CN113108261A - 一种移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法 - Google Patents

一种移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及照明技术领域，提供一种移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法，所述智能照明系统包括：分布式发电装置；转换模块；移动模块；照明装置；监测提醒模块，用于监测并发送监测数据和提醒信号至后台控制中心；信号接收模块，用于接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心；后台控制中心，用于接收并处理监测数据、提醒信号和控制请求，发送控制指令至分布式发电装置、移动模块、照明模块。本发明能够对分布式发电形式进行合理调控，既能持续不断地满足照明灯塔的用电需求又能减少柴油燃烧排放的气体对环境造成污染，且在照明过程中能够远距离控制移动照明灯塔进行移动、升降、灯光调节，无需人工操作，实现了智能化照明。

Description

一种移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及照明技术领域，特别涉及一种移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法。
背景技术
移动照明灯塔广泛应用于电力、铁路、消防、市政、公路桥梁、港口、矿山、建筑部门等各种户外夜间施工及其他野外作业照明，甚至可用于无照明的军用机场等领域，同时也用作夜间维护、抢修、事故处理、抢险救灾等各种情况的应急照明。这些照明灯塔主要是提供照明作用，当然很多也具备一定的灯光调节、升降、移动等功能。
随着照明技术的发展，其供电形态也出现了新的变化。传统的移动照明灯塔采用柴油发电供照明灯塔使用，但却不能长时间照明且柴油燃烧排放的气体对环境造成污染，而现有技术中虽然已经出现了采用太阳能发电系统和风能发电系统提供电能供照明灯塔使用，但太阳能和风能发电易受环境天气的影响，无法确保满足照明灯塔的用电需求。若将柴油发电、太阳能发电和风能发电一起运作供照明灯塔的使用虽可以满足照明灯塔的用电需求但却使得多余的电能流失造成不必要的浪费，也无法减少柴油燃烧排放的气体对环境的污染，且目前移动照明灯塔多由手动机械控制，操作非常繁琐，并且不能远距离控制，使用不便。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法，该移动照明灯塔的智能照明系统能够对分布式发电形式进行合理调控，并将分布式产生的电能转换成同一电压储存至储能电池供照明灯塔使用，既能持续不断地满足照明灯塔的用电需求又能减少柴油燃烧排放的气体对环境造成污染，且通过远程控制设备与后台控制中心的连通，在照明过程中能够远距离控制移动照明灯塔进行移动、升降、灯光调节，无需人工操作，实现了智能化照明。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种移动照明灯塔的智能照明系统，包括：
分布式发电装置，用于分布式产生电能；
储能电池，用于储存电能和供应电能；
转换模块，用于将分布式产生的电能通过转换为同一电压的电能储存至所述储能电池中；
移动模块，用于将照明灯塔本体移动到目标位置；
照明装置，用于照明；
监测提醒模块，用于对不同区域环境进行实时监测和对所述储能电池的电能情况进行监测并发送监测数据和提醒信号至后台控制中心；
信号接收模块，用于接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心；
后台控制中心，用于接收并处理所述监测提醒模块发送的监测数据、提醒信号和所述信号接收模块发送的控制请求，发送控制指令至所述分布式发电装置、所述移动模块、所述照明模块。
进一步地，所述分布式发电装置包括：相互并联的柴油发电装置、太阳能发电装置和风能发电装置。
进一步地，所述监测提醒模块包括监测模块和提醒模块，所述监测模块包括摄像装置、风力监测装置、光伏监测装置和电池监测装置，所述摄像装置用于对不同区域环境进行拍摄获取图像数据，所述风力监测装置用于监测风力并获取风力数据，所述光伏监测装置用于监测太阳辐射强度并获取光伏数据，所述电池监测装置用于监测储能电池电量并获取电量数据；所述提醒模块用于在储能电池的电量低于供电预设值时，发送提醒信号至所述后台控制中心。
进一步地，所述移动照明灯塔的智能照明系统还包括：升降模块和灯光调节模块，所述升降模块用于将照明装置上升或下降到指定位置；所述灯光调节模块用于调整照明装置的照明角度、方向和光照强度。
