CN116261239A - 基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法，此系统包括太阳能电池板、太阳能板信号采集处理模块、充电管理模块、电池组、电源管理模块、主控管理模块以及照明系统；主控管理模块分别与照明系统、充电管理模块以及太阳能板信号采集处理模块信号连接，电源管理模块分别与照明系统以及电池组电连接，充电管理模块分别与电池组以及太阳能电池板电连接，太阳能电池板与太阳能板信号采集处理模块信号连接。其无需光感元件，系统能够根据历史的照明工作时间来决定系统是处于充电状态或照明状态（调光），降低了成本，具有极大的经济推广价值。

Description

基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法
技术领域
本发明涉及调光控制系统技术领域，尤其是涉及基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法。
背景技术
太阳能的能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)，是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。单体太阳能电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能板(也叫太阳能电池组件)多个太阳能电池片按组装的组装件,是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。
现有的技术中，传统的太阳能板供电的照明系统，一般都采用光感元件来感知光强，根据光强信号判别日夜区别，并根据此光强信号，若光强信号较强，则进入充电状态，系统将太阳能板接收到的光能转换为电能给内置电池充电，此阶段照明系统不工作；如光强信号低至某个阈值，则进入照明状态，内置电池放电供照明系统工作，系统根据此较弱的光强信号，控制照明系统调光输出。然而光感元件不仅环境适应性差，使用寿命短，而且价格昂贵，因此，亟需一种无需光感元件的系统根据历史的照明工作时间来决定系统是处于充电状态或照明状态。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法，其无需光感元件，系统能够根据历史的照明工作时间来决定系统是处于充电状态或照明状态(调光)，降低了成本，具有极大的经济推广价值。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统，包括太阳能电池板、太阳能板信号采集处理模块、充电管理模块、电池组、电源管理模块、主控管理模块以及照明系统；
所述主控管理模块分别与所述照明系统、充电管理模块以及太阳能板信号采集处理模块信号连接，所述电源管理模块分别与所述照明系统以及所述电池组电连接，所述充电管理模块分别与所述电池组以及所述太阳能电池板电连接，所述太阳能电池板与所述太阳能板信号采集处理模块信号连接。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述信号采集处理模块用于负责采集所述太阳能电池板的电压，并且对所采集的信号进行放大和调理后送至所述主控管理模块，所述主控管理模块根据反馈信号的大小判定当前为白天或夜晚，从而选择进入充电状态或照明状态。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主控管理模块内设置有调光算法确定系统当前照明状态的水平。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述调光算法可根据前若干天的开关灯时间来计算出当天所需的各个时段的调光水平及时间长度，具体如下：
当天开灯时间
Figure BDA0004055641780000031
其中
Figure BDA0004055641780000032
为前n-1天(可设定为15天)的开灯时间权重；
Ni为前n-1天(可设定为15天)的实际开灯时间；
调光时序：
Figure BDA0004055641780000033
M1＝M/2。
一种如上述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统的调光控制方法，包括以下步骤：信号采集处理模块负责采集太阳能电池板的电压，并且对所采集的信号进行放大和调理后送至主控管理模块，主控管理模块视此反馈信号的大小，如果反馈信号高于某阈值，则判定当前为白天，系统进入充电状态；
如果反馈信号低于某阈值，则判定当前为夜晚，系统进入照明状态；
此时系统再根据内置调光算法确定系统当前照明状态的调光水平。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：系统处于充电状态时，主控管理模块通过所述充电管理模块控制所述太阳能电池板给所述电池组充电；
如电池充电完成后，系统应自动进入待机状态；系统处于照明状态时，主控管理模块根据反馈信号的强弱程度决定照明系统的调光输出水平。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述充电管理模块内设置有过充保护电路与短路保护电路。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：系统进入照明状态后，主控管理模块根据进入照明状态的时刻，照明状态时长的历史数据综合计算出夜晚的时长，自主按照夜晚的时间决定调光水平，深夜调光至小于或等于50％；
由于昼夜长短受纬度和四季的影响，进入和退出照明状态的时间会一直在变化，所以调光水平变化的时间点也需要进行相应的变化，即要具备所谓自适应功能，系统根据前几天的开灯时间、关灯时间的历史数据通过算法计算出当天的有效工作时间。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：系统一旦进入照明状态后，主控管理模块会控制所述电源管理模块从所述电池组驱动所述照明系统，并根据主控管理模块的指令提供不同水准的调光输出。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
本发明公开了一种基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法，整个系统包括太阳能电池板、太阳能板信号采集处理模块、充电管理模块、电池组、电源管理模块、主控管理模块以及照明系统，其无需光感元件，系统能够根据历史的照明工作时间来决定系统是处于充电状态或照明状态(调光)，降低了成本，具有极大的经济推广价值。
附图说明
图1为本发明的整体结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是信号连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一：
基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统，包括太阳能电池板、太阳能板信号采集处理模块、充电管理模块、电池组、电源管理模块、主控管理模块以及照明系统；
