CN101801130A - 太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统及其控制方法，适用于多个独立太阳能光伏发电路灯，为远程集散控制太阳能光伏发电路灯及智能控制太阳能光伏发电路灯提供服务。由若干个太阳能光伏发电路灯和远程集散智能控制中心组成；太阳能光伏发电路灯包括路灯灯杆和太阳能光伏发电路灯灯体，太阳能光伏发电路灯灯体包括太阳能电池板、太阳能路灯控制器、蓄电池、路灯和具有无线上Internet网功能的微处理器，太阳能路灯控制器分别与太阳能电池板、蓄电池、路灯、具有无线上Internet网功能的微处理器相连接；远程集散智能控制中心由服务器和神经网络控制系统构成，远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。

Description

太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统及其控制方法，适用于多个独立太阳能光伏发电路灯，为远程集散控制太阳能光伏发电路灯及智能控制太阳能光伏发电路灯提供服务。
背景技术
独立太阳能光伏发电路灯由于不需要铺设电线，本质上是一种独立的“太阳能光伏发电路灯孤岛”。因为缺少有线信号载体，因此既不能将在城市电网供电路灯远程监控和管理中采用的成熟的PLC技术(Power Line Communication-电力通讯载波技术)直接用于各独立的太阳能光伏发电路灯的工况监测和故障诊断，也不能将城市路灯控制中心的控制策略传递给“太阳能光伏发电路灯孤岛”，实现城市路灯必须的远程集散控制功能。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统及其控制方法，该系统可以远程集散智能控制各个独立太阳能光伏发电路灯，并使太阳能光伏发电路灯能在每次控制后自动记忆历史数据并在下次环境变化后自动优化控制参数。
本发明所采用的技术方案是：太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统及其控制方法。太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统由若干个太阳能光伏发电路灯和远程集散智能控制中心组成。太阳能光伏发电路灯包括路灯灯杆和太阳能光伏发电路灯灯体。太阳能光伏发电路灯灯体装在路灯灯杆上部，如图1所示。太阳能光伏发电路灯灯体包括太阳能电池板、太阳能路灯控制器、蓄电池、路灯和具有无线上Internet网功能的微处理器。太阳能路灯控制器分别与太阳能电池板、蓄电池、路灯、具有无线上Internet网功能的微处理器相连接，如图2所示。太阳能路灯控制器控制太阳能电池板向蓄电池充电，控制蓄电池向路灯供电并且向具有无线上Internet网功能的微处理器提供各项工作参数和接受来自具有无线上Internet网功能的微处理器的控制指令。
远程集散智能控制中心由服务器(计算机)和神经网络控制系统(控制程序)构成。远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。
所述神经网络控制系统包括2个BP神经网络，1个BP神经网络控制太阳能光伏发电路灯的开启时间，另1个BP神经网络控制太阳能光伏发电路灯的关闭时间。具有无线上Internet网功能的微处理器通过太阳能路灯控制器收集太阳能光伏发电路灯的各项工作参数，发送给远程集散智能控制中心并接收远程集散智能控制中心的控制指令，神经网络控制系统分析并学习历史控制数据以及直接通过太阳能路灯控制器手动调节的控制数据。远程集散智能控制中心可以实现远程集中管理、分散控制、智能控制多个太阳能光伏发电路灯。
太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统的控制方法：远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。具有无线上Internet网功能的微处理器通过与Internet网络连接，可以方便地连接到远程集散智能控制中心，接收远程集散智能控制中心发出的控制指令以及向远程集散智能控制中心发送太阳能光伏发电路灯的各项工作参数，系统采用BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
所述BP神经网络由输入层、隐含层和输出层组成，每一层包含有若干个神经元，第k层中第j个神经元具有下列输入输出关系：
yj (k)＝fj (k)(∑Wij (k-1)yi (k-1)-Rj (k))
j＝1，2，…，Nk；k＝1，2，…，M
式中Wij (k-1)为第(k-1)层中第i个神经元到第k层第j个神经元的连接强度，Rj (k)为对应神经元的阀值，fj (k)为神经元的传递函数，Nk为第k层神经元的数目，M表示总层数。
所述神经网络控制系统中，用一个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间，输入层输入几月、几日、星期几、是否下雨和天气是晴还是阴，输出层输出每个太阳能光伏发电路灯的开启时间；用另一个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的关闭时间，输入层输入几月、几日、星期几、是否下雨和天气是晴还是阴，输出层输出每个太阳能光伏发电路灯的关闭时间。用动态的前10天控制数据作为学习样本让BP神经网络学习，从而可以计算出当天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
