CN105554945A - 基于太阳能路灯的控制系统、单灯控制器、集中控制器 - Google Patents

基于太阳能路灯的控制系统、单灯控制器、集中控制器 Download PDF

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Abstract

本发明属于路灯照明领域，涉及基于太阳能路灯的控制系统、单灯控制器、集中控制器。其包括太阳能电池板、多个单灯控制器、集中控制器、监控中心、应用终端；太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器采用无线通信方式与集中控制器相连，集中控制器采用GPRS通信方式与监控中心相连，监控中心利用Internet与应用终端通信。本发明通过对每一个灯杆安装一只单灯控制器，实现一个单灯控制器可以与该灯杆上的多个电子镇流器进行通信，以此控制该灯杆上的多路灯头电源，实现控制灯杆上每个灯头的开关及亮度，监测每个灯头的状态；并且对该灯杆上的灯头进行灵活分组控制，可实现隔一亮一、隔二亮一、熄灭慢车道灯头、深夜调低亮度等各种节能控制方式。

Description

基于太阳能路灯的控制系统、单灯控制器、集中控制器
技术领域
本发明属于路灯照明领域，尤其涉及基于太阳能路灯的控制系统、单灯控制器、集中控制器。
背景技术
经测定，在地球上照射大约40分钟的太阳能，便足以供全球人类一年的能源消费。因此，作为可再生绿色环保能源的太阳能是真正的取之不尽、用之不竭。由于太阳能具有可再生、清洁无污染、安全性高等优点，太阳能已成为21世纪最重要的新能源之一。城市照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，而城市照明耗电量约占总耗电量16%。面对供电紧张形势以及传统电力照明路灯的诸多缺点，太阳能路灯必能迅速普及进而占领全球市场。
现有太阳能路灯控制方案主要有光控和时控两种方法，由于技术限制较多采用单一的光控或时控方法。当白天太阳光充足时，电池板电压较高，而当傍晚太阳西落后，电池板电压降低，当电压低到一定数值后，使得路灯点亮，但是受环境或电磁波等因素的影响电池板电压会发生变化，导致夜幕降临时路灯可能不会点亮，即光控法的缺点是有可能产生误动作。而时控法的主要缺点是不考虑天气对光照度的影响，从而造成阴雨天光照度严重不足但没有开灯等不合理现象。
传统的太阳能路灯在管理模式上不够灵活和智能化，对于市政部门来说在管理、巡查、维护等方面仍需要耗费大量人力物力。现有技术大多只能控制某条支路的开关，无法实现控制任一盏灯的开关及对任一盏灯亮度的调节，不能够根据车流量来调节路灯的亮度，尽管太阳能是取之不尽用之不竭，但合理的使用电能，有效节约电能仍是太阳能路灯系统的特点之一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供的一种用于太阳能路灯的控制系统，采用单灯控制器和集中控制器结合的方式，能够实现对太阳能路灯的智能化控制与管理。
为解决上述技术问题，本发明的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供基于太阳能路灯的控制系统，其特殊之处在于：包括采集太阳能并进行太阳能发电的太阳能电池板、对单个支路路灯分别进行开关及亮度调节的多个单灯控制器、对所有支路路灯进行统一控制的集中控制器、对采集的路灯数据进行处理分析的监控中心、以及管理太阳能路灯控制系统的应用终端，所述太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器均采用无线通信方式与集中控制器相连，所述集中控制器采用GPRS通信方式与监控中心相连，所述监控中心利用Internet互联网与应用终端通信。
进一步地，每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
进一步地，负载管理模块为支路路灯的多个电子镇流器相连接的RS485通信单元。
进一步地，所述集中控制器包括数据采集单元、处理器单元B、监控单元，所述数据采集单元与每个单灯控制器的无线通信单元实现无线连接，并将采集的支路路灯数据发送至处理器单元B，所述处理器单元B与监控单元相连。
进一步地，所述集中控制器内还设置有分别与处理器单元相连的故障报警模块、短信模块、视频摄像头模块、车流量监测模块。
进一步地，所述应用终端为手机、电脑、平板中的任一种。
本发明提供基于太阳能路灯的单灯控制器，其特殊之处在于：包括采集太阳能并进行太阳能发电的太阳能电池板、对单个支路路灯分别进行开关及亮度调节的多个单灯控制器，所述太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
本发明提供基于太阳能路灯的集中控制器，其特殊之处在于：包括采集太阳能并进行太阳能发电的太阳能电池板、对单个支路路灯分别进行开关及亮度调节的多个单灯控制器、对所有支路路灯进行统一控制的集中控制器，所述太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器均采用无线通信方式与集中控制器相连，所述集中控制器包括数据采集单元、处理器单元B、监控单元，所述数据采集单元与每个单灯控制器的无线通信单元实现无线连接，并将采集的支路路灯数据发送至处理器单元B，所述处理器单元B与监控单元相连。
