一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，涉及控制風(fēng)能、太陽能等新能源路燈的智能系統(tǒng)，其特征在于：包括智能路燈控制器、無線通信模塊、無線組網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程控制平臺。本發(fā)明將每一盞相對獨立的新能源路燈通過無線網(wǎng)絡(luò)整合成一個密不可分的系統(tǒng)，中央控制單元可以監(jiān)控路燈工作狀態(tài)及系統(tǒng)整體運行，必要時可進(jìn)行有效控制，保證系統(tǒng)運行平穩(wěn)，系統(tǒng)的靈活性、實用性、適用性等大大提高；通過遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺的遠(yuǎn)程控制、參數(shù)修改及智能控制器的LED燈亮度的無級調(diào)節(jié)，使LED路燈根據(jù)道路交通流量狀況調(diào)節(jié)亮度，還可對故障路燈在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及部位。具有系統(tǒng)化、智能化的優(yōu)點。
【專利說明】一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制風(fēng)能、太陽能等新能源路燈的智能系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前節(jié)能環(huán)保理念逐步得到各國的共識，隨著新能源發(fā)電技術(shù)的逐步成熟，太陽能、風(fēng)能等逐步在路燈領(lǐng)域推廣，太陽能路燈、太陽能市電互補路燈、風(fēng)光互補路燈等大規(guī)模使用。
[0003]新能源路燈給城市交通等帶來了便利、節(jié)能，但同時也存在諸多問題:組件、控制器、蓄電池和燈具構(gòu)成的新能源路燈系統(tǒng)，故障原因不易快速判定；為保障光照、風(fēng)能等不充足時段、季節(jié)的可靠照明，造成系統(tǒng)配置成本高、經(jīng)濟性差；太陽能路燈系統(tǒng)各部件，蓄電池壽命相對最短，且蓄電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)不易檢測，且為防盜及減少地面溫度影響而深埋蓄電池，這也造成后期維護(hù)不便，維護(hù)成本極具提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有系統(tǒng)技術(shù)的不足，具有系統(tǒng)化、智能化的特點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括智能路燈控制器、無線通信模塊、無線組網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程控制平臺。其中:
所述智能路燈控制器用于替代現(xiàn)有太陽能、風(fēng)能等路燈控制器，采用MPPT最大功率跟蹤設(shè)計理念，提高太陽能利用效率；充電采用PWM脈寬調(diào)制進(jìn)行控制，大大提高充電效率；采用LED路燈恒流源集成式設(shè)計理念，實現(xiàn)控制器與驅(qū)動器的一體化；采用新穎的LED路燈亮度無級調(diào)節(jié)理念，LED路燈可根據(jù)道路交通流量狀況、重大節(jié)假日調(diào)節(jié)亮度，讓太陽能路燈實現(xiàn)智能化；智能化的管理，使得儲存在蓄電池里的能量最優(yōu)化的利用，節(jié)約了儲存在蓄電池里的能量，從而在保證路燈的照明質(zhì)量的同時延長了蓄電池的壽命；智能化蓄電池防盜報警和監(jiān)控，保障系統(tǒng)的安全性；控制器具備通信接口，配合無線通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。
[0006]所述無線通信模塊采用Zigbee無線通信技術(shù)，用于在系統(tǒng)中起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔茫瑢⒖刂破鲄R總的路燈的運行參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)接力傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制平臺，接收遠(yuǎn)程控制平臺發(fā)出的遠(yuǎn)程控制信號，并傳輸給控制器；所述無線通信模塊還用于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)中繼，每個無線通信模塊作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將其他臨近無線通信模塊傳來的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一個無線通信模塊，從而使系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)。
[0007]所述無線組網(wǎng)模塊用于系統(tǒng)的組網(wǎng)，100-200個所述無線通信模塊通過無線組網(wǎng)模塊組成一個子網(wǎng)，由無線組網(wǎng)模塊負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺進(jìn)行通信；所述無線組網(wǎng)模塊還用于系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換，將無線通信模塊使用的Zigbee網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)镚PRS、CDMA或3G通信網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳。
