CN201354992Y - 多种能源综合利用的智能路灯 - Google Patents

Abstract

多种能源综合利用的智能路灯，系统构成包括置于路灯灯杆顶端的风力发电机和太阳能板，LED路灯固定在灯杆上，路灯灯杆底部储物空间内放置控制器和蓄电池组，其特征是设置风力发电机和太阳能板的输出信号分别连接到风光互补控制器，风光互补控制器通过实时检测风力发电机和太阳能板的输出信号，以及蓄电池端电压以确定蓄电池的充放电模式；市电充电线路通过市电充电器连接到蓄电池；以切换控制器根据实时检测的蓄电池端电压和当前时间控制市电充电回路的开通模式和开通时间。本实用新型可同时采用风能、太阳能和市电中的一种或几种对蓄电池进行充电。

Description

多种能源综合利用的智能路灯

技术领域

本实用新型为一种多种能源综合利用的智能路灯，属于照明路灯，涉及可再生资源利用和路灯照明技术领域，特别涉及以太阳能、风能、市电为能源的智能控制装置的技术领域，综合利用多种能源对蓄电池充电以达到节能和照明的最优经济配置。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。随着我国经济的快速增长，能源需求大幅增加，能源供需矛盾突出，路灯是其中的用电大户，路灯每年所消耗的总电量占照明用电的三成以上。目前，市面上的路灯主要有：交流供电的普通路灯、太阳能路灯和风光互补路灯三种。

目前，大多数路灯均为采用交流供电的普通路灯。普通路灯功率大、照明时间长，耗电量相当大。随着太阳能技术不断完善，成本逐渐降低，一些特定场合已经采用了太阳能路灯。但是，太阳能路灯严重依赖于日照条件；当连续阴雨天或冬季日照不足时，太阳能板不能收集足够的电能，蓄电池将迅速亏电，导致路灯无法正常工作。风光互补路灯是近几年新兴的一种可再生能源路灯，如授权公告号为“CN 2921572Y”的实用新型专利“风光互补路灯”。风光互补路灯利用风能和太阳能发电对蓄电池充电，由于风光资源的互补性，一定程度上弥补了单太阳能发电的不足。但是，一方面，目前微型风力发电机的额定功率通常为12m/s，也就是说，微型风力发电机输出功率通常远低于额定状态；另一方面，我国大多数内陆省份，风能资源和太阳能资源并不丰富，而且风能资源和太阳能资源都有很大的不确定性。风速较低时，发电功率难以满足路灯应用的需求，风光互补模式难以带动较高功率的负载，如机动车道双灯头路灯。为了达到路灯照明所需求的功率，往往不得不加大太阳能板和蓄电池容量的配置，这会造成系统成本急剧上升。既便是这样，由于受到自然资源条件的限制，风能和太阳能的总发电量也往往无法满足负载要求，在连续阴雨天或无风天气，常常会蓄电池亏电，导致路灯无法正常工作。

此外，在城市路灯节能改造工程中，由于风光互补路灯完全抛弃了现有路灯的供电线路和供电网络，在自然资源发电不足和路灯用电功率大产生矛盾时，实质上变相造成了现有资源的浪费。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种多种能源综合利用的智能路灯。在自然资源丰富的时候，通过风光互补控制器充分利用风能和太阳能对蓄电池充电；在自然资源不足的时候，选择市电供电代价最低的时间段，通过市电充电器对蓄电池电量进行补充，保障照明效果。通过切换控制器，根据当地当时的自然资源状态、资源使用代价和路灯系统状态综合利用太阳能、风能和市电对蓄电池进行充电，实现节能和照明上的最优经济配置。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型多种能源综合利用的智能路灯的构成包括置于路灯灯杆顶端的风力发电机和太阳能板，LED路灯固定在灯杆上，路灯灯杆底部储物空间内放置控制器和蓄电池组；

