專利名稱：基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能作為二十一世紀(jì)最重要的清潔能源，受到眾多研究者的重視，太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)外也已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，尤其是太陽能照明技術(shù)，它是集光伏技術(shù)、蓄電池技術(shù)、微機控制技術(shù)、照明燈具技術(shù)以及通信控制于一體的新技術(shù)。而縱觀國內(nèi)外有關(guān)太陽能燈具照明技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，太陽能照明系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與環(huán)境條件、組成設(shè)備的配置等有關(guān)。具體體現(xiàn)在:第一，部分地區(qū)和場合在應(yīng)用太陽能燈具時會受到太陽能資源不足、惡劣天氣等環(huán)境條件的影響，由于電量供應(yīng)不足，使太陽能照明系統(tǒng)不能滿足照明功能的需求，甚至不能正常運行，但這是客觀條件所決定的，一般不易進行環(huán)境條件的改進；第二，太陽能照明系統(tǒng)的運行還受到組成設(shè)備的配置影響，如光源的匹配選擇、蓄電池的使用壽命和容量配置以及控制器的匹配和控制特性等。上述第二點也是目前大多數(shù)研究者的研究重點，但是最主要的瓶頸之一是蓄電池的使用壽命和容量的配置，從某種意義上說，蓄電池的使用壽命決定著整個系統(tǒng)的壽命，蓄電池壽命低和蓄電池容量不匹配會導(dǎo)致整個路燈系統(tǒng)可靠性不高，有時甚至不能全天候運行，不能達到景觀、防風(fēng)等功能的要求。
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為了解決太陽能照明系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的不足，一些研究者提出了相應(yīng)的太陽能燈具照明系統(tǒng):分布式單燈太陽能照明、集中式太陽能照明系統(tǒng)、與市電結(jié)合的太陽能照明系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控的太陽能照明系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都在不同程度上提高了太陽能照明的可靠性、穩(wěn)定性，考慮了環(huán)境和安裝場合的問題，并使其易控制、維護便利等，但是沒有解決整個系統(tǒng)根本的問題:全天候的功能需求、蓄電池使用壽命和容量配置等問題，使目前太陽能照明系統(tǒng)仍不能大規(guī)模的應(yīng)用，甚至導(dǎo)致發(fā)展緩慢。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題為了解決太陽能照明系統(tǒng)中蓄電池使用壽命和容量配置問題，并且適用于不可改變的全年太陽能資源不連續(xù)、天氣變化無常等環(huán)境條件，實現(xiàn)系統(tǒng)全天候運行，滿足各種照明功能需求，保證整個系統(tǒng)運行的可靠性，使系統(tǒng)最大限度的節(jié)能，本發(fā)明提供了一種基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 雙蓄電池照明子系統(tǒng)，包括由無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池構(gòu)成的雙蓄電池組，用于向用戶提供全天候的照明；地面光伏電站，用于大規(guī)模地吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，對該記憶性鉛酸蓄電池進行充電，提供該記憶性鉛酸蓄電池所需求的滿負(fù)荷電量，滿足太陽能照明系統(tǒng)穩(wěn)定運行需求；蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)，用于該記憶性鉛酸蓄電池與該地面光伏電站的連接，傳輸該記憶性鉛酸蓄電池所需求的電量，使該雙蓄電池組能充分滿足光源的電需求；無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)，用于對蓄電池電量以及室外光線的監(jiān)測、采集、傳輸及儲存，對獲取的各類信息進行處理，根據(jù)信息決定是否對蓄電池進行充放電以及遠(yuǎn)程對燈具的工作和關(guān)閉、時間和亮度的控制，同時對雙蓄電池照明子系統(tǒng)、蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)以及地面光伏電站進行智能聯(lián)動控制。上述方案中，所述雙蓄電池組用于儲存由太陽能轉(zhuǎn)換成的電能，提供照明光源正常工作所需要的電能，其中的無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池一用一備，用于解決全天候太陽能燈具照明問題。上述方案中，所述雙蓄電池照明子系統(tǒng)還包括太陽能電池組件，所述無記憶性鋰電池作為光源的常用電源，與該太陽能電池組件相連接，用于接收該太陽能電池組件的能量，進行實時的充放電，以滿足光源的用電需求。上述方案中，所述雙蓄電池照明子系統(tǒng)還包括控制器和照明光源，該控制器分別連接于雙蓄電池組、太陽能電池組件和照明光源，其中:太陽能電池組件，用于吸收太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換成電能；控制器，用于控制無記憶性鋰電池的充放電、雙蓄電池之間的供電轉(zhuǎn)換以及無記憶性鋰電池過充、過放、溫度的控制；照明光源，用于實現(xiàn)照明。