CN106132043A - 基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法 - Google Patents

Abstract

基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法，尤其是一种根据太阳能光伏板发电量调整太阳能路灯照明时长，提高蓄电池使用寿命的基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法。本发明通过在现有的一个区域内的每一盏太阳能路灯上使用的路灯控制器，均具备Zigbee无线通信自动路由组网功能和路灯系统运行数据采集功能；在现有PRGS传输技术的前提下，通过路灯控制器采集并传输每盏太阳能路灯的工作参数至监控云平台上，通过监控云平台分析处理，对该区域太阳能路灯进行调整。本发明以Zigbee和GPRS远程无线通信技术搭建数据传输通道，开发基于WINDOWS操作系统的监控云平台，管理发电量和用电量之间的平衡关系，提高电量利用效率，同时有效避免蓄电池过度放电。

Description

基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法

技术领域

本发明涉及太阳能路灯，尤其是一种根据太阳能光伏板发电量调整太阳能路灯照明时长，提高蓄电池使用寿命的基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法。

背景技术

目前，太阳能路灯单盏自成一个系统，通过自身配置的控制设备，管理路灯的充电和自动开关灯。从近年的工程实际经验分析，虽然太阳能路灯整个发电和供电过程实现了自动控制管理，达到了一定程度的智能化水平，但路灯初始安装后，运行过程中不便于控制模式的调整，初始设置的控制模式维持至路灯运行寿命终点。

由于太阳能路灯维持运行所需要的电量来源于太阳辐射能量，而该能量在一年四季每天均处于波动状态并且难以预知，这就造成了传统恒定供电控制模式下，日照较好月份太阳能路灯系统设计发电量均大于用电量，造成电能的浪费；日照较差月份实际发电量小于用电量，造成蓄电池长期处于亏电状态，而且处于长时间、频繁的深度放电，导致其严重损伤，大大缩短了使用寿命。

目前使用的太阳能路灯，其初期投资成本占比最大、维护管理成本最高、寿命最短的配件就是蓄电池。为提高蓄电池的使用寿命，只有保证其尽可能处于浅循环放电状态，并且尽量减少深度放电次数。为达到以上目标，通常情况下就需要配置较大容量的蓄电池和光伏组件，这样就增加了项目的投资额，降低了太阳能路灯的经济性。

基于以上因素，为降低系统投资、延长蓄电池的使用寿命，并实现太阳能路灯的人性化照明功能，就需要在系统的发电量和用电量之间寻找平衡，通过一种科学的控制方法，保证无论每天日照情况如何，路灯系统的发电量和用电量基本处于平衡状态。

发明内容

本发明所要解决的就是现有太阳能路灯控制模式简单，日照充足时造成电能浪费，日照不足时，损伤蓄电池的问题，提供一种根据太阳能光伏板发电量调整太阳能路灯照明时长，提高蓄电池使用寿命的基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法。

本发明基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法，其特征在于该方法通过在现有的一个区域内的每一盏太阳能路灯上使用的路灯控制器，均具备Zigbee无线通信自动路由组网功能和路灯系统运行数据采集功能；在现有PRGS传输技术的前提下，通过路灯控制器采集并传输每盏太阳能路灯的工作参数至监控云平台上，通过监控云平台分析处理，对该区域太阳能路灯进行调整；具体步骤如下：

1）、通过ZIGBEE和GPRS组建的无线通信网络，在基于WINDOWS操作系统的监控平台上采集该区域内所有盏路灯的当天发电量、头晚用电量、当天蓄电池最高电压、当天蓄电池最高电压发生时间、当天开始充电发生时间、当天蓄电池均充转浮充发生时间、当天开灯时间以及头天关灯时间等数据；