本实用新型系统的结构特点是：

设置风力发电机和太阳能板的输出信号分别连接到风光互补控制器，风光互补控制器通过实时检测风力发电机经整流滤波的输出信号、太阳能板的输出信号，以及蓄电池端电压以确定蓄电池的充放电模式；

在储物空间内设置市电充电线路的进线管道，市电充电线路通过市电充电器连接到蓄电池；在市电充电器与蓄电池组之间设置切换控制器；以切换控制器根据实时检测的蓄电池端电压和当前时间控制市电充电回路的开通模式和开通时间，设置仅仅在下述两个条件同时满足时启动市电充电器对蓄电池进行充电：

a、由于自然资源缺乏导致蓄电池电量不足；

b、市电用电代价最低时段；

在所述市电充电回路和风光互补充电回路之间设置隔离电路。

本实用新型多种能源综合利用的智能路灯的结构特点也在于在风光互补控制器中设置拨码开关，用于读入用户选择的控制模式，并控制LED路灯的亮灯模式。

在切换控制器中设置控制中心和时钟芯片，时钟芯片在每日设定的时间段到达时向控制中心发出中断信号，所述控制中心在接收中断信号后检测蓄电池状态，根据检测判断需要充电时，在控制中心的控制端端口输出低电平，以所述控制端的输出低电平接通市电充电回路。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型装置同时采用风能、太阳能和市电中的一种或几种对蓄电池进行充电；

2、本实用新型装置的充电来源选择由切换控制器控制，能够根据当地当时的自然资源状态、资源使用代价和路灯系统状态综合利用太阳能、风能和市电对蓄电池进行充电，达到节能、照明的最优经济配置；

3、对于新开工的路灯照明工程，采用本实用新型所述技术方案，可以综合利用多种能源对蓄电池进行充电，确保路灯的照明效果，满足各种道路照明、景观照明的要求，而不受自然资源的限制。

4、对于现有路灯工程的节能改造，采用本实用新型所述技术方案，即可以通过可再生能源利用，有效节能；又能充分利用现有路灯工程的已有线路，弥补自然资源不足的困境；

5、本实用新型结构简单、构建方便，具有很强的实用性和推广性。

6、本实用新型广泛适用于新开工的市政照明工程、景观工程，也可以用于现有路灯工程的节能改造。

附图说明

图1为本实用新型路灯结构示意图。

图2为本实用新型电路原理框图。

图3为本实用新型风光互补控制器原理框图。

图4为本实用新型切换控制器电路原理图。

图中标号：1、风力发电机；2、太阳能板；3、LED路灯；4、灯杆；5、隔板；6、控制箱；7、蓄电池组；8、市电充电线路进线管道；9、水泥基础。

以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实施系统构成包括置于路灯灯杆4顶端的风力发电机1和太阳能板2，LED路灯3固定在灯杆上，灯杆采用一体化设置，太阳能板可以360°旋转，在安装路灯时，需要根据道路走向调整太阳能板的朝向，以确太阳能板朝向正南方向，完成安装之后，太阳能板位置固定，不再调节；路灯灯杆底部储物空间内放置蓄电池组7，并由隔板5放置控制器6，在路灯灯杆底部储物空间内同时设置市电充电线路进线管道8，电充电线路由此引入，水泥基础9是为防水而设置。

参见图2，设置风力发电机和太阳能板2的输出信号连接到风光互补控制器，分别利用可再生的风能和太阳能发电，通过风光互补控制器将所产生的电能储存到蓄电池组中；风光互补控制器通过检测风力发电机经整流滤波的输出信号、太阳能板的输出信号，以及蓄电池端电压确定蓄电池组的充放电模式；设置市电充电线路通过市电充电器连接到蓄电池；在市电充电器与蓄电池组之间设置切换控制器；以切换控制器根据大约每3分钟检测一次的蓄电池端电压和当前时间来控制市电充电回路的开通模式和开通时间，设置仅仅在下述两个条件同时满足时启动市电充电器对蓄电池进行充电：

a、由于自然资源缺乏导致蓄电池电量不足；

b、市电用电代价最低时段；

具体实施中，在市电充电回路和风光互补充电回路之间设置隔离电路，以防止市电网络中的纹波和谐波对风光互补充电回路产生干扰；设置拨码开关，用于读入用户选择的控制模式，并控制LED路灯的亮灯模式。

