CN220383266U - 基于太阳能的地铁照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于太阳能的地铁照明系统，属于地铁照明节能技术领域，包括充放电控制器，充放电控制器连接有太阳能光伏板、蓄电池和照明灯；太阳能光伏板设于地面，照明灯设于地铁内。本实用新型在地铁场景引入基于太阳能进行工作的照明系统，在白天能够将太阳能光伏板吸收的太阳能光转换为电能，进而向蓄电池充蓄电池；蓄电池为照明灯提供电能，以此实现地铁场景下的照明需求，充分利用了太阳能资源，降低了能耗需求，对缓解能源紧张的情况有积极意义。

Description

基于太阳能的地铁照明系统

技术领域

本实用新型涉及地铁照明节能技术领域，尤其涉及一种基于太阳能的地铁照明系统。

背景技术

近年来，随着我国经济的不断发展，很多城市都开始大规模修建地铁，这缓解了交通压力。据统计，2017年北京市轨道交通用电量达到16亿kWh，占地铁整体运营成本的40％，约相当于83万户三口之家一年的用电量，其中照明系统用电占地铁的用电设备总能耗的13％。因此，研究基于太阳能的地铁照明灯，这对节能减排具有重大意义。

在地铁轨道运营阶段，出于对出行人员的安全考虑，在夜晚甚至白天均需开启照明灯，指引出行人员的前进方向。目前，在地铁照明系统中，针对照明灯的使用，多数采用日光灯，整个照明系统长时间工作，大大增加了照明系统的能耗，造成了能源浪费。在地铁场景中，如何在提供长时照明的情况下降低照明系统的能耗是目前亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种基于太阳能的地铁照明系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于太阳能的地铁照明系统，系统具体包括充放电控制器，充放电控制器连接有太阳能光伏板、蓄电池和照明灯；太阳能光伏板设于地面，照明灯设于地铁内。

在一示例中，所述太阳能光伏板设于支座上。

在一示例中，所述支座设于地基上。

在一示例中，所述充放电控制器设于箱体内。

在一示例中，所述照明灯为LED灯、低压节能灯、低压钠灯、无极灯中任意一种。

在一示例中，所述蓄电池为铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池中任意一种。

在一示例中，所述系统还包括充放电控制器连接有控制器。

在一示例中，所述控制器连接有光敏检测单元。

在一示例中，所述控制器连接有声音采集单元。

在一示例中，所述控制器连接有温度检测单元，用于检测蓄电池的温度。

需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

1.在一示例中，本实用新型在地铁场景引入基于太阳能进行工作的照明系统，在白天能够将太阳能光伏板吸收的太阳能光转换为电能，进而向蓄电池充蓄电池；蓄电池为照明灯提供电能，以此实现地铁场景下的照明需求，充分利用了太阳能资源，降低了能耗需求，对缓解能源紧张的情况有积极意义。

2.在一示例中，引入光敏检测，当地铁内光线低于阈值，开启照明灯；引入声音检测，当地铁内声音低于阈值，关闭照明灯；光敏检测、声音检测相互配合，能够最大程度降低电能损耗。

3.在一示例中，通过检测蓄电池温度确认蓄电池工作环境，进而保证蓄电池工作的可靠性以及系统运行的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型一示例中系统框图；

图2为本实用新型一示例中蓄电池结构示意图；

图3为本实用新型一示例中照明灯结构示意图；

图4为本实用新型一示例中带支座的太阳能光伏板结构示意图；

图5为本实用新型一示例中系统设置示意图；

图6为本实用新型一示例中带有不锈钢箱体的充放电控制器结构示意图；

图7为本实用新型优选示例的系统框图。

图中：1—太阳能光伏板；11—支座；2—充放电控制器；21—箱体；3—蓄电池；4—照明灯具；5—电线；6—地基；7—夹层；8—地铁顶层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，使用序数词(例如，“第一和第二”、“第一至第四”等)是为了对物体进行区分，并不限于该顺序，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，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实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一示例中，一种基于太阳能的地铁照明系统，如图1所示，该系统包括充放电控制器2、太阳能光伏板1、蓄电池3和照明灯4(照明灯4具)，充放电控制器2通过电线5与太阳能光伏板1、蓄电池3和照明灯4连接。具体地，太阳能光伏板1的正负极分别与充放电控制器2的正负极相连，蓄电池3的正负极分别与充放电控制器2的正负极相连，照明灯4的正负极分别与充放电控制器2的正负极相连。

