CN108112124A - 风光互补智能led路灯监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通讯和控制领域领域，公开了一种风光互补智能LED路灯监控系统，包括若干个通过逆变器与电网连接的路灯端，每个路灯端包括LED路灯、传感器、发电模块及蓄电池，还包括采集信息的信息采集模块、控制LED路灯的开闭和亮度的LED路灯控制模块、控制蓄电池充放电的蓄电池控制模块、调配能量交互的电量调配控制模块及通讯模块，监控系统包括接收信息并生成控制策略的中央处理服务器。本发明风光互补智能LED路灯监控系统，能利用风光发电，并根据环境信息和道路交通流量信息调节路灯亮度、节约电能，且能及时检测路灯故障并发出警报。

Description

风光互补智能LED路灯监控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及通讯和控制领域，具体涉及一种风光互补智能LH)路灯监控系统。
背景技术
[0002] 路灯照明系统是城市基础设施建设的重要组成部分，随着我国城市化的推进，城 市规模不断扩大，公路里程不断刷新，城市公共照明装置与人们生活息息相关，电能消耗非 常巨大。目前我国的传统路灯都是统一控制，采用电网直接供电，并由人工送断电。在夜晚 人少车少的时候，路灯仍然持续照明，导致电能浪费严重。特别是许多城市道路在凌晨时车 流通行量大大减少，甚至无车流。另外，路灯还需要定期组织人力维护，严重浪费人力物力 和财力。
[0003] 由此可知，目前城市道路两侧的路灯主要存在以下缺陷：
[0004] 1、路灯出现故障时无法及时监测到，且出现故障无法及时警报；
[0005] 2、路灯工作时以全功率照明，无法根据路上行人及车辆的运行状况进行亮度调 T ;
[0006] 3、路灯工作采用电网供电，电能消耗巨大。
发明内容
[0007] 本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种风光互补智能LK)路灯监控系 统，能利用风光发电，并根据环境信息和道路交通流量信息调节路灯亮度、节约电能，且能 及时检测路灯故障并发出警报。
[0008] 为实现上述目的，本发明所设计的风光互补智能LED路灯监控系统，包括若干个通 过逆变器与电网连接的路灯端，每个所述路灯端包括LED路灯、传感器、发电模块及蓄电池， 还包括：
[0009] 信息采集模块:采集所述传感器检测到的环境信息、所述LED路灯的亮度、所述发 电模块的运行参数及所述蓄电池的温度、电压、电流和电量；
[0010] LED路灯控制模块:控制所述LED路灯的开闭和亮度；
[0011]蓄电池控制模块:控制所述蓄电池的充放电；
[0012]电量调配控制模块:调配所述路灯端之间及所述路灯端与所述电网之间的能量交 互；
[0013]监控系统包括中央处理服务器:接收所述信息采集模块采集的信息，结合通过互 联网获取的所述LED路灯位置的交通流量信息，生成控制策略并发送至所述电量调配控制 模块、LED路灯控制模块和蓄电池控制模块进行控制操作；
[0014]所述路灯端还包括通讯模块:所述中央处理服务器通过通讯模块与所述信息采集 模块、LED路灯控制模块、蓄电池控制模块和电量调配控制模块交互。
[0015]优选地，所述发电模块包括风力发电机和太阳能电池板，将风力和太阳能转化为 电能。
[0016]优选地，所述传感器包括检测所述LED路灯位置光照信息的光照传感器和检测所 述LED路灯位置气象信息的气象传感器。
[0017]优选地，所述中央处理服务器上设有报警模块，当所述中央处理服务器检测接收 到的所述信息采集模块采集的信息后发现所述路灯端存在故障时报警，实现对所述路灯端 的实时监控，便于相关工作人员维护。
[0018] 优选地，所述中央处理服务器根据所述环境信息和所述LED路灯位置的交通流量 信息生成LED光照亮度的控制策略并发送至所述LED路灯控制模块控制所述LED路灯的亮 度，节约电能。
[0019]优选地，所述中央处理服务器根据所述蓄电池的电压、电流和电量及所述发电模 块的运行参数生成蓄电池充放电的控制策略并发送至所述蓄电池控制模块控制所述蓄电 池的充放电。
