独立型智慧太阳能路灯管理及监控云服务平台

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  摘要:随着城市的不断扩张,道路不断延伸,路灯的建设量也在增多。而更加节能的太阳能LED路灯,也在快速发展。太阳能具有其他能源所不及的优点,它没有一般煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣,因而不污染环境,被人们称做“干净能源”,太阳能的成本低廉,而且可以再生。LED寿命长、光效高、能耗低的特质,使其具有传统照明灯具无法比拟的优势;另一方面,LED产业与目前各国所倡导的节能环保、营造“绿色低碳”生活的政策相符[2]。因此,太阳能路灯及其控制系统的设计研究,具有越来越大的经济意义和环保意义。
  关键词:独立型;智慧;太阳能;路灯管理;监控;云服务;平台
  1路灯控制器硬件及软件设计
  1.1路灯控制器
  电源输入部分和输出部分路灯控制器的电源输入部分主要包括4个环节,即市电输入、蓄电池输入、太阳能电池输入、充放电及供电切换电路。通过正确的操作,就可以实现太阳能电池对蓄电池的充电控制和放电控制,还可以向一些电路提供电源。而路灯控制器的输出部分包括短路保护电路和软开关等主要构成部分,在处理器的控制下,实现短路保护、稳压输出及特殊的通断服务等活动。
  1.2路灯控制器数据采集
  显示控制部分数据采集显示控制部分主要由控制按键、LED显示电路、温度采集和均衡电路等构成。控制按键可以使控制器进入测试状态,菜单选择键可以选择特定的工作模式,参数选择键可以设置特定模式下的运行参数。
  1.3处理器部分
  处理器在整个系统中相当于电脑的应用软件,需要对已收集的数据进行正确的分析整理,进而作出正确的判断,实现对照明系统多种活动的控制,最终实现对蓄电池的充放电控制、对控制器的保护控制等。例如,当太阳能电池无法正常供电时,市电可以通过特定的切换措施,自动、单独地给负载供电,由此减少市电对蓄电池等部件的损害。
  1.4路灯控制器软件设计
  控制器在完成基本操作后,识别特定的参数,进而进入白天、黑夜的辨别程序,再根据判断结果进行程序处理。值得注意的是,在这个过程中,可以实现白天和黑夜智能判断,参与这个环节的重要因素是太阳能电池的相关参数。除此之外,还可以通过预留的光敏传感器的信号来判断。控制器还具有测试功能,当按下测试按键后,就会进入测试状态,中断服务程序。
  2太阳能路灯的具体应用
  目前,太阳能路灯在许多场所都得到了良好的运用,比如:乡村、镇照明,城市公园、广场、学校照明,别墅、高尔夫球场照明、公路警示灯等。在运用太阳能路灯时,部分准备不充分或环境因素,导致太阳能路灯出现问题,因此,应用太阳能路灯前,要对太阳能路灯的选材要把好关卡。
  2.1太阳能路灯的组成
  2.1.1太阳能控制器
  太阳能控制器是对太阳能进行电量控制的仪器,是整个光伏供电系统的核心。太阳能控制器有四个部分,分别是太阳能电池板、蓄电池、控制器、负载。这四个部分以太阳能电池板和蓄电池的使用状况最容易出现。
  2.1.2光源
  太阳能路灯采用的光源多种多样,一般有LED、节能灯、无极灯等。要根据太阳能路灯能够正常使用的指标选择合适的光源。
  2.2太阳能路灯在城市中的应用
  2.2.1选择高功率的控制器
  第一,太阳能电池板。在城市太阳能路灯建设初期,不少太阳路灯的建设会因资金短缺而出现问题。电池多采用非晶硅,这对于目前已经太阳能电池板革新到多晶硅来說,显得很是落后。非晶硅的光电转换效率本身较低,不利于太阳能路灯对光能的吸收。第二,蓄电池。城市中,太阳能供电总是会有意外发生,比如阴云天气,同时光伏发电也是不稳定的能量输入系统。因此,没有蓄电池对于太阳能路灯来说是不行的。蓄电池和路灯装上以后就一直处于放电状态,即一直处于消耗状态。故在挑选蓄电池时,要对蓄电池进行仔细把关。首先蓄电池存储要大,但这种大不是无限制的大,蓄电池量量过大会使电量流失,造成不必要浪费,要选适宜的存储量。存储量直接关系到路灯的使用寿命。其次,蓄电池必须具备防水功能,路灯处于户外,很可能遇到暴雨天气,不能够仅仅依靠外壳的保护,在蓄电池使用过程中,如果蓄电池出现问题,就很容易酿成事故。最后,要对蓄电池进行全方位检查,特别是对蓄电池的性能进行检查,要确保蓄电池没有短路。
  控制器是控制蓄电池充电放电的枢纽,它也能对路灯开关进行控制、负载系统进行控制,是不可缺少的重要部分。控制器必须要有反接保护(蓄电池、太阳能电池两种的保护),还要有充电保护,使得夜间蓄电池整体不处于放电状态,总之,控制器要能够很好的对太阳能路灯进行保护。
  2.2.2调整良好的受光位置
  在城市太阳能路灯建设过程当中,除了考虑路灯的各个部件以外,还要考虑环境因素,环境能够影响太阳能路灯的太阳能发电板来影响蓄电池,从而影响整个路灯。
  路灯一般是固定结构,这种固定结构对受光有着一定程度的影响。固定结构的太阳能接受面板一般是处于倾斜状态,这样一来,随着时间推移,当阳光逆向照射时,太阳光对于太阳能面板的照射范围就变得狭小,倾斜状态虽然有利于路灯光源的释放。即对于照明有益,但不利于路灯接受太阳光,使得整体效率降低。
  总而言之,将太阳能转换成为电能供太阳能路灯照明使用,并与物联网技术相结合,设计开发一套基于wifi的远程智能监控太阳能LED路灯系统。系统可以根据传感器采集的环境信号对路灯进行智能控制,同时将数据实时显示并通过物联网发送到监控中心。与传统的太阳能路灯相比,物联网太阳能智能系统将抛弃人工控制,将所有的监控、检修等问题交给智能系统来控制。减少了人力、物力的投入。一个智能系统可以监测一片区域的太阳能路灯,提高工作效率。并可以在夜间无人通过时自动关闭太阳能路灯,节约能源,保护路灯,提高了电池的使用效率,延长了路灯寿命。
  参考文献:
  [1]简智敏.太阳能路灯控制策略的优化探讨[J].陕西理工学院学报(自然科学版),2016,32(06):34-40.
  [2]张立伟.太阳能路灯电气系统设计[J].太阳能,2016(02):35-38.
  [3]吕桂娟,于鹏.基于C8051F700的太阳能路灯控制器设计[J].数字技术与应用,2016(01):9+11.
  [4]尚冬梅,刘党军,韩娟,刘琳静.太阳能路灯控制器的设计[J].信息通信,2016(01):85-86.
  (作者单位:龙腾照明集团有限公司)
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