进一步地，所述移动模块包括万向轮和抓地装置，所述抓地装置用于在所述万向轮移动到目标位置时抓紧地面。
一种用于执行移动照明灯塔的智能照明系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1，信号接收模块接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心，后台控制中心发送监测指令至监测提醒模块，监测提醒模块获取该区域环境的图像数据、风力数据、光伏数据和电池电量数据并反馈至后台控制中心，后台控制中心通过信号接收模块共享至远程控制设备；
S2，后台控制中心根据监测提醒模块反馈的数据发送移动指令至移动模块、启动指令至太阳能发电装置和风能发电装置、开始指令至照明装置，移动模块将照明灯塔本体移动到目标位置后并抓紧地面，太阳能发电装置和风能发电装置利用风能和太阳能进行发电产生电能，转换模块将太阳能发电装置和风能发电装置产生的电能转换为同一电压的电能并储存至储能电池中，照明装置使用储能电池中的电能开始照明；
S3，当监测提醒模块监测的储能电池电量低于供电预设值时，发送提醒信号至后台控制中心；
S4，后台控制中心发送启动指令至柴油发电装置，柴油发电装置利用柴油燃烧进行发电产生电能，转换模块将柴油发电装置产生的电能转换为同一电压的电能并储存至储能电池中；
S5，当监测提醒模块监测的储能电池电量高于或等于供电预设值，且风力值、太阳辐射强度值高于发电预设值时，后台控制中心发送停止指令至柴油发电装置，柴油发电装置停止发电；当监测提醒模块监测的储能电池电量高于或等于供电预设值，但风力值、太阳辐射强度值低于发电预设值时，柴油发电装置保持工作状态；
S6，当监测提醒模块监测的储能电池的电量达到所能储存的最大值时，后台控制中心发送停止指令至柴油发电装置，柴油发电装置停止发电。
进一步地，S1中，监测提醒模块通过摄像装置获取该区域环境的图像数据，通过风力监测装置获取风力数据，通过光伏监测装置获取光伏数据，通过电池监测装置获取储能电池电量数据。
进一步地，S2中，移动模块通过将万向轮将照明灯塔本体移动到目标位置，通过抓地装置在目标位置抓紧地面。
进一步地，S3中，当监测提醒模块监测的储能电池电量低于供电预设值时，通过提醒模块发送提醒信号至后台控制中心。
进一步地，所述控制方法还包括以下步骤：S7，信号接收模块接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心，后台控制中心发送上升指令至升降模块和发送灯光调节指令至灯光调节模块，升降模块将照明装置上升到指定位置，灯光调节模块调整照明装置的照明角度、方向和光照强度。
相对于现有技术，本发明的移动照明灯塔的智能照明系统及其控制方法具有如下效果：
(1)通过转换模块将分布式发电的电能转换为同一电压储存至储能电池中，再供应移动照明灯塔使用，既能避免不同电压对使用造成不便且分布式发电产生的过多电能储存至储能电池中能够供移动照明灯塔下一次使用，既提高了分布式发电装置的供电效率又提高了对能源的使用效率；
(2)移动照明灯塔通过监测提醒模块对不同区域环境进行实时监测和对储能电池的电能情况进行监测，能够更清楚地了解到区域环境的图像数据、风力数据、光伏数据和储能电池的电量数据，在远程控制设备能够根据图像数据发出控制请求，使得移动照明灯塔在移动时能够避开障碍物或者坑洼地面，在控制照明装置升降、灯光调节时有效快速地进行调整，大大提高了工作的效率；而根据风力数据、光伏数据、电量数据对柴油发电装置、太阳能发电装置和风力发电装置这三种发电形式进行合理调控，优先选择太阳能发电装置和风力发电装置所产生的电能，而在其无法满足照明灯塔用电需求时启动柴油发电装置，并将三种发电形式所产生的电能转换成同一电压储存至储能电池中，供应照明灯塔进行使用，既能满足照明灯塔的用电需求又能减少柴油燃烧排放的气体对环境造成污染。
(3)通过将远程控制设备和移动照明灯塔的后台控制中心的连通，对移动照明灯塔进行智能调控，远程控制设备发送控制请求，后台控制中心对数据进行运算和处理，并控制移动照明灯塔进行移动、照明装置升降、照明、灯光调节；又根据监测数据对柴油发电装置、太阳能发电装置和风力发电装置这三种发电形式进行合理调控，有效的进行储能和供电，无需人工进行操作调整，实现了智能化照明。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的移动照明灯塔的智能照明系统的一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明的移动照明灯塔的智能照明系统中分布式发电装置的结构示意图；