[0020] 优选地，所述中央处理服务器根据每个所述路灯端中蓄电池的温度、电压、电流和 电量及发电模块的运行参数生成电量调节的控制策略并发送至电量调配控制模块实现每 个所述路灯端中蓄电池的电量调节。
[0021] 优选地，所述中央处理服务器上设有显示所述路灯端运行状态的显示模块和输入 工作人员指令的输入模块。
[0022] 优选地，当所述蓄电池电量低于60%且所述发电模块发电量小于所述LED路灯电 能消耗时，所述中央处理服务器发出向电网接收电能的控制策略；当所述蓄电池电量大于 90%且所述发电模块发电量大于所述LED路灯电能消耗时，所述中央处理服务器发出向电 网发送电能的控制策略。
[0023] 优选地，每个所述路灯端的通讯模块通过路由节点与网关节点相连后，通过通讯 基站与所述中央处理服务器上的网络接发模块通讯。
[0024]本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0025] 1、利用风光发电，并根据环境信息和道路交通流量信息调节路灯亮度，大幅度降 低了电能使用，且能为电网提供电能，节能环保；
[0026] 2、通过中央处理服务器实现了对路灯端的智能化控制，延长了路灯端的使用寿 命，且自动化程度高，减少了工作人员劳动强度和工作量；
[0027] 3、利用中央处理服务器实时监控每个路灯端的工作状态，对发生故障的路灯端及 时发出报警信息，方便工作人员维护。
附图说明
[0028]图1为本发明风光互补智能LED路灯监控系统的结构示意图。
[0029] 图中各部件标号如下： >
[0030] 逆变器1、电网2、路灯端3、LED路灯4、传感器5、发电模块6、蓄电池7、信息采集模块 8、LED路灯控制模块9、蓄电池控制模块10、电量调配控制模块11、中央处理服务器12、通讯 模块13、报警模块14、显示模块15、输入模块16、网络接发模块17。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0032]如图1所示，本发明风光互补智能LED路灯4监控系统，包括若干个与电网2连接的 路灯端3,每个路灯端3包括LED路灯4、传感器5、发电模块6及蓄电池7,还包括：
[0033]信息采集模块8:采集传感器5检测到的环境信息、LED路灯4的亮度、发电模块6的 运行参数及蓄电池7的温度、电压、电流和电量；
[0034] LED路灯控制模块9:控制LED路灯4的开闭和亮度；
[0035]蓄电池控制模块10:控制蓄电池7的充放电；
[0036]电量调配控制模块11:调配路灯端3之间及路灯端3与电网2之间的能量交互；
[0037]监控系统包括中央处理服务器12:接收信息采集模块8采集的信息，结合通过互联 网获取的LED路灯4位置的交通流量信息，生成控制策略并发送至电量调配控制模块11、LED 路灯控制模块9和蓄电池控制模块10进行控制操作；
[0038] 路灯端3还包括通讯模块13:中央处理服务器12通过通讯模块13与信息采集模块 8、LED路灯控制模块9、蓄电池控制模块10和电量调配控制模块11交互。
[0039] 其中，发电模块6包括风力发电机和太阳能电池板，传感器5包括检测LED路灯4位 置光照信息的光照传感器和检测LED路灯4位置气象信息的气象传感器，中央处理服务器12 上设有报警模块14、显示路灯端3运行状态的显示模块15和输入工作人员指令的输入模块 16。
[0040] 本实施例中，中央处理服务器12根据环境信息和LED路灯4位置的交通流量信息生 成LED光照亮度的控制策略并发送至LED路灯控制模块9控制LED路灯4的亮度；中央处理服 务器12根据蓄电池7的温度、电压、电流和电量及发电模块6的运行参数生成蓄电池7充放电 的控制策略并发送至蓄电池控制模块10控制蓄电池7的充放电；中央处理服务器12根据每 个路灯端3中蓄电池7的温度、电压、电流和电量及发电模块6的运行参数生成电量调节的控 制策略并发送至电量调配控制模块11实现每个路灯端3中蓄电池7的电量调节，即当蓄电池 7电量低于60%且发电模块6发电量小于LED路灯4电能消耗时，中央处理服务器12发出向电 网2接收电能的控制策略，当蓄电池7电量大于90%且发电模块6发电量大于LED路灯4电能 消耗时，中央处理服务器12发出向电网2发送电能的控制策略。
