一种太阳能路灯无线智能控制系统.pdf

本发明是一种太阳能路灯无线智能控制系统，该系统包括智能控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台，智能控制器连接在蓄电池、LED路灯和无线通信模块之间，无线通信模块通过无线组网模块进行组网利用无线通信网络将数据远传到远程监控平台并能够将远程监控平台的指令下发到智能路灯控制器。本发明所能带来的有益效果是：（1）系统化：将之前的每一盏相对独立的太阳能路灯通过无线网络整合成一个密不可分的系统；（2）智能化：让LED路灯根据当地道路交通流量状况调节亮度，并可对故障路灯进行在线检测及诊断，精确定位故障路灯位置、故障原因及故障部位，让太阳能路灯真正拥有智能。

权利要求书一种太阳能路灯无线智能控制系统，其特征在于：包括智能控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台，智能控制器连接在蓄电池、太阳能组件、LED路灯和无线通信模块，无线通信模块通过无线组网模块进行组网，利用Internet网络将数据传输到远程监控平台并能够将远程监控平台的指令下发到智能控制器；
所述智能控制器，包括Buck降压电路、Boost升压恒流电路、电压和电流及温度采集电路、RS485通讯电路；采用DSP28035芯片作为主控芯片，应用模糊PID控制最大功率寻优技术；
所述无线通信模块，采用Zigbee无线通信技术，设有电源控制电路；
所述无线组网模块，采用Zigbee无线组网技术的协调器、IEEE 802.15.4技术标准、GPRS技术；
所述远程控制平台，采用全球地理信息系统技术，利用JAVA语言编写界面，通过Internet网络和每盏路灯进行数据交换，得到每盏路灯的基本运行参数和故障信息，该系统采用蓄电池荷电态、健康态模糊整定技术。
根据权利要求1所述的一种太阳能路灯无线智能控制系统，其特征在于所述的智能控制器中Buck降压电路和Boost升压恒流电路采用PMN005开关管。
根据权利要求1所述的一种太阳能路灯无线智能控制系统，其特征在于所述的无线组网模块采用CC2530芯片作为主芯片。

