一種無線景觀燈的儲能系統的製作方法
2023-04-23 12:45:36 1
本實用新型涉及景觀燈儲能技術領域，特別是涉及一種無線景觀燈的儲能系統。
背景技術：
景觀燈是現代景觀中不可缺少的部分，它不僅自身具有較高的觀賞性，還強調藝術燈的景觀與景區歷史文化、周圍環境的協調統一。景觀燈利用不同的造型、相異的光色與亮度來造景。例如紅色光的燈籠造型景觀燈為廣場帶來一片喜慶氣氛，綠色椰樹燈在池邊立出一派熱帶風情。
在電力電纜無法敷設區域，假如要為了安置景觀燈而去敷設昂貴的電纜，並投入巨資實施電力電纜的敷設，有的時候會顯得不太現實也不可能。現有的技術是採用了傳統的電池儲能，其電池可以是鉛酸電池或鋰電池，或其它種類特性的電池，但是，由於電池的壽命有限，當給出相匹配的照度輸出時，儲能電池就必須輸出較大的能量，在有限的電池循環壽命下，無線景觀燈的總體使用壽命也受到了較大的制約。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種無線景觀燈的儲能系統，在電力電纜無法涉足的區域，能將無線景觀燈或照明電路能給予設置。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種無線景觀燈的儲能系統，包括主控制器、儲能裝置、電池管理系統、輸出控制裝置和逆變器，所述儲能裝置由多個並聯的儲能單元組構成，其中，儲能單元組由多個儲能單元串聯而成，所述儲能單元為超級電容和鋰電池的集合體；所述電池管理系統用於檢測每一個儲能單元的能量，並將其傳輸給主控制器；所述輸出控制裝置用於接收主控制器的控制指令，並將控制指令轉換為所述逆變器的控制信號；所述逆變器根據控制信號將儲能裝置的直流電轉換為交流電給予負載燈具；所述主控制器用於控制輸出控制裝置的輸出。
所述主控制器還與亮度傳感器相連，所述亮度傳感器用於檢測景觀燈周圍的環境亮度值。
所述主控制器還與無線接收模塊相連，所述無線接收模塊用於接收遠程遙控信號。
所述主控制器還與無線發射模塊相連，所述無線發送模塊用於將電池管理系統的檢測結果發送至數據管理中心。
所述主控制器由DSP晶片和FPGA晶片共同組成。
有益效果
由於採用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：
本實用新型採用了一種具有超級電容功能的動力鋰電池，當需要動態功率的時候，利用了超級電容的功率特徵，實現能量的輸出；當需要靜態能量的時候，充分利用了動力鋰電池的儲能特徵，由動力鋰電池進行輸出能量，從而延長了無線景觀燈的總體使用壽命。
本實用新型配置有與動力鋰電池相適應的電池管理系統，用以對各個超級電容電池單體進行監管，電池的能量管理採用了獨立系統進行全壽命管理，從而保證了系統的高可靠性和完好性。
本實用新型的輸出部分由無線景觀燈的主控制器實施輸出管理，在主控制器的控制下，完成將直流電能轉換成無線景觀燈所需的相匹配的電能，實現光能的輸出，該光能的輸出的強度是受主控制器的控制，其亮度的梯度輸出與環境亮度相匹配，用以獲得最為良好的節能效果。當環境亮度被系統檢測後，獲得某一個當量值，該當量值經過計算，決定了無線景觀燈的亮度輸出。這樣就能保證在耗電量最低的狀態下獲得最佳的景觀效果，從而保證節能的特徵優異性。值得一提的是，當採用有線方式電能接入時，這種節能的要求往往是忽視的，因為認為沒有這個必要，但是當採用儲能型式的能量供給時，這時節能效果往往是至關重要的。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構方框圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
本實用新型的實施方式涉及一種無線景觀燈的儲能系統，如圖1所示，包括主控制器3、儲能裝置、電池管理系統2、輸出控制裝置7和逆變器8，所述儲能裝置由多個並聯的儲能單元組構成，其中，儲能單元組由多個儲能單元1串聯而成，所述儲能單元1為超級電容和鋰電池的集合體；所述電池管理系統2用於檢測每一個儲能單元1的能量，並將其傳輸給主控制器3；所述輸出控制裝置7用於接收主控制器3的控制指令，並將控制指令轉換為所述逆變器8的控制信號；所述逆變器8根據控制信號將儲能裝置的直流電轉換為交流電給予負載燈具9；所述主控制器3用於控制輸出控制裝置7的輸出。本實施方式中的負載燈具燈對能源的需求是不同的，有直流電量需求、也有常規的交流電量需求，負載燈具可以是聚光燈、也可以是散光燈；或者是LED燈具等等。
其中，儲能裝置是本實用新型的核心，其採用了具有超級電容特徵的鋰電池儲能設備，其將超級電容與鋰電池的特徵集合在一起構成一個儲能單元，該儲能單元縱向串聯將電壓進行疊加，當由9個儲能單元串聯而成時，則構成了一個24VDC直流電源。各個單體的容量為10～50Ah不等，具體容量的大小由所需的儲能系統的電壓和容量需求決定，可以根據要求做選型。該儲能裝置還可以在串聯多個儲能單元後在進行並聯的模式進行容量的擴充，即將串聯的儲能單元組進行並聯，可以是1～10組不等，或者更多，其並聯的數量也取決於該裝置所需的容量而決定，可以隨意的擴容組合，並聯數越多，其配置的容量就越大，無線景觀燈的能量輸出，維持時間就越長。
