CN103281824A - 一种智能型太阳能航空障碍灯系统 - Google Patents

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汪进文
李德敏
温炳文
郭智凭
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Abstract

本发明公开了一种智能型太阳能航空障碍灯系统，该系统包括有后台控制中心和多个航空障碍灯，所述航空障碍灯包括障碍灯灯体、设置在障碍灯灯体内的智能控制器以及用于为障碍灯灯体以及智能控制器供电的太阳能电池，所述的智能控制器与后台控制中心连接；而任一航空障碍灯中的智能控制器与其它航空障碍灯中的智能控制器进行无线通讯连接。本发明采用分散再集成的方法，并采用GPSONE定位技术和无线遥测技术，实现智能定位和远程监控，系统安装维护简单、性能优越。本发明作为一种智能型太阳能航空障碍灯系统可广泛应用于航空安全领域。

Description

一种智能型太阳能航空障碍灯系统
技术领域
本发明涉及航空安全领域，尤其是一种智能型太阳能航空障碍灯系统。
背景技术
目前，市面上生产的由直流型航空障碍灯所构成的太阳能航空障碍灯系统一般是由太阳能电池板，免维护蓄电池、集中控制器、航空障碍灯等组件组成。在白天时，太阳能电池板对蓄电池进行充电，系统处于守候状态，到晚上时，蓄电池提供电源，通过日光检测识别功能，系统自动进入闪亮的工作状态。系统的各个组件分别安装在不同的铁塔部位，相互之间采用控制线连接，并且控制线需要使用屏蔽线，从而达到同步闪光的工作形式。由于安装点比较多，安装点分散且相互之间的距离比较远，致使安装辅助设备较多，电缆线较长，不但造成了安装的困难和工作烦琐，工程施工时间也比较长等问题，还增加了成本。并且在器件的使用上采用普通的光源和普通蓄电池，使用寿命较短，往往系统运行3年左右就需要对器件进行重新更换，影响整个系统的使用寿命。
由于系统没有检测运行参数，因此，在系统的维护工作中，对航空障碍灯的工作情况（即光源是否闪亮）和运行参数：如电池电压、充电电流、主备灯状态等其他参数的获得，则需要投入大量的人力和财力。航空障碍灯的工作情况的获得，需要在夜晚时，驱车来到安装系统的铁塔周围进行观察。它的运行参数的获得，则需要在白天时，登上铁塔进行检测。这样，系统的维护比较麻烦和需要投入较高的人工费用，工作人员的劳动强度也较大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种安装维护简单的集成GPSONE技术、远程遥测技术、无线同步技术等的高亮度和高寿命智能型太阳能航空障碍灯系统。
本发明所采用的技术方案是：一种智能型太阳能航空障碍灯系统，该系统包括有后台控制中心和多个航空障碍灯，所述航空障碍灯包括障碍灯灯体、设置在障碍灯灯体内的智能控制器以及用于为障碍灯灯体以及智能控制器供电的太阳能电池，所述的智能控制器与后台控制中心连接；而任一航空障碍灯中的智能控制器与其它航空障碍灯中的智能控制器进行无线通讯连接。
进一步，所述航空障碍灯灯体包括有蓄电池和主备灯管，所述太阳能电池的输出端连接至蓄电池的输入端，所述蓄电池的输出端连接至主备灯管的输入端。
进一步，所述智能控制器包括有MCU控制器、无线同步模块和GPS定位及遥测模块，所述MCU控制器分别与无线同步模块、GPS定位及遥测模块以及太阳能电池连接，所述GPS定位及遥测模块连接至后台控制中心，所述多个航空障碍灯之间通过无线同步模块连接。
进一步，所述GPS定位及遥测模块集成了GPSONE 定位模块和无线遥测模块。
进一步，所述智能控制器还包括有电源过充过放保护模块，所述MCU控制器连接至电源过充过放保护模块，所述电源过充过放保护模块的输出端连接至太阳能电池的输入端。
进一步，所述智能控制器还包括有日光检测模块，所述日光检测模块的输出端连接至MCU控制器的输入端，所述日光检测模块由光敏电阻和斯密特比较器组成。
进一步，所述智能控制器还包括有参数检测模块，所述参数检测模块连接至MCU控制器。
进一步，所述参数检测模块包括有主备灯管工作状态检测子模块，所述主备灯管工作状态检测子模块分别连接至MCU控制器和主备灯管。
进一步，所述参数检测模块包括有蓄电池电压检测子模块，所述蓄电池电压检测子模块分别连接至MCU控制器和蓄电池。
进一步，所述参数检测模块包括有闪光频率检测子模块、负载电压检测子模块和瞬时充电电流检测子模块，所述闪光频率检测子模块、负载电压检测子模块和瞬时充电电流检测子模块均连接至MCU控制器。
本发明的有益效果是：通过对系统重新设计，采取分散再集成的设计方法，分散了系统故障的影响后果，取消了系统中相互连接的电缆线，不但减少了辅助设备的数量和系统成本的降低，还大大减轻了系统的安装复杂性和安装人员的劳动强度。系统采用长寿命器件和具有的GPSONE技术和远程遥测技术以及在后台建立的系统操作软件，使工作人员可以在工作室就能观察和掌握系统的工作状态和运行参数，对系统的维护提供可靠、稳定和方便的作用，减少了系统的维护费用，提高了整套系统的使用寿命，减少系统维护的次数。若整条高压运输线路的高塔都安装了该系统航空障碍灯，组成了一个网络，在后台就可以观察和掌握整个网络航标灯的地理位置和每个单元航空障碍灯的工作状态和运行参数，将对系统的维护带来非常大的简便和非常积极的意义。
