CN219834438U - 支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及道路交通基础设施技术领域，特别涉及一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统，多个路灯与集中控制器远程连接，路灯包括：微型风力发电装置，微型光伏发电装置，整流调压装置，配电控制管理装置，微处理器，感应控制模组，工作状态监控电路，能源计量监测模块，运程监控网络模块，光源驱动电路等；微处理器，用于通过远程监控网络模块与集中控制器远程连接，以基于集中控制器对多台路灯进行集散控制；感应控制模组，用于发出感应信号，确定未探测到移动实体的情况下，通过微处理器控制路灯进入睡眠状态；确定探测到移动实体的情况下，通过微处理器控制路灯再进入照明状态，该路灯可以实现按需照明。

Description

支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统

技术领域

本申请涉及道路基础硬件设施技术领域，特别涉及一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统。

背景技术

路灯工程一般属于国家的基础建设，是指城市建设中的各种用于照明的公共基础设施，是城市生存和发展必不可少的物质基础之一。

目前现有的路灯，其硬件设计多侧重于装饰效果和照明效果，功能比较单一，无法适应更多样化的需求，因而需要一种功能更丰富的复合型路灯。

实用新型内容

本申请实施例提供一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统，用以解决上述问题。

第一方面，本申请实施例提供一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯，多个所述路灯与集中控制器远程连接，所述路灯包括：微型风力发电装置，微型光伏发电装置，整流调压装置，配电控制管理装置，微处理器，感应控制模组，工作状态监控电路，能源计量监测模块，运程监控网络模块，光源驱动电路，氛围照明模块，光源模组；所述微处理器，用于通过所述远程监控网络模块与所述集中控制器远程连接，以能通过所述集中控制器对多台所述路灯进行集散控制；所述微型风力发电装置、所述微型光伏发电装置、所述整流调压装置、所述配电控制管理装置，通过所述工作状态监测电路与所述微处理器连接；所述感应控制模组、能源计量监测模块、运程监控网络模块、所述光源驱动电路，均与所述微处理器连接；所述氛围照明模块和所述光源模组与所述光源驱动电路连接。

作为一种可实施方式，所述感应控制模组，用于发出感应信号，确定未探测到移动实体的情况下，触发所述微处理器控制所述路灯进入睡眠状态；确定探测到移动实体的情况下，触发所述微处理器控制所述路灯进入照明状态。

作为一种可实施方式，所述感应控制模组，包括多普勒雷达检测电路，所述多普勒雷达检测电路与所述微处理器连接。

作为一种可实施方式，所述感应控制模组包括光敏传感器，所述光敏传感器通过滤波电路与所述微处理器的AD管脚连接。

作为一种可实施方式：时域传感器电路，人机设定接口电路；所述时域传感器电路和所述人机设定接口电路，均与所述微处理器连接；所述时域传感器电路包括风力传感器、温度传感器和湿度传感器中的至少一种。

第二方面本申请实施例还提供一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯系统，所述系统包括多台如上述第一方面所述的路灯、集中控制器和云端服务器；所述云端服务器和所述集中控制器均与所述路灯远程连接。

作为一种可实施方式，所述系统还包括分段式配电柜；一个所述分段式配电柜对应多台所述路灯，多个所述分段式配电柜对应于一集中控制器；所述配电柜中配置有蓄电池，所述蓄电池与所述配电柜可拆解连接；所述蓄电池，用于存储所述微型风力发电装置和微型光伏发电装置产生的电能，以及向目标设备进行供电；所述目标设备包括电动车和/或移动设备。

