CN104994668A - 一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法，包括太阳能板模块、蓄电池模块、光检测模块、控制器模块、外接市电控制模块、LED路灯、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块；所述光检测模块、红外检测模块、太阳能板模块和GPS卫星数据获取模块的输出端与控制器模块的输入端相连；控制器模块的输出端与蓄电池模块、外接市电控制模块和LED路灯的输入端相连；蓄电池模块与光检测模块、控制器模块、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块、LED路灯相连；解决调光性能差和可控性差的问题。

Description

一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种路灯控制系统，特别是涉及一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法。

背景技术

现有的路灯系统基本有两种，一种是传统的由市电供电，发光灯具一般为高压钠灯，一般一个路灯系统都使用同一控制信号，可控性较差；此外，高压钠灯的调光性能差，特别是在深夜人流量较小时，会浪费大量的电能。另一种是采用了太阳能发电技术，结合LED照明技术，太阳能LED路灯节约了大量的电能；但在连续阴雨天，蓄电池长时间得不到充电，而导致亏电失效，路灯系统无法正常工作，影响交通，可控性差，无法满足人们的需求。

发明内容

本发明提供一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法，解决调光性能差和可控性差的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法，所述路灯控制系统包括太阳能板模块、蓄电池模块、光检测模块、控制器模块、外接市电控制模块、LED路灯、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块；所述光检测模块、红外检测模块、太阳能板模块和GPS卫星数据获取模块的输出端均与控制器模块的输入端相连；控制器模块的输出端分别与蓄电池模块、外接市电控制模块和LED路灯的输入端相连；蓄电池模块的输出端与光检测模块、控制器模块、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块、LED路灯相连。

其中，所述GPS卫星数据获取模块用于接收卫星数据，将数据处理生成太阳跟踪信号，并把太阳跟踪信号传给控制器模块。

所述太阳能板模块用于将太阳能转化为电能，并将电能传入蓄电池模块；并且用于接收控制器模块传入的太阳跟踪信号，并根据跟踪信号控制太阳能板转动，使太阳能板与太阳光线保持垂直。

红外检测模块用于感应人体红外线，将感应信号转为控制信号，再把 控制信号传给控制器模块。

所述光检测模块用于把光线强度转化为电信号，将电信号传入控制器模块。

所述控制器模块用于接收光检测模块传入的电信号，并对电信号进行判断处理控制LED路灯亮灭；还接收红外检测模块传入的控制信号，并对控制信号判断处理，控制LED路灯亮度；并且接收GPS卫星数获取模块传入的太阳跟踪信号，并将太阳跟踪信号传给太阳能板模块；同时检测蓄电池模块的电能，当检测到蓄电池模块的电能已满，控制外接市电控制模块把电能传给外界电网，当检测到蓄电池模块的电能不足供系统使用时，将控制信号传给外接市电控制模块，由市电给路灯系统供电。

所述外接市电控制模块用于接收控制器模块传入的控制信号，并根据控制信号控制电能输入或输出。

所述蓄电池模块用于存储太阳能板模块传入的电能；并且用于给光检测模块、控制器模块、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块、LED路灯供电。

所述LED路灯用于接收控制器模块传入的控制信号，并用于照明。

为了更好吸收太阳光，上述方案优选的，所述太阳能板模块包括太阳能板、电机驱动电路及电机，电机驱动电路的输出端与电机的输入端相连，电机控制太阳能板转动。

上述方案优选的，所述光检测模块包括光敏器件及光电转换电路，光敏器件的输出端与光电转换电路的输入端相连。

为了提高电能利用率，上述方案优选的，所述外接市电控制模块包括市电输入开关电路、市电输出开关电路及逆变电路，市电输入开关电路的输入端与逆变电路的输入端相连，逆变电路的输出端与市电输出开关电路的输入端相连，市电输入开关电路控制市电的输入，市电输出开关电路控制系统多余电能的输出。

本发明的优点与效果是：

本发明使用太阳能板将太阳能转化为电能，为小区路灯系统供电，节约了大量的电能，通过GPS卫星数据获取生成太阳跟踪信号，根据太阳跟踪信号控制太阳能板时刻与太阳光线垂直，提高太阳能收集效率，根据检测蓄电池的电能，控制外电源输入或将电能输出，提高电能利用率，有效解决城市用电紧张的问题；通过光敏器件检测的光线强度，控制路灯开光，使小区路灯系统具有可控性，根据红外感应器件感应道路人流量，控制路灯亮度，避免了在深夜没人走动还处于高亮度状态，解决调光性能差和可控性差的问题。

附图说明

图1为本发明系统结构框图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法，所述路灯控制系统包括太阳能板模块、蓄电池模块、光检测模块、控制器模块、外接市电控制模块、LED路灯、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块；

所述太阳能板模块包括太阳能板、电机驱动电路及电机，电机驱动电路的输出端与电机的输入端相连，电机控制太阳能板转动。

所述光检测模块包括光敏器件及光电转换电路，光敏器件的输出端与光电转换电路的输入端相连。

所述外接市电控制模块包括市电输入开关电路、市电输出开关电路及逆变电路，市电输入开关电路的输入端与逆变电路的输入端相连，逆变电路的输出端与市电输出开关电路的输入端相连，市电输入开关电路控制市电的输入，市电输出开关电路控制系统多余电能的输出。

