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基于GPRS的太阳能路灯智能监控系统
2014-03-07 10:08:42  作者:李悦  来源:电源技术  
  •   针对城市内大量路灯维护和控制难的问题,设计了太阳能路灯智能监控系统,系统采用监控中心、管理节点和路灯监控节点三级进行管理。监控节点负责对太阳电池板输出电压、工作电流、蓄电池的充放电压和容量等参数进行采集,并通过短距离2.4G无线通信模块nRF2401将数据发送到相邻的节点单元,直至路由到管理节点;管理节点与监控中心采用C/S架构设计,完成对所属监路灯监控节点单元进行统一集中管理。
    关键字: 太阳能 路灯 智能

  路灯照明是每个城市不可或缺的组成部分,随着我国的城市化进程不断推进,规模在不断扩大,每个城市需要部署的路灯照明点也越来越多。由于全球能源的El益紧张,考虑到节能减排的问题,LED太阳能光伏照明得到了迅速发展,主要原因有两个:太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源;LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,发光效率高。太阳能路灯是集太阳能光伏技术、蓄电池技术和光源技术于一体的新兴技术,目前很多城市都采用了LED太阳能路灯,但是对于城市路灯管理部门来说,因为路灯数量众多,地理位置分散,需要投入大量的人力物力对系统进行检修、维护和防盗等工作,维护非常困难l1_。针对这一问题,采用计算机测控、网络、自动化和数据处理等技术设计了太阳能路灯智能监控系统,实现了对城市太阳能路灯的自动监测和控制,提高了城市的现代化管理水平。

  1 工作原理与系统结构

  太阳能路灯系统实质上是一个小型独立直流光伏系统,主要由太阳电池板、蓄电池、控制电路和照明电路四部分组成。白天太阳电池板接收太阳辐射并转化为电能输出,经过控制电路进行充电及保护,将电能转变为化学能储存在蓄电池中;晚间当光线照度降低时,蓄电池再将化学能转化为电能驱动LED工作,发出具有一定方向性的可见光,经灯罩的处理变换后投射到路面上,起到照明道路的效果。

  1.1 工作原理

  太阳能路灯智能监控系统主要实现对每盏路灯单元的监测、控制和报警三大功能。监测主要包括太阳电池板的电压、蓄电池浮充和放电电压、工作状态(开/关)、蓄电池容量;控制主要包括路灯开关控制和路灯亮度调节;报警包括防盗、故障以及电池容量过低报警。显然原有的电路不能满足这些需求,需要在原有的电路上添加相关器件和模块口1。太阳能LED路灯智能监控电路如图1所示。

  在原有的电路中加入了一个处理器、两个继电器、两个电压采集电路、LED驱动电路和一个电流互感器模块,处理器通过协调控制这些模块达到测量太阳电池板电压、输出电流和蓄电池充放电电压及剩余容量,还可实现强制开关充放电,通过调节给驱动电路的PWM 脉冲占空比,实现对LED亮度调节功能,极大地提高了路灯系统的工作质量和工作效率。

  1.2系统结构

  由于路灯的数量比较大,一个中等城市都有成千上万盏,而且位置分散,为对这些分布式的路灯进行集中管理,设计的系统采用了三级管理方式:监控中心、管理节点和路灯监控节点,即首先将每个路灯作为一个最基本的单元,然后再对路灯按照街道或者划片进行分组,集中由一个组管理节点进行管理和数据收发,最高一级是监控中心统管整个区域的路灯 。太阳能路灯监控系统拓扑结构如图2所示。

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