2）、监控云平台对该区域内所有太阳能路灯的数据取平均值，设定当天发电量的平均值为QV，头晚用电量的平均值为QL，当天开始充电发生时间的平均值为T1，当天蓄电池均充转浮充发生时间的平均值为T2，当天晚上开灯时间的平均值为T3，头天晚上开灯时间的平均值为T4，当天早上关灯时间的平均值为T5；

3）、计算控制所需数据，当天富裕电量QF=QV-QL，当天强充和均充持续时间TQ=T2-T1，当天总充电时间TC=T3-T1，头晚总照明时间TY=T5-T4；

4）、根据上述数值，计算当晚照明时间TT：

①若QF＜0，则TT=TY-1，TT最小不得少于4小时；

②若QF≥0且TQ＜TC/2，则TT=TY+1，TT最大不超过头天夜晚时间总长；

③若QF≥0且TQ≥TC/2，则TT=TY；

5）、根据步骤4中计算得到的当晚照明时间TT，通过控制设备控制太阳能路灯按以下情况进行照明：

①TT的计算值≤4小时，当晚每盏太阳能路灯采用全亮模式照明4小时；

②TT的计算值≥头天夜晚时间总长，当晚每盏太阳能路灯采用全亮模式进行照明，照明时长为头天夜晚时间总长；

③TT的计算值＞4小时且＜头天夜晚时间总长，区域内全部太阳能路灯从当天天黑启动照明至第4小时，之后以半小时为一个交替转换间隔时间，编号为奇数位的太阳能路灯在之后每小时的前半小时照明、后半小时熄灭，编号为偶数位的路灯在之后每小时的后半小时照明、前半小时熄灭，形成后半夜整个区域的太阳能路灯每半小时间隔交替照明。

相互间隔交替照明的方式，即保证了道路照明要求，又节约了电能。而且每晚的照明总时间是根据每天发电量和头晚用电量作出的判断，每天都能让光伏组件充分发电，也保证了蓄电池长期处于浅循环放电状态。

本发明的基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法，以Zigbee和GPRS远程无线通信技术搭建数据传输通道，开发基于WINDOWS操作系统的监控云平台，采集一个区域内所有太阳能路灯的关键数据，形成大数据库，并通过监控云平台管理路灯系统的发电量和用电量之间的平衡关系，提高电量利用效率，同时有效避免蓄电池过度放电，提高蓄电池的使用寿命，降低太阳能路灯的维护成本。

附图说明

图1为本发明设备结构示意图。

具体实施方式

实施例1：一种基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法，通过在现有的一个区域的每一盏太阳能路灯上，均加装Zigbee模块和蓄电池监测装置，蓄电池监测装置安装在蓄电池上，通过电缆与蓄电池的正负极连接，实时监测蓄电池的电压和电流；蓄电池监测装置以及太阳能路灯的控制设备均通过数据线与Zigbee模块连接；数盏太阳能路灯上的Zigbee模块组成局域网后通过GPRS无线信号与监控云平台连接，通过太阳能路灯的控制设备与蓄电池监测装置分别采集每盏太阳能路灯的工作参数后，通过监控云平台分析处理，对该区域太阳能路灯进行调整；具体步骤如下：

1）、通过ZIGBEE和GPRS组建的无线通信网络，在基于WINDOWS操作系统的监控平台上采集该区域内所有盏路灯的当天发电量、头晚用电量、当天蓄电池最高电压、当天蓄电池最高电压发生时间、当天开始充电发生时间、当天蓄电池均充转浮充发生时间、当天开灯时间以及头天关灯时间等数据；

2）、监控云平台对该区域内所有太阳能路灯的数据取平均值，设定当天发电量的平均值为QV，头晚用电量的平均值为QL，当天开始充电发生时间的平均值为T1，当天蓄电池均充转浮充发生时间的平均值为T2，当天晚上开灯时间的平均值为T3，头天晚上开灯时间的平均值为T4，当天早上关灯时间的平均值为T5；

