CN107278003A - 一种节能环保光伏路灯智能管控系统 - Google Patents

一种节能环保光伏路灯智能管控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种节能环保光伏路灯智能管控系统，包括主控模块、远程监控中心、存储模块，多路电源供电模块、环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块、路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块、通信模块、路灯模块。本发明的节能环保光伏路灯智能管控系统以市电和蓄电池供电相结合，蓄电池以光伏电源为充电电力来源，缓解了能源压力，降低了污染，同时通过实时的控制路灯的开关和亮度，既达到了照明效果有起到了节能环保的作用，同时能够实时监控路面情况，大大提高了整个管控系统的智能化、自动化和全面化，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

Description

一种节能环保光伏路灯智能管控系统
技术领域
本发明涉及电力监控技术领域，具体涉及一种节能环保光伏路灯智能管控系统。
背景技术
目前随着城市化的快速展开，需要相应配套大量路灯。而路灯照明是城市建设的一个重要组成部分，它对节约使用电力能源、加强城市管理水平、增强市民满意度起着重要作用。而现有的照明节能管理存在的问题包括：如何降低路灯的能耗；如何有效地对照明网络系统进行管理；如何应对日趋庞大的管理维护费用。
一方面随着人们的生活水平不断提高，对道路照明及亮化工程需求也更大。但在LED 路灯的现有技术中，人们仍旧采用现场维护和管理的方式，由操作人员定期对LED 路灯进行维护和检修，致使管理效率低下，无法实时了解LED 路灯的运行状态，及时发现异常故障情况。常规的遥控器也只能进行单灯操作，同样效率不高，难以满足要求。
另一方面太阳能路灯的研制是当今照明行业的热门话题，而市场上的现有太阳能路灯的主要原理是白天光伏板通过光电效应将太阳能转换成电能储存在蓄电池中；夜晚使用蓄电池供电并设定自动切断时间。这种方式若遇阴雨天将导致蓄电池储能不足，出现夜间无法持续供电等情况。
此外，太阳能、风能、地热能和生物质能等新能源应用日益广泛，特别在道路照明、家庭照明、野外设备供电等领域首先得到广泛应用，由此，新能源的LED 路灯应运而生。由于新能源LED 路灯大多为直流LED 路灯，并且每杆路灯是由一个智能型路灯控制器来管理的一个独立系统，因此，如何对多条道路上的新能源LED 路灯进行统一管理，同样期待着技术人员的解决。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种节能环保光伏路灯智能管控系统，该节能环保光伏路灯智能管控系统以市电和蓄电池供电相结合，蓄电池以光伏电源为充电电力来源，缓解了能源压力，降低了污染，同时通过实时的控制路灯的开关和亮度，既达到了照明效果有起到了节能环保的作用，同时能够实时监控路面情况，大大提高了整个管控系统的智能化、自动化和全面化，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种节能环保光伏路灯智能管控系统，包括：
主控模块、远程监控中心、存储模块，其特征在于，还包括安装在路灯杆上的：多路电源供电模块、环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块、路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块、通信模块、路灯模块；
所述多路电源供电模块包括市电供电模块、蓄电池供电模块、转换电路模块、光伏发电模块和安全保护模块；
所述市电模块、蓄电池供电模块用于通过转换电路模块向系统其他用电模块提供所需的不同类型的电源；所述转换电路模块用于根据主控模块的指令信号，在市电供电模块和蓄电池供电模块间进行合理切换，并将输出的电流转换成系统各模块所需电压的直流电或者交流电；所述光伏发电模块用于将太阳能转换成可向蓄电池模块提供充电电力来源的稳压直流电；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出，达到了保护各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；
所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、雨量传感器，用于将采集到的温度、湿度、风力、雨量环境信息数据实时送入主控模块或者通过通信模块传送给远程监控中心；
所述视频监控模块为360度可旋转视频采集探头，用于将路灯周围的实时视频情况采集传送给主控模块或者存储模块等待数据处理；
所述光照度传感模块用于将路灯周围的光亮度信息传送给主控模块或存储模块等待数据处理；
所述行人车辆感应模块用于感应路灯附近的人流量和车流量信息，将采集的信息实时传送给主控模块进行数据处理；
所述路灯开关光亮度调节模块用于接收主控模块或者远程监控中心通过通信模块传送的控制指令，实时的改变路灯的亮度或者开关状态；
所述紧急报警模块用于根据主控模块或者远程监控中心通过通信模块传送的控制指令，发出报警铃声和声光，并通过通信模块向相关公安消防监控中心报告具体危险信息；
所述通信模块用于向远程监控中心发送采集处理的数据或者接收远程监控中心的指令信息送入主控模块以供调用；
所述路灯模块包括LED照明灯具和延时电路模块，所述LED照明灯具根据路灯开关光亮度调节模块发出的指令信号提供相应亮度的照明，所述延时电路模块为时钟电路模块，根据主控模块发出的指令信息控制LED照明灯具的照明时间，用于保证行人和车辆拥有足够的照明时间。
