CN213577208U - 自适应式物联网太阳能路灯系统 - Google Patents

Abstract

一种自适应式物联网太阳能路灯系统，属于照明技术领域，目的是避免能源的浪费，其技术方案是，包括太阳能电源、控制器、移动物体感应器和多个照明单元，所述移动物体感应器的信号输出端接控制器的输入端，每个照明单元包括电光源、继电器、三极管和耦合电阻，所述电光源通过继电器的常开触点与太阳能电源连接，所述继电器的控制线圈通过三极管与太阳能电源连接，所述三极管的基极通过耦合电阻与控制器的输出端连接。本实用新型利用移动物体感应器实时监测路上的行人和车辆，当有行人和车辆经过时则增加照明单元的启用数量，保证人们顺利通行，当没有行人和车辆经过时则减少照明单元的启用数量或灭灯，从而避免了能源的浪费，延长了路灯的使用时间。

Description

自适应式物联网太阳能路灯系统

技术领域

本实用新型涉及一种物联网太阳能路灯控制系统，能够在路灯处无行人通过时自动降低路灯功率，避免能源的浪费，属于照明技术领域。

背景技术

太阳能路灯因具有无需铺设线缆、无需交流供电、维修简单、节能环保、经济实用等优点，已逐渐取代了传统公用电力照明路灯。为了达到节能和延长使用时间的目的，大多数太阳能路灯采用按时间节点降功率或分时调光的控制方式，但是在有行人和车辆经过时，这种节能路灯往往使人感到亮度较低，给人们的通行造成不便，而在无行人和车辆经过时往往又感到亮度较高，造成能源的浪费。因此，如何合理调控太阳能路灯的亮度，就成为有关技术人员面临的课题。

此外，现有的太阳能路灯普遍都没有故障自诊断功能，只能通过人工巡检的方式发现故障，不仅造成人力和物力的浪费，而且出现故障后往往不能及时排除。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种自适应式物联网太阳能路灯系统，在保证照明效果的同时，避免能源的浪费。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

一种自适应式物联网太阳能路灯系统，构成中包括太阳能电源、控制器、移动物体感应器和多个照明单元，所述移动物体感应器的信号输出端接控制器的输入端，每个照明单元包括电光源、继电器、三极管和耦合电阻，所述电光源通过继电器的常开触点与太阳能电源连接，所述继电器的控制线圈通过三极管与太阳能电源连接，所述三极管的基极通过耦合电阻与控制器的输出端连接。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述太阳能电源包括太阳能电池板、充电模块和电池，所述太阳能电池板的输出端通过充电模块与电池连接，所述充电模块的控制端接控制器的输出端，多个照明单元与电池连接。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，构成中还包括路灯状态监测装置，所述路灯状态监测装置包括多个状态传感器，分别为环境温度传感器、安装于电池上的电池温度传感器、安装于太阳能电池板输出端的太阳能电池板端电压传感器、安装于电池正负极之间的电池端电压传感器、安装于充电模块与电池之间的电池充电电流传感器以及安装于电池与照明单元之间的电池放电电流传感器，它们的输出端分别接控制器的不同输入端。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，构成中还包括物联网通信模块，所述物联网通信模块与控制器的通信接口相连并通过无线网络和互联网与监控中心的计算机交换信息。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述移动物体感应器、环境温度传感器、电池温度传感器、太阳能电池板端电压传感器、电池端电压传感器、电池充电电流传感器和电池放电电流传感器的输出端均设有放大器。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述移动物体感应器为微波感应模块、雷达感应模块、红外感应模块或摄像头。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述充电模块为最大功率点跟踪（MPPT）控制模块。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述电光源为LED照明灯。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述控制器为单片机或微处理器。

上述自适应式物联网太阳能路灯系统，所述物联网通信模块为GSM模块。

本实用新型利用移动物体感应器实时监测路上的行人和车辆，当有行人和车辆经过时则增加照明单元的启用数量，保证人们顺利通行，当没有行人和车辆经过时则减少照明单元的启用数量或灭灯，从而避免了能源的浪费，延长了路灯的使用时间。