3）、计算控制所需数据，当天富裕电量QF=QV-QL，当天强充和均充持续时间TQ=T2-T1，当天总充电时间TC=T3-T1，头晚总照明时间TY=T5-T4；

4）、根据上述数值，计算当晚照明时间TT：

①若QF＜0，则TT=TY-1，TT最小不得少于4小时；

②若QF≥0且TQ＜TC/2，则TT=TY+1，TT最大不超过头天夜晚时间总长；

③若QF≥0且TQ≥TC/2，则TT=TY；

5）、根据步骤4中计算得到的当晚照明时间TT，通过控制设备控制太阳能路灯按以下情况进行照明：

①TT的计算值≤4小时，当晚每盏太阳能路灯采用全亮模式照明4小时；

②TT的计算值≥头天夜晚时间总长，当晚每盏太阳能路灯采用全亮模式进行照明，照明时长为头天夜晚时间总长；

③TT的计算值＞4小时且＜头天夜晚时间总长，区域内全部太阳能路灯从当天天黑启动照明至第4小时，之后以半小时为一个交替转换间隔时间，编号为奇数位的太阳能路灯在之后每小时的前半小时照明、后半小时熄灭，编号为偶数位的路灯在之后每小时的后半小时照明、前半小时熄灭，形成后半夜整个区域的太阳能路灯每半小时间隔交替照明。

Claims (1)

1.一种本发明基于无线监控云平台的太阳能路灯能量平衡方法，其特征在于该方法通过在现有的一个区域内的每一盏太阳能路灯上使用的路灯控制器，均具备Zigbee无线通信自动路由组网功能和路灯系统运行数据采集功能；在现有PRGS传输技术的前提下，通过路灯控制器采集并传输每盏太阳能路灯的工作参数至监控云平台上，通过监控云平台分析处理，对该区域太阳能路灯进行调整；具体步骤如下：

1）、通过ZIGBEE和GPRS组建的无线通信网络，在基于WINDOWS操作系统的监控平台上采集该区域内所有盏路灯的当天发电量、头晚用电量、当天蓄电池最高电压、当天蓄电池最高电压发生时间、当天开始充电发生时间、当天蓄电池均充转浮充发生时间、当天开灯时间以及头天关灯时间等数据；

2）、监控云平台对该区域内所有太阳能路灯的数据取平均值，设定当天发电量的平均值为QV，头晚用电量的平均值为QL，当天开始充电发生时间的平均值为T1，当天蓄电池均充转浮充发生时间的平均值为T2，当天晚上开灯时间的平均值为T3，头天晚上开灯时间的平均值为T4，当天早上关灯时间的平均值为T5；

3）、计算控制所需数据，当天富裕电量QF=QV-QL，当天强充和均充持续时间TQ=T2-T1，当天总充电时间TC=T3-T1，头晚总照明时间TY=T5-T4；

4）、根据上述数值，计算当晚照明时间TT：

①若QF＜0，则TT=TY-1，TT最小不得少于4小时；

②若QF≥0且TQ＜TC/2，则TT=TY+1，TT最大不超过头天夜晚时间总长；

③若QF≥0且TQ≥TC/2，则TT=TY；

5）、根据步骤4中计算得到的当晚照明时间TT，通过控制设备控制太阳能路灯按以下情况进行照明：

①TT的计算值≤4小时，当晚每盏太阳能路灯采用全亮模式照明4小时；

②TT的计算值≥头天夜晚时间总长，当晚每盏太阳能路灯采用全亮模式进行照明，照明时长为头天夜晚时间总长；

③TT的计算值＞4小时且＜头天夜晚时间总长，区域内全部太阳能路灯从当天天黑启动照明至第4小时，之后以半小时为一个交替转换间隔时间，编号为奇数位的太阳能路灯在之后每小时的前半小时照明、后半小时熄灭，编号为偶数位的路灯在之后每小时的后半小时照明、前半小时熄灭，形成后半夜整个区域的太阳能路灯每半小时间隔交替照明。