[0008]所述遠(yuǎn)程控制平臺用于系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每盞路燈的運行狀態(tài)；遠(yuǎn)程更改或設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中每盞路燈的運行參數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)中的路燈整個系統(tǒng)或者子網(wǎng)，甚至每盞特定路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；在線檢測指定路燈使用的蓄電池的荷電態(tài)(S0C)，健康態(tài)(S0H)，為系統(tǒng)控制調(diào)整及系統(tǒng)維護(hù)提供參考；對即將出現(xiàn)故障的路燈進(jìn)行預(yù)警，并能對已經(jīng)出現(xiàn)故障的路燈進(jìn)行在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及故障部位，并將故障信息顯示到遠(yuǎn)程控制平臺界面上，提醒工作人員做相應(yīng)的處理，使得故障路燈能盡快恢復(fù)正常運行，用戶還可以在系統(tǒng)中指定手機號碼及報警發(fā)送時間設(shè)定(實時或定時)，系統(tǒng)會自動將故障以短信的形式發(fā)送給指定手機，讓后期維護(hù)更輕松。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，將每一盞相對獨立的新能源路燈通過無線網(wǎng)絡(luò)整合成一個密不可分的系統(tǒng)，中央控制單元可以方便的監(jiān)控路燈工作狀態(tài)及系統(tǒng)整體運行，必要時可進(jìn)行有效控制，保證系統(tǒng)運行平穩(wěn)，系統(tǒng)的靈活性、便捷性、實用性、適用性、使用性大大提高；
通過遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺的遠(yuǎn)程控制、參數(shù)修改及智能控制器的LED燈亮度的無級調(diào)節(jié)，使LED路燈根據(jù)當(dāng)?shù)氐缆方煌髁繝顩r調(diào)節(jié)亮度，還可對故障路燈進(jìn)行在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及故障部位，使新能源路燈真正智能化。具有系統(tǒng)化、智能化的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0011]圖1為本申請實施例公開的一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本申請實施例公開的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D；
圖3為本申請實施例公開的智能路燈控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能框圖；
圖4為本申請實施例公開的道路交通流量狀況智能調(diào)節(jié)亮度功能框圖；
圖5為本申請實施例公開的路燈故障報警示意圖。
[0012]圖中，1.遠(yuǎn)程控制平臺，2.無線組網(wǎng)模塊，3.無線通信模塊，4.太陽能組件，5.智能路燈控制器，6.LED路燈，7.蓄電池，8.通信單元，9.充電管理單元，10.存儲器，
11.地址單元，12.顯示單元，13.PWM無級調(diào)光恒流源單元，14.核心處理單元。

【具體實施方式】
[0013]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0014]參見圖1，圖1為本申請實施例公開的一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]如圖1所示，本實施例提供的新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制平臺
(I)、無線組網(wǎng)模塊(2)、無線通信模塊(3)、太陽能組件(4)、智能路燈控制器(5)、LED路燈(6)、蓄電池(7)。所述智能路燈控制器(5)具有太陽能發(fā)電量最大功率跟蹤(MPPT)功能，可實現(xiàn)蓄電池(7)高效率的充電，使壽命大幅延長，針對不同的蓄電池(7)類型(閥控式鉛酸電池，閥控式膠體電池，鋰電池等)可以設(shè)定不同的管理參數(shù)，以達(dá)到蓄電池(7)的最優(yōu)化使用；所述智能路燈控制器(5)還具有PWM無級調(diào)光功能，可實現(xiàn)LED路燈(6)的無級調(diào)光。ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)在管轄區(qū)覆蓋范圍組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場LED路燈(6)狀態(tài)數(shù)據(jù)上報和控制命令下發(fā)，為智能路燈控制器(5)和遠(yuǎn)程控制平臺(I)之間提供無線通路，負(fù)責(zé)生成和維護(hù)路由表。遠(yuǎn)程控制平臺(I)基于智能路燈控制器(5)和ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)監(jiān)控，蓄電池荷電態(tài)、健康態(tài)檢測，節(jié)能運行模式設(shè)定，故障告警及分析診斷，遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)等功能。