作为一种可实施方式，一台所述路灯与至少两块蓄电池电连接，所述至少两块蓄电池互为备份。

作为一种可实施方式，所述系统包括局部照明网络；所述局部照明网络，包括探测到移动实体的感应控制模组周围预设距离范围内的多台路灯。

本申请实施例中的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统，微处理器可以通过远程监控网络模块与集中控制器远程连接，远程监控网络模块的部署及其电路连接关系的设计，使得该路灯支持远程通信，进而可以远程管理，一个区域的多台路灯可由一部集中控制器进行集中管控，实现了集散控制；微型风力发电装置和微型光伏发电装置支持采集风能和太阳能等绿色新能源，在电能剩余时可以储能到蓄电池为电动车等供电；感应控制模组的部署及其电路连接关系设计，使得该路灯可以实现实体感应，从而根据实体探测结果来控制功耗，在满足照明需求的前提下减少能源消耗，实现按需控制，更为智能；工作状态监控电路、能源计量监测模块等其他硬件电路设计，使得路灯的运行状态以及能源消耗等信息可以被监测，便于管理和维护；基于上述硬件架构及部件之间的连接关系设计，实现了一种新型功能多样化的复合型路灯；

进一步地，感应控制模组，可以采用任一种具有实体(人、车辆等)感应功能的硬件电路，例如在感应信号的通信距离范围内探测到人、车辆等移动实体，确定未探测到移动实体的情况下，微处理器控制路灯进入睡眠状态，确定探测到移动实体的情况下，微处理器控制路灯进入照明状态，如此，可实现路灯功耗的按需控制，更加智能、灵活；

本申请实施例提供的路灯，支持发电、储能、远程监控、集散监控，同时可以检测、感知灯光是否需要开启与调光，并根据设定的小型路灯网络范围为车辆或行人提供合适的照明；此外，该智能化路灯还具有风光互补发电功能，可以实现能源智能调度，是新型路灯节能的方向。此外，该路灯零碳排放、绿色节能、操作简单、实用性强，性价比较高，安装方便，易于运维。

附图说明

图1为本申请实施例提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯的电路结构图；

图2为本申请实施例提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯的一个实施例的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯的外观结构示意图；

图4为本申请实施例提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯系统的结构框架示意图；

图5为本申请实施例提供的支持集散控制的分段式储能式配电柜的结构框架示意图。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

本申请实施例提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯及系统，可以应用于道路照明的应用场景中。

相关技术中已有的一些路灯，硬件设计比较传统，功能比较单一，不能满足更多样化的实际需求，路灯作为一种使用率非常高的基础道路设施，需要更加智能、高效地运维，一些可能的附加效益有待开发。以功耗控制为例，目前很多路灯多是根据时间或者光线进行调整，例如后半夜隔盏点亮等节能方法，然而实际的照明需求是多变的，这种控制方式，对环境变化、人流变化不能灵活应对，做不到按需使用。例如在夜晚的非高峰时段，下夜班的人群以及其他外出车辆等，有照明需求，因而目前部分路段在夜晚的非高峰时间也保持照明状态或者部分保持照明，在多数并不需要进行照明的时间内依旧照明，造成能源的浪费，需要一种控制方式更为智能化的路灯。

此外，相关技术中已有的路灯，由于硬件设计不支持远程通信，并且主要采用蓄电功能比较简单的单台充放电管理，运维比较麻烦，如果发生故障，无法精准定位故障路灯位置及故障点，需要一台一台去检查，运维成本较高，无法实现集散控制。

鉴于此，本申请实施例提出一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯，以解决上述问题。

参阅图1所示，本申请实施例提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯，包括微型风力发电装置1，微型光伏发电装置2，整流调压装置3，配电控制管理装置4，微处理器5，带光敏传感器的感应控制模组6，工作状态监控模块7，能源计量监测模块8，运程监控网络模块9，光源驱动电路12，氛围照明模块13，光源模组14。

在一个实施例中，还包括时域传感器电路10，人机设定接口电路11。

其中，微型风力发电装置1，微型光伏发电装置2，整流调压装置3，配电控制管理装置4，通过工作状态监测电路7与微处理器5连接，感应控制模组6与微处理器5连接，能源计量监测模块8，运程监控网络模块9，时域传感器电路10，人机设定接口电路11，光源驱动电路12，均与微处理器5连接；氛围照明模块13、光源模组14与光源驱动电路12连接。可选的，示例性地，微处理器通过PWM端口与光源驱动电路连接。

