CN104363687A - 一种新能源路灯无线智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种新能源路灯无线智能控制系统,涉及控制风能、太阳能等新能源路灯的智能系统,其特征在于:包括智能路灯控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台。本发明将每一盏相对独立的新能源路灯通过无线网络整合成一个密不可分的系统,中央控制单元可以监控路灯工作状态及系统整体运行,必要时可进行有效控制,保证系统运行平稳,系统的灵活性、实用性、适用性等大大提高;通过远程监控平台的远程控制、参数修改及智能控制器的LED灯亮度的无级调节,使LED路灯根据道路交通流量状况调节亮度,还可对故障路灯在线检测及诊断,精确定位故障路灯位置、故障原因及部位。具有系统化、智能化的优点。

Description

一种新能源路灯无线智能控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及控制风能、太阳能等新能源路灯的智能系统,更具体地说,涉及一种新能源路灯无线智能控制系统。
背景技术
[0002]目前节能环保理念逐步得到各国的共识,随着新能源发电技术的逐步成熟,太阳能、风能等逐步在路灯领域推广,太阳能路灯、太阳能市电互补路灯、风光互补路灯等大规模使用。
[0003] 新能源路灯给城市交通等带来了便利、节能,但同时也存在诸多问题:组件、控制器、蓄电池和灯具构成的新能源路灯系统,故障原因不易快速判定;为保障光照、风能等不充足时段、季节的可靠照明,造成系统配置成本高、经济性差;太阳能路灯系统各部件,蓄电池寿命相对最短,且蓄电池荷电状态和健康状态不易检测,且为防盗及减少地面温度影响而深埋蓄电池,这也造成后期维护不便,维护成本极具提高。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种新能源路灯无线智能控制系统,可以克服现有系统技术的不足,具有系统化、智能化的特点。
[0005] 本发明的技术方案如下:
一种新能源路灯无线智能控制系统,其特征在于,包括智能路灯控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台。其中:
所述智能路灯控制器用于替代现有太阳能、风能等路灯控制器,采用MPPT最大功率跟踪设计理念,提高太阳能利用效率;充电采用PWM脉宽调制进行控制,大大提高充电效率;采用LED路灯恒流源集成式设计理念,实现控制器与驱动器的一体化;采用新颖的LED路灯亮度无级调节理念,LED路灯可根据道路交通流量状况、重大节假日调节亮度,让太阳能路灯实现智能化;智能化的管理,使得储存在蓄电池里的能量最优化的利用,节约了储存在蓄电池里的能量,从而在保证路灯的照明质量的同时延长了蓄电池的寿命;智能化蓄电池防盗报警和监控,保障系统的安全性;控制器具备通信接口,配合无线通信模块实现数据双向传输。
[0006] 所述无线通信模块采用Zigbee无线通信技术,用于在系统中起到数据传输的作用,将控制器汇总的路灯的运行参数通过无线网络接力传输到远程控制平台,接收远程控制平台发出的远程控制信号,并传输给控制器;所述无线通信模块还用于系统中的数据中继,每个无线通信模块作为一个网络节点,将其他临近无线通信模块传来的数据包转发给下一个无线通信模块,从而使系统组成网络。
[0007] 所述无线组网模块用于系统的组网,100-200个所述无线通信模块通过无线组网模块组成一个子网,由无线组网模块负责与远程监控平台进行通信;所述无线组网模块还用于系统中的网络转换,将无线通信模块使用的Zigbee网络转变为GPRS、CDMA或3G通信网络,从而实现信号的远传。
[0008] 所述远程控制平台用于系统的远程监控和管理,实现远程监控网络中每盏路灯的运行状态;远程更改或设置网络中每盏路灯的运行参数,对网络中的路灯整个系统或者子网,甚至每盏特定路灯进行远程控制;在线检测指定路灯使用的蓄电池的荷电态(S0C),健康态(S0H),为系统控制调整及系统维护提供参考;对即将出现故障的路灯进行预警,并能对已经出现故障的路灯进行在线检测及诊断,精确定位故障路灯位置、故障原因及故障部位,并将故障信息显示到远程控制平台界面上,提醒工作人员做相应的处理,使得故障路灯能尽快恢复正常运行,用户还可以在系统中指定手机号码及报警发送时间设定(实时或定时),系统会自动将故障以短信的形式发送给指定手机,让后期维护更轻松。