[0016]參見圖2，圖2為本申請實施例公開的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。
[0017]如圖2所示,本實施例提供的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)由ZigBee無線傳感器節(jié)點終端、ZigBee無線傳感網(wǎng)路由器、ZigBee無線傳感網(wǎng)協(xié)調(diào)器、ZigBee無線傳感網(wǎng)ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)或ZigBee_3G網(wǎng)關(guān)組成。
[0018]傳輸協(xié)議應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議規(guī)范進(jìn)行開發(fā)。
[0019]1.ZigBee無線傳感器節(jié)點終端與單燈控制器采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口進(jìn)行通訊，通訊協(xié)議符合標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊協(xié)議。
[0020]2.ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)符合IEEE802.15.4規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
[0021]按區(qū)段分成η個ZigBee子網(wǎng)，子網(wǎng)規(guī)模為100?200盞路燈，子網(wǎng)在方圓I公里范圍內(nèi)。
[0022]參見圖3，圖3為本申請實施例公開的智能路燈控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能框圖。
[0023]如圖3所示，本實施例提供的智能路燈控制器(5)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括通信單元(8)、充電管理單元(9)、存儲器(10)、地址單元(11)、顯示單元(12)、PWM無級調(diào)光恒流源單元
(13)、核心處理單元(14)。
[0024]智能路燈控制器(5)通過充電管理單元(9)實現(xiàn)蓄電池(7)充放電管理(包括容量監(jiān)測)、太陽能組件(4)最大功率點跟蹤(MPPT);通信單元(8)通過無線通信模塊(3)實現(xiàn)無線通信；通過PWM無級調(diào)光恒流源單元(13)進(jìn)行LED路燈(6)開啟/關(guān)閉/亮度調(diào)節(jié)，內(nèi)置高精度升壓型恒流源、對整燈系統(tǒng)實現(xiàn)在線故障檢測、實時報警、數(shù)據(jù)實時上傳等功能，可實現(xiàn)蓄電池(7)高效管理，大幅延長其使用壽命，提高系統(tǒng)可靠性?？蛇M(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，且通過存儲器(10)的存儲，參數(shù)設(shè)置(包括驅(qū)動LED恒流源的輸出設(shè)置)具有掉電保存功能，即系統(tǒng)模式和控制參數(shù)等重要數(shù)據(jù)均保存在芯片中，掉電后不丟失，使調(diào)節(jié)更加方便，系統(tǒng)工作更可靠。具有溫度控制，能在充放電過程中進(jìn)行溫度補償，且有效限制充電電流，使之小于最大允許充電電流。當(dāng)蓄電池(7)溫度超過較低設(shè)定值(如40°C)時，則降低充電電流，當(dāng)蓄電池(7)溫度超過較高設(shè)定值(如45°C)時，則停止充電，并報警；通過核心處理單元(14)的調(diào)節(jié)將相關(guān)信息在地址單元(11 )、顯示單元(12 )輸出。
[0025]參見圖4，圖4為本申請實施例公開的道路交通流量狀況智能調(diào)節(jié)亮度功能框圖。
[0026]如圖4所示，用戶可將當(dāng)?shù)氐缆方煌髁繝顩r輸入到遠(yuǎn)程控制平臺(I)并設(shè)定擬合模式，擬合季節(jié)時段，遠(yuǎn)程控制平臺(I)根據(jù)用戶選擇的擬合模式自動生成LED功率曲線并下發(fā)網(wǎng)域內(nèi)智能路燈控制器(5)。智能路燈控制器(5)據(jù)此調(diào)節(jié)LED路燈(6)的亮度，甚至可以完全擬合當(dāng)?shù)氐缆方煌髁?。并可根?jù)季節(jié)變化設(shè)定自動改變LED功率曲線，實現(xiàn)全時段動態(tài)智能調(diào)節(jié)。并可結(jié)合蓄電池(7)實際狀態(tài)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)定的各階段的時間和LED路燈(6)的亮度，以最大限度保證人流高峰時段的照明情況下，延長系統(tǒng)使用壽命。
[0027]參見圖5，圖5為本申請實施例公開的路燈故障報警示意圖。
[0028]如圖5所示，本實施例提供的路燈故障報警可對即將出現(xiàn)故障的LED路燈(6)進(jìn)行預(yù)警，并能對已經(jīng)出現(xiàn)故障的LED路燈(6)進(jìn)行在線檢測及診斷，精確定位故障LED路燈
