一種智能防盜太陽能路燈的製作方法
2023-10-17 09:41:24
專利名稱：一種智能防盜太陽能路燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能路燈，特別涉及一種具有短距離無線通信及遠距離GSM網絡通信的智能防盜太陽能路燈。
背景技術：
隨著傳統石化能源日趨減少和逐步面臨枯竭危機，太陽能作為取之不盡、用之不竭的可再生清潔綠色能源，逐步替代傳統能源將成為必然趨勢，光伏產業的發展空間無可限量。 太陽能路燈已經開始發展起來，初步用來填補傳統的使用國家電網的路燈有所不足的地方，比如太陽能路燈可以安裝在國家電網覆蓋不到的海岸線，山上和郊區農村等；太陽能路燈進而用來逐步部分替代國家電網路燈以達到節能減排的目的。太陽能路燈的可靠性，安全性，性價比和大面積的可管理性是決定太陽能路燈能否普及使用的先決性條件。太陽能路燈通常由太陽能電池組件、太陽能電池板固定支架、路燈杆、蓄電池、燈杆基礎及用電負載組成。其中蓄電池是整個系統中最為關鍵的一環，因為它直接關係到整個系統的功能、可靠性和經濟性。蓄電池一般佔了整套太陽能路燈2(Γ25%的製造成本，佔了 80%以上的維護成本，因此蓄電池的壽命和保護是非常重要的。然而在現有的太陽能路燈系統中，普遍存在以下問題
1.蓄電池放置在燈杆基礎內，只是採取簡單的機械防盜措施(如安裝防盜籠)，對於偷盜者來說基本起不到防盜作用，也沒有任何監控和報警系統，被盜後也不能及時發現和報案；
2.太陽能路燈的使用數量和覆蓋地區已經很廣泛，造成管理人員沒法用人工方式進行妥善管理和維護；
3.如果安裝全套完善的無線監控路燈管理系統，其使用成本相當昂貴，幾乎不可能普及使用；
4.現有蓄電池經常由於過度充電或者過度放電或者經常深度放電而導致壽命縮短。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的提供一種智能防盜太陽能路燈，具有遠程無線防盜報警、狀態監控的功能，還能有效的保護蓄電池，延長蓄電池的使用壽命，保護燈具負載的安全，實現低成本、高效率的太陽能路燈信息管理和控制。本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的
一種智能防盜太陽能路燈，包括太陽能電池板4、太陽能電池板固定支架7、蓄電池5、 路燈杆9、燈具8及燈杆基礎10，太陽能電池板4設置於太陽能電池板固定支架7的上方， 所述的蓄電池5安裝在燈杆基礎10內，其特徵在於還包括智能防盜監控遙測控制裝置1 和信號收發傳輸天線3，所述的智能防盜監控遙測控制裝置1包括控制器、故障分析模塊和短距離無線傳輸模塊，所述故障分析模塊在所述控制器的指示下編輯警報信息，所述短距離無線傳輸模塊在所述控制器的指示下發布無線警報信息並通過信號收發傳輸天線3實時接收由鄰近太陽能路燈的短距離無線傳輸模塊所發布的警報信息及轉發該警報信息。本發明的進一步技術方案是，所述的智能防盜監控遙測控制裝置1還包括一個遠距離GSM信息傳輸模塊，所述遠距離GSM信息傳輸模塊通過信號收發傳輸天線3向GSM網絡傳輸短距離無線傳輸模塊發布的無線警報信息並報警到控制中心。本發明的進一步技術方案是，還包括一個智能充放電裝置2，所述智能防盜監控遙測控制裝置1通過串行傳輸接口與智能充放電裝置2進行通信，所述的智能充放電裝置2 控制太陽能電池板4對蓄電池5的充電並控制蓄電池5放電給燈具8提供電能量，。所述的智能充放電裝置2包括充放電控制器、防雷擊模塊、防盜狀態檢測模塊、充放電模塊和負載控制模塊，根據用戶的需要定時執行亮燈和滅燈並根據日充電量判斷當天的天氣情況及對當晚的放電時間和放電亮度進行相應調整。所述的信號收發傳輸天線3安裝在所述的太陽能電池板固定支架7的下面並通過電線11連接到所述的智能防盜監控遙測控制裝置1上；所述的智能防盜監控遙測控制裝置 1和智能充放電裝置2固定設置在所述的路燈杆9內。所述智能防盜監控遙測控制裝置1的電源由所述的蓄電池5和一個後備電源提供，當所述智能防盜監控遙測控制裝置1和蓄電池5之間的點連接被斷開時，智能防盜監控遙測控制裝置1自動切換使用後備電源。所述的短距離無線傳輸模塊包括高頻發射電路、高頻接收電路、PLL合成電路、FSK 調製/解調電路、參量放大電路、功率放大電路和頻道切換電路。