一种线性调整太阳能路灯群功率系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于包括有多个独立的路灯体，还包括有应用射频VBee网络协议，所述应用射频VBee网络协议，采用MESH结构的网络，采用470MHz频段的无线模块，每个VBee网络中有一个主节点AP和多个带路由功能的子节点NP及多个无路由功能的末端可休眠节点EP组成，AP到NP或AP到EP间的数据传输称为下传，NP到AP或EP到AP间的数据传输称为上传；所述主节点AP置于其中一个路灯体上，子节点NP和休眠节点EP相应置于其它路灯体上并且不能同时置于同一个路灯体上，该应用射频VBee网络协议实现自动组网、自动路由控制，从而达成路灯群，组成统一协调的一个整体。本案使用能根据实际天气情况和蓄电池的电量变化，实现智能调节路灯的输出功率并且协调整个路灯群的工作。
【专利说明】
一种线性调整太阳能路灯群功率系统
[技术领域]
[0001]本发明涉及一种线性调整太阳能路灯群功率系统。
[【背景技术】]
[0002]太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的安全、环保新能源越来越受重视。太阳能路灯作为清洁能源的应用是一个非常有优势的行业；
[0003]但是，以下主要存在几个问题约束了太阳能路灯的发展:
[0004]1.蓄电池的持续供电是能否保证太阳能LED照明系统正常工作的关键。
[0005]2.单颗灯珠的亮度不均匀，低电压供电时，光衰严重，影响使用效果。
[0006]3.此外，太阳能LED路灯能免除铺设电缆的费用和工程量，同时就产生了一个现象。每套路灯为一具单独运行的独立体，在整条路上就无协调性，因道路边的安装倾角无法完全统一，感光灵敏度就存在一定的差异常，一般能保证在30分钟以内全部反应就认为是合格了。这远远不能满足市场对LED路灯的要求。市面上有加装GPRS系统控制的路灯群，其缺点就是每套GPRS均需要向电信交较高的通讯费用，且不能实现双向通讯，无法收集LED灯使用和蓄电池使用数据。因LED灯和蓄电池本身个体的差异，使用过程中存在一定的差异性，如能通过数据反馈调整个体的不协调性，将整体协调性统一；每个地区的设定参数均采用经验参数，实际每个小范围区域存在一定差异，每条路的实际情况更是存在多样性；采用实时反馈数据自动调整设定参数，达到智能路灯的真正智能化。
[0007]因此，有必要解决如上问题。
[
【发明内容】
]
[0008]本发明克服了上述技术的不足，提供了一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其使用能根据实际天气情况和蓄电池的电量变化，实现智能调节路灯的输出功率并且协调整个路灯群的工作。
[0009]为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案:
[0010]—种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于包括有多个独立的路灯体，还包括有应用射频VBee网络协议，所述应用射频VBee网络协议，采用MESH结构的网络，采用470MHz频段的无线模块，每个VBee网络中有一个主节点AP和多个带路由功能的子节点NP及多个无路由功能的末端可休眠节点EP组成，AP到NP或AP到EP间的数据传输称为下传，NP到AP或EP到AP间的数据传输称为上传；所述主节点AP置于其中一个路灯体上，子节点NP和休眠节点EP相应置于其它路灯体上并且不能同时置于同一个路灯体上，该应用射频VBee网络协议实现自动组网、自动路由控制，从而达成路灯群，组成统一协调的一个整体。
[0011]如上所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述应用射频VBee网络协议采用网络ID设计，网络ID其中包含有RF模块的物理信道号。
[0012]如上所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述每一个路灯体包括有单片机I和向单片机供电的电源2，所述单片机I上连接有太阳能板电源检测模块3、充电控制电路4、调功电路5、蓄电池电压检测电路6 ;还包括太阳能板7和蓄电池8，所述太阳能板电源检测模块3连接到太阳能板7上并检测太阳能板上的电压并反馈信号到单片机I上，所述太阳能板7连接到充电控制电路4上，充电控制电路4连接到蓄电池8上并进行充电，蓄电池电压检测电路6的检测端连接到蓄电池8上并实现检测蓄电池8的电量并反馈信号到单片机上，所述蓄电池8电源输出端连接到调功电路5上，调功电路5的输出端连接到LED灯9上并向LED灯9供电。