在一个实施例中，时域传感器电路包括风速、温度、湿度信号传感器中的一种或多种。风速、温度、湿度信号传感器均与微处理器连接。

在一个实施例中，感应控制模组6具有光敏传感器，光敏传感器通过滤波电路与微处理器5的AD管脚连接。光敏传感器，用于在感应到光线强度满足预定条件的情况下，通过微处理器控制路灯进入零功耗状态。其中，滤波电路包括检测处理电路。

感应控制模组6，可以是任一种具有实体(人、车辆等)感应功能的硬件电路，例如，具体可以是能够实现如下功能的硬件电路：用于发出感应信号，确定未探测到移动实体的情况下，通过微处理器控制路灯进入睡眠状态，探测到移动实体的情况下，则通过微处理器控制路灯进入照明状态。

睡眠状态可以是低功率状态，低功率即功率数值大于0且小于第一预定数值，例如第一预定数值为5W，那么低功率状态可以是耗电2-5w的状态。照明状态为全功率状态，全功率即功率数值大于第一预定数值，例如6-100w。

移动实体，可是移动的人、车辆等实体。

具体地，感应控制模组6发出感应信号，探测有无移动的物体，如没有则输出2v直流电压，然后进入睡眠模式即低功率状态(3－5W)，当检测到可以认为需要触发路灯的物体移动时，进入工作模式既全功率状态(10－100W)。

具体地，实体感应模组6可以包括多普勒雷达检测电路，通过多普勒雷达检测电路探测移动实体。多普勒雷达检测电路与微处理器连接。

本申请实施例提供的路灯，具有微型风力发电装置和微型光伏发电装置，可以在白天采集风能和太阳能，转换为电能，供夜晚照明之外，剩余电能通过分布式储能柜实现集中能源管理。

具体地，在一部分实施例中，本申请提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯还可以采用如图2所示的电路结构。其中，微型风力发电装置1、微型光伏发电装置2、供电电源和整流调压装置3以及配电管理装置4电性连接，示例性地，供电电源可以理解为蓄电池。整流调压装置3和配电管理装置4与工作电源电性连接，工作电源，即用于向路灯内部的微处理器等电路结构直接供电的电源，工作电源可以包括工作状态监控电路7，整流调压装置3和配电控制装置4经工作状态监控电路7与微处理器5连接。

如图2所示，在该部分实施例中，感应控制模组6包括感应开关控制模块61、光敏传感器62和放大电路63，感应开关控制模块61、光敏传感器62和放大电路63均与微处理器5电性连接。时域传感器电路10可以包括温度传感器101、湿度传感器102、风速传感103。示例性地，在该部分实施例中，远程监控网络模块9包括监控模块901、通讯模块902、指示电路903。

示例性地，本申请提供的支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯的形状结构设计可以参阅图3所示。该路灯包括路灯杆31、照明灯32、支架33和电箱34。其中，图1或者图2所示的电路结构可以容纳于电箱34中，例如整流调压装置3、配电控制装置等电路结构可以内置于电箱34中。示例性地，电箱34为矩形箱体结构，固定于路灯杆31一侧，可以是可拆解连接。微型风力发电装置1还包括扇叶11，扇叶11安装于路灯杆31的顶端，便于采集风能。微型光伏发电装置2包括太阳能电池板21，太阳能电池板21安装于扇叶11下方路灯杆的一侧位置，安装的角度以及位置应不影响扇叶转动的同时尽可能朝向太阳光方向。支架33的一端与路灯杆31连接，照明灯固定于支架33上。