所述的遠距離GSM信息傳輸模塊包括GSM基帶處理器電路、GSM射頻模塊電路、供電模塊電路、快閃記憶體、ZIF連接器電路和天線接口電路。所述的後備電源包括檢測單元電路、充放電電路和高性能鋰電池。所述的蓄電池(5)為鉛酸電池、鋰電池、鉻鎘電池或鐵電池。通過上述技術方案可以看出，本發明採用一種較為完善的防盜狀態檢測及經濟合理的信息傳輸方式，使管理人員能夠準確、及時掌握設備的狀態及安全，從而實現整個系統的自動控制。本發明混合使用短距離無線通信技術以及遠距離GSM通信網絡技術，以實現最低成本和最高效率的太陽能中燈信息管理及控制。本發明採用一種路燈和路燈之間短距離無線信息傳輸，短距離區域內的信息傳輸採用抗幹擾能力較強的FSK調製/解調方式，低發射功率、高靈敏度設計，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，無需收費(因為可以使用免費的頻道)，同時所需的發射功率低，設備成本低，可以在一個地區形成本地無線區域網，每個地區只需要安裝一個GSM信息傳輸裝置供管理員和該區域網進行無線信息交流。遠距離數據的傳輸採用比較普遍的GSM網絡無線傳輸，具有覆蓋面廣、自動傳送、費用低、穩定性好等優點，是一種廉價、實用、高效無線數據雙向傳送、無線遠程監測和控制的解決方案。這種設計造就了對每個太陽能路燈實現無線監控的可行性和經濟性。另外，後備電源的設置，保證了太陽能路燈在蓄電池被盜或蓄電池電壓較低情況下仍能夠可靠運行。
圖1是本發明實施例的結構示意圖； 圖2是智能防盜監控遙測控制裝置構造原理框圖； 圖3是智能充放電控制裝置構造原理框圖； 圖4是短距離無線傳輸模塊構造原理框圖； 圖5是遠距離GSM信息傳輸模塊構造原理框圖； 圖6是後備電源構造原理框圖；圖7是防盜、狀態檢測功能原理框圖1中1 一智能防盜監控遙測控制裝置，2—智能充放電控制裝置，3—信號收發傳輸天線，4一太陽能電池板，5—蓄電池，6—防盜籠，7—太陽能電池板固定支架，8—燈具，9一路燈杆，10—路燈基礎，11一電線。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖1所示，整個智能防盜太陽能路燈由以下結構組成一個智能防盜監控遙測控制裝置1，一個智能充放電控制裝置2，一根信號收發傳輸天線3，一塊100W的太陽能電池板4，一組12V IOOAh的蓄電池5，一個機械防盜裝置6，一套太陽能電池板固定支架7，一個帶有25W直流節能的的燈具8，一根6米高的路燈杆9，兩根5. 5米長的電線11，一個燈杆基礎10以及用於連接太陽能電池板4、蓄電池5、智能防盜監控遙測控制裝置1、智能充放電控制裝置2、燈具8的電纜線；其中，智能防盜監控遙測控制裝置1的主要部件包括控制器、故障分析模塊、遠距離GSM信息傳輸模塊和短距離無線傳輸模塊，智能防盜監控遙測控制裝置1的電源由蓄電池5和一個後備電源提供，當所述智能防盜監控遙測控制裝置1和蓄電池5之間的點連接被斷開時，智能防盜監控遙測控制裝置1自動切換使用後備電源，如圖2所示。智能充放電控制裝置2的部件包括充放電控制器、負載智能控制模塊、智能充放電控制模塊、電池板信息檢測模塊、防盜狀態檢測模塊、蓄電池信息檢測模塊、防雷擊模塊、 串行埠和蓄電池接口，如圖3所示。電池板信息檢測模塊給智能充放電控制模塊和充放電控制器提供太陽能電池板4的發電狀態的信息。負載智能控制模塊和充放電控制器交流負載的用電情況，比如什麼時候需要用電，什麼時候少用電以及什麼時候該斷電。防雷擊模塊給充放電控制器匯報是否有發生雷擊事件，防盜狀態檢測模塊給充放電控制器匯報是否有發生蓄電池被盜竊的事件。同時，充放電控制器從蓄電池信息檢測模塊取得蓄電池實時的剩餘電容量信息。充放電控制器電池板根據這些信息判斷如何協調充電和放電的任務並指示智能充放電控制模塊執行充電或者放電任務。智能充放電控制模塊通過蓄電池接口對蓄電池進行充電或者放電。充放電控制器通過串行埠與外界的計算機或者電路板進行信息交流，包括對外界提供實時的充電、放電、發電、負載以及安全狀態的信息。信號收發傳輸天線3安裝在太陽能電池板固定支架7的下面並通過電線11連接到智能防盜監控遙測控制裝置1上；智能防盜監控遙測控制裝置1和智能充放電裝置2固定設置在路燈杆9內。燈杆基礎10內設置有蓄電池5，蓄電池5的外圍設有防盜籠6，採用鋼筋混凝土結構做成蓄電池坑，預留有鋼筋頭，以便於蓄電池放好後，採用電弧焊機焊接上鋼筋，從而保證蓄電池安全。