[发明专利]基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统

说明书

技术领域

本发明属于城市照明领域，尤其涉及基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统。

背景技术

经测定大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年的能源消费。因此，作为可再生的绿色环保能源的太阳能是真正的取之不尽、用之不竭。由于具有可再生、清洁无污染、安全性高等优点，太阳能已成为21世纪最重要的新能源之一。城市照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，而城市照明耗电量约占总耗电量的16%。面对供电紧张形势以及传统电力照明路灯的诸多缺点，太阳能路灯必能迅速普及进而占领全球市场。

作为太阳能路灯核心部件的控制系统，其功能的好坏决定了太阳能路灯的使用寿命。目前市场上的太阳能路灯控制器中的蓄电池，较多采用恒流充电法、恒压充电法，这种不合理的充放电控制方式易导致蓄电池损坏，且蓄电池内部电化学反应受温度影响较大，这些因素都使得蓄电池的寿命缩短，从而使太阳能路灯的使用寿命缩短。

现有路灯控制方案主要有光控和时控两种方法，由于技术限制较多采用单一的光控或时控方法。当白天太阳光充足时，电池板电压较高，而当傍晚太阳西落后，电池板电压降低，当电压低到一定数值后，使得路灯点亮，但是受环境或电磁波等因素的影响电池板电压会发生变化，导致夜幕降临时路灯可能不会点亮，即光控法的缺点是有可能产生误动作。而时控法的主要缺点是不考虑天气对光照度的影响，从而造成阴雨天光照度严重不足但没有开灯等不合理现象。

传统的太阳能路灯在管理模式上不够灵活和智能化，仅从节能方面考虑，没有平台功能，无法提供多种多样的智能化服务，且对于市政部门来说在管理、巡查、维护等方面仍需要耗费大量人力物力，工作效率较低。

虽然目前大约有三百多个大中城市采用现代化的太阳能路灯智能控制系统，在一定程度上提高了道路照明的社会效益和经济效益，但这些智能系统只能实现基本的功能，如通过监测车流量来实现路灯亮度的调节，但在远程监测和控制方面不够灵活，且无法满足越来越多的智能化需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供的基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统，采用多种保护电路设计和灵活的灯控模式，保证太阳能路灯较长的使用寿命，实现对太阳能路灯的智能化控制与管理以及强大的功能扩展性。

本发明提供的基于太阳能路灯的城市照明智能管理系统，其特殊之处在于：包括将太阳能转换为电能的太阳能电池板、蓄电池、连接在太阳能电池板输出端与蓄电池输入端之间的充电控制电路、与太阳能电池板输入端连接的自动追日装置、与蓄电池输出端相连的路灯和主控制器、监控中心、云中心、用户平台，其中主控制器的输出端分别连接充电控制电路、自动追日装置、监控中心；

蓄电池用于为路灯和主控制器提供电源；

自动追日装置用于检测太阳能电池板所在方位的光照强度，并控制太阳能电池板向光照强的方向转动；

监控中心通过GPRS信号将从主控制器获得的数据传送至云中心；

用户平台与云中心采用GPRS通信方式。

进一步地，充电控制电路为串联式PWM充电电路，若太阳能电池板两端电压高于蓄电池两端电压时，串联式PWM充电电路内的M₁和M₂导通，蓄电池进入充电模式；若太阳能电池板两端电压低于蓄电池两端电压时，串联式PWM充电电路内的M₁和M₂截止，太阳能电池不向蓄电池充电；

串联式PWM充电电路中还设置有二极管D1、D2，其中D1、D2正向导通，对蓄电池起充电保护作用。

进一步地，主控器通过光控、时控、手控中的任一控制方式，对路灯的开启与关闭进行控制；

主控制器根据光线强弱对路灯的开启与关闭进行控制，当光线较弱时，主控制器控制路灯开启，当光线较强时，主控制器控制路灯关闭；

或主控制器根据有效时间段对路灯的开启与关闭进行控制，在主控制器内设置有效时间段及预设开启时间，若在有效时间段内，光控有效则控制路灯开启；若在有效时间段内，光控无效，则按开启时间自动定时控制路灯开启；

或主控制器通过云中心与用户平台进行通信，用户远程遥控手动控制路灯的开启。

进一步地，路灯内设置有用于对路灯进行开关及亮度调节的路灯控制器、用于对支路的路灯进行供电控制的支路控制器，路灯控制器、支路控制器均与蓄电池相连；