附图说明
图1为本发明一种智能型太阳能航空障碍灯系统的系统结构图；
图2为本发明中航空障碍灯的具体模块结构图；
图3为图2的进一步具体实施例；
图4为四个单元航空障碍灯系统的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种智能型太阳能航空障碍灯系统，该系统包括有后台控制中心和多个航空障碍灯，所述航空障碍灯包括障碍灯灯体、设置在障碍灯灯体内的智能控制器以及用于为障碍灯灯体以及智能控制器供电的太阳能电池，所述的智能控制器与后台控制中心连接；
而任一航空障碍灯中的智能控制器与其它航空障碍灯中的智能控制器进行无线通讯连接。
智能控制器中的MCU控制器主要由STC89C51RC单片机与相关电路组成，它是整个系统的控制中心，参与所有功能的工作。
系统后台软件平台的设计：通过系统后台平台实现对智能航空障碍单元及整个系统的实时监控或短信查询，实现系统的故障报告或报警点设置和报警警告。通过短信方式可以查询系统的运行参数。通过实时监控，可以建立实时检测，组成实时曲线图，观察系统参数的变化趋势，判断系统可能存在的问题，并能及时采取正确的处理方法，避免系统的产生严重损坏。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述航空障碍灯灯体包括有蓄电池和主备灯管，所述太阳能电池的输出端连接至蓄电池的输入端，所述蓄电池的输出端连接至主备灯管的输入端。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述智能控制器包括有MCU控制器、无线同步模块和GPS定位及遥测模块，所述MCU控制器分别与无线同步模块、GPS定位及遥测模块以及太阳能电池连接，所述GPS定位及遥测模块连接至后台控制中心，所述多个航空障碍灯之间通过无线同步模块连接。
在一个智能航空障碍灯系统中，为了达到所有的智能航空障碍灯单元的灯管闪亮同步，需要一个同步信号作基准。本系统采用无线传送和接收的功能模块实现，系统中的任何个智能航空障碍灯单元都可以发出同步信号，最终同步信号的选取采用竞争优先的的方法。即由日光检测单元先判断进入闪亮状态的智能MCU控制单元发出同步信号，其他的单元在接收到同步信号后，就取消日光检测，直到一个日夜周期内不在接收到同步信号后，重新启动日光检测。
进一步作为优选的实施方式，所述GPS定位及遥测模块集成了GPSONE 定位模块和无线遥测模块。
GPSONE是一种应用和改善GPS技术的方案，又称为辅助GPS（Assistant GPS）定位技术。GPSONE移动定位技术，结合了GPS卫星信号和CDMA网络信号进行混合定位。本系统采用MIGICDMA800A无线通讯模块，实现GPSONE 定位和无线遥测功能。通过该模接收到GPS卫星的定位信号，结合从公用无线网络CDMA送来的修正信号，经过计算处理后得出精确的定位信息，结合系统检测参数一起，再由该模块发送出去，然后，这些数据通过公用无线网络CDMA 2000-1X无线网络传送回后台控制中心。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述智能控制器还包括有电源过充过放保护模块，所述MCU控制器连接至电源过充过放保护模块，所述电源过充过放保护模块的输出端连接至太阳能电池的输入端。
所述电源过充过放保护模块采用开关器件与NPN三极管的驱动组成逻辑电路，当接收主控中心发送的已过充指令，切断太阳能电池板对蓄电池的充电，保护蓄电池免于过充损坏。当蓄电池的电压下降到过放零界点时，系统切断蓄电池对负载的供电，减少系统的消耗，而主控中心仍然处于守候工作状态。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述智能控制器还包括有日光检测模块，所述日光检测模块的输出端连接至MCU控制器的输入端，所述日光检测模块由光敏电阻和斯密特比较器组成。所述日光检测模块能检测出日光强度，判断出系统应处于何种运行状态。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述智能控制器还包括有参数检测模块，所述参数检测模块连接至MCU控制器。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述参数检测模块包括有主备灯管工作状态检测子模块，所述主备灯管工作状态检测子模块分别连接至MCU控制器和主备灯管。
