用日益受到各國的重 視，特別是隨著新能源發電技術的逐步成熟，太陽能、風能逐步在路燈行業推廣，太陽能路 燈、太陽能市電互補路燈、風光互補路燈出現在城市道路兩側，再給道路帶來照明的同時， 也成為了城市一道亮麗的風景。太陽能路燈的大規模使用，替代了傳統的市電路燈，節能減 排效果非常顯著。
太陽能路燈在給城市帶來方便和節能的同時，也遇到了諸多問題，如組件、控制 器、蓄電池和燈具構成的太陽能路燈系統，故障原因不易快速判定；為保障光照不充足時 段、季節的可靠照明，造成系統配置成本高、經濟性差；太陽能路燈系統各部件，蓄電池壽命 相對最短，且蓄電池荷電狀態和健康狀態不易檢測，路燈運行質量不易監控，為防盜及減少 地面溫度影響而深埋蓄電池，造成後期維護不便，維護成本極具提高等等。
由於太陽能路燈系統的使用日益廣泛，開發一種具備傳統路燈系統控制的優點， 又能適合太陽能路燈的自身特點，還能協助監控及維護人員工作的太陽能路燈智能監控系 統日漸緊迫。發明內容
本發明技術任務是針對上述技術中不足，提供一套太陽能路燈無線智能控制系統 及其控制方法，解決各自相對獨立的太陽能路燈集中監控難題，使得用戶更方便的對太陽 能路燈進行管理和維護。
本發明解決技術問題所採用技術方案是一種太陽能路燈無線智能控制系統，該 系統包括智能控制器、無線通信模塊、無線組網模塊、遠程控制平臺，智能控制器連接在蓄 電池、LED路燈和無線通信模塊之間，無線通信模塊通過無線組網模塊進行組網利用無線通 信網絡將數據遠傳到遠程監控平臺並能夠將遠程監控平臺的指令下發到智能路燈控制器。
所述智能控制器，採用DSP28035晶片作為主控晶片，應用模糊PID控制最大功率 尋優技術，所述控制器包括Buck降壓電路、Boost升壓恆流電路、電壓、電流和溫度採集電 路和RS485通訊電路。
所述無線通信模塊，採用Zigbee無線通信技術，所述無線通信模塊上還設有電源 控制電路。
所述無線組網模塊，採用Zigbee無線組網技術的協調器，採用IEEE 802. 15. 4技 術標準，並採用先進的GPRS技術。
所述遠程控制平臺，採用全球地理信息系統(GIS)技術，利用JAVA語言編寫界面， 通過Internet網絡和每盞路燈進行數據交換，得到每盞路燈的基本運行參數和故障信息，該系統採用蓄電池荷電態(SOC)、健康態(SOH)模糊整定技術。
本發明所能帶來的有益效果是(1)系統化將之前的每一盞相對獨立的太陽能路燈通過無線網絡整合成一個密不可分的系統；不同於以往的相互獨立的太陽能路燈，本發明的每盞路燈，中央控制單元可以方便的監控路燈的工作狀態及對系統的整體運行進行可靠監視，必要時可進行有效控制，保證系統的平穩運行，系統的靈活性、便捷性、實用性、適用性、使用性大大提高；(2)智能化通過遠程監控平臺的遠程控制、參數修改及智能控制器的LED燈亮度的無級調節，讓LED路燈根據當地道路交通流量狀況調節亮度，並可對故障路燈進行在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及故障部位，讓太陽能路燈真正擁有智能。
圖1為太陽能路燈智能控制系統原理結構框圖；圖2為ZigBee無線傳感網絡拓撲圖；圖3為智能控制器內部結構功能框圖；圖4為根據當地道路交通流量狀況智能調節亮度功能框圖；圖5為路燈故障報警示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明做以下詳細說明圖1為太陽能路燈控制系統原理結構框圖，包括智能路燈控制器、無線通信模塊、無線組網模塊、遠程控制平臺、太陽能組件、LED路燈、蓄電池。所述智能路燈控制器具有太陽能發電量最大功率跟蹤(MPPT)功能，可實現蓄電池高效率的充電，使壽命大幅延長，針對不同的蓄電池類型(閥控式鉛酸電池，閥控式膠體電池，鋰電池等)可以設定不同的管理參數，以達到蓄電池最優化使用；還具有PWM無級調光功能，可實現LED路燈的無級調光。無線通信模塊利用ZigBee無線傳感技術在管轄區覆蓋範圍組建ZigBee網絡，完成現場LED燈狀態數據上報和控制命令下發，為路燈控制器和遠程控制平臺之間提供無線通路，負責生成和維護路由表。遠程控制平臺基於智能LED路燈控制器和ZigBee無線傳感網絡，可實現系統的實時運行狀態監控，蓄電池荷電態、健康態檢測，節能運行模式設定，故障告警及分析診斷，遠程系統維護等功能。
圖2為ZigBee無線傳感網絡拓撲圖，該網絡包含η個子網，每個子網由I一256個 ZigBee節點終端和I個Zigbee-GPRS網關組成，傳輸協議採用標準化的協議規範進行開發。
1. ZigBee無線傳感器節點終端與單燈控制器採用工業標準的RS485通訊接口進行通訊，通訊協議符合標準的Modbus通訊協議。