[0009] 本发明的有益效果是:本发明一种新能源路灯无线智能控制系统,将每一盏相对独立的新能源路灯通过无线网络整合成一个密不可分的系统,中央控制单元可以方便的监控路灯工作状态及系统整体运行,必要时可进行有效控制,保证系统运行平稳,系统的灵活性、便捷性、实用性、适用性、使用性大大提高;
通过远程监控平台的远程控制、参数修改及智能控制器的LED灯亮度的无级调节,使LED路灯根据当地道路交通流量状况调节亮度,还可对故障路灯进行在线检测及诊断,精确定位故障路灯位置、故障原因及故障部位,使新能源路灯真正智能化。具有系统化、智能化的优点。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
[0011] 图1为本申请实施例公开的一种新能源路灯无线智能控制系统原理结构框图;
图2为本申请实施例公开的ZigBee无线传感网络拓扑示意图;
图3为本申请实施例公开的智能路灯控制器内部结构功能框图;
图4为本申请实施例公开的道路交通流量状况智能调节亮度功能框图;
图5为本申请实施例公开的路灯故障报警示意图。
[0012] 图中,1.远程控制平台,2.无线组网模块,3.无线通信模块,4.太阳能组件,5.智能路灯控制器,6.LED路灯,7.蓄电池,8.通信单元,9.充电管理单元,10.存储器,
11.地址单元,12.显示单元,13.PWM无级调光恒流源单元,14.核心处理单元。
具体实施方式
[0013]为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0014] 参见图1,图1为本申请实施例公开的一种新能源路灯无线智能控制系统原理结构框图。
[0015] 如图1所示,本实施例提供的新能源路灯无线智能控制系统包括远程控制平台
(I)、无线组网模块(2)、无线通信模块(3)、太阳能组件(4)、智能路灯控制器(5)、LED路灯(6)、蓄电池(7)。所述智能路灯控制器(5)具有太阳能发电量最大功率跟踪(MPPT)功能,可实现蓄电池(7)高效率的充电,使寿命大幅延长,针对不同的蓄电池(7)类型(阀控式铅酸电池,阀控式胶体电池,锂电池等)可以设定不同的管理参数,以达到蓄电池(7)的最优化使用;所述智能路灯控制器(5)还具有PWM无级调光功能,可实现LED路灯(6)的无级调光。ZigBee无线传感网络在管辖区覆盖范围组建Zigbee网络,完成现场LED路灯(6)状态数据上报和控制命令下发,为智能路灯控制器(5)和远程控制平台(I)之间提供无线通路,负责生成和维护路由表。远程控制平台(I)基于智能路灯控制器(5)和ZigBee无线传感网络,可实现系统的实时运行状态监控,蓄电池荷电态、健康态检测,节能运行模式设定,故障告警及分析诊断,远程系统维护等功能。
[0016] 参见图2,图2为本申请实施例公开的ZigBee无线传感网络拓扑示意图。
[0017] 如图2所示,本实施例提供的ZigBee无线传感网络由ZigBee无线传感器节点终端、ZigBee无线传感网路由器、ZigBee无线传感网协调器、ZigBee无线传感网ZigBee-GPRS网关或ZigBee_3G网关组成。
[0018] 传输协议应采用标准化的协议规范进行开发。
[0019] 1.ZigBee无线传感器节点终端与单灯控制器采用工业标准的RS485通讯接口进行通讯,通讯协议符合标准的Modbus通讯协议。
[0020] 2.ZigBee无线传感网络符合IEEE802.15.4规范标准。
[0021] 按区段分成η个ZigBee子网,子网规模为100〜200盏路灯,子网在方圆I公里范围内。
[0022] 参见图3,图3为本申请实施例公开的智能路灯控制器内部结构功能框图。
[0023] 如图3所示,本实施例提供的智能路灯控制器(5)内部结构包括通信单元(8)、充电管理单元(9)、存储器(10)、地址单元(11)、显示单元(12)、PWM无级调光恒流源单元
(13)、核心处理单元(14)。
[0024] 智能路灯控制器(5)通过充电管理单元(9)实现蓄电池(7)充放电管理(包括容量监测)、太阳能组件(4)最大功率点跟踪(MPPT);通信单元(8)通过无线通信模块(3)实现无线通信;通过PWM无级调光恒流源单元(13)进行LED路灯(6)开启/关闭/亮度调节,内置高精度升压型恒流源、对整灯系统实现在线故障检测、实时报警、数据实时上传等功能,可实现蓄电池(7)高效管理,大幅延长其使用寿命,提高系统可靠性。可进行远程参数设置,且通过存储器(10)的存储,参数设置(包括驱动LED恒流源的输出设置)具有掉电保存功能,即系统模式和控制参数等重要数据均保存在芯片中,掉电后不丢失,使调节更加方便,系统工作更可靠。具有温度控制,能在充放电过程中进行温度补偿,且有效限制充电电流,使之小于最大允许充电电流。当蓄电池(7)温度超过较低设定值(如40°C)时,则降低充电电流,当蓄电池(7)温度超过较高设定值(如45°C)时,则停止充电,并报警;通过核心处理单元(14)的调节将相关信息在地址单元(11 )、显示单元(12 )输出。