说明书一种太阳能路灯无线智能控制系统 
技术领域
本发明涉及到对路灯控制的无线智能控制系统，尤其是一种太阳能路灯无线智能控制系统。 
背景技术
目前节能环保理念逐步得到各国的共识，新能源的开发利用日益受到各国的重视，特别是随着新能源发电技术的逐步成熟，太阳能、风能逐步在路灯行业推广，太阳能路灯、太阳能市电互补路灯、风光互补路灯出现在城市道路两侧，再给道路带来照明的同时，也成为了城市一道亮丽的风景。太阳能路灯的大规模使用，替代了传统的市电路灯，节能减排效果非常显著。 
太阳能路灯在给城市带来方便和节能的同时，也遇到了诸多问题，如：组件、控制器、蓄电池和灯具构成的太阳能路灯系统，故障原因不易快速判定；为保障光照不充足时段、季节的可靠照明，造成系统配置成本高、经济性差；太阳能路灯系统各部件，蓄电池寿命相对最短，且蓄电池荷电状态和健康状态不易检测，路灯运行质量不易监控，为防盗及减少地面温度影响而深埋蓄电池，造成后期维护不便，维护成本极具提高等等。 
由于太阳能路灯系统的使用日益广泛，开发一种具备传统路灯系统控制的优点，又能适合太阳能路灯的自身特点，还能协助监控及维护人员工作的太阳能路灯智能监控系统日渐紧迫。 
发明内容
本发明技术任务是针对上述技术中不足，提供一套太阳能路灯无线智能控制系统及其控制方法，解决各自相对独立的太阳能路灯集中监控难题，使得用户更方便的对太阳能路灯进行管理和维护。 
本发明解决技术问题所采用技术方案是：一种太阳能路灯无线智能控制系统，该系统包括智能控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台，智能控制器连接在蓄电池、LED路灯和无线通信模块之间，无线通信模块通过无线组网模块进行组网利用无线通信网络将数据远传到远程监控平台并能够将远程监控平台的指令下发到智能路灯控制器。 
所述智能控制器，采用DSP28035芯片作为主控芯片，应用模糊PID控制最大功率寻优技术，所述控制器包括Buck降压电路、Boost升压恒流电路、电压、电流和温度采集电路和RS485通讯电路。 
所述无线通信模块，采用Zigbee无线通信技术，所述无线通信模块上还设有电源控制电路。 
所述无线组网模块，采用Zigbee无线组网技术的协调器，采用IEEE 802.15.4技术标准，并采用先进的GPRS技术。 
所述远程控制平台，采用全球地理信息系统（GIS）技术，利用JAVA语言编写界面，通过Internet网络和每盏路灯进行数据交换，得到每盏路灯的基本运行参数和故障信息，该系统采用蓄电池荷电态(SOC)、健康态(SOH)模糊整定技术。 
本发明所能带来的有益效果是： 
（1）系统化：将之前的每一盏相对独立的太阳能路灯通过无线网络整合成一个密不可分的系统；不同于以往的相互独立的太阳能路灯，本发明的每盏路灯，中央控制单元可以方便的监控路灯的工作状态及对系统的整体运行进行可靠监视，必要时可进行有效控制，保证系统的平稳运行，系统的灵活性、便捷性、实用性、适用性、使用性大大提高；
（2）智能化：通过远程监控平台的远程控制、参数修改及智能控制器的LED灯亮度的无级调节，让LED路灯根据当地道路交通流量状况调节亮度，并可对故障路灯进行在线检测及诊断，精确定位故障路灯位置、故障原因及故障部位，让太阳能路灯真正拥有智能。
附图说明
图1为太阳能路灯智能控制系统原理结构框图； 
图2为ZigBee无线传感网络拓扑图；
图3为智能控制器内部结构功能框图；
图4为根据当地道路交通流量状况智能调节亮度功能框图；
图5为路灯故障报警示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做以下详细说明： 
图1为太阳能路灯控制系统原理结构框图，包括智能路灯控制器、无线通信模块、无线组网模块、远程控制平台、太阳能组件、LED路灯、蓄电池。所述智能路灯控制器具有太阳能发电量最大功率跟踪（MPPT）功能，可实现蓄电池高效率的充电，使寿命大幅延长，针对不同的蓄电池类型（阀控式铅酸电池，阀控式胶体电池，锂电池等）可以设定不同的管理参数，以达到蓄电池最优化使用；还具有PWM无级调光功能，可实现LED路灯的无级调光。无线通信模块利用ZigBee无线传感技术在管辖区覆盖范围组建ZigBee网络，完成现场LED灯状态数据上报和控制命令下发，为路灯控制器和远程控制平台之间提供无线通路，负责生成和维护路由表。远程控制平台基于智能LED路灯控制器和ZigBee无线传感网络，可实现系统的实时运行状态监控，蓄电池荷电态、健康态检测，节能运行模式设定，故障告警及分析诊断，远程系统维护等功能。
图2为ZigBee无线传感网络拓扑图，该网络包含n个子网，每个子网由1—256个ZigBee节点终端和1个Zigbee‑GPRS网关组成， 
传输协议采用标准化的协议规范进行开发。
1. ZigBee无线传感器节点终端与单灯控制器采用工业标准的RS485通讯接口进行通讯，通讯协议符合标准的Modbus通讯协议。 
2. ZigBee无线传感网络符合IEEE802.15.4规范标准。 
按区段分成n个ZigBee子网，子网规模为1～256盏路灯。 
图3所示为智能控制器内部结构功能框图，内部结构包括通信单元、充电管理单元、核心处理单元、存储器、PWM无级调光恒流源单元、显示单元、地址单元。智能控制器具有蓄电池充放电管理（包括蓄电池容量监测）、光伏组件最大功率点跟踪（MPPT）、LED路灯开启/关闭/亮度调节（PWM无级调节）、内置高精度升压型恒流源、对整灯系统实现在线故障检测、实时报警、数据实时上传等功能，可实现蓄电池高效管理，大幅延长其使用寿命，提高路灯系统可靠性。可进行远程参数设置，且参数设置（包括驱动LED恒流源的输出设置）具有掉电保存功能，即系统模式和控制参数等重要数据均保存在芯片内部，掉电后不丢失，使调节更加方便，系统工作更可靠。具有温度检测功能，能在充放电过程中进行温度补偿，且有效限制充电电流，使之小于最大允许充电电流。 
图4所示为根据当地道路交通流量状况智能调节亮度功能框图，用户可将当地道路交通流量状况输入到远程监控平台并设定拟合模式，拟合季节时段，远程监控平台根据用户选择的拟合模式自动生成LED功率曲线并下发网域内所有智能路灯控制器。智能路灯控制器据此调节LED灯的亮度，甚至可以完全拟合当地道路交通流量。并可根据季节变化设定自动改变LED功率曲线，实现全时段动态智能调节。并可结合蓄电池实际状态调整系统设定的各阶段的时间和LED灯的亮度，以最大限度保证人流高峰时段的照明情况下，延长系统使用寿命。 
图5所示为路灯故障报警示意图，对即将出现故障的路灯进行预警，并能对已经出现故障的路灯进行在线检测及诊断，精确定位故障路灯位置、故障原因及故障部位，并将故障信息显示到远程控制平台界面上，提醒工作人员做相应的处理，使得故障路灯能尽快恢复正常运行，用户还可以在系统中指定手机号码及报警发送时间设定（实时或定时），系统会自动将故障以短信的形式发送给指定手机，让后期维护更轻松。