路灯状态监测装置用于监测太阳能路灯的运行状态，以便能够对路灯进行合理控制和进行故障监测，一旦发现故障立即通过物联网通信模块将相关信息上传到监控中心，提示维修人员及时排除故障，保证路灯的照明效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1是本实用新型的电原理框图。

图2是本实用新型的电原理图。

图中各标号为：U1、控制器，U2、物联网通信模块，F1～F7、第一放大器～第七放大器，Rt1 ～Rt7、第一可调电阻～第七可调电阻，T1、环境温度传感器，T2、电池温度传感器，S、移动物体感应器，V1、太阳能电池板端电压传感器，V2、电池端电压传感器，A1、电池充电电流传感器，A2、电池放电电流传感器，ZM1～ZMn、第一照明单元～第n照明单元，R、耦合电阻，L、电光源，J、继电器，Q、三极管。

具体实施方式

参看图1和图2，本实用新型包括太阳能电源、移动物体感应器S、状态传感器、控制器U1、多个照明单元、物联网通信模块U2和监控中心，其中，太阳能电源包括太阳能电池板、充电模块和电池，状态传感器包括环境温度传感器T1、电池温度传感器T2、太阳能电池板端电压传感器V1、电池端电压传感器V2、电池充电电流传感器A1和电池放电电流传感器A2。状态传感器设于路灯内，状态传感器和移动物体感应器S的输出端分别与控制器U1的不同输入端电连接，控制器U1的不同输出端分别与充电模块和多个照明单元的控制端电连接，控制器U1还通过物联网通信模块U2连接监控中心。该种自适应式物联网太阳能路灯系统，通过移动物体感应器S和控制器U1，能够精准感知路灯处是否有行人或车辆通过，进而通过控制器U1控制照明单元，在有行人或车辆通过的情况下进行全功率亮灯，无行人或车辆的情况下降低功率或灭灯，以避免能源的浪费，提高能源使用的有效性。控制器U1还可根据太阳能电池板的输出电压判断此时是黑夜还是白天，如果是白天则灭灯。该系统还能够在后台实时监测太阳能路灯的使用情况，从而有针对性地维护太阳能路灯。该种节能型物联网太阳能路灯结构设计合理，能够实现移动物体经过感知，使用成本低，实现路灯亮度的合理控制，节能高效，便于使用。

太阳能电池板端电压传感器V1用来采集太阳能电池板端电压，电池端电压传感器V2用来采集电池端电压和照明单元输入电压，环境温度传感器T1用来采集环境温度，电池温度传感器T2用来采集电池温度，电池充电电流传感器A1用来采集电池充电回路中电流值，电池放电电流传感器A2用来采集电池放电回路中电流值。移动物体感应器S采用微波感应模块、雷达感应模块或红外感应模块，用于监测路灯照明范围内是否有行人或车辆通过，并发送信号给控制器U1，控制器U1根据移动物体感应器S输出端电平的变化来调整照明单元的启用数量，以调整整个路灯的电流和亮度。当有行人通过路灯的照明范围时，增加照明单元的启用数量，路灯正常发光，当无行人或车辆通过路灯照明范围时，减少照明单元的启用数量，路灯进入省电模式或者处于灭灯状态。移动物体感应器S还可以采用摄像头，作为感应有无行人的设备。

本自适应式物联网太阳能路灯系统中，每个照明单元包括耦合电阻R、电光源L、继电器J和三极管Q，电光源L采用LED照明灯。使用过程中，控制器U1通过控制充电模块与照明单元的工作状态，控制太阳能电池板给电池充电还是电池给照明单元放电。作为一个优选方案，控制器U1还通过物联网通信模块U2连接监控中心，控制器U1将状态传感器采集到的太阳能电池板端电压、电池端电压（照明单元端电压）、电池温度、环境温度、充放电回路中电流值等参数通过物联网通信模块U2上传至监控中心。