[0013]如上所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于在调功电路5与LED灯9之间连接有恒流侦测模块10，该恒流侦测模块10的信号端连接到单片机I上，恒流侦测模块10侦测到LED灯9的电流并将信号反馈信号到单片机上。
[0014]如上所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述调功电路5包括有运算放大器51、PffM调功模块52、场效应管53，所述运算放大器51连接到单片机I上并接收单片机I的输出信号，运算放大器51还连接到恒流侦测模块10并接收恒流侦测模块的输出信号，运算放大器51的输出端连接到PffM调功模块52上，PffM调功模块52的输出端连接到场效应管53上，场效应管53连接到LED灯9上。
[0015]如上所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述蓄电池电压检测电路6包括两个串接起来的电阻Rl和电阻R2，电阻Rl连接到蓄电池8电源，电阻R2另一端接地，在电阻R2上并联有二极管和电容，在电阻Rl与电阻R2串联的连接端为信号输出端，信号输出端连接到单片机I上并向单片机I提供信号。
[0016]如上所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述LED灯9为COB封装的LED灯。
[0017]本发明的有益效果是:
[0018]利用单片机来统一控制，取代传统的模拟驱动，减少系统功耗15%。具有利用蓄电池电压检测电路来自动检测蓄电池容量，并根据蓄电池容量，利用调功电路来自动调节LED发光功率功能，使负载LED灯工作在相应的功率下，降低LED的发热量，发光衰减速度减缓，使用寿命相对延长。保证太阳能灯持续不间断工作，克服阴雨天气影响，保障全年365天负载用电，实现全年亮灯率100%。
[0019]自主研究开发并应用线性调整路灯功率技术，根据检测到蓄电池在低电压状态下(低于DC12V/24V)线性调整LED路灯功率，自动修正分配相应LED功率达到延长蓄电池的持续供电的目的。其相比传统恒流输出节能30%，同比延长持续供电能力30% (保证一次充电，连续亮灯10?15天)。
[0020]还有应用射频VBee网络协议，自动组网、自动路由；实现智能选择最佳传输路径；网络容量大，覆盖范围广；网络ID设计，避免相互干扰；数据传输碰撞退避设计与数据重发设计，提高了网络数据传输成功率。
[【附图说明】]
[0021]图1是本发明的框图。
[0022]图2是本发明调功电路的原理图。
[0023]图3是本发明的蓄电池电压检测电路的原理图。
[0024]图4是本发明的系统供电原理图。
[0025]图5是本发明的蓄电池电压与电量的关系图。
[0026]图6是本发明的VBee网络协议的原理图。
[【具体实施方式】]
[0027]下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述:
[0028]如图1所示，一种线性调整太阳能路灯群功率系统，包括有单片机I和向单片机供电的电源2，所述单片机I上连接有太阳能板电源检测模块3、充电控制电路4、调功电路5、蓄电池电压检测电路6。此外，还包括太阳能板7和蓄电池8，所述太阳能板电源检测模块3连接到太阳能板7上并检测太阳能板上的电压并反馈信号到单片机I上，使之能实时侦测太阳能板7的发电情况，并根据太阳能板电源检测模块3反馈回来的信号，由单片机I给出控制信号。
[0029]所述太阳能板7连接到充电控制电路4上，所述充电控制电路4连接到蓄电池8上并进行充电，蓄电池电压检测电路6的检测端连接到蓄电池8上并实现检测蓄电池8的电量并反馈信号到单片机上，所述蓄电池8电源输出端连接到调功电路5上，调功电路5的输出端连接到LED灯9上并向LED灯9供电。
[0030]本案技术核心在于控制器对LED光源全程调功控制。控制器采用数字调功技术，可分四个模式下对LED灯功率做输出调整，可以实现夜晚12点以前人流活动比较集中的时间点，整体功率100%输出，夜晚12点后人流活动比较稀少的时间点，保证行人或行车安全识别的情况下，作20 %?50 %功率输出，降低LED工作电流，比全功率整晚亮灯节能40 %?54%。夏秋季节由于地方日均阳光照射时间多数大于系统设计地方年日均阳光照射时间，系统应长时间处于第一阶段数字调功状态下工作。春冬季节日均阳光照射时间略低于设计地方年日均阳光照射时间，此季节太阳能路灯蓄电池如在某个天气差的节点，蓄电池日充电量达不到预计充电量，蓄电池易在低容量状态下工作，此时控制器监测到蓄电池低容量状态，自动起动第二阶段线形自动调整功率输出工作。采集电路做到实时自动监测蓄电池电量，自动修正分配整个夜晚太阳能LED路灯相应时间下的LED功率，做到太阳能LED路灯整晚不间断工作，相比传统恒流输出电路节能30 %。