2. ZigBee無線傳感網絡符合IEEE802. 15. 4規範標準。
按區段分成η個ZigBee子網，子網規模為I 256蓋路燈。
圖3所示為智 能控制器內部結構功能框圖，內部結構包括通信單元、充電管理單元、核心處理單元、存儲器、PWM無級調光恆流源單元、顯示單元、地址單元。智能控制器具有蓄電池充放電管理(包括蓄電池容量監測)、光伏組件最大功率點跟蹤(ΜΡΡΤ)、LED路燈開啟/關閉/亮度調節(PWM無級調節)、內置高精度升壓型恆流源、對整燈系統實現在線故障 檢測、實時報警、數據實時上傳等功能，可實現蓄電池高效管理，大幅延長其使用壽命，提高 路燈系統可靠性。可進行遠程參數設置，且參數設置(包括驅動LED恆流源的輸出設置)具 有掉電保存功能，即系統模式和控制參數等重要數據均保存在晶片內部，掉電後不丟失，使 調節更加方便，系統工作更可靠。具有溫度檢測功能，能在充放電過程中進行溫度補償，且 有效限制充電電流，使之小於最大允許充電電流。
圖4所示為根據當地道路交通流量狀況智能調節亮度功能框圖，用戶可將當地道 路交通流量狀況輸入到遠程監控平臺並設定擬合模式，擬合季節時段，遠程監控平臺根據 用戶選擇的擬合模式自動生成LED功率曲線並下發網域內所有智能路燈控制器。智能路燈 控制器據此調節LED燈的亮度，甚至可以完全擬合當地道路交通流量。並可根據季節變化 設定自動改變LED功率曲線，實現全時段動態智能調節。並可結合蓄電池實際狀態調整系 統設定的各階段的時間和LED燈的亮度，以最大限度保證人流尖峰時段的照明情況下，延 長系統使用壽命。
圖5所示為路燈故障報警示意圖，對即將出現故障的路燈進行預警，並能對已經 出現故障的路燈進行在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及故障部位，並將 故障信息顯示到遠程控制平臺界面上，提醒工作人員做相應的處理，使得故障路燈能儘快 恢復正常運行，用戶還可以在系統中指定手機號碼及報警發送時間設定(實時或定時)，系 統會自動將故障以簡訊的形式發送給指定手機，讓後期維護更輕鬆。
權利要求
1.一種太陽能路燈無線智能控制系統，其特徵在於包括智能控制器、無線通信模塊、 無線組網模塊、遠程控制平臺，智能控制器連接在蓄電池、太陽能組件、LED路燈和無線通信模塊，無線通信模塊通過無線組網模塊進行組網，利用Internet網絡將數據傳輸到遠程監控平臺並能夠將遠程監控平臺的指令下發到智能控制器；所述智能控制器，包括Buck降壓電路、Boost升壓恆流電路、電壓和電流及溫度採集電路、RS485通訊電路；採用DSP28035晶片作為主控晶片，應用模糊PID控制最大功率尋優技術；所述無線通信模塊，採用Zigbee無線通信技術，設有電源控制電路；所述無線組網模塊，採用Zigbee無線組網技術的協調器、IEEE 802. 15. 4技術標準、 GPRS技術；所述遠程控制平臺，採用全球地理信息系統技術，利用JAVA語言編寫界面，通過 Internet網絡和每盞路燈進行數據交換，得到每盞路燈的基本運行參數和故障信息，該系統採用蓄電池荷電態、健康態模糊整定技術。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能路燈無線智能控制系統，其特徵在於所述的智能控制器中Buck降壓電路和Boost升壓恆流電路採用PMN005開關管。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能路燈無線智能控制系統，其特徵在於所述的無線組網模塊採用CC2530晶片作為主晶片。
全文摘要
本發明是一種太陽能路燈無線智能控制系統，該系統包括智能控制器、無線通信模塊、無線組網模塊、遠程控制平臺，智能控制器連接在蓄電池、LED路燈和無線通信模塊之間，無線通信模塊通過無線組網模塊進行組網利用無線通信網絡將數據遠傳到遠程監控平臺並能夠將遠程監控平臺的指令下發到智能路燈控制器。本發明所能帶來的有益效果是(1)系統化將之前的每一盞相對獨立的太陽能路燈通過無線網絡整合成一個密不可分的系統；(2)智能化讓LED路燈根據當地道路交通流量狀況調節亮度，並可對故障路燈進行在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及故障部位，讓太陽能路燈真正擁有智能。
文檔編號H05B37/02GK103068128SQ20131000897
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者隋延波, 孫佑宣, 孔令成, 馬強 申請人:山東聖陽電源股份有限公司