[0041]另外，每个路灯端3的通讯模块13通过路由节点与网关节点相连后，通过通讯基站 与中央处理服务器12上的网络接发模块17通讯。
[0042]本实施例使用时，风力发电机和太阳能电池板提供电能为路灯端3提供电力支持， 光照传感器检测LED路灯4位置的光照信息，气象传感器检测LED路灯4位置的气象信息，信 息采集模块8将检测到的光照信息、气象信息与LED路灯4的亮度、发电模块6的运行参数及 蓄电池7的温度、电压、电流和电量一起通过通讯模块13发送至中央处理服务器12,中央处 理服务器12接收到信息采集模块8采集的信息后，结合通过互联网获取的LED路灯4位置的 交通流量信息，生成控制策略。
[0043]其中，中央处理服务器12根据环境信息和LED路灯4位置的交通流量信息生成LED 光照亮度的控制策略并发送至LED路灯控制模块9控制LED路灯4的亮度，当白天光照充足 时，调低LED路灯4的亮度，当晚上光照不足时，调高LED路灯4的亮度，当车流量低时，实行关 一开一或关二开一的策略，减少电能消耗。
[0044]中央处理服务器12根据蓄电池7的温度、电压、电流和电量及发电模块6的运行参 数生成蓄电池7充放电的控制策略并发送至蓄电池控制模块1〇控制蓄电池7的充放电，在不 需要LED路灯4时，若蓄电池7电量不足，由发电模块6为蓄电池7充电，当蓄电池7充满时，断 开蓄电池7回路，防止蓄电池7过充，保护蓄电池7。
[0045]中央处理服务器12根据每个路灯端3中蓄电池7的温度、电压、电流和电量及发电 模块6的运行参数生成电量调节的控制策略并发送至电量调配控制模块11实现每个路灯端 3中蓄电池7的电量调节，在风能光能不充足时，蓄电池7电量难以饱和，如果夜间需要照明 时蓄电池7电量低于60%，则判定蓄电池7量不足，发出从电网2接收电能的控制策略;在风 能光能充足时，如果蓄电池7电量大于90%，可将多余的电能通过逆变器1传输给电网2,发 出向电网2发送电能的控制策略。这样，在电能充足需要向电网2发送电能时，通过逆变器1 的DC/AC转化，将电能发送，在电能不足需要从电网2接收电能时，通过逆变器1的AC/DC转 化，将交流电变成直流电，在风能太阳能不足的情况下实现LED路灯4照明，同时实现了蓄电 池7电量过低以及蓄电池7电量充足的路灯端3之间电能的互通。
[0046] 在本实施例中，LED路灯4运行的状况分为四种，亮度为高，亮度为中，亮度为低，路 灯关闭，并在中央处理服务器12上的界面模块路灯运行状态;蓄电池7的温度数值每1小时 采样向中央处理服务器12传输1次，并在中央处理服务器12上的界面模块显示运行状态;蓄 电池7的电压、电流和电量每0.5小时采样向中央处理服务器12传输1次，并在中央处理服务 器12上的界面模块显示运行状态;太阳能电池板的输出电压每0.5小时采样向中央处理服 务器12传输1次，并在中央处理服务器12上的界面模块显示运行状态;太阳能电池板的输出 电流每0.5小时采样向中央处理服务器12传输1次，并在中央处理服务器12上的界面模块显 示运行状态;风力发电机的输出电压每0.5小时采样向中央处理服务器I2传输1次，并在中 央处理服务器12上的界面模块显示运行状态;风力发电机的输出电流每〇.5小时采样向中 央处理服务器12传输1次，并在中央处理服务器12上的界面模块显示运行状态;光照传感器 和气象传感器收集到信息数据后每0.1小时打包向中央处理服务器12传输一次，并在中央 处理服务器12上的界面模块显示该信息数据。通过界面模块，是工作人员能够清晰的了解 系统的运行状态，进而可通过输入模块16输入指令。
[0047] 另外，当中央处理服务器12检测接收到的信息采集模块8采集的信息后发现路灯 端3存在故障时报警，实现了对路灯端3的实时监控，便于相关工作人员维护。
[0048] 本发明风光互补智能LED路灯4监控系统利用风光发电，并根据环境信息和道路交 通流量信息调节路灯亮度，大幅度降低了电能使用，且能为电网2提供电能，节能环保；同 时，通过中央处理服务器12实现了对路灯端3的智能化控制，延长了路灯端3的使用寿命，且 自动化程度高，减少了工作人员劳动强度和工作量;另外，利用中央处理服务器12实时监控 每个路灯端3的工作状态，对发生故障的路灯端3及时发出报警信息，方便工作人员维护。