物联网通信模块U2采用GSM模块，远程监控中心通过GSM模块将使用者设置的参数发送给控制器U1，设置的参数包括开灯电压、关灯电压、电池电压上限阈值、电池电压下限阈值、有人额定电流和无人额定电流。当控制器U1通过状态传感器采集到太阳能电池板电压高于电池电压时，控制器U1控制充电模块工作，进入充电状态；太阳能电池板电压低于电池电压时，控制充电模块关闭，照明单元工作，进入放电状态，此时移动物体感应器S同时进入工作状态。当移动物体感应器S检测到有人通过路灯照明范围时，输出高电平给控制器U1，控制器U1使所有照明单元同时工作，使整个路灯消耗的总电流为有人额定电流；当行人远离路灯照明范围时，移动物体感应器S检测不到有人通过，输出低电平给控制器U1，控制器U1减少照明单元的启用数量，使整个路灯消耗的总电流为无人额定电流。当太阳能电池板电压高于关灯电压时，控制器U1将所有照明单元关闭，路灯进入空闲状态。整个工作过程中，控制器U1将路灯的工作状态和实时工作参数通过GSM模块上传到远程监控中心。工作状态包括空闲、充电、放电状态，实时工作参数包括充放电电流、太阳能电池板电压、电池端电压（照明单元端电压）、电池温度和环境温度。

使用本实用新型照明时，使用者可通过远程监控中心设置参数，将设置的参数通过物联网通信模块传给控制器U1，同时可以通过远程监控中心了解路灯的当前状态和实时参数，方便使用者根据实际情况设置参数和进行检修，节省大量的人力物力。

本实用新型中的控制器U1可采用PLC或CPU，如AT89C1051，物联网通信模块U2可采用CC1101PA2 。

Claims (10)

1.一种自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，构成中包括太阳能电源、控制器（U1）、移动物体感应器（S）和多个照明单元，所述移动物体感应器（S）的信号输出端接控制器（U1）的输入端，每个照明单元包括电光源（L）、继电器（J）、三极管（Q）和耦合电阻（R），所述电光源（L）通过继电器（J）的常开触点与太阳能电源连接，所述继电器（J）的控制线圈通过三极管（Q）与太阳能电源连接，所述三极管（Q）的基极通过耦合电阻（R）与控制器（U1）的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述太阳能电源包括太阳能电池板、充电模块和电池，所述太阳能电池板的输出端通过充电模块与电池连接，所述充电模块的控制端接控制器（U1）的输出端，多个照明单元与电池连接。

3.根据权利要求2所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，构成中还包括路灯状态监测装置，所述路灯状态监测装置包括多个状态传感器，分别为环境温度传感器（T1）、安装于电池上的电池温度传感器（T2）、安装于太阳能电池板输出端的太阳能电池板端电压传感器（V1）、安装于电池正负极之间的电池端电压传感器（V2）、安装于充电模块与电池之间的电池充电电流传感器（A1）以及安装于电池与照明单元之间的电池放电电流传感器（A2），它们的输出端分别接控制器（U1）的不同输入端。

4.根据权利要求1或2或3所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，构成中还包括物联网通信模块（U2），所述物联网通信模块（U2）与控制器（U1）的通信接口相连并通过无线网络和互联网与监控中心的计算机交换信息。

5.根据权利要求4所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述移动物体感应器（S）、环境温度传感器（T1）、电池温度传感器（T2）、太阳能电池板端电压传感器（V1）、电池端电压传感器（V2）、电池充电电流传感器（A1）和电池放电电流传感器（A2）的输出端均设有放大器。

6.根据权利要求5所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述移动物体感应器（S）为微波感应模块、雷达感应模块、红外感应模块或摄像头。

7.根据权利要求2所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述充电模块为最大功率点跟踪控制模块。

8.根据权利要求7所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述电光源（L）为LED照明灯。

9.根据权利要求8所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述控制器（U1）为单片机或微处理器。

10.根据权利要求4所述的自适应式物联网太阳能路灯系统，其特征是，所述物联网通信模块（U2）为GSM模块。

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