不難發現，由於儲能單元是將超級電容與鋰電池的特徵集合在一起構成的，當需要動態功率的時候，利用了超級電容的功率特徵，實現能量的輸出；當需要靜態能量的時候，充分利用了動力鋰電池的儲能特徵，由動力鋰電池進行輸出能量，從而延長了無線景觀燈的總體使用壽命。
在串聯繫統中，需要對每一個儲能單體進行能量的檢測、容量的評估以及溫度的測量等等，即採用了BMS電池管理系統。該BMS電池管理系統是由系統網絡與主控制器相連，用以將數據進行匯總並報告給主控制器，主控制器將匯總後的數據傳輸至遠程後臺，由後臺進行電池健康狀態的管理。
所述主控制器3還與無線接收模塊4相連，其中無線接收模塊4可以是2.4G的無線遙控模塊，該模塊可以實現在3公裡的範圍內接收遙控信號，當湖泊、河道、溼地有船舶航行過來時，作為景觀的需求，系統將會自動激活，實現無線景觀燈的開啟，當船舶上的的遙控信號遠離後，系統將自行進行關閉。這樣的遙控模式，作為景觀的需求而被利用，並獲得了節能省電的重要功效，即有該遙控信號裝置完成無線景觀燈的開啟關閉功能。
也就是說，當船舶航行至該無線景觀燈附近3～5公裡內(2.4G無線遙控模塊的有效信號距離範圍)的一個位置時，船上的控制裝置發出一個信息給無線景觀燈，(當景觀燈進入船舶有效視覺範圍內時發出信息)，這是考慮無線景觀燈的視覺有效，此時，無線景觀燈被激活，依照給出的信息，無線景觀燈給出相對應的光亮度或表演。這種模式為無線景觀燈的點亮、表演需求由航行中船舶的需求而動作，當船舶航行遠去時，無線景觀燈將自動熄滅，這種模式下的無線景觀燈一般被安置在沿河的二案，形成岸基的燈光帶長廊，成為一種全新的景觀展示。
所述主控制器3還與無線發射模塊5相連，其中無線發射模塊5可以是GPRS無線模塊，主控制器在接收到電池管理系統檢測的動態能量後通過GPRS無線模塊將數據發送給遠程的Internet數據管理中心，實現遠程無線景觀燈的能量管理和控制。
由此可見，該無線景觀燈由於配置了GPRS無線裝置，因此，每個無線景觀燈的電池能量狀態都會及時地傳輸到遠程的數據中心，該數據中心將在後臺給出報告，當電量耗盡之前，報告相關人員，組織對無線景觀燈進行充電等作業，實現連續使用。
所述主控制器3還與亮度傳感器6相連，並根據亮度傳感器6檢測到的環境亮度值控制輸出控制裝置的輸出，使得亮度的梯度輸出與環境亮度相匹配。例如，當檢測到的環境亮度較低時，則控制輸出的也亮度較低，當檢測到的環境亮度較高時，則控制輸出的也亮度較高小。為了使無線景觀燈在節能的條件下將輸出亮度最為合理匹配，通過亮度傳感器對無線景觀燈周邊環境光亮度進行檢測，用以實現優化可控光連續的合理輸出，從而實現光亮效果最優。
所述輸出控制裝置接收主控制器給出的指令，將指令轉換成逆變器所需的控制信號，用以合理優化輸出燈光。為了滿足不同燈具對電量形式的需求，逆變器主要完成交流電量的輸出，其輸出的電壓等級直接決定了照明燈具的輸出亮度，這部分的輸出直接受控於輸出控制裝置。
所述主控制器由DSP晶片和FPGA晶片共同組成，其主要實現對所有模塊裝置的調度控制，特別是亮度輸出部分。在主控制器的控制下，完成將直流電能轉換成無線景觀燈所需的相匹配的電能，實現光能的輸出，該光能的輸出的強度是受主控制器的控制管理，其亮度的梯度輸出與環境亮度相匹配，用以獲得最為良好的節能效果。當環境亮度被系統檢測後，獲得某一個當量值，該當量值經過計算，決定了無線景觀燈的亮度輸出。這樣就能保證在耗電量最低的狀態下獲得最佳的景觀效果，從而保證節能的特徵優異性。值得一提的是，當採用有線方式電能接入時，這種節能的要求往往是忽視的，因為認為沒有這個必要，但是當採用儲能型式的能量供給時，這時節能效果往往是至關重要的。
本實用新型在使用前需要對儲能裝置的容量進行計算，計算過程如下：先根據無線景觀燈所配置的照明燈具所需的能量，計算出單位時間所需的電量，再根據所需控制的實際狀況，計算出儲能系統所需的電壓等級，根據所需的電壓等級配置相對應的超級電容鋰電池數量(即儲能單元的數量)，在滿足了電壓等級的前提下，計算所需要的能量，即充一次電後能維持的運行時間，根據所需的能量等級進行串聯超級電容鋰電池後的並聯，以構成額定的能量。
在實際應用過程中，由於採用了超級電容鋰電池構成的儲能系統，因此，在電壓和能量均滿足輸出需求的前提下，系統將獲得優化的能量輸出，同時滿足了節能的需求。經過優化計算和組合配置後無線景觀燈儲能系統，即能長壽命、高可靠性的運行，並實現了系統的總體優化。
顯然，根據不同功能需求，可以選擇不同的燈光組合，不同的展示區域空間，構成不同目標，除了旅遊觀光外還可適用於，沒有電纜供電的任何場合，如溼地空間的照片、旅遊區域的燈光工程和運河河道的二岸岸基的照明。總之，本實用新型沒有電纜供電的需求，因此具有很大的適用範圍可靈活性。