CN103024995B - 一种太阳能led路灯控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能LED路灯控制系统及其控制方法。该系统包括控制器、光照强度传感器、电量检测模块、开关模块、通信模块和用于检测路灯光照区域是否有移动物体的雷达传感器，所述控制器分别与光照强度传感器、电量检测模块、开关模块的控制端、通信模块和雷达传感器相连，所述电量检测模块还与路灯的蓄电池相连，所述开关模块的输入端与蓄电池相连，开关模块的输出端与LED灯相连，所述通信模块通过网络与天气预报服务器相连。该控制方法根据第二天天气情况和蓄电池剩余电量控制当天晚上LED灯的工作功率。本发明能够延长太阳能LED路灯在连续阴雨天晚上的工作时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种路灯控制系统及其控制方法，尤其涉及一种太阳能LED路灯控制系统及其控制方法。
背景技术
太阳能LED路灯以太阳光为能源，白天太阳能板给蓄电池充电，晚上蓄电池给LED路灯供电，无需复杂昂贵的管线铺设，安全节能无污染。然而，太阳能LED路灯由自身蓄电池供电，晚上始终在额定功率下工作，由于连续阴雨天气下蓄电池的电量得不到及时补充，太阳能LED路灯在连续阴雨天晚上的工作时间可能会由于蓄电池电量不足而大大缩短。
中国专利公开号CN202353856U，公开日2012年7月25日，实用新型的名称为太阳能路灯智能控制系统，该申请案公开了一种太阳能路灯智能控制系统，它包括LED 驱动模块、LED、精密时间芯
片、光线检测装置、主控芯片模块，该系统通过精密时间芯片提供时间参数，光线检测装置提供环境光强，由主控芯片模块根据时间参数和环境光强通过LED 驱动模块来控制LED 的启动和关闭，最终能够独立且有效率的控制太阳能路灯的工作状态。其不足之处是，该系统控制的LED路灯在连续阴雨天气的晚上也在额定功率下工作，LED路灯的工作时间可能会因为蓄电池电量不足而大大缩短。
发明内容
本发明的目的是克服现有太阳能LED路灯在连续阴雨天气的晚上LED灯的工作时间可能会因为蓄电池电量不足而大大缩短的技术问题，提供了一种太阳能LED路灯控制系统，其能够延长太阳能LED路灯在连续阴雨天晚上的工作时间。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明的一种太阳能LED路灯控制系统，包括控制器、光照强度传感器、电量检测模块、开关模块、通信模块和用于检测路灯光照区域是否有移动物体的雷达传感器，所述控制器分别与光照强度传感器、电量检测模块、开关模块的控制端、通信模块和雷达传感器相连，所述电量检测模块还与路灯的蓄电池相连，所述开关模块的输入端与蓄电池相连，开关模块的输出端与LED灯相连，所述通信模块通过网络与天气预报服务器相连。
在本技术方案中，控制器为中央处理器，光照强度传感器用于检测光照强度，电量检测模块用于检测太阳能LED路灯的蓄电池电量，雷达传感器用于检测太阳能LED路灯光照区域是否有行人或行驶的车辆。
在白天，光照强度传感器检测到的光照强度值大于设定的照度阈值K1，太阳能LED路灯控制系统处于休眠状态，LED灯不工作。到晚上时，光照强度传感器检测到的光照强度值小于设定的照度阈值K1，控制器启动通信模块工作，通过通信模块与天气预报服务器通信，获得第二天的天气信息，同时控制器通过电量检测模块检测蓄电池的电量。
控制器对接收到的第二天天气信息和蓄电池电量信息进行处理。当第二天为晴天且蓄电池电量大于30%时，控制器控制开关模块一直导通，将LED灯调到额定功率状态下工作，LED灯发光亮度达到额定亮度。当第二天不是晴天或蓄电池电量小于30%时，控制器启动雷达传感器检测太阳能LED路灯光照区域是否有行人或行驶的车辆，如果有则控制器控制开关模块一直导通，将LED灯调到额定功率状态下工作；如果没有则控制器发出PWM脉冲信号到开关模块，控制开关模块在每1秒内的导通时间和断开时间，将LED灯调到低功率状态下工作，LED灯发光亮度较低，节省电能。
在阴雨天，蓄电池电量得不到及时补充，如果出现连续阴雨天，蓄电池电量会不足导致太阳能LED路灯在晚上的工作时间大大缩短。本方案能在每个阴雨天的前一天根据路上的行人和行驶车辆情况控制LED灯的工作功率，节省电能，从而延长了第二天阴雨天晚上LED灯的工作时间。
作为优选，所述一种太阳能LED路灯控制系统还包括可上下旋转和水平旋转的电动云台，路灯的太阳能电池板固定在电动云台上，电动云台与控制器相连。