其中，充放电控制器2为现有器件，用于调节太阳能光伏板1的工作电压，使太阳能板始终工作在伏安特性曲线的最大功率点；同时，能够控制并切换蓄电池3的充放电状态；优选地，充放电控制器2能够防止蓄电池3过度充电、过度放电，并防止夜间蓄电池3向太阳能板反向放电。可选地，本示例中采用MPPT太阳能充放电控制器2。

太阳能光伏板1为现有光伏板组件，由半导体物料(如硅)制成的薄身固体光伏电池组成，能够吸收太阳的热量，将太阳能的热量转化为电能。太阳能光伏板1设于地面，以吸收太阳热量。优选地，太阳能光伏板1通过支撑杆等支撑组件抬升地面，能够避免较高物体遮挡而无法有效吸收热能，当然也可将其设于如建筑物顶部等位置。

蓄电池3能够将化学能转换为电能，其结构设计如图2所示。放电后，通过太阳能光伏板1为其补充电能使其内部活性物质再生，进而将电能存储为化学能；需要放电时，再将化学能转换为电能。可选地，蓄电池3为铅酸蓄电池3、胶体蓄电池3、铁铝蓄电池3中任意一种，本示例优选为铅酸蓄电池3。

照明灯4为LED灯、低压节能灯、低压钠灯、无极灯中任意一种，本示例优选为LED灯，LED灯源在具有很好的开关特性，可以多次开闭而不影响自身寿命。进一步地，LED灯设于地铁内部，可设于地铁内墙壁上、地铁天花板上等，为贴合墙壁、天花板等进行安装，如图3所示，本实用新型照明灯4为矩形设计。作为一选项，LED灯可连接外接电源作为备用电源，当蓄电池3无法提供足够电能使其工作时，此时可继续通过外接电源为地铁环境提供照明。

本示例系统工作原理如下：

太阳能光伏板1经过阳光照射，吸收太阳能光并转换成电能，经充放电控制器2向蓄电池3充电，蓄电池3将电能转化成化学能进行储存；当地铁内需要照明灯4照明时，蓄电池3将储存的化学能转化为电能供照明灯4使用，以此基于太阳能实现地铁内部照明，充分利用了太阳能资源，减少了能源浪费，缓解了资源压力。

在一示例中，如图4所示，太阳能光伏板1设于支座11上，支座11凸出太阳能光伏板1设置，且多个支座11高度一致，处于同一水平线。优选设置15个支座11对太阳能光伏板1起支撑作用，通过安装支座11即可实现太阳能光伏板1的固定与安装。

在一示例中，支座11设于地基6上，地基6与地面处于同一水平高度。优选地，如图5所示，支座11、充放电控制器2均设在地基6上，蓄电池3设在夹层7上，夹层7设在地基6和地铁顶层8间，照明灯4设在地铁顶层8下。优选地，地基6的标高为0.0m，夹层7的标高为-4.0m，地铁顶层8的标高为-8.0m。

在一示例中，如图6所示，充放电控制器2设于箱体21内，优选充放电控制器2放在不锈钢箱体21内，机械强度高，以保护充放电控制器。不锈钢箱体21设在地基6上，充放电控制器2对蓄电池3的充、放电条件加以控制。

将上述示例进行组合，得到本实用新型第一优选示例，此时系统包括太阳能光伏板1、支座11、充放电控制器2、不锈钢箱体21、蓄电池3、照明灯4、电线5。支座11设置在太阳能光伏板1下,并设于地基6上；充放电控制器2设在不锈钢箱体21内，充放电控制器2设在地基6上；蓄电池3设在夹层7上，蓄电池3设在地基6与地铁顶层8间；照明灯4设在地铁顶层8上；太阳能光伏板1与充放电控制器2通过电线5相连；蓄电池3与充放电控制器2通过电线5相连；照明灯4与充放电控制器2通过电线5相连。

在一示例中，如图7所示，系统还包括充放电控制器2连接有控制器，充放电控制器2的核心控制器件的数据通信端口与控制器的数据通信端口连接，以此实现充放电控制器2与控制器的通信连接。可选地，控制器可以为单片机、PLC、FPGA中任一控制器，本示例优选为单片机。

在一示例中，如图7所示，控制器连接有光敏检测单元，优选为光敏传感器，如光敏传感器LXD/GBS-A 1EL，其数据输出端与控制器的I/O端连接。本示例中，通过引入光敏传感器采集实时光线，并将采集的实时光线信息反馈至控制器，控制器判断当前实时光线低于预设的第一阈值时，通过充电控制器切换蓄电池3工作状态，即：使蓄电池3将储存的化学能转化为电能供照明灯4使用，以此开启照明灯4。其中，第一阈值通过实际经验进行设置，为可调整值。