上述方案中，所述照明光源包括光源、燈桿及燈具外殼；光源用于連接雙蓄電池組，提供所需的光亮； 燈桿及燈具外殼用于固定太陽能電池組件，支撐燈具，保護光源，連接系統(tǒng)中各組件，使照明功能順利實現(xiàn)。上述方案中，所述記憶性鉛酸蓄電池作為光源的備用電源，與所述地面光伏電站連接，用于接收地面光伏電站的能量。上述方案中，所述地面光伏電站能夠大量吸收太陽能，更好的利用可再生能源，為不影響所述記憶性鉛酸蓄電池壽命，每次對所述記憶性鉛酸蓄電池充放電要滿充和全放。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，采用雙蓄電池組，實時保證用電需求，使系統(tǒng)運行安全可靠，能夠保證系統(tǒng)全天候?qū)崟r運行，滿足任何照明燈具的功能需求。2、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，雙蓄電池的運用，采取“一用一備”的運行策略，且對記憶性鉛酸蓄電池實行滿充和全放，最大限度的延長了蓄電池的使用壽命。3、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，雙蓄電池的運用，每個蓄電池在容量配置上采用系統(tǒng)單蓄電池的容量設(shè)計方法，從而相應(yīng)的增加了整個系統(tǒng)的蓄電池容量，使蓄電池能夠無限度的滿足光源的用電需求，不會出現(xiàn)蓄電池容量與荷載不匹配的問題。
4、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，設(shè)置地面光伏電站，能夠更多的吸收太陽能資源，滿足任何環(huán)境條件的電能需求。5、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，鋪設(shè)單一的蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)，且通過智能控制方式來增強其穩(wěn)定性，避免發(fā)生觸電或火災(zāi)等安全事故，使系統(tǒng)應(yīng)用范圍更加廣泛。6、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，不需要采用市電的補充，就能滿足太陽能照明系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行，使整個照明系統(tǒng)脫離市電的影響，獨立穩(wěn)定的運行，更大限度的利用可再生能源。7、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，運用無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)，實現(xiàn)智能監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)，減少運行維護費用，進一步節(jié)約能源，使經(jīng)濟效益提高，社會效益顯著。8、本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)運行具有全天候性、耐久性和可靠性，適用范圍廣泛且節(jié)約能源，有很大的推廣空間。


圖1是依據(jù)本發(fā)明實施例的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1是依 據(jù)本發(fā)明實施例的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括雙蓄電池照明子系統(tǒng)、地面光伏電站、蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)和無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)。其中，雙蓄電池照明子系統(tǒng)包括由無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池構(gòu)成的雙蓄電池組，用于向用戶提供全天候的照明。地面光伏電站用于大規(guī)模地吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，對該記憶性鉛酸蓄電池進行充電，提供該記憶性鉛酸蓄電池所需求的滿負(fù)荷電量，滿足太陽能照明系統(tǒng)穩(wěn)定運行需求。蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)用于該記憶性鉛酸蓄電池與該地面光伏電站的連接，傳輸該記憶性鉛酸蓄電池所需求的電量，使該雙蓄電池組能充分滿足光源的電需求。無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)用于對蓄電池電量以及室外光線的監(jiān)測、采集、傳輸及儲存，對獲取的各類信息進行處理，根據(jù)信息決定是否對蓄電池進行充放電以及遠(yuǎn)程對燈具的工作和關(guān)閉、時間和亮度的控制，同時對雙蓄電池照明子系統(tǒng)、蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)以及地面光伏電站進行智能聯(lián)動控制。在雙蓄電池照明子系統(tǒng)中，所述雙蓄電池組用于儲存由太陽能轉(zhuǎn)換成的電能，提供照明光源正常工作所需要的電能，其中的無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池一用一備，用于解決全天候太陽能燈具照明問題?？紤]到經(jīng)濟性，雙蓄電池包括一個無記憶性鋰電池和一個記憶性鉛酸蓄電池，無記憶性鋰電池與太陽能電池組件相連接，作為光源的常用電源，接收該太陽能電池組件的能量，進行實時的充放電，以滿足光源的用電需求；鋰電池可間歇充放電，不受太陽能資源不連續(xù)的影響，且不影響鋰電池壽命。