Claims (10)

1. 一种风光互补智能LED路灯监控系统，包括若干个通过逆变器（1)与电网（2)连接的 路灯端⑶，其特征在于:每个所述路灯端(3)包括LED路灯⑷、传感器(5)、发电模块⑹及 蓄电池⑺，还包括： 信息采集模块(8):采集所述传感器(5)检测到的环境信息、所述LED路灯(4)的亮度、所 述发电模块⑹的运行参数及所述蓄电池⑺的温度、电压、电流和电量； LED路灯控制模块(9):控制所述LED路灯⑷的开闭和亮度； 蓄电池控制模块(10):控制所述蓄电池⑺的充放电； 电量调配控制模块（11):调配所述路灯端（3)之间及所述路灯端（3)与所述电网（2)之 间的能量交互； 监控系统包括中央处理服务器（12):接收所述彳目息米集模块(8)米集的7[目息，结合通过 互联网获取的所述LED路灯⑷位置的交通流量信息，生成控制策略并发送至所述电量调配 控制模块(11)、LED路灯控制模块<；9)和蓄电池控制模块(10)进行控制操作； 所述路灯端(3)还包括通讯模块（13):所述中央处理服务器（12)通过通讯模块（13)与 所述信息采集模块(8)、LED路灯控制模块(9)、蓄电池控制模块（10)和电量调配控制模块 (11)交互。
2. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:所述发电模块(6) 包括风力发电机和太阳能电池板。
3. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:所述传感器(5)包 括检测所述LED路灯位置光照信息的光照传感器和检测所述LED路灯位置气象信息的气象 传感器。
4. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于：所述中央处理服 务器(12)上设有报警模块(14)。
5. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:所述中央处理服 务器(12)根据所述环境信息和所述LED路灯⑷位置的交通流量信息生成LED光照亮度的控 制策略并发送至所述LED路灯控制模块控制(9)所述LED路灯⑷的亮度。
6. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:所述中央处理服 务器(12)根据所述蓄电池⑺的电压、电流和电量及所述发电模块⑹的运行参数生成蓄电 池充放电的控制策略并发送至所述蓄电池控制模块(1〇)控制所述蓄电池(7)的充放电。
7. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:所述中央处理服 务器（12)根据每个所述路灯端⑶中蓄电池⑺的电压、电流和电量及发电模块⑹的运行 参数生成电量调节的控制策略并发送至电量调配控制模块(11)实现每个所述路灯端(3)中 蓄电池⑺的电量调节。
8. 根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:所述中央处理服 务器(12)上设有显示所述路灯端(3)运行状态的显示模块(15)和输入工作人员指令的输入 模块(16)。
9. 根据权利要求7所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于：当所述蓄电池(7) 电量低于60%且所述发电模块(6)发电量小于所述LED路灯⑷电能消耗时，所述中央处理 服务器(12)发出向电网⑵接收电能的控制策略；当所述蓄电池(7)电量大于90%且所述发 电模块(6)发电量大于所述LED路灯(4)电能消耗时，所述中央处理服务器（12)发出向电网 (2) 发送电能的控制策略。
10.根据权利要求1所述风光互补智能LED路灯监控系统，其特征在于:每个所述路灯端 (3) 的通讯模块（13)通过路由节点与网关节点相连后，通过通讯基站与所述中央处理服务 器(12)上的网络接发模块(17)通讯。
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