既可以根据BP神经网络计算每天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间，也可以根据远程集散智能控制中心需要或当地太阳能光伏发电路灯需要而人工自由设定每天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
本发明优点：太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统由若干个太阳能光伏发电路灯和远程集散智能控制中心组成。太阳能光伏发电路灯包括：路灯灯杆和太阳能光伏发电路灯灯体。太阳能光伏发电路灯灯体装在路灯灯杆上部。太阳能光伏发电路灯灯体包括：太阳能电池板，太阳能路灯控制器，蓄电池，路灯和具有无线上Internet网功能的微处理器。太阳能路灯控制器分别与太阳能电池板、蓄电池、路灯、具有无线上Internet网功能的微处理器相连接。太阳能路灯控制器控制太阳能电池板向蓄电池充电，控制蓄电池向路灯供电并且向具有无线上Internet网功能的微处理器提供各项工作参数和接受来自具有无线上Internet网功能的微处理器的控制指令。
远程集散智能控制中心由服务器(计算机)和神经网络控制系统(控制程序)构成。远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。
所述神经网络控制系统包括2个BP神经网络，1个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间，另1个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的关闭时间。具有无线上Internet网功能的微处理器收集太阳能光伏发电路灯的各项工作参数，发送给远程集散智能控制中心并接收远程集散智能控制中心的控制指令，神经网络控制系统分析并学习历史控制数据以及直接通过太阳能路灯控制器手动调节的控制数据。远程集散智能控制中心可以实现远程集中管理、分散控制、智能控制多个太阳能光伏发电路灯。
本发明不仅解决了困扰太阳能光伏发电路灯系统应用中的孤岛控制问题，解决了控制系统智能学习控制问题，而且解决了潜在的太阳能光伏发电路灯孤岛控制中可能存在的路灯及其配套系统的被盗风险。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的太阳能光伏发电路灯示意图。
图2是本发明的太阳能光伏发电路灯灯体结构框图。
图3是本发明的太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统框图。
图4是本发明的BP神经网络控制算法流程框图。
具体实施方式
参照附图1～4，太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统由若干个太阳能光伏发电路灯和远程集散智能控制中心组成。太阳能光伏发电路灯包括：路灯灯杆1和太阳能光伏发电路灯灯体2，太阳能光伏发电路灯灯体2装在路灯灯杆1上部，如图1所示。太阳能光伏发电路灯灯体包括：太阳能电池板，太阳能路灯控制器，蓄电池，路灯和具有无线上Internet网功能的微处理器。太阳能路灯控制器分别与太阳能电池板、蓄电池、路灯、具有无线上Internet网功能的微处理器相连接，如图2所示。远程集散智能控制中心由服务器(计算机)和神经网络控制系统(控制程序)构成。远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。
神经网络控制系统包括2个BP神经网络，1个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间，另1个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的关闭时间。具有无线上Internet网功能的微处理器通过太阳能路灯控制器收集太阳能光伏发电路灯的各项工作参数，发送给远程集散智能控制中心并接收远程集散智能控制中心的控制指令，神经网络控制系统分析并学习历史控制数据以及直接通过太阳能路灯控制器手动调节的控制数据。远程集散智能控制中心可以实现远程集中管理、分散控制、智能控制多个太阳能光伏发电路灯。
太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统的控制方法：
远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。具有无线上Internet网功能的微处理器通过与Internet网络连接，可以方便地连接到远程集散智能控制中心，接收远程集散智能控制中心发出的控制指令以及向远程集散智能控制中心发送太阳能光伏发电路灯的各项工作参数，系统采用BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
所述BP神经网络由输入层、隐含层和输出层组成，每一层包含有若干个神经元，第k层中第j个神经元具有下列输入输出关系：