控制器中预先存储有太阳能LED路灯安装位置的经纬度所对应的一年中每一天的不同时刻太阳所在角度的数据。控制器根据光照强度传感器检测的光照强度值判断是否为白天，如果是白天则控制器根据存储的一年中每一天的不同时刻太阳所在角度数据控制电动云台转动，使太阳能电池板正对太阳，提高太阳能电池板的发电效率，否则电动云台不工作。
作为优选，所述一种太阳能LED路灯控制系统还包括风速传感器，所述风速传感器与控制器相连。
风速传感器检测风速信息，并发送到控制器。当风速超过设定的风速阈值K3时，控制器控制电动云台转动，将太阳能电池板调整到水平位置，防止大风损坏太阳能电池板；当风速小于设定的风速阈值K3时，控制器根据光照强度传感器检测的光照强度值判断是否为白天，如果是白天则控制电动云台转动，使太阳能电池板正对太阳，否则电动云台不工作。
作为优选，所述通信模块为无线通信模块。
作为优选，所述通信模块包括以太网接口、USB接口和RS232接口。
作为优选，所述开关模块为晶闸管。
本发明的一种太阳能LED路灯控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化；
步骤S2：所述控制器通过所述光照强度传感器检测太阳光光照强度值；
步骤S3：控制器判断光照强度值是否大于设定的照度阈值K1，如果是则执行步骤S4，否则执行步骤S5；
步骤S4：控制器控制所述开关模块断开，所述LED灯断电不亮，之后跳转至步骤S2；
步骤S5：控制器读取所述通信模块从天气预报服务器上获得的第二天的天气信息；
步骤S6：控制器判断第二天是否为晴天，如果是则执行步骤S7，否则执行步骤S10；
步骤S7：控制器读取所述电量检测模块检测的蓄电池电量值；
步骤S8：控制器判断蓄电池电量是否大于设定的电量阈值K2，如果是则执行步骤S9，否则执行步骤S10；
步骤S9：控制器控制开关模块导通，将LED灯调到额定功率状态下工作，之后跳转至步骤S2；
步骤S10：控制器读取所述雷达传感器发送的数据；
步骤S11：控制器判断太阳能LED路灯光照区域内是否有移动物体，如果是则跳转至步骤S9，否则执行步骤S12；
步骤S12：控制器发出PWM脉冲信号到开关模块，控制开关模块在每1秒内的导通时间和断开时间，将LED灯调到低功率状态下工作，之后跳转至步骤S2。
在阴雨天，蓄电池电量得不到及时补充，如果出现连续阴雨天，蓄电池电量会不足导致太阳能LED路灯在晚上的工作时间大大缩短。本方案通过通信模块与天气预报服务器通信，得到第二天的天气信息。
当第二天不是晴天（即蓄电池电量得不到足够补充）时，则当天晚上太阳能LED路灯进入低功耗模式工作，LED灯只在有行人和行驶车辆通过时在额定功率状态下工作，其他时间在低功率状态下工作，这样节省了电能，从而延长了第二天阴雨天晚上的工作时间。当第二天是晴天（即蓄电池电量能得到足够补充）时，则判断蓄电池电量是否足够太阳能LED路灯整个晚上正常工作，如果蓄电池电量足够，则太阳能LED路灯正常工作，否则太阳能LED路灯进入低功耗模式工作。
作为优选，所述LED灯在低功率状态下工作时，控制器控制开关模块在每1秒内的导通时间和断开时间的比值为3:7或4:6，即LED灯的工作功率为额定功率的30%至40%。
作为优选，所述电量阈值K2为蓄电池总电量的20%至30%。
本发明的实质性效果是：（1）能够延长太阳能LED路灯在连续阴雨天晚上的工作时间。（2）在白天，电动云台带动太阳能电池板转动，使太阳能电池板正对太阳，提高太阳能电池板的发电效率。（3）在大风天气将太阳能电池板水平放置，防止大风损坏太阳能电池板。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接框图；
图2是本发明的太阳能LED路灯控制系统的一种工作流程图；
图3是本发明的太阳能LED路灯控制系统的一种工作流程图。
图中：1、控制器，2、光照强度传感器，3、电量检测模块，4、开关模块，5、通信模块，6、雷达传感器，7、电动云台，8、风速传感器，9、蓄电池，10、LED灯，11、天气预报服务器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种太阳能LED路灯控制系统，如图1所示，包括控制器1、光照强度传感器2、电量检测模块3、开关模块4、通信模块5和用于检测路灯上的LED灯10光照区域是否有移动物体的雷达传感器6，控制器1分别与光照强度传感器2、电量检测模块3、开关模块4的控制端、通信模块5和雷达传感器6相连，电量检测模块3还与路灯的蓄电池9相连，开关模块4的输入端与蓄电池9相连，开关模块4的输出端与LED灯10相连，通信模块5通过网络与天气预报服务器11相连。本实施例中，控制器1为中央处理器，开关模块4为晶闸管，通信模块5为无线通信模块。