記憶性鉛酸蓄電池與地面光伏電站連接，作為光源的備用電源，接收地面光伏電站的能量，地面光伏電站能夠大量吸收太陽能，更好的利用可再生能源，為不影響所述記憶性鉛酸蓄電池壽命，每次對所述記憶性鉛酸蓄電池充放電要滿充和全放。雙蓄電池包括無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池，采取“一用一備”的運行策略，且對記憶性鉛酸蓄電池實行滿充和全放，最大限度的延長了蓄電池的使用壽命。而每個蓄電池在容量配置上采用單蓄電池的容量設(shè)計方法，從而相應(yīng)的增加了整個系統(tǒng)的蓄電池容量，使蓄電池能夠無限度的滿足光源的用電需求，不會出現(xiàn)蓄電池容量與荷載不匹配的問題。再參照圖1，本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，應(yīng)用雙蓄電池智能切換和無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測與控制技術(shù)，設(shè)置地面光伏電站，并構(gòu)建蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)能、智能運行。該基于雙蓄電池電源的無線智能照明系統(tǒng)由雙蓄電池照明子系統(tǒng)、蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)、地面光伏電站以及無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)組成；其中雙蓄電池照明子系統(tǒng)由太陽能電池組件、雙蓄電池組、控制器、照明光源等組成，照明光源包括光源、燈桿及燈具外殼等。雙蓄電池照明子系統(tǒng)用于向需求者提供全天候的照明；其中太陽能電池組件主要功能是吸收太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換成電能；雙蓄電池組主要功能是儲存由太陽能轉(zhuǎn)換成的電能，提供照明光 源正常工作所需要的電能，其中無記憶性鋰電池用于接收太陽能電池組件的能量，記憶性的鉛酸蓄電池用于接收地面光伏電站的能量；控制器分別連接于雙蓄電池組、太陽能電池組件和照明光源，其主要功能是控制鋰電池的充放電、雙蓄電池之間的供電轉(zhuǎn)換以及鋰電池過充、過放、溫度的控制；光源用于連接雙蓄電池組，提供所需的光亮，實現(xiàn)照明；燈桿及燈具外殼用于固定太陽能電池組件，支撐燈具，保護光源，連接系統(tǒng)中各組件，使照明功能順利實現(xiàn)。蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)用于鉛酸蓄電池和地面光伏電站的連接，傳輸鉛酸蓄電池所需求的電量，使雙蓄電池組能充分滿足光源的電需求。地面光伏電站則根據(jù)區(qū)域性用電需求、場地情況、供電半徑等因素設(shè)置，用于大規(guī)模的吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，對記憶性鉛酸蓄電池進行充電，提供鉛酸蓄電池所需求的滿負(fù)荷電量，滿足太陽能照明系統(tǒng)穩(wěn)定運行需求。無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)用于對蓄電池電量以及室外光線等因素數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集、傳輸及儲存，對獲取的各類信息進行處理，根據(jù)信息決定是否對蓄電池進行充放電以及遠(yuǎn)程對燈具的工作和關(guān)閉、時間和亮度的控制，同時對雙蓄電池照明子系統(tǒng)、蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)以及地面光伏電站進行智能聯(lián)動控制?；趫D1所示的依據(jù)本發(fā)明實施例的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，下面詳細(xì)說明本發(fā)明提供的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)的具體運行流程，包括:太陽能電池組件吸收太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過控制器進行溫度控制及過充保護，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存在無記憶性的鋰電池中；根據(jù)無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)對室外光線、運行時間等因素的監(jiān)測和設(shè)定，當(dāng)照明光源需要用電時，鋰電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，供照明光源使用，同時通過控制器進行過放保護；而當(dāng)鋰電池內(nèi)的容量不足時，即太陽能輻照強度弱或遇到連續(xù)陰雨天氣等環(huán)境下，鋰電池不能滿足照明光源的電需求時，根據(jù)無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集傳輸及調(diào)控，由控制器進行鋰電池和鉛酸蓄電池之間的供電轉(zhuǎn)換，用鉛酸蓄電池來滿足照明電源的電需求，而鉛酸蓄電池的電能是通過蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)由地面光伏電站提供，根據(jù)無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)對鉛酸蓄電池的容量監(jiān)測和控制，進行滿容量供給，同時防止過充，并保證滿足太陽能照明系統(tǒng)的電需求，而一旦使用鉛酸蓄電池來滿足光源需求，就要使鉛酸蓄電池完全放電，然后進行與鋰電池之間的切換，以使鉛酸蓄電池使用壽命最大化，其中地面光伏電站根據(jù)區(qū)域性用電需求、場地情況、供電半徑等因素設(shè)置在景區(qū)或旅游區(qū)的停車場、廣場等空曠適宜大面積接收太陽能的地方。