太阳能LED路灯智能控制系统研究

太阳能LED路灯智能控制系统研究

作者：夏春

来源：《科学导报·学术》2020年第44期

摘 ;要：众所周知，太阳能作为无穷无尽的绿色能源被广泛应用于各领域，路灯照明领域更不可避免地需要参与。（威廉莎士比亚、哈姆雷特、太阳名言）（）LED灯以耗能少、寿命长、环保的优点进入了无数家庭。这两者因特定的特殊关联而一致，可以提高LED灯的利用率，节约一些资源，因此受到了越来越多的关注。但是，由于设计的特殊性，这种灯看起来非常不稳定，如果不采取相应的措施，不仅不能起到应有的作用，反而会增加额外的费用，因此，设计专业的智能LED太阳能路灯控制器是非常迫切的。本文基于太阳能LED路灯智能控制系统研究展开论述。

关键词：太阳能LED路灯;智能控制;系统研究

引言

太阳能路灯不污染环境，不受供电影响，而且取之不竭用之不尽，目前在国内太阳能路灯已经有了成功的应用案例，但在能源的有效利用方面考虑的还不充足，控制系统正处于研究和开发阶段。窄带物联网（NB-IoT）具有广覆盖、低成本和低功耗的优势，可在现有的GSM网络、LTE网络上进行部署，其网络升级方便快捷，比较适合用来构建智能路灯通信网络。该文提出了基于窄带物联网的路灯监控系统，实现了分时段自动开关，对路灯的状态、电量、故障可自动检测，并将采集的信息发送到云平台，使路灯管理和维护更加便捷。

1路灯控制器的设计原则

太阳能路灯是利用太阳能作为能源的路灯，不受电力影响，不污染环境，太阳能具有无穷的特点，可以有效地解决照明领域的能源不足问题。目前太阳能路灯在国内已有成功的应用实例，但基本上没有考虑能源的有效利用，控制系统也处于研究和开发阶段。本文设计的太阳能LED路灯系统是C8051F852主控制器，可智能管理LED路灯控制，有效防止蓄电池因充电不当而缩短寿命，通用性高。智能LED太阳能路灯使用太阳能电池供电，其照明系统由太阳能电池板、控制器等6个板组成，特别是系统采用时电互补方式，可以弥补太阳能组件的不足。也就是说，电力系统在太阳能电力不足的情况下自动切换到市电，对LED太阳能路灯的普及具有非常重要的意义。为了实现更好的服务质量，需要设计专用控制器。该特殊控制器可以根据环境温度自动调节充电电压，通过收集重要参数进入专用系统做出运算决定，从而准确控制温度补偿补偿。该控制器应用于路灯领域，不仅有助于减少不必要的投资，还能获得节能和减排效果。路灯控制器的设计原则如下：①控制器的基本功能是延长系统寿命，包括系统完成充电和放电控制，实现准确的LED驱动功能。②控制器的可靠性可以保证系统抵御极端环境因素的攻击，防止系统损伤，长期稳定运行。③控制器的智能使系统能够根据收集到的各种数据

自动调整工作状态，以最大限度地实现智能控制和节能。④控制器的人机功能可以保证对系统的综合监控等功能。

2太阳能路灯照明

太阳能路灯照明是绿色环保的照明模式，是几乎没有污染的绿色城市照明方式。太阳能路灯主要通过太阳能电池板平时接受太阳光，通过转换器设备将被太阳能电池吸收的光能转换成电能，储存在太阳能电池中，晚上消耗太阳能电池储存的电能，提供电能。这种照明方式的另一个优点是节约成本。太阳能照明路灯网络与城市电路照明模式建设初期所需的巨大工作量相比，不需要铺设电缆供电或安装路灯电源设备，从而减少建设工作量。此外，太阳能照明路灯还构成相关的检测设备，通过感光仪器检测光线强弱，并进行自发光开关柜工作，实现自动化工作。但是太阳能照明的模式也有局限性。首先，太阳能路灯对周围环境的开放性很高。如果周围环境不够宽广，太阳能电池板照射的光能量就会减少，从而减少太阳能电池储备的电力，使太阳能路灯无法在晚上获得足够的电力。因此，太阳能照明路灯不能放置在市中心地区，只能放置在辅助干线等相对宽敞、较少的道路上。（大卫·亚设，Northern Exposure（美国电视连续剧），太阳名言）其次，太阳能板和太阳能电池等辅助设备精度高，需要定期人工维修，人工维修难度高，维护费用高。最后，太阳能路灯的地区布局将受到该地区气候条件的影响。如果将太阳光路灯放置在地势低、气候潮湿、多雨的地方，太阳光面板就会吸收光能，电池不足，不仅会影响夜间工作，还会大大提高太阳能路灯的故障频率。

3蓄电池充电控制模块软硬件设计

根据实际需求，晚上需要打开LED照明时，太阳能电池板开放电压约为2.1伏。电池充满后，开放电压约为13.6伏。白天接收太阳辐射时，利用光伏效应原理制作的太阳能电池板将太阳能转换为电能输出[9-10]。单片机通过AD采样，在电池电压低于13.6V时，使用电池充电控制模块为电池充电。蓄电池两端电压为13.6V时，停止对蓄电池充电，有效防止因过度充电而缩短蓄电池寿命。由于蓄电池内部电阻相对固定，对太阳能电池板输出特性的影响可以忽略不计。根据太阳能电池板和蓄电池的特性，该项目设计采用恒流充电法，充电时间长，但白天一般不需要照明，因此不会影响系统的正常运行。

4做好電路控制设计

一般来说，太阳能LED路灯系统使用的电路系统电压比较低，根据电气电压标准，公共设施类似电气设备的电压都在220V到330V之间，自身消耗电流不到工作电流的1%。在此基础上，太阳能LED路灯系统在安装公共照明设施时也要合理控制电路。总之，太阳能LED路灯的控制电路主要由集成运算放大器组合组成，该控制系统下的电气设备无一例外地由硬件组成，成本低，控制力强，易于维护，日常管理等优点引起了许多电器生产企业的关注。在此基础上，为了有效地提高路灯的功率，必须调整电路控制系统。例如，在设计太阳能LED路灯的控制电路时，必须检查蓄电池援助的电容能力，以确保充电放电特性良好的同时，有非常好

的电压回归。设计时要采用发光二极管等质量好的部件，同时配置指示电路。这可以最大限度地减少太阳能LED路灯因充电放电时间过长而产生的不利影响。另外，要根据蓄电池和光源的特点，及时调整耗电量电流，使太阳能LED路灯系统在阴天或雨季正常使用。这一点是没有电路控制设计的照明系统不能做到的，在太阳辐射较低的季节，这种照明系统的蓄电池充电效果明显降低，电压增加，能耗上升，不能正常使用太阳能LED路灯系统，长时间的高负荷运转也可以缩短寿命。（David aser，Northern Exposure）。

结束语

随着现代化科学技术和物联网技术的不断发展，城市建设迅速发展，路灯是城市的重要设施，城市路灯管理问题也成为重中之重。中国路灯总体数量巨大，且存在高能耗和高维护费用的问题。目前从技术层面看，在节能方面还有较大空间，所以如何有效且高效的进行路灯管理成了需要迫切解决的问题。传统的路灯大多不能实现单灯控制功能，难以实现精细化的管理。近年来围绕节能控制和通信技术展开了相关研究，在解决路灯系统的节能和智能管理问题上，发挥着重要作用并不断发展创新。

参考文献

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