[0025] 参见图4,图4为本申请实施例公开的道路交通流量状况智能调节亮度功能框图。
[0026] 如图4所示,用户可将当地道路交通流量状况输入到远程控制平台(I)并设定拟合模式,拟合季节时段,远程控制平台(I)根据用户选择的拟合模式自动生成LED功率曲线并下发网域内智能路灯控制器(5)。智能路灯控制器(5)据此调节LED路灯(6)的亮度,甚至可以完全拟合当地道路交通流量。并可根据季节变化设定自动改变LED功率曲线,实现全时段动态智能调节。并可结合蓄电池(7)实际状态调整系统设定的各阶段的时间和LED路灯(6)的亮度,以最大限度保证人流高峰时段的照明情况下,延长系统使用寿命。
[0027] 参见图5,图5为本申请实施例公开的路灯故障报警示意图。
[0028] 如图5所示,本实施例提供的路灯故障报警可对即将出现故障的LED路灯(6)进行预警,并能对已经出现故障的LED路灯(6)进行在线检测及诊断,精确定位故障LED路灯
(6)位置、故障原因及故障部位,并将故障信息显示到远程控制平台(I)界面上,提醒工作人员做相应的处理,使得故障LED路灯(6)能尽快恢复正常运行,用户还可以在系统中指定手机号码及报警发送时间设定(实时或定时),系统会自动将故障以短信的形式发送给指定手机,让后期维护更轻松。
[0029] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (5)

1.一种新能源路灯无线智能控制系统,其特征在于:包括智能路灯控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台。
2.根据权利要求1所述的一种新能源路灯无线智能控制系统,其特征在于:所述智能路灯控制器用于替代现有太阳能、风能等路灯控制器,采用MPPT最大功率跟踪设计理念,提高太阳能利用效率;充电采用PWM脉宽调制进行控制,大大提高充电效率;采用LED路灯恒流源集成式设计理念,实现控制器与驱动器的一体化;采用新颖的LED路灯亮度无级调节理念,LED路灯可根据道路交通流量状况、重大节假日调节亮度,让太阳能路灯实现智能化;智能化的管理,使得储存在蓄电池里的能量最优化的利用,节约了储存在蓄电池里的能量,从而在保证路灯的照明质量的同时延长了蓄电池的寿命;智能化蓄电池防盗报警和监控,保障系统的安全性;控制器具备通信接口,配合无线通信模块实现数据双向传输。
3.根据权利要求1所述的一种新能源路灯无线智能控制系统,其特征在于:所述无线通信模块采用Zigbee无线通信技术,用于在系统中起到数据传输的作用,将控制器汇总的路灯的运行参数通过无线网络接力传输到远程控制平台,接收远程控制平台发出的远程控制信号,并传输给控制器;所述无线通信模块还用于系统中的数据中继,每个无线通信模块作为一个网络节点,将其他临近无线通信模块传来的数据包转发给下一个无线通信模块,从而使系统组成网络。
4.根据权利要求1所述的一种新能源路灯无线智能控制系统,其特征在于:所述无线组网模块用于系统的组网,100-200个所述无线通信模块通过无线组网模块组成一个子网,由无线组网模块负责与远程监控平台进行通信;所述无线组网模块还用于系统中的网络转换,将无线通信模块使用的Zigbee网络转变为GPRS、CDMA或3G通信网络,从而实现信号的远传。
5.根据权利要求1所述的一种新能源路灯无线智能控制系统,其特征在于:所述远程控制平台用于系统的远程监控和管理,实现远程监控网络中每盏路灯的运行状态;远程更改或设置网络中每盏路灯的运行参数,对网络中的路灯整个系统或者子网,甚至每盏特定路灯进行远程控制;在线检测指定路灯使用的蓄电池的荷电态(SOC),健康态(SOH),为系统控制调整及系统维护提供参考;对即将出现故障的路灯进行预警,并能对已经出现故障的路灯进行在线检测及诊断,精确定位故障路灯位置、故障原因及故障部位,并将故障信息显示到远程控制平台界面上,提醒工作人员做相应的处理,使得故障路灯能尽快恢复正常运行,用户还可以在系统中指定手机号码及报警发送时间设定(实时或定时),系统会自动将故障以短信的形式发送给指定手机,让后期维护更轻松。
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