图3为本发明的移动照明灯塔的智能照明系统中监测提醒模块的结构示意图；
图4为本发明用于执行移动照明灯塔的智能照明系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
根据本发明的一个方面，提供一种移动照明灯塔的智能照明系统，如图1至图4所示，所述移动照明灯塔的智能照明系统包括：
分布式发电装置，用于分布式产生电能；
储能电池，用于储存电能和供应电能；
转换模块，用于将分布式产生的电能通过转换为同一电压的电能储存至所述储能电池中；
移动模块，用于将照明灯塔本体移动到目标位置；
照明装置，用于照明；
监测提醒模块，用于对不同区域环境进行实时监测和对所述储能电池的电能情况进行监测并发送监测数据和提醒信号至后台控制中心；
信号接收模块，用于接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心；
后台控制中心，用于接收并处理所述监测提醒模块发送的监测数据、提醒信号和所述信号接收模块发送的控制请求，发送控制指令至所述分布式发电装置、所述移动模块、所述照明模块。
本发明实施例中，通过转换模块将分布式发电的电能转换为同一电压储存至储能电池中，再供应移动照明灯塔使用，既能避免不同电压对使用造成不便且分布式发电产生的过多电能储存至储能电池中能够供移动照明灯塔下一次使用，既提高了分布式发电装置的供电效率又提高了对能源的使用效率；通过后台控制中心根据监测数据能够对分布式发电形式进行合理调控，并将分布式产生的电能转换成同一电压储存至储能电池供照明灯塔使用，既能持续不断地满足照明灯塔的用电需求又能减少柴油燃烧排放的气体对环境造成污染，且通过远程控制设备与后台控制中心的连通，在照明过程中能够远距离控制移动照明灯塔进行移动、照明，无需人工操作，实现了智能化照明。
其中，所述远程控制设备为手机、电脑或者遥控器；所述照明装置采用LED灯，所述后台控制中心可以选用PLC控制器、单片机、CPU中的任意一种。
为了使得连接更加顺畅，所述远程控制设备通过以太网、WiFi、4G/5G网络或者蓝牙与信号接收模块进行连接。
为了能够满足照明灯塔的用电需求，所述分布式发电装置包括：柴油发电装置、太阳能发电装置和风能发电装置，在本发明优选的情况下，所述柴油发电装置为柴油发电机；所述太阳能发电装置为光伏电池板；所述风能发电装置为风力发电机。
为了能够更加准确详细地对不同区域环境进行实时监测和对储能电池的电能情况进行监测，并在监测数据值未达到供电和发电的预设值时进行提醒，所述监测提醒模块包括监测模块和提醒模块，所述监测模块包括摄像装置、风力监测装置、光伏监测装置和电池监测装置，所述摄像装置可用于对不同区域环境进行拍摄获取图像数据，所述风力监测装置用于监测风力并获取风力数据，所述光伏监测装置用于监测太阳辐射强度并获取光伏数据，所述电池监测装置用于监测储能电池电量并获取电量数据；所述提醒模块用于在储能电池的电量低于供电预设值时，发送提醒信号至所述后台控制中心。在本发明优选的情况下，所述摄像装置为摄像头，所述风力监测装置可采用风力监测仪，所述光伏监测装置为光伏数据采集器，所述电池监测装置为电池监测仪。需要说明的是，供电预设值可为储能电池电量的10％，风力发电的预设值为3级风，太阳辐射强度值为16.6W/m2，上述预设值均可根据实际情况进行调整。
为了使得照明灯塔的照明工作更加便捷，所述移动照明灯塔的智能照明系统还包括：升降模块和灯光调节模块，所述升降模块，用于将照明装置上升或下降到指定位置；所述灯光调节模块，用于调整照明装置的照明角度、方向和光照强度。在照明灯塔移动到目标位置时，可根据监测提醒模块拍摄得到图像数据，远程控制设备和后台控制中心连通对照明装置的高度，照明的角度、方向和光照强度进行调整，大大提高了工作的效率。在本发明优选情况下，所述升降模块可选用电动丝杆升降机，所述灯光调节模块包括灯光亮度调节器，云台控制器，对光照强度进行调节和对照明装置的照明方向、角度进行调整。
为了使得移动照明灯塔移动地更加顺畅，且在到达目标位置时不会因地面不平整或者倾斜而出现溜行，所述移动模块包括万向轮和抓地装置，所述万向轮用于移动，所述抓地装置用于在所述万向轮移动到目标位置时抓紧地面，所述抓地装置可采用三爪抓地装置。
为了更加方便对移动照明灯塔的智能照明系统进行控制，使得照明工作更加高效进行，根据本发明的另一个方面，提供一种用于执行所述的移动照明灯塔的智能照明系统的控制方法，如图4所示，所述控制方法包括以下步骤：