所述光检测模块、红外检测模块、太阳能板模块和GPS卫星数据获取模块的输出端均与控制器模块的输入端相连；控制器模块的输出端分别与蓄电池模块、外接市电控制模块和LED路灯的输入端相连；蓄电池模块的输出端与光检测模块、控制器模块、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块、LED路灯相连，为这些模块供电。

其中，GPS卫星数据获取模块获取卫星数据，将数据处理生成太阳跟踪信号，并把太阳跟踪信号传给控制器模块，控制器模块将太阳跟踪信号传给太阳能板模块,控制太阳能板与太阳光垂直，提高太阳能收集效率。

太阳能板模块将太阳能转化为电能，并将电能传入蓄电池模块，并将电能存储。当控制器模块检测到蓄电池模块电量已满，控制器模块控制外接市电控制模块将电能传给外电网；当控制器模块检测到蓄电池模块电量不足供路灯系统使用时，控制器模块控制外接市电控制模块将市电输入，供路灯系统使用，避免连续阴雨天，蓄电池长时间得不到充电，而导致亏电失效，小区路灯系统无法正常工作。

光检测模块把光线亮度转化为电信号，将电信号传给控制器模块处理判断，控制器模块控制LED路灯开或关；当LED路灯开的状态下，红外检测模块感应路灯范围是否有人通过，将感应信号转为控制信号，并将控制信号传给控制器模块，控制模块控制LED路灯亮度；当LED路灯处于关闭 状态，红外检测模块处于不工作状态，使路灯具有很好的可控性。

一种基于红外感应的太阳能路灯控制方法为：

1)GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，经下式可算得太阳高度角和太阳方位角

sinH＝sinφsinδ+cosφcosδcost       (1) 

cosA＝(sinφsinδ-sinδ)/cosHcosφ     (2) 

其中φ为当地的地理位置的纬度，δ为太阳赤纬，t为时角，经(1)可算出太阳太阳高度角H和太阳方位角A，从而可得到跟踪太阳的控制信号，经控制器驱动太阳模块实现太阳跟踪；

2)控制器模块检测蓄电池模块电量已满时，控制器模块控制外接市电控制模块打开开关，使外接市电控制模块将电能传给外电网；当控制器模块检测到蓄电池模块电量不足供路灯系统使用时，控制器模块控制外接市电控制模块将市电输入，由外市电给路灯系统供电；

3)光检测模块把光线强度转化为电信号，控制器模块根据光检测模块的电信号控制LED路灯开或关；红外检测模块感应路灯范围是否有人通过，当有人经过时，控制器模块控制LED路灯处于正常亮度，当无人通过时，控制器模块控制LED路灯处于省电模式；当LED路灯处于关闭状态，红外检测模块处于不工作状态。

Claims (5)

1.一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统，其特征在于：

所述路灯控制系统包括太阳能板模块、蓄电池模块、光检测模块、控制器模块、外接市电控制模块、LED路灯、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块；

所述光检测模块、红外检测模块、太阳能板模块和GPS卫星数据获取模块的输出端均与控制器模块的输入端相连；控制器模块的输出端分别与蓄电池模块、外接市电控制模块和LED路灯的输入端相连；蓄电池模块的输出端分别与光检测模块、控制器模块、GPS卫星数据获取模块、红外检测模块、LED路灯相连。

2.根据权利要求1所述一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述太阳能板模块包括太阳能板、电机驱动电路及电机，电机驱动电路的输出端与电机的输入端相连，电机控制太阳能板转动。

3.根据权利要求1所述一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述光检测模块包括光敏器件及光电转换电路，光敏器件的输出端与光电转换电路的输入端相连。

4.根据权利要求1所述一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述外接市电控制模块包括市电输入开关电路、市电输出开关电路及逆变电路，市电输入开关电路的输入端与逆变电路的输入端相连，逆变电路的输出端与市电输出开关电路的输入端相连，市电输入开关电路控制市电的输入，市电输出开关电路控制系统多余电能的输出。

5.一种基于红外感应的太阳能路灯控制方法为，其特征在于：

1)GPS卫星数据获取模块获取当地的地理位置的纬度、太阳赤纬和时角，经下式可算得太阳高度角和太阳方位角

sinH＝sinφsinδ+cosφcosδcost       (1)

cosA＝(sinφsinδ-sinδ)/cosHcosφ   (2)

其中φ为当地的地理位置的纬度，δ为太阳赤纬，t为时角，经(1)可算出太阳太阳高度角H和太阳方位角A，从而可得到跟踪太阳的控制信号，经控制器驱动太阳模块实现太阳跟踪；

2)控制器模块检测蓄电池模块电量已满时，控制器模块控制外接市电控制模块打开开关，使外接市电控制模块将电能传给外电网；当控制器模块检测到蓄电池模块电量不足供路灯系统使用时，控制器模块控制外接市电控制模块将市电输入，由外市电给路灯系统供电；

3)光检测模块把光线强度转化为电信号，控制器模块根据光检测模块的电信号控制LED路灯开或关；红外检测模块感应路灯范围是否有人通过，当有人经过时，控制器模块控制LED路灯处于正常亮度，当无人通过时，控制器模块控制LED路灯处于省电模式；当LED路灯处于关闭状态，红外检测模块处于不工作状态。