进一步地，每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
进一步地，负载管理模块为与支路路灯的多个电子镇流器相连接的RS485通信单元
本发明有益于与现有技术之处为：本发明通过对每一个灯杆安装一只单灯控制器，实现一个单灯控制器可以与该灯杆上的多个电子镇流器进行通信，以此控制该灯杆上的多路灯头电源，实现控制灯杆上每个灯头的开关及亮度，监测每个灯头的状态；并且可以对该灯杆上的灯头进行灵活分组控制，可实现隔一亮一、隔二亮一、熄灭慢车道灯头、深夜调低亮度等各种节能控制方式。具体体现为以下几点：
1、单灯控制器利用433无线通信方式与集中控制器相连接；
2、集中控制器采用GPRS通信方式与监控中心相连接，可实现分时、分段、分组调节路灯的亮度和开关；
3、采用485无线通信与防盗报警模块相连接，设备及线缆被盗时及时报警；
4、扩展视频摄像头、故障报警、防盗报警、车流量监测模块，可查看视频信息，实现路灯或设备故障报警，设备及线缆被盗报警，实现通过车流量监测模块反馈的信息调节路灯亮度；
5、利用最新的物联网技术，支持远程遥控，支持PC端监控，手机客户端远程遥控，通过互联网和GPRS信号，无需到达现场即可实时控制，操作无距离限制，简单快捷。
本发明采用最新的物联网技术，支持远程遥控，支持PC端监控，手机客户端远程遥控，通过互联网和GPRS信号，无需到达现场即可实时控制，操作无距离限制，简单快捷。
附图说明
图1为本发明实施例中太阳能路灯控制系统的逻辑结构示意图；
图2为本发明实施例中单灯控制器的逻辑结构示意图；
图3为本发明实施例中集中控制器的逻辑结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图1-3，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明做进一步说明。
实施例1
图1为本发明实施例中太阳能路灯控制系统的逻辑结构示意图。如图1所示：太阳能路灯控制系统包括单灯控制器、集中控制器、监控中心、应用终端，并且集中控制器内包括故障报警、防盗报警、车流量监测、视频摄像等扩展模块。所述单灯控制器通过433无线通信单元与集中控制器进行无线通信，所述集中控制器采用GPRS通信方式与监控中心通信，所述监控中心利用Internet互联网与应用终端通信，所述集中控制器采用485无线通信方式与防盗报警模块通信，所述集中控制器采用232无线通信方式与故障报警、车流量监测、视频摄像模块通信。
在本实施例提供的太阳能路灯控制系统中，通过一个集中控制器统一控制多个单灯控制器，进而灵活控制所有支路路灯；每个单灯控制器设置在每个支路路灯上，采用支路控制与单灯控制相结合的控制方式。保留了传统支路控制的功能，使白天关灯即断电。增加了单灯控制方式使得控制更加灵活，可以实现隔一亮一、隔二亮一、熄灭慢车道灯头、调低亮度等各种节能控制。另外，单灯控制器的使用也使用户及时的了解单灯的运行状态，使故障定位更加及时准确。每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
图2为本发明实施例中路灯的单灯控制器的逻辑结构示意图。如图2所示：上述实施例中的所述用于对每个支路路灯进行开关及亮度调节的单灯控制器，其包括负载管理模块、处理器单元A、无线通信单元、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
在本实施例中，负载管理模块为RS485通信单元，所述单灯控制器的RS485通信单元与路灯的电子镇流器相连接，无线通信单元为433无线通信方式；其中，所述433无线通信单元接收下发的信号送至处理器单元A，所述处理器单元A将信号转换为控制信号后经RS485通信单元输出至路灯的电子镇流器，用于对路灯进行开关及亮度调节的控制；所述RS485通信单元还能够接收电子镇流器的反馈信号，并将反馈信号输入至处理器单元A，由处理器单A将接收的反馈信号通过433无线通信单元上传至集中控制器。
图3为本发明实施例中集中控制器的逻辑结构示意图。如图3所示：上述实施例中所述用于对支路进行集中控制的集中控制器，其包括数据采集单元、处理器单元B、监控单元，所述数据采集单元与处理器单元B相连，所述处理器单元B与监控单元相连。其中处理器单元B收集单灯控制器输出的信号，所收集的数据通过处理器单元B进行处理后通过监控单元上传至监控中心。同时集中控制还能将应用终端下达的控制指令传送至单灯控制器的RS485通信单元，从而实现对单灯的控制。集中控制器与单灯控制器之间通过GPRS进行无线通信，利用现有的GPRS（GeneralPacketRadioService，GPRS）和433无线通信方式，本发明安装简单，无需铺设电缆，从而实现节能环保、高效率的管理，实现“按需照明”，提升照明管理水平，节省维护成本。
