太阳能路灯监控方案

太阳能路灯监控方案

目录

概述 (3)

第一章太阳能路灯的组成部分 (3)

1.1 太阳能电池板 (3)

1.2 太阳能控制器 (3)

1.3 蓄电池 (3)

1.4 光源 (3)

1.5 灯杆及灯具外壳 (4)

第二章功能控制 (4)

2.1 基本要求 (4)

2.2 蓄电池充放电控制功能 (4)

2.3 太阳能路灯运行方式控制功能 (4)

第三章太阳能路灯控制器 (5)

3.1 LED路灯控制器的硬件结构 (5)

3.2 软件编程时需要注意的事项 (5)

第四章太阳能路灯充电控制器选型 (6)

第五章太阳能路灯系统常见故障 (6)

概述

太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电，免维护阀控式密封蓄电池（胶体电池）储存电能，超高亮LED灯具作为光源，并由智能化充放电控制器控制，用于代替传统公用电力照明的路灯。无需铺设线缆、无需交流供电、不产生电费；采用直流供电、光敏控制；具有稳定性好、寿命长、发光效率高，安装维护简便、安全性能高、节能环保、经济实用等优点。可广泛应用于城市主、次干道、小区、工厂、旅游景点、停车场等场所。

第一章太阳能路灯的组成部分

1.1 太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。

1.2 太阳能控制器

太阳能灯具系统中最重要的一环是控制器，其性能直接影响到系统寿命，特别是蓄电池的寿命。控制器用工业级MCU做主控制器，通过对环境温度的测量，对蓄电池和太阳能电池组件电压、电流等参数的检测判断，控制MOSFET器件的开通和关断，达到各种控制和保护功能。皇明智能型太阳能灯具控制器能为蓄电池提供全面保护，使蓄电池更能可靠地长久工作。

1.3 蓄电池

由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20~30%，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。

1.4 光源

太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。

1.5 灯杆及灯具外壳

灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距，道路的照度标准确定。灯具外壳根据我们收集了许多国外太阳灯资料，在美观和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观要求不高，相对实用就行。

第二章功能控制

2.1 基本要求

1)对前半夜与后半夜的亮度进行控制，控制比例依情况而定；

2)开启单边路灯策略，即蓄电池现有电量只供一路路灯照明，另一路路灯关闭；

3)半夜灯策略，即前半夜开灯，后半夜关灯，蓄电池现有电量只供前半夜照明使用。

太阳能路灯都是以自然光线的强弱来控制照明灯具的开关，这些光控太阳能照明系统的优化设计是系统长期可靠运行的前提。系统容量可以根据当地的地理位置、气象条件和负载状况做出最优化设计。但是由于季节因素，冬天太阳辐射要比夏天少，太阳电池阵冬天产生的电量比夏天少，可是冬天需要照明的电量却比夏天多，从而使照明系统的发电量与需电量形成反差，依然难以平衡月发电量盈余和耗电量亏损。为了提高照明系统发电量的利用率，克服系统缺电带来的不足，在太阳能照明系统的发展中，人们不断的对照明系统常用的控制模式进行分析，设计各种实际可行的工作模式，同时光源技术也在不断的更新换代中，蓄电池的充电模式也在不断的研究探索中有效利用率越来越高，因此在太阳能各个组成部分的发展和协调中，太阳能照明系统正在不断地趋于完善。

根据太阳能路灯系统的特点，路灯运行要兼顾蓄电池剩余容量的影响。当路灯正常开启时，根据蓄电池剩余容量检测法得到当前蓄电池容量，通过查询后得到蓄电池将要维持的供电时间，平均使用蓄电池现有电量，同时根据当晚可使用的蓄电池电量对路灯照明方式灵活控制，合理使用蓄电池现有电量。

2.2 蓄电池充放电控制功能

1）蓄电池充放电控制是整个系统的重要功能，它影响整个太阳能路灯系统的运行效率，还能防止蓄电池组的过充电和过放电。蓄电池的过充电或过放电对其性能和寿命有严重影响。充放电控制功能，

2.3 太阳能路灯运行方式控制功能

高亮度大电流LED灯，由于相同亮度的情况下，比白炽灯省电约90%，得到了广泛的应用，现已有逐渐替代常规照明灯的趋势。

太阳能路灯由多个LED灯串联而成，亮度通过PWM方式可调，即通过EN端改变流经LED的电流，从而调节LED灯亮度，电流强度可以从几毫安到1安培，最终使LED灯达到预期的亮度。