优选地，所述存储模块用来存储环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；
所述主控模块为FPGA、ARM、DSP微处理器中的一种，所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及通信模块接收的远程监控中心发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者远程监控中心发出指令信号对路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块发出操作指令。
优选地，所述光伏发电模块包括光伏电池板模块、发电控制模块、逆变器模块；
所述光伏电池板模块为安装于路灯杆顶端的多个光伏发电电池子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过发电控制模块一路送入蓄电池供电模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供其他模块使用；
所述发电控制模块根据负载信息一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供其他模块使用。
优选地，所述蓄电池供电模块还包括充放电控制模块和充电保护电路，所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池供电模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制蓄电池供电模块输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配；所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命。
优选地，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据；所述SD卡的存储容量大于20G，所述USB接口模块为USB3.0接口。
优选地，所述紧急报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器，用于当路面出现危险情况或者主控模块接受的采集信息超过预定阈值或者根据远程监控中心传输出的指令发出不同等级的警报。
优选地，所述远程监控中心包括路灯管理处的监控大厅和工作人员随身携带的移动接收控制终端以及移动接收设备和安装在设备上的APP；所述移动接收设备为平板电脑。
优选地，所述通信模块为包括电力载波通讯模块和GPS通信模块。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统能够实时监测路面行人车辆流量情况以及光亮度参数，自动控制路灯的开与关以及亮度的大小，在保证了正常照明的功能下，有效节约了资源，减少了人工劳动。
（2）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统采用了市电和蓄电池供电，有效避免了停电引起的偶然事件，解决了电网突然停电时路灯不能正常使用的问题，同时蓄电池采用光伏发电作为充电电源，有效地节约用电成本，合理利用能源。
（3）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统还设置有监控模块以及紧急报警模块，能够有效监控路面实时情况，一方面可以为交通出行，拥堵情况提供现场资料，另一方面当路面有危险情况，比如发生交通事故时，能够直接与公安交警部门联动，大大提高了监控的及时性和全面性。
（4）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统中主控模块采用了FPGA、ARM、DSP中的一种微处理器，其功耗较小、可靠性性较高、编程简单、效率较高、价格较低、数据处理速度较快，能够有效提高管控系统的灵敏度和可靠性，降低的能耗，节约了资源。
（5）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统采用了电力载波通讯模块以及GPS通信模块和远程监控中心实时通信，一方面减少了施工难度，另一方面能够实时的与远程监控中心进行通信，大大提高了发明的管控系统的管控效果和功能。
（6）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统采用了充电保护电路与蓄电池组连接，当蓄电池模块电压较低时，在设定的最大电流下充电，随着蓄电池模块电压的不断增加，充电电流随之减小，最终将蓄电池模块恒定在一个设定的电压值上，进行浮充，避免超出蓄电池模块的容量或出现虚满，避免了过电流和过电压现象，能够最大程度的保护电池，节约了资源，减少了能耗、延长了电池的使用寿命。
（7）本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统以市电和蓄电池供电相结合，蓄电池以光伏电源为充电电力来源，缓解了能源压力，降低了污染，同时通过实时的控制路灯的开关和亮度，既达到了照明效果有起到了节能环保的作用，同时能够实时监控路面情况，大大提高了整个管控系统的智能化、自动化和全面化，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，包括：
主控模块、远程监控中心、存储模块、多路电源供电模块、环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块、路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块、通信模块、路灯模块；