主控管理模块分别与照明系统、充电管理模块以及太阳能板信号采集处理模块信号连接，电源管理模块分别与照明系统以及电池组电连接，充电管理模块分别与电池组以及太阳能电池板电连接，太阳能电池板与太阳能板信号采集处理模块信号连接。
信号采集处理模块用于负责采集太阳能电池板的电压，并且对所采集的信号进行放大和调理后送至主控管理模块，主控管理模块根据反馈信号的大小判定当前为白天或夜晚，从而选择进入充电状态或照明状态。主控管理模块内设置有调光算法确定系统当前照明状态的水平。
调光算法可根据前若干天的开关灯时间来计算出当天所需的各个时段的调光水平及时间长度，具体如下：
当天开灯时间
Figure BDA0004055641780000061
其中
Figure BDA0004055641780000062
为前n-1天(可设定为15天)的开灯时间权重；
Ni为前n-1天(可设定为15天)的实际开灯时间；
调光时序：
Figure BDA0004055641780000063
M1＝M/2。
例如：晚上6点开灯到第二天凌晨6点关灯：
晚上6点到12点LED灯为100％亮度；
晚上12点到凌晨1点进入60％dim模式；
凌晨1点到凌晨4点进入40％dim模式；
凌晨4点到早晨5点恢复60％dim模式
早晨5点以后恢复为100％亮度。
M1＝12/2＝6小时，M2＝1小时，M3＝3小时，M4＝1小时。
注：实际开关灯时间取决于光电池板的反馈信号强弱。
实施例二：
一种基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制方法，包括以下步骤：信号采集处理模块负责采集太阳能电池板的电压，并且对所采集的信号进行放大和调理后送至主控管理模块，主控管理模块视此反馈信号的大小，如果反馈信号高于某阈值，则判定当前为白天，系统进入充电状态；如果反馈信号低于某阈值，则判定当前为夜晚，系统进入照明状态；此时系统再根据内置调光算法确定系统当前照明状态的调光水平。
当系统处于充电状态时，主控管理模块通过充电管理模块控制太阳能电池板给电池组充电，并提供相应的保护功能(过充保护、短路保护等)；如电池充电完成后，系统应自动进入待机状态(视情况再次进入充电状态或照明状态)；系统处于照明状态时，主控管理模块根据反馈信号的强弱程度决定照明系统的调光输出水平(连续可调或分段可调皆可)。
充电管理模块内设置有过充保护电路与短路保护电路。系统进入照明状态后，主控管理模块根据进入照明状态的时刻，照明状态时长的历史数据综合计算出夜晚的时长，自主按照夜晚的时间决定调光水平，深夜调光至小于或等于50％；
由于昼夜长短受纬度和四季的影响，进入和退出照明状态的时间会一直在变化，所以调光水平变化的时间点也需要进行相应的变化，即要具备所谓自适应功能，系统根据前几天的开灯时间、关灯时间的历史数据通过算法计算出当天的有效工作时间。系统一旦进入照明状态后，主控管理模块会控制电源管理模块从电池组驱动照明系统，并根据主控管理模块的指令提供不同水准的调光输出。
本发明的实施原理为：本发明公开了一种基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统及方法，整个系统包括太阳能电池板、太阳能板信号采集处理模块、充电管理模块、电池组、电源管理模块、主控管理模块以及照明系统，其无需光感元件，系统能够根据历史的照明工作时间来决定系统是处于充电状态或照明状态(调光)，降低了成本，具有极大的经济推广价值。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统，其特征在于，包括太阳能电池板、太阳能板信号采集处理模块、充电管理模块、电池组、电源管理模块、主控管理模块以及照明系统；
所述主控管理模块分别与所述照明系统、充电管理模块以及太阳能板信号采集处理模块信号连接，所述电源管理模块分别与所述照明系统以及所述电池组电连接，所述充电管理模块分别与所述电池组以及所述太阳能电池板电连接，所述太阳能电池板与所述太阳能板信号采集处理模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统，其特征在于，所述信号采集处理模块用于负责采集所述太阳能电池板的电压，并且对所采集的信号进行放大和调理后送至所述主控管理模块，所述主控管理模块根据反馈信号的大小判定当前为白天或夜晚，从而选择进入充电状态或照明状态。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统，其特征在于，所述主控管理模块内设置有调光算法确定系统当前照明状态的水平。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统，其特征在于，所述调光算法可根据前若干天的开关灯时间来计算出当天所需的各个时段的调光水平及时间长度，具体如下：
当天开灯时间
Figure FDA0004055641770000011
其中
Figure FDA0004055641770000021
为前n-1天(可设定为15天)的开灯时间权重；
Ni为前n-1天(可设定为15天)的实际开灯时间；
调光时序：
Figure FDA0004055641770000022
M1＝M/2。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制系统的调光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：信号采集处理模块负责采集太阳能电池板的电压，并且对所采集的信号进行放大和调理后送至主控管理模块，主控管理模块视此反馈信号的大小，如果反馈信号高于某阈值，则判定当前为白天，系统进入充电状态；
如果反馈信号低于某阈值，则判定当前为夜晚，系统进入照明状态；
此时系统再根据内置调光算法确定系统当前照明状态的调光水平。
6.根据权利要求5所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制方法，其特征在于，系统处于充电状态时，主控管理模块通过所述充电管理模块控制所述太阳能电池板给所述电池组充电；
如电池充电完成后，系统应自动进入待机状态；系统处于照明状态时，主控管理模块根据反馈信号的强弱程度决定照明系统的调光输出水平。
7.根据权利要求5所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制方法，其特征在于，所述充电管理模块内设置有过充保护电路与短路保护电路。
8.根据权利要求5所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制方法，其特征在于，系统进入照明状态后，主控管理模块根据进入照明状态的时刻，照明状态时长的历史数据综合计算出夜晚的时长，自主按照夜晚的时间决定调光水平，深夜调光至小于或等于50％；
由于昼夜长短受纬度和四季的影响，进入和退出照明状态的时间会一直在变化，所以调光水平变化的时间点也需要进行相应的变化，即要具备所谓自适应功能，系统根据前几天的开灯时间、关灯时间的历史数据通过算法计算出当天的有效工作时间。
9.根据权利要求5所述的基于太阳能板信号采样的自适应分时调光控制方法，其特征在于，系统一旦进入照明状态后，主控管理模块会控制所述电源管理模块从所述电池组驱动所述照明系统，并根据主控管理模块的指令提供不同水准的调光输出。
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