在一示例中，如图7所示，控制器连接有声音采集单元，优选为咪头(麦克风)，如咪头RF6027(SMT)，其数据输出端与控制器的I/O端连接。本示例中，通过引入咪头实时采集实时声音，并将采集的实时声音信息反馈至控制器，控制器判断当前实时声音低于预设的第二阈值时，通过充电控制器切换蓄电池3工作状态，即：使蓄电池3停止将储存的化学能转化为电能供照明灯4使用，以此关闭照明灯4。其中，第二阈值通过实际经验进行设置，为可调整值。优选地，控制器内存储有夜间无需照明的时间段信息，如0:00-5:00，将实时声音与无需照明的时间段进行配合，当处于0:00-5:00且实时声音低于阈值，关闭照明灯4。

将上述两个示例进行结合，即同时引入光线检测、声音检测，能够实现LED灯开关状态的智能控制，进而最大程度降低电能损耗。

在一示例中，如图7所示，控制器连接有温度检测单元，用于检测蓄电池3的温度。优选地，温度检测单元为温度传感器，如温度传感器pt100，其数据输出端与控制器的I/O端连接，并靠近蓄电池3设置。进一步地，控制器的I/O端连接有蜂鸣报警器。此时，温度传感器采集实时温度，并将采集的实时温度信息反馈至控制器，控制器判断当前实时温度低于预设的第三阈值或高于预设的第四阈值时，控制蜂鸣器进行报警，提示工作人员确认蓄电池3工作环境，避免温度过高或者过低导致蓄电池3无法正常工作，进而保证蓄电池3工作的可靠性以及系统运行的稳定性。

将上述示例进行组合，得到本实用新型的第二优选示例，此时系统包括太阳能光伏板1、支座11、充放电控制器2、不锈钢箱体21、蓄电池3、照明灯4、电线5、控制器、光敏传感器、咪头、温度传感器和报警器。支座11设置在太阳能光伏板1下,并设于地基6上；充放电控制器2设在不锈钢箱体21内，充放电控制器2设在地基6上；蓄电池3设在夹层7上，蓄电池3设在地基6与地铁顶层8间；照明灯4设在地铁顶层8上；太阳能光伏板1与充放电控制器2通过电线5相连；蓄电池3与充放电控制器2通过电线5相连；照明灯4与充放电控制器2通过电线5相连；充放电控制器2与控制器连接，控制器与光敏传感器、咪头、温度传感器和报警器连接。

此时，本实用新型系统的工作原理为：

太阳能光伏板1经过阳光照射，吸收太阳能光并转换成电能，经充放电控制器2向蓄电池3充电，蓄电池3将电能转化成化学能进行储存；光敏传感器、咪头和温度传感器实时工作，当控制器判断采集的实时光线低于预设的第一阈值时，充电控制器控制蓄电池3将储存的化学能转化为电能供照明灯4使用，以此基于太阳能实现地铁内部照明；控制器判断采集的实时声音低于预设的第二阈值时且处于无需照明的预设时间段内，充电控制器控制蓄电池3停止向照明灯4提供电能，关闭照明灯4，以此实现基于太阳能的自动照明。当然，在上述过程中，若温度传感器采集的实时温度低于预设的第三阈值或高于预设的第四阈值时，控制蜂鸣器进行报警，提示工作人员确认蓄电池3工作环境，避免温度过高或者过低导致蓄电池3无法正常工作。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于太阳能的地铁照明系统，其特征在于：包括充放电控制器(2)，充放电控制器(2)连接有太阳能光伏板(1)、蓄电池(3)和照明灯(4)；

太阳能光伏板(1)设于地面，照明灯(4)设于地铁内；

所述系统还包括充放电控制器(2)连接有控制器；

所述控制器连接有光敏检测单元；

所述控制器连接有声音采集单元，控制器内存储有夜间无需照明的时间段信息；

所述控制器连接有温度检测单元，用于检测蓄电池(3)的温度；控制器的I/O端连接有蜂鸣报警器。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能的地铁照明系统，其特征在于：所述太阳能光伏板(1)设于支座(11)上。

3.根据权利要求2所述的基于太阳能的地铁照明系统，其特征在于：所述支座(11)设于地基(6)上。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能的地铁照明系统，其特征在于：所述充放电控制器(2)设于箱体(21)内。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能的地铁照明系统，其特征在于：所述照明灯(4)为LED灯、低压节能灯、低压钠灯、无极灯中任意一种。

6.根据权利要求1所述的基于太阳能的地铁照明系统，其特征在于：所述蓄电池(3)为铅酸蓄电池(3)、胶体蓄电池(3)中任意一种。