图3所示，风光互补控制器的输入是由风能转化而来的三相电信号和太阳能转化而来的直流电信号，风光互补控制器检测的信号包括风力发电机输入经整流滤波后的电压电流信号、太阳能发电经单向导通电路后的电压电流信号以及蓄电池端口的电压电流信号；根据所检测的信号对充电模式进行控制；同时，蓄电池通过风光互补控制器与LED路灯相连，风光互补控制器根据拨码开关所输入的用户模式，控制LED路灯的工作模式，并指示电路工作状态。

参见图4，在切换控制器中设置控制中心Atmega8和时钟芯片SD2003A，时钟芯片在每日设定的时间段到达时向控制中心发出中断信号，控制中心在接收中断信号后检测蓄电池状态，根据检测判断需要充电时，在控制中心的控制端PB1端口输出低电平，以控制端的输出低电平接通市电充电回路。

切换控制器检测蓄电池电压和当前时间参数，根据蓄电池状态和不同时间段的资源使用代价决定是否启用市电充电回路。图4所示，Vs为市电充电器的充电电压；Vc为蓄电池电压；Atmega8为控制中心。由R1、R2、R3、R4、R5、Q1、Q2、D2、C1组成开关控制电路，根据Atmega8的PB1口的电平控制是否接通市电充电器；当Atmega8的PB1端口输出高电平时挂断市电充电回路，当Atmega8的PB1端口输出低电平是接通市电充电回路。SD2003A为时钟芯片，时钟电路在每晚22:00给控制中心Atmega8发送一个中断信号，检查此时的蓄电池状态，以决定是否在PB1口输出低电平。蓄电池电压采样电路由R7、R8、C5、D3、D4组成，这是一个分压检测电路，通过Atmega8的ADC口进行检测。仅仅在下述两个条件同时满足时启动市电充电器对蓄电池进行充电：1.由于自然资源缺乏导致蓄电池电量不足；2.深夜时分，市电用电代价最低时。

Claims (3)

1、多种能源综合利用的智能路灯，系统构成包括置于路灯灯杆(4)顶端的风力发电机(1)和太阳能板(2)，LED路灯(3)固定在灯杆上，路灯灯杆底部储物空间内放置控制器(6)和蓄电池组(7)，其特征是：

设置风力发电机(1)和太阳能板(2)的输出信号分别连接到风光互补控制器，所述风光互补控制器通过实时检测风力发电机经整流滤波的输出信号、太阳能板的输出信号，以及蓄电池端电压以确定蓄电池的充放电模式；

在所述储物空间内设置市电充电线路进线管道(8)，所述市电充电线路通过市电充电器连接到蓄电池；在所述市电充电器与蓄电池组之间设置切换控制器；以所述切换控制器根据实时检测的蓄电池端电压和当前时间控制市电充电回路的开通模式和开通时间；

在所述市电充电回路和风光互补充电回路之间设置隔离电路。

2、根据权利要求1所述的多种能源综合利用的智能路灯，其特征是在所述风光互补控制器中设置拨码开关，用于读入用户选择的控制模式，并控制LED路灯的亮灯模式。

3、根据权利要求1所述的多种能源综合利用的智能路灯，其特征是在所述切换控制器中设置控制中心和时钟芯片，时钟芯片在每日设定的时间段到达时向控制中心发出中断信号，所述控制中心在接收中断信号后检测蓄电池状态，根据检测判断需要充电时，在控制中心的控制端输出低电平，以所述控制端的输出低电平接通市电充电回路。

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