(6)位置、故障原因及故障部位，并將故障信息顯示到遠(yuǎn)程控制平臺(I)界面上，提醒工作人員做相應(yīng)的處理，使得故障LED路燈(6)能盡快恢復(fù)正常運行，用戶還可以在系統(tǒng)中指定手機號碼及報警發(fā)送時間設(shè)定(實時或定時)，系統(tǒng)會自動將故障以短信的形式發(fā)送給指定手機，讓后期維護(hù)更輕松。
[0029]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:包括智能路燈控制器、無線通信模塊、無線組網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程控制平臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述智能路燈控制器用于替代現(xiàn)有太陽能、風(fēng)能等路燈控制器，采用MPPT最大功率跟蹤設(shè)計理念，提高太陽能利用效率；充電采用PWM脈寬調(diào)制進(jìn)行控制，大大提高充電效率；采用LED路燈恒流源集成式設(shè)計理念，實現(xiàn)控制器與驅(qū)動器的一體化；采用新穎的LED路燈亮度無級調(diào)節(jié)理念，LED路燈可根據(jù)道路交通流量狀況、重大節(jié)假日調(diào)節(jié)亮度，讓太陽能路燈實現(xiàn)智能化；智能化的管理，使得儲存在蓄電池里的能量最優(yōu)化的利用，節(jié)約了儲存在蓄電池里的能量，從而在保證路燈的照明質(zhì)量的同時延長了蓄電池的壽命；智能化蓄電池防盜報警和監(jiān)控，保障系統(tǒng)的安全性；控制器具備通信接口，配合無線通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述無線通信模塊采用Zigbee無線通信技術(shù)，用于在系統(tǒng)中起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔茫瑢⒖刂破鲄R總的路燈的運行參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)接力傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制平臺，接收遠(yuǎn)程控制平臺發(fā)出的遠(yuǎn)程控制信號，并傳輸給控制器；所述無線通信模塊還用于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)中繼，每個無線通信模塊作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將其他臨近無線通信模塊傳來的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一個無線通信模塊，從而使系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述無線組網(wǎng)模塊用于系統(tǒng)的組網(wǎng)，100-200個所述無線通信模塊通過無線組網(wǎng)模塊組成一個子網(wǎng)，由無線組網(wǎng)模塊負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺進(jìn)行通信；所述無線組網(wǎng)模塊還用于系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換，將無線通信模塊使用的Zigbee網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)镚PRS、CDMA或3G通信網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源路燈無線智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述遠(yuǎn)程控制平臺用于系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每盞路燈的運行狀態(tài)；遠(yuǎn)程更改或設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中每盞路燈的運行參數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)中的路燈整個系統(tǒng)或者子網(wǎng)，甚至每盞特定路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；在線檢測指定路燈使用的蓄電池的荷電態(tài)(SOC)，健康態(tài)(SOH)，為系統(tǒng)控制調(diào)整及系統(tǒng)維護(hù)提供參考；對即將出現(xiàn)故障的路燈進(jìn)行預(yù)警，并能對已經(jīng)出現(xiàn)故障的路燈進(jìn)行在線檢測及診斷，精確定位故障路燈位置、故障原因及故障部位，并將故障信息顯示到遠(yuǎn)程控制平臺界面上，提醒工作人員做相應(yīng)的處理，使得故障路燈能盡快恢復(fù)正常運行，用戶還可以在系統(tǒng)中指定手機號碼及報警發(fā)送時間設(shè)定(實時或定時)，系統(tǒng)會自動將故障以短信的形式發(fā)送給指定手機，讓后期維護(hù)更輕松。
【文檔編號】H05B37/02GK104363687SQ201410760315
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】孔令成, 馬強, 隋延波, 張良 申請人:山東圣陽電源股份有限公司