S1，信号接收模块接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心，后台控制中心发送监测指令至监测提醒模块，监测提醒模块获取该区域环境的图像数据、风力数据、光伏数据和电池电量数据并反馈至后台控制中心，后台控制中心通过信号接收模块共享至远程控制设备；
S2，后台控制中心根据监测提醒模块反馈的数据发送移动指令至移动模块、启动指令至太阳能发电装置和风能发电装置、开始指令至照明装置，移动模块将照明灯塔本体移动到目标位置后并抓紧地面，太阳能发电装置和风能发电装置利用风能和太阳能进行发电产生电能，转换模块将太阳能发电装置和风能发电装置产生的电能转换为同一电压的电能并储存至储能电池中，照明装置使用储能电池中的电能开始照明；
S3，当监测提醒模块监测的储能电池电量低于供电预设值时，发送提醒信号至后台控制中心；
S4，后台控制中心发送启动指令至柴油发电装置，柴油发电装置利用柴油燃烧进行发电产生电能，转换模块将柴油发电装置产生的电能转换为同一电压的电能并储存至储能电池中；
S5，当监测提醒模块监测的储能电池电量高于或等于供电预设值，且风力值、太阳辐射强度值高于发电预设值时，后台控制中心发送停止指令至柴油发电装置，柴油发电装置停止发电；当监测提醒模块监测的储能电池电量高于或等于供电预设值，但风力值、太阳辐射强度值低于发电预设值时，柴油发电装置保持工作状态；
S6，当监测提醒模块监测的储能电池的电量达到所能储存的最大值时，后台控制中心发送停止指令至柴油发电装置，柴油发电装置停止发电。
本发明实施例中，通过将远程控制设备和移动照明灯塔的后台控制中心的连通，对移动照明灯塔进行智能调控，通过监测提醒模块获取区域环境的图像数据、风力数据、光伏数据和储能电池的电量数据，在远程控制设备能够根据图像数据发出控制请求，使得移动照明灯塔在移动时能够避开障碍物或者坑洼地面，使得移动能快速且顺利的进行；而根据风力数据、光伏数据、电量数据对柴油发电装置、太阳能发电装置和风力发电装置这三种发电形式进行合理调控，再通过转换模块将发电产生的电能转换为同一电压储存至储能电池中，再供应移动照明灯塔使用，既能避免不同电压对使用造成不便且分布式发电产生的过多电能储存至储能电池中能够供移动照明灯塔下一次使用，既提高了分布式发电装置的供电效率又提高了对能源的使用效率；在用电上，优先选择太阳能发电装置和风力发电装置所产生的电能，而在其无法满足照明灯塔用电需求时启动柴油发电装置，继续供应照明灯塔进行使用，既能持续不断地满足照明灯塔的用电需求又能减少柴油燃烧排放的气体对环境造成污染。由于整个照明过程是通过远程控制设备和移动照明灯塔的后台控制中心的连通配合，无需人工进行操作调整，实现了智能化照明。
为了能够更加准确地获取监测数据，在本发明优选的情况下，S1中，监测提醒模块通过摄像装置获取该区域环境的图像数据，通过风力监测装置获取风力数据，通过光伏监测装置获取光伏数据，通过电池监测装置获取电池电量数据。
为了能够使得移动照明灯塔在目标位置稳定停下，在本发明优选的情况下，S2中，移动模块通过将万向轮将照明灯塔本体移动到目标位置，通过抓地装置在目标位置抓紧地面。
为了能够更加快速提供足够电能供移动照明灯塔照明使用，在本发明优选的情况下，S3中，当监测提醒模块监测的储能电池电量低于供电预设值时，通过提醒模块发送提醒信号至后台控制中心。
为了远程控制更加完善，在本发明优选的情况下，所述控制方法还包括以下步骤：S7，信号接收模块接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心，后台控制中心发送上升指令至升降模块和发送灯光调节指令至灯光调节模块，升降模块将照明装置上升到指定位置，灯光调节模块调整照明装置的照明角度、方向和光照强度。通过远程控制设备和后台控制中心的连通，对升降模块和灯光调节模块进行控制，能够便捷的远程控制照明装置升降、灯光调节，大大提高了工作的效率。
本发明的技术方案能够对分布式发电形式进行合理调控，并将分布式产生的电能转换成同一电压储存至储能电池供照明灯塔使用，既能持续不断地满足照明灯塔的用电需求又能减少柴油燃烧排放的气体对环境造成污染，且通过远程控制设备与后台控制中心的连通，在照明过程中能够远距离控制移动照明灯塔进行移动、升降、灯光调节，无需人工操作，实现了智能化照明。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动照明灯塔的智能照明系统，其特征在于，所述移动照明灯塔的智能照明系统包括：
分布式发电装置，用于分布式产生电能；
储能电池，用于储存电能和供应电能；
转换模块，用于将分布式产生的电能通过转换为同一电压的电能储存至所述储能电池中；
移动模块，用于将照明灯塔本体移动到目标位置；
照明装置，用于照明；