蓄電池5主要由智能充放電控制裝置2控制充放電，給光源提供能量。後備電源中高性能鋰電池由智能防盜監控遙測控制裝置控制充放電，給控制器和充放電控制器提供能量，同時保證智能充放電控制裝置實時檢測各個組件的狀態，即使發生被盜，被盜信息仍能通過串口進行通信。智能防盜監控遙測控制裝置1內的短距離無線傳輸模塊，可實現局部路燈之間的信息傳輸；遠距離GSM信息傳輸模塊能夠將防盜、狀態等各種參數及時傳送到遠程終端設備及管理者。後備電源則是當組件被盜等破壞性操作使系統斷電時，作為應急電源，保障系統正常運行；如圖4所示，短距離無線傳輸模塊由高頻發射電路、高頻接收電路、PLL合成電路、FSK調製/解調電路、參量放大電路、功率放大電路、頻道切換電路及天線等組成。如圖5所示，遠距離GSM傳輸模塊由GSM基帶處理器電路、GSM射頻模塊電路、供電模塊(ASIC) 電路、快閃記憶體、ZIF連接器電路及天線接口電路組成。如圖6所示，後備電源由智能檢測單元電路、充、放電電路、高性能鋰電池。如圖7所示，狀態、防盜檢測單元由高靈敏度檢測單元電路、光電隔離部分組成。短距離區域內的信息傳輸採用抗幹擾能力較強的FSK調製/解調方式，低發射功率、高靈敏度設計，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，無需收費。遠距離數據的傳輸採用比較普遍的GSM網絡無線傳輸，具有覆蓋面廣、自動傳送、費用低、穩定性好等優點，是一種廉價、實用、高效無線數據雙向傳送、無線遠程監測和控制的解決方案。本發明的智能防盜監控遙測控制裝置1和智能充放電控制裝置2由單片機控制， 設備裝置的各種狀態信息(主要包括防盜)經隔離轉換電路輸送至單片機，與模擬量轉化過來的數據一起經過編碼調製，首先通過短距離通信模塊，然後經GSM網絡傳到遠距離的控制終端，實現遠距離雙向無線通信。另外，利用自身的模擬量採集功能將太陽能電池組件的 U和I、蓄電池U和I、用電負載信息等模擬量的採集，經單片機智能優化運算，進而控制充電參數，實現閉環PID智能控制。白天，太陽能經電池板轉變成電能，通過智能充放電控制裝置同時向蓄電池及後備鋰電池智能充電，儲存電能。晚上，蓄電池開始向光源供電，照亮路面，同時提供給智能防盜監控遙測控制器、智能充放電控制器電源。智能充放電控制裝置在無智能防盜監控遙測控制裝置的情況下可獨立工作。能時刻對各個組件的狀態實時監測控制，實現智能過充、過放保護，智能充電。同時將各種信息通過標準RS232串口協議與智能防盜監控遙測控制裝置通信，當有意外情況致使智能充放電控制裝置斷電時，智能防盜監控遙測控制裝置內的後備高性能鋰電池可向其提供電源，從而保障其不間斷工作，發送被盜報警信息。為了合理優化、節約資源，每個設備配一個控制裝置(不含有GSM模塊)，每個區域內則只有一個控制裝置含有GSM模塊。從而解決可實現局部路燈之間的信息傳輸，為了使管理人員更能準確、及時掌握設備的狀態及安全，增加了 GSM通信網絡，實現信息的管理及控制。通過檢測太陽能電池組件、蓄電池和組件等各個參數及狀態來確定系統的工作狀態， 從而實現整個系統的自動控制。高性能鋰電池能保證在被盜斷電的情況下，及時的將信息通過局域無線網、GSM網絡發送到控制終端或管理者的手機上，及時向公安機關報案。同時在某種情況下，通過手機或控制終端可隨意控制任何一個太陽能設備的功能，可隨時查詢其狀態。因此，本發明解決了太陽能路燈的遠程無線監控、防盜的問題。上述實施例僅是本發明技術思想中較完善的實施方式，詳細說明了本發明的技術構思和實施要點，並非是對本發明保護範圍的限制，凡根據本發明精神實質所作的任何簡單修改及等效結構變換或修飾，均應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種智能防盜太陽能路燈，包括太陽能電池板(4)、太陽能電池板固定支架(7)、蓄電池(5)、路燈杆(9)、燈具(8)及燈杆基礎(10)，太陽能電池板(4)設置於太陽能電池板固定支架(7)的上方，所述的蓄電池(5)安裝在燈杆基礎(10)內，其特徵在於還包括智能防盜監控遙測控制裝置(1)和信號收發傳輸天線(3)，所述的智能防盜監控遙測控制裝置(1) 包括控制器、故障分析模塊和短距離無線傳輸模塊，所述故障分析模塊在所述控制器的指示下編輯警報信息，所述短距離無線傳輸模塊在所述控制器的指示下發布無線警報信息並通過信號收發傳輸天線(3)實時接收由鄰近太陽能路燈的短距離無線傳輸模塊所發布的警報信息及轉發該警報信息。