yj (k)＝fj (k)(∑Wij (k-1)yi (k-1)-Rj (k))
j＝1，2，…，Nk；k＝1，2，…，M
式中Wij (k-1)为第(k-1)层中第i个神经元到第k层第j个神经元的连接强度，Rj (k)为对应神经元的阀值，fj (k)为神经元的传递函数，Nk为第k层神经元的数目，M表示总层数。
所述神经网络控制系统中，用一个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间，输入层输入几月、几日、星期几、是否下雨和天气是晴还是阴，输出层输出每个太阳能光伏发电路灯的开启时间；用另一个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的关闭时间，输入层输入几月、几日、星期几、是否下雨和天气是晴还是阴，输出层输出每个太阳能光伏发电路灯的关闭时间。用动态的前10天控制数据作为学习样本让BP神经网络学习，从而可以计算出当天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
既可以根据BP神经网络计算每天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间，也可以根据远程集散智能控制中心需要或当地太阳能光伏发电路灯需要而人工自由设定每天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
所述太阳能电池板采用市售沙得SD4-2007031237单晶硅电池板。
所述太阳能路灯控制器采用市售沙得SD-NJKXJSJ-600型控制器。
所述蓄电池采用市售赛能LNT6-4太阳能专用铅酸蓄电池。
所述路灯采用市售沙得SD6-0.65LED安全照明灯。
所述具有无线上Internet网功能的微处理器采用市售intel1.6G CPU/无线上网。
所述服务器采用市售IBM System x4650M2(7947I01)计算机。
所述BP神经网络采用市售MATLAB-BP神经网络应用程序。

Claims (5)

1.一种太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统，其特征在于由若干个太阳能光伏发电路灯和远程集散智能控制中心组成；太阳能光伏发电路灯包括路灯灯杆和太阳能光伏发电路灯灯体，太阳能光伏发电路灯灯体装在路灯灯杆上部，太阳能光伏发电路灯灯体包括太阳能电池板、太阳能路灯控制器、蓄电池、路灯和具有无线上Internet网功能的微处理器，太阳能路灯控制器分别与太阳能电池板、蓄电池、路灯、具有无线上Internet网功能的微处理器相连接，太阳能路灯控制器控制太阳能电池板向蓄电池充电，控制蓄电池向路灯供电并且向具有无线上Internet网功能的微处理器提供各项工作参数和接受来自具有无线上Internet网功能的微处理器的控制指令；
远程集散智能控制中心由服务器和神经网络控制系统构成，远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统，其特征在于所述神经网络控制系统包括2个BP神经网络，1个BP神经网络控制太阳能光伏发电路灯的开启时间，另1个BP神经网络控制太阳能光伏发电路灯的关闭时间。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统，其特征在于所述BP神经网络由输入层、隐含层和输出层组成，每一层包含有若干个神经元。
4.权利要求1所述的太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统的控制方法，其特征在于远程集散智能控制中心和各个太阳能光伏发电路灯之间可以通过Internet网实现双向通讯，具有无线上Internet网功能的微处理器通过与Internet网络连接，可以方便地连接到远程集散智能控制中心，接收远程集散智能控制中心发出的控制指令以及向远程集散智能控制中心发送太阳能光伏发电路灯的各项工作参数，系统采用BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间，所述BP神经网络由输入层、隐含层和输出层组成，每一层包含有若干个神经元；
所述神经网络控制系统中，用一个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的开启时间，输入层输入几月、几日、星期几、是否下雨和天气是晴还是阴，输出层输出每个太阳能光伏发电路灯的开启时间；用另一个BP神经网络控制各个太阳能光伏发电路灯的关闭时间，输入层输入几月、几日、星期几、是否下雨和天气是晴还是阴，输出层输出每个太阳能光伏发电路灯的关闭时间；用动态的前10天控制数据作为学习样本让BP神经网络学习，从而可以计算出当天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏发电路灯远程集散智能控制系统的控制方法，其特征在于根据所述远程集散智能控制中心需要或当地太阳能光伏发电路灯需要而人工自由设定每天每个太阳能光伏发电路灯的开启时间和关闭时间。
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