本实施例中的多路电源供电模块包括市电供电模块、蓄电池供电模块、转换电路模块、光伏发电模块和安全保护模块；
本实施例中的市电模块、蓄电池供电模块用于通过转换电路模块向系统其他用电模块提供所需的不同类型的电源；所述转换电路模块用于根据主控模块的指令信号，在市电供电模块和蓄电池供电模块间进行合理切换，并将输出的电流转换成系统各模块所需电压的直流电或者交流电；所述光伏发电模块用于将太阳能转换成可向蓄电池模块提供充电电力来源的稳压直流电；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出，达到了保护各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；
本实施例中的环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、雨量传感器，用于将采集到的温度、湿度、风力、雨量环境信息数据实时送入主控模块或者通过通信模块传送给远程监控中心；
本实施例中的视频监控模块为360度可旋转视频采集探头，用于将路灯周围的实时视频情况采集传送给主控模块或者存储模块等待数据处理；
本实施例中的光照度传感模块用于将路灯周围的光亮度信息传送给主控模块或存储模块等待数据处理；
本实施例中的行人车辆感应模块用于感应路灯附近的人流量和车流量信息，将采集的信息实时传送给主控模块进行数据处理；
本实施例中的路灯开关光亮度调节模块用于接收主控模块或者远程监控中心通过通信模块传送的控制指令，实时的改变路灯的亮度或者开关状态；
本实施例中的紧急报警模块用于根据主控模块或者远程监控中心通过通信模块传送的控制指令，发出报警铃声和声光，并通过通信模块向相关公安消防监控中心报告具体危险信息；
本实施例中的通信模块用于向远程监控中心发送采集处理的数据或者接收远程监控中心的指令信息送入主控模块以供调用；
本实施例中的路灯模块包括LED照明灯具和延时电路模块，所述LED照明灯具根据路灯开关光亮度调节模块发出的指令信号提供相应亮度的照明，所述延时电路模块为时钟电路模块，根据主控模块发出的指令信息控制LED照明灯具的照明时间，用于保证行人和车辆拥有足够的照明时间。
本实施例中的存储模块用来存储环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；
本实施例中的主控模块为FPGA，本实施例中的主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及通信模块接收的远程监控中心发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者远程监控中心发出指令信号对路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块发出操作指令。
本实施例中的光伏发电模块包括光伏电池板模块、发电控制模块、逆变器模块；
本实施例中的光伏电池板模块为安装于路灯杆顶端的多个光伏发电电池子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过发电控制模块一路送入蓄电池供电模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供其他模块使用；
本实施例中的发电控制模块根据负载信息一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供其他模块使用。
本实施例中的蓄电池供电模块还包括充放电控制模块和充电保护电路，所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池供电模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制蓄电池供电模块输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配；所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命。
本实施例中的存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据；所述SD卡的存储容量大于20G，所述USB接口模块为USB3.0接口。
本实施例中的紧急报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器，用于当路面出现危险情况或者主控模块接受的采集信息超过预定阈值或者根据远程监控中心传输出的指令发出不同等级的警报。
本实施例中的远程监控中心包括路灯管理处的监控大厅和工作人员随身携带的移动接收控制终端以及移动接收设备和安装在设备上的APP；所述移动接收设备为平板电脑。
本实施例中的通信模块为包括电力载波通讯模块和GPS通信模块。
本发明的一种节能环保光伏路灯智能管控系统以市电和蓄电池供电相结合，蓄电池以光伏电源为充电电力来源，缓解了能源压力，降低了污染，同时通过实时的控制路灯的开关和亮度，既达到了照明效果有起到了节能环保的作用，同时能够实时监控路面情况，大大提高了整个管控系统的智能化、自动化和全面化，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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仅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 (8)