示例性地，感应控制模组6可以安装于照明灯32的灯罩上，例如可以粘贴于灯罩外表面的侧边位置。需要注意的是，安装位置应不影响正常照明。

示例性地，光敏传感器62可以安装于支架上，位于支架外表面上朝向太阳光方向的位置。

本申请实施例还提供一种支持集散控制的智能化能控风光互补发电系统，参阅图4-图5所示，该系统包括：多台路灯403、集中控制器402和云端服务器401。

其中，云端服务器和集中控制器均与路灯远程连接；具体地，路灯通过远程监控网络模块与云端服务器和集中控制器连接。

作为一种可实施方式，路灯的运行状态数据，可以通过远程监控网络模块上传至云端服务器。云端服务器与集中控制器通信连接，集中控制器，可以基于云端服务器存储的数据，对多台路灯进行集散控制。

集中控制器，用于对各台路灯进行负荷调整，例如在预定的高峰时段以全功率状态运行，在预定的低谷时段以10-55％的可调功率运行。

在一个实施例中，该系统还可以包括移动终端405，移动终端可以与云端服务器、路灯通信连接，路灯可以集中通过集中控制器、云端服务器、移动终端实现一对一控制，也可以自行感应控制。

在一个实施例中，该系统还包括分段式配电柜404。一个分段式配电柜对应多台路灯，多个分段式配电柜对应于一集中控制器。配电柜中配置有蓄电池，蓄电池与配电柜可拆解连接；蓄电池，用于存储微型风力发电装置和微型光伏发电装置产生的电能，以及向目标设备进行供电。目标设备包括电动车和/或移动设备，电动车包括电动汽车、电动自行车、电能平衡车等，移动设备可以是手机等。

示例性地，参阅图5所示，多台路灯可共用同一配电柜，一部配电柜可以包括输入/输出保护单元、充放电管理单元、中控及通讯单元、联络通道单元、储能蓄电池。中控及通讯单元、联络通道单元，用于与路灯、集中控制器以及云服务器等进行无线或有线通信。充放电管理单元，用于管理蓄电池的充放电，例如路灯的剩余电能可以给蓄电池充电，蓄电池可以给路灯供电，也可以给电动汽车、电动自行车、移动终端等设备充电。

具体地，蓄电池通过联络通道可实现互为备用，保证智能路灯能源供应更加可靠。此外，采用分段式集中储能的方式，将多个风光互补发电功能的智能化路灯的发电集中储能，可以给各类型新能源车进行能源补充，也能给其它新能源设备补充能源，同时也可以设置换能站，通过分段式集中储能设备(即分段式配电柜)可以准确看到能源容量，取走容量足够的蓄电池，将各种设备上能源不足的蓄电池放到储能设备上继续补充能源，实现随走随用，方便快捷，为新能源的应用提供强有力保障。

这种采用分段式集中储能的方式，完美解决了供电时间无法控制，蓄电池不方便运维，蓄电池寿命短，安装环境恶劣，设备故障不可定位与及时发现等传统风光互补发电路灯的问题，同时又实现了集中电能管理，集中调度的目的。

在该系统中，通过路灯的感应控制模组可以探测移动实体，在探测到移动实体之后，在一个实施例中，可以独立控制一个灯，也可以通过系统的通讯模组控制一个预定距离范围内的照明网络，例如500米范围内，根据人机设定的延迟时间，延迟相应的时间，延迟时间结束将返回最初的灯光亮度。同时，通过光敏传感器可以感应光线强度，如果光线比较强，则说明在白天，则包括路灯在内的系统设备进入零功耗状态，因而白天不消耗电能。此时，路灯上的微型风力、光伏发电装置将电能供给储能式配电柜进行储能，或给其它负载供电。

在本申请实施例中，可通过集中监控对智能路灯工作状态和故障状态进行精确定位，并可通过集中控制器、云端服务器、移动终端进行远程在线监控。

具体地，在线监控包括通过远程在线监控对智能路灯进行负荷调整，在人、车流高峰时段让路灯全功率运行，在人、车流低谷时段让路灯以10％－50％可调功率运行，避免一遍漆黑，保证环境亮度的同时，又能达到节能低碳的目的。