第三章太阳能路灯控制器

太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中最重要的部分，也是与各种路灯系统最大的区别所在。控制器设计的性能如何，决定了一个太阳能路灯系统运行情况的优劣。所以设计功能完备、结构简单的智能太阳能光伏路灯控制器是非常重要的。控制器需要实现的功能有：天黑时自动开灯；天亮时自动关灯；在蓄电池电量不足时，自动断开负载，防止蓄电池过放电；并要具有短路保护、反接保护等。控制器不仅担负对整个太阳能路灯的状态控制，还得确保系统的安全运行。

3.1 LED路灯控制器的硬件结构

1）电流、电压采样模块。根据系统的功率，可以采用电阻组件或互感器

2）电源模块。

3）键盘输入。可采用标准的行列键盘（或在光伏系统中预留接口，在需要设定

时接入），也可定制专用的薄膜按键。

4）LCD显示。由于液晶显示器具有功耗极低，体积小，重量轻等特点，所以适

用于蓄电池供电的系统。

5）远程通信接口。系统采用异步串行通信，在MCU内部设有异步串行通信口。可用软件来控制异步串行通信（RS﹣232标准的异步串行通信）。

3.2 软件编程时需要注意的事项

1）用较少的按键来实现诸多功能，如负载工作模式的设置，伏在工作时间的设定，还有自检功能等。

2）键盘在定时中断服务程序中读取，用中断间隔时间实现键盘的去抖动，不必编写另外的演示程序，提高CPU的利用率。

3）环境光线（闪电、礼花燃放等）对太阳能电池组件的采用电压有明显影响，在对白天、黄昏的识别时，要进行软件延时，一般控制在2~3min 。

4）外部中断为高级优先中断，编制子程序实现负载过流、短路保护时，要充分考虑到伏在启动瞬间会产生数倍于额定电流的冲击电流，冲击电流维持时间在3~5ms左右，应在软件上采取措施，避免与负载开启的误判。

5）为保护负载（灯具），蓄电池过放保护恢复时，应用软件设置一个回差电压，

这样负载开关不会出现抖动现象，有利于延长灯具的使用寿命。

第四章太阳能路灯充电控制器选型

1）使用了单片机和专用软件，实现了太阳能直流路灯和市电交流转直流，自动变换智能控制器；

2）具有纯光控模式，光控开启+定时延时关闭模式，通用控制器模式；

3）、具备定时、光控相结合的功能，24V系统，自耗电≤6mA（空载），8小时工作，具有防反装、防反充、防过充、防过放、防短路、防雷击、防水及温度补差等保护功能

4）高效PWM充电方式，具有温度补偿控制；

5）直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；

6）所有控制全部采用工业级芯片，能在寒冷、高温、潮湿环境运行；

7）取消了电位器调整控制设定点，而利用了Flash存储器记录各工作控制点，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素。第五章太阳能路灯系统常见故障

1）LED光源损坏（约占25%）

由于自然或者是人为的原因造成LED光源损坏，导致太阳能路灯系统不能工作、时亮时不亮、闪烁等情况。解决方案：检修LED光源或更换LED光源。

2）太阳能电池板损坏（约占5%）

太阳能路灯系统不能工作或工作时间不够。解决方案：更换天阳能电池板。

3）太阳能电池板正负极接反（约占1%）

太阳能路灯系统安装后只会亮一次，当蓄电池的电用完后太阳能路灯就再也不会亮了。解决方案：调换太阳能电池板正负极。

4）恒流源损坏（约占10%）

太阳能路灯系统不能工作，LED灯不会亮或是闪烁。解决方案：检修恒流源或者直接更换恒流源。

5）控制器设置错误（约占5%）

太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：重新设置控制器、直接更换控制器。

6）控制器程序错误（约占5%）

太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：更改控制器程序、直接更换控制器。

7）控制器硬件损坏（约占10%）

太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：更改控制器硬件、直接更换控制器。

8）控制器接错（约占10%）

太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：重新连接接控制器。

9）蓄电池正负极接反、接触不良、使用寿命到期、蓄电池损坏等使蓄电池不能正常工作，电压过低（约占10%）

太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯不亮、亮的时间不够，亮度不够，时亮时不亮。解决方案：重新连接电池、更换蓄电池、更换蓄电池的接线头、维修电池或者直接更换蓄电池。

10）线路老化或线路断开（约占14%）

太阳能路灯系统不能正常工作，LED不会亮或是闪烁。解决方案：重新连接电线或更换电线。

11）人为造成太阳能路灯系统的硬件损坏（约占5%）

太阳能路灯系统不能正常工作。解决方案：硬件维修或更换损坏硬件。