本发明采用光控和时控两种方法相结合的路灯控制方案，不仅可以避免光控法可能会产生的误动作，还可以根据日出日落时间调整每一天的开关灯时间，并根据需求调节每一只灯的亮度，有效节约由太阳能转化的电能。智能化的控制系统还能对路灯进行实时监控和管理，确保整个系统高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”。并能设置开关灯的光控照度值和光控作用有效时段。以当地的日出日落时间作为基本条件，设定一个有效开关灯时段，在此时段内，如果光控有效，就自动执行相应的开关灯命令。若光控无效，则按设定时间定时开关灯。从而实现更佳灵活的灯控模式。
本实施中的系统是智慧城市照明管理系统一部分，使用智慧城市‘云’系统平台统一进行管理，使用开放、符合国际标准的技术，兼容扩展性能卓越。
利用最新的物联网技术，支持远程遥控，支持PC（PersonalComputer，PC）端监控，手机客户端远程遥控，通过互联网和GPRS信号，无需到达现场即可实时控制，操作无距离限制，简单快捷。系统可实现五遥（遥控、遥测、遥信、遥调、遥视）功能加装微波感应装置实时监测人流量与车流量，合理实现每一盏灯的开关与亮度调节，从而实现更加灵活的灯控模式。
本发明有效地实现了城市照明系统安全、可靠、高效的运行，大大提高了管理部门对于城市照明系统的管理和业务水平，节约路灯巡视和值班人员的费用，可以避免白天意外亮灯或夜间熄灯的现象，甚至可有效地防止照明电缆被盗的情况发生，使用该系统后值班人员可以根据报警信息应急处理因各种情况而发生的开路、短路故障，避免事故发生，提高了工作效率；同时，本发明的城市照明智能监控系统，不但可以降低成本、提高效率，而且更有利于资源的合理使用和节省，适应城市照明未来发展趋势的要求。
系统可根据需要灵活扩展车流量监测模块、线缆防盗报警监测模块、故障报警模块、视频摄像头等完善系统功能。为后期设备升级和智慧城市建设打下坚实基础。
现场故障主动上报，并以短消息或是语音电话的方式，把报警的时间、地点、内容等相关信息发送至各相关人员的手机上，具有GPRS、以太网、232、485、433MHz无线等通信接口，可扩展多种现场设备并与远程服务器进行数据通信。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.基于太阳能路灯的控制系统，其特征在于：包括采集太阳能并进行太阳能发电的太阳能电池板、对单个支路路灯分别进行开关及亮度调节的多个单灯控制器、对所有支路路灯进行统一控制的集中控制器、对采集的路灯数据进行处理分析的监控中心、以及管理太阳能路灯控制系统的应用终端，所述太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器均采用无线通信方式与集中控制器相连，所述集中控制器采用GPRS通信方式与监控中心相连，所述监控中心利用Internet互联网与应用终端通信。
2.如权利要求1所述的基于太阳能路灯的控制系统，其特征在于：每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
3.如权利要求2所述的基于太阳能路灯的控制系统，其特征在于：负载管理模块为支路路灯的多个电子镇流器相连接的RS485通信单元。
4.如权利要求2或3所述的基于太阳能路的灯控制系统，其特征在于：所述集中控制器包括数据采集单元、处理器单元B、监控单元，所述数据采集单元与每个单灯控制器的无线通信单元实现无线连接，并将采集的支路路灯数据发送至处理器单元B，所述处理器单元B与监控单元相连。
5.如权利要求4所述的基于太阳能路灯的控制系统，其特征在于：所述集中控制器内还设置有分别与处理器单元相连的故障报警模块、短信模块、视频摄像头模块、车流量监测模块。
6.如权利要求5所述的基于太阳能路灯的控制系统，其特征在于：所述应用终端为手机、电脑、平板中的任一种。
7.基于太阳能路灯的单灯控制器，其特征在于：包括采集太阳能并进行太阳能发电的太阳能电池板、对单个支路路灯分别进行开关及亮度调节的多个单灯控制器，所述太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
8.基于太阳能路灯的集中控制器，其特征在于：包括采集太阳能并进行太阳能发电的太阳能电池板、对单个支路路灯分别进行开关及亮度调节的多个单灯控制器、对所有支路路灯进行统一控制的集中控制器，所述太阳能电池板对单灯控制器进行供电，每个单灯控制器均采用无线通信方式与集中控制器相连，所述集中控制器包括数据采集单元、处理器单元B、监控单元，所述数据采集单元与每个单灯控制器的无线通信单元实现无线连接，并将采集的支路路灯数据发送至处理器单元B，所述处理器单元B与监控单元相连。
9.如权利要求8所述的基于太阳能路灯的集中控制器，其特征在于：每个单灯控制器均包括处理器单元A、无线通信单元、负载管理模块、充放电管理模块、太阳能电池管理模块，其中，所述太阳能电池管理模块连接太阳能电池板与处理器单元A，所述负载管理模块连接处理器单元A与支路路灯，所述充放电管理模块连接处理器单元A与支路路灯上的电源，所述无线通信模块连接处理器单元A。
10.如权利要求9所述的基于太阳能路灯的集中控制器，其特征在于：负载管理模块为与支路路灯的多个电子镇流器相连接的RS485通信单元。
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