该系统为了增加光源的寿命，特意设计了主备灯管，即平时只有主灯管工作，在智能控制器检测到主灯管损坏不闪亮时，系统自动切换到备用灯管工作，所述主灯管和备用灯管的功能参数一致。该系统中在负载电路（主灯和备灯）中增加元器件，并对其所产生的信号进行检测，可以得知灯管是否能正常工作，并采取光藕隔离方式，避免对MCU主控单元干扰。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述参数检测模块包括有蓄电池电压检测子模块，所述蓄电池电压检测子模块分别连接至MCU控制器和蓄电池。
MCU控制器通过蓄电池电压检测子模块采用周期性和时段性对蓄电池电压进行检测，并采用AD模数转换功能，MCU主控单元可以得出蓄电池电压。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述参数检测模块包括有闪光频率检测子模块、负载电压检测子模块和瞬时充电电流检测子模块，所述闪光频率检测子模块、负载电压检测子模块和瞬时充电电流检测子模块均连接至MCU控制器。
其中，所述闪光频率由主控单元产生或接收到的同步信号产生，并由灯管负载闪亮工作最终体现，通过比较计算并以负载最终闪亮频率为准。
负载灯管的工作是由大容量电容蓄能，并瞬间释放能量的过过程，电容两端的电压对负载功率有很多的影响，因此，对负载电压的检测是必须的，采用AD模数转换功能，MCU主控单元可以得出负载电压参数。
所述瞬时充电电流检测子模块用于检测和分析计算充电电路中通过的电流在元器件所产生的参数。
对在充电电路中通过的电流在元器件所产生的参数进行检测和分析计算，可得出瞬时电流和整天对蓄电池的充电能量。
参照图4，假设单一系统中包含有四个单元航空障碍灯在一座电力高塔上的安装。系统的组成不需要电缆连接线，每个单元包括了太阳能电池板、免维护太阳能专用蓄电池、智能多功能控制器、高亮度长寿命光源等组件。每个单元航空障灯可在出厂前就装配完成，在现场安装时，只需要把每个单元航空障碍灯采用简单的支架固定在相应铁塔横摆的角铁上，并调整好太阳能电池板的方向。整个系统组件少，安装简单，维护方便。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：该系统包括有后台控制中心和多个航空障碍灯，所述航空障碍灯包括障碍灯灯体、设置在障碍灯灯体内的智能控制器以及用于为障碍灯灯体以及智能控制器供电的太阳能电池，所述的智能控制器与后台控制中心连接；
而任一航空障碍灯中的智能控制器与其它航空障碍灯中的智能控制器进行无线通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述航空障碍灯灯体包括有蓄电池和主备灯管，所述太阳能电池的输出端连接至蓄电池的输入端，所述蓄电池的输出端连接至主备灯管的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述智能控制器包括有MCU控制器、无线同步模块和GPS定位及遥测模块，所述MCU控制器分别与无线同步模块、GPS定位及遥测模块以及太阳能电池连接，所述GPS定位及遥测模块连接至后台控制中心，所述多个航空障碍灯之间通过无线同步模块连接。
4.根据权利要求3所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述GPS定位及遥测模块集成了GPSONE 定位模块和无线遥测模块。
5.根据权利要求3所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述智能控制器还包括有电源过充过放保护模块，所述MCU控制器连接至电源过充过放保护模块，所述电源过充过放保护模块的输出端连接至太阳能电池的输入端。
6.根据权利要求3所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述智能控制器还包括有日光检测模块，所述日光检测模块的输出端连接至MCU控制器的输入端，所述日光检测模块由光敏电阻和斯密特比较器组成。
7.根据权利要求3所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述智能控制器还包括有参数检测模块，所述参数检测模块连接至MCU控制器。
8.根据权利要求7所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述参数检测模块包括有主备灯管工作状态检测子模块，所述主备灯管工作状态检测子模块分别连接至MCU控制器和主备灯管。
9.根据权利要求7所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述参数检测模块包括有蓄电池电压检测子模块，所述蓄电池电压检测子模块分别连接至MCU控制器和蓄电池。
10.根据权利要求7所述的一种智能型太阳能航空障碍灯系统，其特征在于：所述参数检测模块包括有闪光频率检测子模块、负载电压检测子模块和瞬时充电电流检测子模块，所述闪光频率检测子模块、负载电压检测子模块和瞬时充电电流检测子模块均连接至MCU控制器。
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