监测提醒模块，用于对不同区域环境进行实时监测和对所述储能电池的电能情况进行监测并发送监测数据和提醒信号至后台控制中心；
信号接收模块，用于接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心；
后台控制中心，用于接收并处理所述监测提醒模块发送的监测数据、提醒信号和所述信号接收模块发送的控制请求，发送控制指令至所述分布式发电装置、所述移动模块、所述照明模块。
2.根据权利要求1所述的移动照明灯塔的智能照明系统，其特征在于，所述分布式发电装置包括：相互并联的柴油发电装置、太阳能发电装置和风能发电装置。
3.根据权利要求1所述的移动照明灯塔的智能照明系统，其特征在于，所述监测提醒模块包括监测模块和提醒模块，所述监测模块包括摄像装置、风力监测装置、光伏监测装置和电池监测装置，所述摄像装置用于对不同区域环境进行拍摄获取图像数据，所述风力监测装置用于监测风力并获取风力数据，所述光伏监测装置用于监测太阳辐射强度并获取光伏数据，所述电池监测装置用于监测储能电池电量并获取电量数据；所述提醒模块用于在储能电池的电量低于供电预设值时，发送提醒信号至所述后台控制中心。
4.根据权利要求1所述的移动照明灯塔的智能照明系统，其特征在于，所述移动照明灯塔的智能照明系统还包括：升降模块和灯光调节模块，所述升降模块用于将照明装置上升或下降到指定位置；所述灯光调节模块用于调整照明装置的照明角度、方向和光照强度。
5.根据权利要求1所述的移动照明灯塔的智能照明系统，其特征在于，所述移动模块包括万向轮和抓地装置，所述抓地装置用于在所述万向轮移动到目标位置时抓紧地面。
6.一种用于执行权利要求1-5中任意一项所述的移动照明灯塔的智能照明系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1，信号接收模块接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心，后台控制中心发送监测指令至监测提醒模块，监测提醒模块获取该区域环境的图像数据、风力数据、光伏数据和电池电量数据并反馈至后台控制中心，后台控制中心通过信号接收模块共享至远程控制设备；
S2，后台控制中心根据监测提醒模块反馈的数据发送移动指令至移动模块、启动指令至太阳能发电装置和风能发电装置、开始指令至照明装置，移动模块将照明灯塔本体移动到目标位置后并抓紧地面，太阳能发电装置和风能发电装置利用风能和太阳能进行发电产生电能，转换模块将太阳能发电装置和风能发电装置产生的电能转换为同一电压的电能并储存至储能电池中，照明装置使用储能电池中的电能开始照明；
S3，当监测提醒模块监测的储能电池电量低于供电预设值时，发送提醒信号至后台控制中心；
S4，后台控制中心发送启动指令至柴油发电装置，柴油发电装置利用柴油燃烧进行发电产生电能，转换模块将柴油发电装置产生的电能转换为同一电压的电能并储存至储能电池中；
S5，当监测提醒模块监测的储能电池电量高于或等于供电预设值，且风力值、太阳辐射强度值高于发电预设值时，后台控制中心发送停止指令至柴油发电装置，柴油发电装置停止发电；当监测提醒模块监测的储能电池电量高于或等于供电预设值，但风力值、太阳辐射强度值低于发电预设值时，柴油发电装置保持工作状态；
S6，当监测提醒模块监测的储能电池的电量达到所能储存的最大值时，后台控制中心发送停止指令至柴油发电装置，柴油发电装置停止发电。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，S1中，监测提醒模块通过摄像装置获取该区域环境的图像数据，通过风力监测装置获取风力数据，通过光伏监测装置获取光伏数据，通过电池监测装置获取储能电池电量数据。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，S2中，移动模块通过将万向轮将照明灯塔本体移动到目标位置，通过抓地装置在目标位置抓紧地面。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，S3中，当监测提醒模块监测的储能电池电量低于供电预设值时，通过提醒模块发送提醒信号至后台控制中心。
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：S7，信号接收模块接收远程控制设备传输的控制请求，并发送至后台控制中心，后台控制中心发送上升指令至升降模块和发送灯光调节指令至灯光调节模块，升降模块将照明装置上升到指定位置，灯光调节模块调整照明装置的照明角度、方向和光照强度。
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