1.一种节能环保光伏路灯智能管控系统，包括主控模块、远程监控中心、存储模块，其特征在于，还包括安装在路灯杆上的：多路电源供电模块、环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块、路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块、通信模块、路灯模块；
所述多路电源供电模块包括市电供电模块、蓄电池供电模块、转换电路模块、光伏发电模块和安全保护模块；
所述市电模块、蓄电池供电模块用于通过转换电路模块向系统其他用电模块提供所需的不同类型的电源；所述转换电路模块用于根据主控模块的指令信号，在市电供电模块和蓄电池供电模块间进行合理切换，并将输出的电流转换成系统各模块所需电压的直流电或者交流电；所述光伏发电模块用于将太阳能转换成可向蓄电池模块提供充电电力来源的稳压直流电；所述安全保护模块用于根据主控模块发出的指令或者负载数据发生异常超过阈值时，及时断开系统的电流输出，达到了保护各模块不受损害以及防止人身安全事故的作用；
所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、雨量传感器，用于将采集到的温度、湿度、风力、雨量环境信息数据实时送入主控模块或者通过通信模块传送给远程监控中心；
所述视频监控模块为360度可旋转视频采集探头，用于将路灯周围的实时视频情况采集传送给主控模块或者存储模块等待数据处理；
所述光照度传感模块用于将路灯周围的光亮度信息传送给主控模块或存储模块等待数据处理；
所述行人车辆感应模块用于感应路灯附近的人流量和车流量信息，将采集的信息实时传送给主控模块进行数据处理；
所述路灯开关光亮度调节模块用于接收主控模块或者远程监控中心通过通信模块传送的控制指令，实时的改变路灯的亮度或者开关状态；
所述紧急报警模块用于根据主控模块或者远程监控中心通过通信模块传送的控制指令，发出报警铃声和声光，并通过通信模块向相关公安消防监控中心报告具体危险信息；
所述通信模块用于向远程监控中心发送采集处理的数据或者接收远程监控中心的指令信息送入主控模块以供调用；
所述路灯模块包括LED照明灯具和延时电路模块，所述LED照明灯具根据路灯开关光亮度调节模块发出的指令信号提供相应亮度的照明，所述延时电路模块为时钟电路模块，根据主控模块发出的指令信息控制LED照明灯具的照明时间，用于保证行人和车辆拥有足够的照明时间。
2.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述存储模块用来存储环境参数采集模块、视频监控模块、光照度传感模块、行人车辆感应模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供主控模块调用；
所述主控模块为FPGA、ARM、DSP微处理器中的一种，所述主控模块用于处理数据采集模块采集到的数据以及通信模块接收的远程监控中心发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者远程监控中心发出指令信号对路灯开关光亮度调节模块、紧急报警模块发出操作指令。
3.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述光伏发电模块包括光伏电池板模块、发电控制模块、逆变器模块；
所述光伏电池板模块为安装于路灯杆顶端的多个光伏发电电池子单元，用于接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，通过发电控制模块一路送入蓄电池供电模块存储，另一路通过逆变器模块转换成交流电输出供其他模块使用；
所述发电控制模块根据负载信息一方面调节光伏组件模块中每个光伏发电子单元的电流通断，从而调节光伏组件的发电输出功率；另一方面对输出功率在送入蓄电池存储和直接转化为交流电使用两路间进行合理分配；所述逆变器模块为正弦波逆变器用于将光伏组件或者蓄电池模块输入的直流电转化为交流电输出，以供其他模块使用。
4.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述蓄电池供电模块还包括充放电控制模块和充电保护电路，所述充放电控制模块根据主控模块发出的指令信号，一方面控制蓄电池供电模块合理的在充电和放电间进行切换，另一方面控制蓄电池供电模块输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配；所述充电保护电路与蓄电池组连接，用于保护电池且对电池实行智能充电，避免了过电流和过电压现象，有效提高了电池的使用寿命。
5.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与主控模块的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据；所述SD卡的存储容量大于20G，所述USB接口模块为USB3.0接口。
6.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述紧急报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器，用于当路面出现危险情况或者主控模块接受的采集信息超过预定阈值或者根据远程监控中心传输出的指令发出不同等级的警报。
7.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述远程监控中心包括路灯管理处的监控大厅和工作人员随身携带的移动接收控制终端以及移动接收设备和安装在设备上的APP；所述移动接收设备为平板电脑。
8.根据权利要求1所述的一种节能环保光伏路灯智能管控系统，其特征在于，所述通信模块为包括电力载波通讯模块和GPS通信模块。
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