[发明专利]一种节能型自适应智能路灯系统

权利要求书

1.一种节能型自适应智能路灯系统，其特征在于，包括主控模块、LED集成模块、太阳能电池板、蓄电池模块、并网运行模块、信息接收与闭环反馈模块、功率调节模块、发光部调节模块和电池板调节模块；所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板，在阳光照射下产生直流电，通过稳压电路使输出的电压稳定，为整个系统提供电能；所述蓄电池模块为铅蓄电池，用于存储太阳能电池板产生的当前无法消耗的多余电能；所述并网运行模块用于在太阳能电池板和蓄电池模块无法满足当前功耗条件时将电网电压通过稳压电路稳压后为系统供能。

2.根据权利要求1所述的一种节能型自适应智能路灯系统，其特征在于：所述主控模块采用STM32F407单片机，用于采集传感器数据并向整个系统输出控制信号；所述信息接收与闭环反馈模块包括一组红外传感器和一组光敏传感器，实时采集环境数据经过数据处理后进行反馈；采用一组五个HC-SR501红外传感器，探测道路车流量与人流量大小，四个红外传感器分别安装在路灯5m高处朝向东西南北四个方向，向下倾斜10度角，监测路灯周围28.3m范围，一个红外传感器用于监测路灯正下方；

采用一组12个GY-30光敏传感器，用于探测外部光强以调整LED发光亮度以及太阳能电池板倾角，12个光敏传感器呈圆形向外排列在路灯顶部的与地面平行的圆盘上。光敏传感器向上的仰角为30度。

3.根据权利要求2所述的一种节能型自适应智能路灯系统，其特征在于：根据环境数据包括实时光照强度和行人车辆流量，依据Lambertian分布模型计算光强，通过发光部调节模块，调节灯珠发光角度和高度，以保证最大亮度始终在路面，HC-SR501红外传感器优先级低于光传感器，用于探测道路车流量人流量大小，返回车流量的轨迹，优先级较高的为安装在灯柱顶部的GY-30光敏传感器，它所反馈的外部光学信息与优先级低的红外信息构成闭环控制，以修正路灯调节的光强与灯柱高度，发光部调节模块与LED集成模块受上述两个外部采集的数据闭环控制。

4.根据权利要求3所述的一种节能型自适应智能路灯系统，其特征在于：路灯亮度分为4个挡位：100％功率提供的光强，75％功率提供的光强，50％功率提供的光强，25％功率提供的光强。根据主控模块中的时钟系统提供的参数，确定当地目前的时间，在某些时间区间内做一些强制的动作；根据不同的季节预设不同的夜间区间，在此区间内强制处于开灯状态，开启光敏传感器，但光敏传感器的参数只做参考用以调节不同的亮度挡位而不会导致路灯的关闭。在夜间区间的4/10至7/10的深夜区间内将路灯亮度调整至50％挡位，开启人体红外感应系统，当检测到有行人通过时，0.2s内将亮度由50％挡位逐步调整至100％挡位；在夜间区间内，每天凌晨5点将路灯开到100％亮度挡位；

超过夜晚开灯时间区间后，根据光敏传感系统提供的参数来调整路灯的工作状态。通过光敏传感器确定外界环境的光强，判断光敏传感系统返回的参数是否达到亮度换挡的阈值；当达到亮度换挡的阈值时，通过呼吸灯缓控控制方式，在1s内逐渐增加路灯的亮度最终调整至设定的亮度级别，以减少周围行人的不适；信息接收与反馈系统在路灯打开时同时开启，检测光敏传感器传回的电压参数，检测功率调节系统的继电器状态和电压等级，同时检测路灯LED灯珠周围的亮度，当检测到故障产生时，通过灯珠上的三色LED故障提示灯来提示故障的种类；当检测到光敏传感系统传回的电压参数不在预设的范围之内，则反馈光敏传感系统故障，故障提示灯显示黄色；当检测到功率调节系统内的继电器工作于非正常状态或者提供的电压等级不符合当前的亮度挡位，则反馈功率调节系统故障，故障提示灯显示绿色。当检测到LED灯珠周围的照明亮度不符合当前的亮度挡位，则反馈LED灯珠电路故障，故障提示灯显示红色。

5.根据权利要求4所述的一种节能型自适应智能路灯系统，其特征在于：电池板调节模块包括安装在路灯柱底部的步进电机，以及穿过路灯柱内部的电机转轴；太阳能电池板安装在路灯顶部，固定于转轴末端，与转轴呈一定倾角，此角度依据各地纬度选取；12个光敏传感器呈圆形向外排列在路灯顶部的与地面平行的圆盘上；光敏传感器向上的仰角为30度；根据光照传感器测量到的不同方位上的光照值确定光照度最大的方向、即与太阳光最接近垂直的方向，然后将控制信号传送给步进电机带着太阳能电池板转动，使得太阳能电池板与太阳光尽可能垂直；太阳能电池板与太阳光垂直时太阳能电池板的利用率最高；将太阳能电池板与内部蓄电池通过集成电路相接，将太阳能转为电能储存在蓄电池中；光照传感器继续工作，当检测到当前太阳能电池板不在与太阳光垂直的角度时，继续将信号发送给步进电机，控制步进电机的转动从而带动太阳能电池板的转动。