综上，基于上述结构设计，本申请实施例提供的路灯安装有微型风力发电装置和微型光伏发电装置，可以在白天时段采集太阳能和风能，转换为电能进行存储，第一有效解决了白天时能源浪费的问题；

第二，智能探测移动实体，有效解决了夜间无人时路灯全功率常亮问题，以及不亮时黑暗一片等问题；

第三，在整个系统中设置分段式储能式配电柜(即分段式配电柜)，有效解决了电池太分散，电池安装环境太恶劣，电池充放电管理不易，电池状态不清楚等蓄电池运维问题；

第四，通过集中控制器集中管理，有效解决了单台路灯发电电量与能源消耗计量监测问题；

第五，集散控制有效解决了单台路灯在特殊时间的集中控制与独立控制的问题；

第六，有效解决了能源的合理再分配问题；

第七，有效解决了对每台路灯工作状况与故障位置的精准监测问题，极大提高了城市人性化和智能化，并且极大的节约了电能，与目前路灯产品相比较，具有绿色节能，零碳排放、智能化程度高、操作简单快捷、通用性强、实时监控、适用范围广等优点。

上述计算机中的数据处理器的数量可以为一个或多个，并且可选的，存储器的数量也可以是一个或多个，数据处理器和存储器之间可以通过总线或者其他方式连接。存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的设备对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意方法实施例中的防破解方法。存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；以及必要数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid StateDisk)等。

本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯，其特征在于，多个所述路灯与集中控制器远程连接，所述路灯包括：

微型风力发电装置，微型光伏发电装置，整流调压装置，配电控制管理装置，微处理器，感应控制模组，工作状态监控电路，能源计量监测模块，远程监控网络模块，光源驱动电路，氛围照明模块和光源模组；

所述微处理器，用于通过所述远程监控网络模块与所述集中控制器远程连接，以能通过所述集中控制器对多台所述路灯进行集散控制；

所述微型风力发电装置、所述微型光伏发电装置、所述整流调压装置、所述配电控制管理装置，通过所述工作状态监控电路与所述微处理器连接；

所述感应控制模组、能源计量监测模块、远程监控网络模块、所述光源驱动电路，均与所述微处理器连接；

所述氛围照明模块和所述光源模组与所述光源驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，

所述感应控制模组，为具有如下功能的硬件电路：发出感应信号，确定未探测到移动实体的情况下，触发所述微处理器控制所述路灯进入睡眠状态；确定探测到移动实体的情况下，触发所述微处理器控制所述路灯进入照明状态。

3.根据权利要求1或2所述的路灯，其特征在于，

所述感应控制模组，包括多普勒雷达检测电路，所述多普勒雷达检测电路与所述微处理器连接。

4.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，

所述感应控制模组包括光敏传感器，所述光敏传感器通过滤波电路与所述微处理器的AD管脚连接。

5.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，所述路灯还包括：

时域传感器电路，人机设定接口电路；

所述时域传感器电路和所述人机设定接口电路，均与所述微处理器连接；

所述时域传感器电路包括风力传感器、温度传感器和湿度传感器中的至少一种。

6.支持集散控制的智能化能控风光互补发电路灯系统，其特征在于，所述系统包括多台如权利要求1-5任一项所述的路灯、集中控制器和云端服务器；

所述云端服务器和所述集中控制器均与所述路灯远程连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括分段式配电柜；

一个所述分段式配电柜对应多台所述路灯，多个所述分段式配电柜对应于一集中控制器；

所述配电柜中配置有蓄电池，所述蓄电池与所述配电柜可拆解连接；

所述蓄电池，用于存储所述微型风力发电装置和微型光伏发电装置产生的电能，以及向目标设备进行供电；所述目标设备包括电动车和/或移动设备。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

一台所述路灯与至少两块蓄电池电连接，所述至少两块蓄电池互为备份。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述系统包括局部照明网络；

所述局部照明网络，包括探测到移动实体的感应控制模组周围预设距离范围内的多台路灯。