2.根據權利要求1所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述的智能防盜監控遙測控制裝置(1)還包括一個遠距離GSM信息傳輸模塊，所述遠距離GSM信息傳輸模塊通過信號收發傳輸天線(3)向GSM網絡傳輸短距離無線傳輸模塊發布的無線警報信息並報警到控制中心。
3.根據權利要求1或2所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於還包括一個智能充放電裝置(2)，所述智能防盜監控遙測控制裝置(1)通過串行傳輸接口與智能充放電裝置(2)進行通信，所述的智能充放電裝置(2)控制太陽能電池板(4)對蓄電池(5)的充電並控制蓄電池(5)放電給燈具(8)提供電能量，。
4.根據權利要求3所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述的智能充放電裝置(2)包括充放電控制器、防雷擊模塊、防盜狀態檢測模塊、充放電模塊和負載控制模塊， 根據用戶的需要定時執行亮燈和滅燈並根據日充電量判斷當天的天氣情況及對當晚的放電時間和放電亮度進行相應調整。
5.根據權利要求3所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述的信號收發傳輸天線(3)安裝在所述的太陽能電池板固定支架(7)的下面並通過電線(11)連接到所述的智能防盜監控遙測控制裝置(1)上；所述的智能防盜監控遙測控制裝置(1)和智能充放電裝置(2)固定設置在所述的路燈杆(9)內。
6.根據權利要求3所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述智能防盜監控遙測控制裝置(1)的電源由所述的蓄電池(5)和一個後備電源提供，當所述智能防盜監控遙測控制裝置(1)和蓄電池(5)之間的點連接被斷開時，智能防盜監控遙測控制裝置(1)自動切換使用後備電源。
7.根據權利要求1所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述的短距離無線傳輸模塊包括高頻發射電路、高頻接收電路、PLL合成電路、FSK調製/解調電路、參量放大電路、功率放大電路和頻道切換電路。
8.根據權利要求2所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述的遠距離GSM 信息傳輸模塊包括GSM基帶處理器電路、GSM射頻模塊電路、供電模塊電路、快閃記憶體、ZIF連接器電路和天線接口電路。
9.根據權利要求6所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於所述的後備電源包括檢測單元電路、充放電電路和高性能鋰電池。
10.根據權利要求1所述的一種智能防盜太陽能路燈，其特徵在於，所述的蓄電池(5) 為鉛酸電池、鋰電池、鉻鎘電池或鐵電池。
全文摘要
本發明公開一種智能防盜太陽能路燈，包括太陽能電池板(4)、太陽能電池板固定支架(7)、蓄電池(5)、路燈杆(9)、燈具(8)及燈杆基礎(10)，還包括智能防盜監控遙測控制裝置(1)和信號收發傳輸天線(3)，智能防盜監控遙測控制裝置(1)包括控制器、故障分析模塊、短距離無線傳輸模塊和遠距離GSM信息傳輸模塊，故障分析模塊編輯警報信息，短距離無線傳輸模塊發布、接收及轉發無線警報信息遠距離GSM信息傳輸模塊通過信號收發傳輸天線(3)向GSM網絡傳輸短距離無線傳輸模塊發布的無線警報信息並報警到控制中心。本發明混合使用短距離無線通信技術以及遠距離GSM通信網絡技術，以實現最低成本和最高效率的太陽能路燈信息管理及控制。
文檔編號F21V17/00GK102252253SQ201110112049
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月3日 優先權日2011年5月3日
發明者盧育發, 成德富, 李倩, 林文漢, 林晨星, 石巧雲 申請人:安徽天柱綠色能源科技有限公司