無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)則基于無線GPRS傳輸技術(shù)，通過安置在室外和太陽能照明系統(tǒng)中的傳感裝置進行數(shù)據(jù)的采集和傳輸，然后對采集來的的各類信息進行處理，根據(jù)信息判斷是否進行蓄電池組之間的切換調(diào)控，是否對鉛酸蓄電池進行充電以及遠(yuǎn)程對燈具的工作和關(guān)閉、時間和亮度的控制；最終使整個系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定、節(jié)能、智能運行。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 雙蓄電池照明子系統(tǒng)，包括由無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池構(gòu)成的雙蓄電池組，用于向用戶提供全天候的照明； 地面光伏電站，用于大規(guī)模地吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，對該記憶性鉛酸蓄電池進行充電，提供該記憶性鉛酸蓄電池所需求的滿負(fù)荷電量，滿足太陽能照明系統(tǒng)穩(wěn)定運行需求； 蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)，用于該記憶性鉛酸蓄電池與該地面光伏電站的連接，傳輸該記憶性鉛酸蓄電池所需求的電量，使該雙蓄電池組能充分滿足光源的電需求； 無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)，用于對蓄電池電量以及室外光線的監(jiān)測、采集、傳輸及儲存，對獲取的各類信息進行處理，根據(jù)信息決定是否對蓄電池進行充放電以及遠(yuǎn)程對燈具的工作和關(guān)閉、時間和亮度的控制，同時對雙蓄電池照明子系統(tǒng)、蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)以及地面光伏電站進行智能聯(lián)動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述雙蓄電池組用于儲存由太陽能轉(zhuǎn)換成的電能，提供照明光源正常工作所需要的電能，其中的無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池一用一備，用于解決全天候太陽能燈具照明問題。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述雙蓄電池照明子系統(tǒng)還包括太陽能電池組件，所述無記憶性鋰電池作為光源的常用電源，與該太陽能電池組件相連接，用于接收該太陽能電池組件的能量，進行實時的充放電，以滿足光源的用電需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述雙蓄電池照明子系統(tǒng)還包括控制器和照明光源，該控制器分別連接于雙蓄電池組、太陽能電池組件和照明光源，其中 太陽能電池組件，用于吸收太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換成電能； 控制器，用于控制無記憶性鋰電池的充放電、雙蓄電池之間的供電轉(zhuǎn)換以及無記憶性鋰電池過充、過放、溫度的控制； 照明光源，用于實現(xiàn)照明。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光源包括光源、燈桿及燈具外殼；光源用于連接雙蓄電池組，提供所需的光亮；燈桿及燈具外殼用于固定太陽能電池組件，支撐燈具，保護光源，連接系統(tǒng)中各組件，使照明功能順利實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述記憶性鉛酸蓄電池作為光源的備用電源，與所述地面光伏電站連接，用于接收地面光伏電站的能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述地面光伏電站能夠大量吸收太陽能，更好的利用可再生能源，為不影響所述記憶性鉛酸蓄電池壽命，每次對所述記憶性鉛酸蓄電池充放電要滿充和全放。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙蓄電池的全天候太陽能無線智能照明系統(tǒng)，包括雙蓄電池照明子系統(tǒng)，包括由無記憶性鋰電池和記憶性鉛酸蓄電池構(gòu)成的雙蓄電池組，用于向用戶提供全天候的照明；地面光伏電站，用于吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，對記憶性鉛酸蓄電池進行充電，提供記憶性鉛酸蓄電池所需求的滿負(fù)荷電量；蓄電池充電網(wǎng)絡(luò)，用于記憶性鉛酸蓄電池與地面光伏電站的連接，傳輸記憶性鉛酸蓄電池所需求的電量，使雙蓄電池組能充分滿足光源的電需求；無線遠(yuǎn)程監(jiān)測控制子系統(tǒng)，用于對蓄電池電量以及室外光線的監(jiān)測、采集、傳輸及儲存，對獲取的各類信息進行處理，根據(jù)信息決定是否對蓄電池進行充放電以及遠(yuǎn)程對燈具的工作和關(guān)閉、時間和亮度的控制。
文檔編號H05B37/02GK103256548SQ20121026466
公開日2013年8月21日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者李洪強, 康書碩, 蔡博, 張國強, 韓杰 申請人:湖南大學(xué)