光照强度传感器2用于检测太阳光光照强度值，电量检测模块3用于检测太阳能LED路灯的蓄电池9电量，雷达传感器6用于检测太阳能LED路灯光照区域是否有行人或行驶车辆。
在白天，光照强度传感器2检测到的光照强度值大于设定的照度阈值K1，控制器1控制开关模块4断开，LED灯10不工作。到晚上时，光照强度传感器2检测到的光照强度值小于设定的照度阈值K1，控制器1启动通信模块5工作，通过通信模块5与天气预报服务器11通信，获得第二天的天气信息，同时控制器1通过电量检测模块3检测蓄电池9的电量。
控制器1对接收到的第二天天气信息和蓄电池9电量信息进行处理。当第二天为晴天且蓄电池9电量大于总电量的30%时，控制器1控制开关模块4一直导通，将LED灯10调到额定功率状态下工作，LED灯10发光亮度达到额定亮度。当第二天不是晴天或蓄电池9电量小于总电量的30%时，控制器1启动雷达传感器检测太阳能LED路灯光照区域是否有移动物体（即是否有行人或行驶车辆），如果有则控制器1控制开关模块4一直导通，将LED灯10调到额定功率状态下工作；如果没有则控制器1发出占空比为0.3的PWM脉冲信号到开关模块4，开关模块4间隔导通，将LED灯10的工作功率调到额定功率的30%，LED灯10发光亮度为额定亮度的30%，节省电能。
在阴雨天，蓄电池9电量得不到及时补充，如果出现连续阴雨天，蓄电池9电量会不足导致LED灯10在晚上的工作时间大大缩短。本方案能在阴雨天的前一天根据路上的行人和行驶车辆情况控制LED灯10的工作功率，节省电能，从而延长了第二天阴雨天晚上LED灯10的工作时间。
本实施例的一种太阳能LED路灯控制系统还包括风速传感器8及可上下旋转和水平旋转的电动云台7，路灯的太阳能电池板固定在电动云台7上，电动云台7和风速传感器8分别与控制器1相连。
控制器1中预先存储有太阳能LED路灯安装位置的经纬度所对应的一年中每一天的不同时刻太阳所在角度的数据。风速传感器8用于检测风速信息。当风速大于设定的风速阈值K3时，控制器1控制电动云台7转动，将太阳能电池板调整到水平位置，防止大风损坏太阳能电池板；当风速小于设定的风速阈值K3且光照强度值大于设定的照度阈值K1（白天）时，控制器1根据存储的一年中每一天的不同时刻太阳所在角度数据控制电动云台7转动，使太阳能电池板正对太阳，提高太阳能电池板的发电效率；当风速小于设定的风速阈值K3且光照强度值小于设定的照度阈值K1（晚上）时，电动云台7不工作。
上述一种太阳能LED路灯控制系统的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化；
步骤S2：所述控制器1通过光照强度传感器2检测太阳光光照强度值；
步骤S3：控制器1判断光照强度值是否大于设定的照度阈值K1，如果是则执行步骤S4，否则执行步骤S5；
步骤S4：控制器1控制开关模块4断开，LED灯10断电不亮，之后跳转至步骤S2；
步骤S5：控制器1读取通信模块5从天气预报服务器11上获得的第二天的天气信息；
步骤S6：控制器1判断第二天是否为晴天，如果是则执行步骤S7，否则执行步骤S10；
步骤S7：控制器1读取电量检测模块3检测的蓄电池9电量值；
步骤S8：控制器1判断蓄电池9电量是否大于总电量的30%，如果是则执行步骤S9，否则执行步骤S10；
步骤S9：控制器1控制开关模块4一直导通，将LED灯10调到额定功率工作，之后跳转至步骤S2；
步骤S10：控制器1读取雷达传感器检测的数据；
步骤S11：控制器1判断太阳能LED路灯光照区域内是否有移动物体，如果是则跳转至步骤S9，否则执行步骤S12；
步骤S12：控制器1发出占空比为0.3的PWM脉冲信号到开关模块4，控制开关模块4在每1秒内通电0.3秒，将LED灯10的工作功率调到额定功率的30%，之后跳转至步骤S2。
在阴雨天，蓄电池9电量得不到及时补充，如果出现连续阴雨天，蓄电池9电量会不足导致LED灯10在晚上的工作时间大大缩短。本方案通过通信模块5与天气预报服务器11通信，得到第二天的天气信息。
当第二天不是晴天（即蓄电池9电量得不到足够补充）时，则当天晚上太阳能LED路灯进入低功耗模式工作，LED灯10只在有行人和行驶车辆通过时在额定功率状态下工作，其它时间的工作功率为额定功率的30%，这样节省了电能，从而延长了第二天阴雨天晚上的工作时间。当第二天是晴天（即蓄电池9电量能得到足够补充）时，则判断蓄电池9电量是否足够LED灯10整个晚上都在额定功率下工作，如果蓄电池9电量足够，则太阳能LED路灯正常工作，否则太阳能LED路灯进入低功耗模式工作。
上述一种太阳能LED路灯控制系统的控制方法，如图3所示，还包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化；
步骤S13：控制器1读取风速传感器8检测的风速值；
步骤S14：控制器1判断风速是否大于风速阈值K3，如果是则执行步骤S15，否则执行步骤S16；
步骤S15：控制器1控制电动云台7转动，将太阳能电池板调整到水平位置，之后跳转至步骤S13；
步骤S16：控制器1通过光照强度传感器2检测太阳光光照强度值；
步骤S17：控制器1判断光照强度值是否大于设定的照度阈值K1，如果是则执行步骤S18，否则执行步骤S19；
步骤S18：控制器1控制电动云台7转动，使太阳能电池板正对太阳，之后跳转至步骤S13；
步骤S19：控制器1不发出控制信号到电动云台7，电动云台7不工作，之后跳转至步骤S13。
Claims (9)
1.一种太阳能LED路灯控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：系统初始化；
步骤S2：控制器（1）通过光照强度传感器（2）检测太阳光光照强度值；
步骤S3：控制器（1）判断光照强度值是否大于设定的照度阈值K1，如果是则执行步骤S4，否则执行步骤S5；
步骤S4：控制器（1）控制开关模块（4）断开，LED灯（10）断电不亮，之后跳转至步骤S2；
步骤S5：控制器（1）读取通信模块（5）从天气预报服务器（11）上获得的第二天的天气信息；
步骤S6：控制器（1）判断第二天是否为晴天，如果是则执行步骤S7，否则执行步骤S10；
步骤S7：控制器（1）读取电量检测模块（3）检测的蓄电池（9）电量值；
步骤S8：控制器（1）判断蓄电池（9）电量是否大于设定的电量阈值K2，如果是则执行步骤S9，否则执行步骤S10；
步骤S9：控制器（1）控制开关模块（4）导通，将LED灯（10）调到额定功率状态下工作，之后跳转至步骤S2；
步骤S10：控制器（1）读取雷达传感器（6）发送的数据；
步骤S11：控制器（1）判断太阳能LED路灯光照区域内是否有移动物体，如果是则跳转至步骤S9，否则执行步骤S12；
步骤S12：控制器（1）发出PWM脉冲信号到开关模块（4），控制开关模块（4）在每1秒内的导通时间和断开时间，将LED灯（10）调到低功率状态下工作，之后跳转至步骤S2。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能LED路灯控制系统的控制方法，其特征在于：所述LED灯（10）在低功率状态下工作时，控制器（1）控制开关模块（4）在每1秒内的导通时间和断开时间的比值为3:7或4:6，即LED灯（10）的工作功率为额定功率的30%至40%。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能LED路灯控制系统的控制方法，其特征在于：所述电量阈值K2为蓄电池（9）总电量的20%至30%。
4.一种通过权利要求1所述的控制方法控制的太阳能LED路灯控制系统，其特征在于：包括控制器（1）、光照强度传感器（2）、电量检测模块（3）、开关模块（4）、通信模块（5）和用于检测路灯光照区域是否有移动物体的雷达传感器（6），所述控制器（1）分别与光照强度传感器（2）、电量检测模块（3）、开关模块（4）的控制端、通信模块（5）和雷达传感器（6）相连，所述电量检测模块（3）还与路灯的蓄电池（9）相连，所述开关模块（4）的输入端与蓄电池（9）相连，开关模块（4）的输出端与LED灯（10）相连，所述通信模块（5）通过网络与天气预报服务器（11）相连。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能LED路灯控制系统，其特征在于：还包括可上下旋转和水平旋转的电动云台（7），路灯的太阳能电池板固定在电动云台（7）上，电动云台（7）与控制器（1）相连。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能LED路灯控制系统，其特征在于：还包括风速传感器（8），所述风速传感器（8）与控制器（1）相连。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种太阳能LED路灯控制系统，其特征在于：所述通信模块（5）为无线通信模块。
8.根据权利要求4或5或6所述的一种太阳能LED路灯控制系统，其特征在于：所述通信模块（5）包括以太网接口、USB接口和RS232接口。
9.根据权利要求4或5或6所述的一种太阳能LED路灯控制系统，其特征在于：所述开关模块（4）为晶闸管。
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