[0031 ] 具体来说，如图2所示，在调功电路5与LED灯9之间连接有恒流侦测模块10，该恒流侦测模块10的信号端连接到单片机I上，恒流侦测模块10侦测到LED灯9的电流并将信号反馈信号到单片机上。所述调功电路5包括有运算放大器51、PWM调功模块52、场效应管53，所述运算放大器51连接到单片机I上并接收单片机I的输出信号，运算放大器51还连接到恒流侦测模块10并接收恒流侦测模块的输出信号，运算放大器51的输出端连接到PffM调功模块52上，PffM调功模块52的输出端连接到场效应管53上，场效应管53连接到LED灯9上。这样恒流侦测模块10实现侦测LED灯9的电流并将信号反馈给单片机I。而调功电路5则根据单片机I提供的信号，并通过运算放大器51的放大再输入到PffM调功模块52上，再通过场效应管53来控制输出功率的大小，从而实现实时控制LED灯9的输出功率。
[0032]此外，如图3所示，所述蓄电池电压检测电路6包括两个串接起来的电阻Rl和电阻R2，电阻Rl连接到蓄电池8电源，电阻R2另一端接地，在电阻R2上并联有二极管和电容，在电阻Rl与电阻R2串联的连接端为信号输出端，信号输出端连接到单片机I上并向单片机I提供信号。这样可以通过实时侦测蓄电池8的电量并根据蓄电池8的电量变化启动调功电路5来实现控制LED灯9的输出功率。
[0033]所述LED灯9为COB封装的LED灯。COB封装的LED模块在金属基印刷电路板MCPCB上安装了多枚LED芯片，使用多枚LED芯片不仅能够提高亮度，还有助于实现LED芯片的合理配置，降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积，使热量更容易传导至外壳:C0B封装可将多颗芯片直接封装在金属基印刷电路板MCPCB上，通过基板直接散热，不仅能减少支架的制造工艺及其成本，还具有减少热阻的散热优势。
[0034]此外还有向系统供电的电路，如图4所示，通过一级降压模块，使其输出的电压为DC15V，此外，还有通过自动调整降压电路，使其输出电压为DC3V，此电压也为单片机等供电。
[0035]还有，此外还包括有应用射频VBee网络协议，其实现自动组网、自动路由控制，从而达成路灯群，组成统一协调的一个整体。所述应用射频VBee网络协议，采用MESH结构的网络，采用470MHz频段的无线模块，每个VBee网络中有一个主节点(称为AP)和多个带路由功能的子节点(称为NP)及多个无路由功能的末端可休眠节点(称为EP)组成，AP到NP或AP到EP间的数据传输称为下传，NP到AP或EP到AP间的数据传输称为上传。所述主节点AP置于其中一个路灯体上，子节点NP和休眠节点EP相应置于其它路灯体上并且不能同时置于同一个路灯体上，即在其中一个路灯体中设置主节点AP ;在其它路灯体中，一部分路灯体用来设置子节点NP，另外一部分用来设置休眠节点EP。
[0036]VBee网络协议有如下特点:
[0037]01.自动组网、自动路由:一个VBee网络由AP开始组建，其网络组建无需外界干预，由网络节点上电后自动完成。网络中的节点能根据自己的位置与相邻节点的位置自动确定自己在网络中的跳数，例如图6中所示，子节点NP03远于子节点NP05，但由于子节点NP03可直接与主节点APOO进行可靠通讯，因此，子节点NP03与子节点NP05同为I跳，在与主节点APOO通讯时，子节点NP03无需通过子节点NP05而可与主节点APOO直接通讯。
[0038]02.智能选择最佳传输路径:例如图6中所示，子节点NPOll的上传数据既可以通过子节点NP009再到子节点NP010的路径到达主节点ΑΡ00，也可以通过子节点NP012到达主节点ΑΡ00，前者的路径需3跳，而后者的路径只需2跳，因此子节点NPOll的上传数据会自动选择通过子节点NP012传输上行数据。同理下传过程同样选择短路径传输。
[0039]03.网络容量大，覆盖范围广:一个VBee网络最多可达1000个节点，加之网络跳数大(最大跳数可达8跳)，因此，VBee的通信覆盖范围将大大超出传统的点对点与点对多点模式的覆盖范围。
[0040]04.网络ID设计，避免相互干扰:网络ID其中包含有RF模块的物理信道号，这样既可以保证同一 VBee网络中的所有RF模块在同一信道上工作，也排除了在同一区域工作的不同VBee网络间的RF模块相互干扰的问题。
[0041]05.数据传输碰撞退避设计与数据重发设计，提高了网络数据传输成功率:根据计算与测试，若不采用碰撞退避与重发技术，若网络中单跳的成功率为90%，那么，8跳后，数据传输的成功率只有43%，即使单跳成功率为99%，8跳后也只有92%。由于VBee使用了数据传输的碰撞退避与重发技术，使得网络内数据传输的成功率得以大大提高。
[0042]06.实现0-100米内点对点相互传输信息，达到大范围内单灯自动协调；同时启动与同时熄灯，实现与传统市电路灯效果一致。并可收集反馈蓄电池容量与LED路灯使用数据；达到按当地实际情况调整LED路灯的程序设定方案，真正做到因地制宜。因LED灯和蓄电池本身个体的差异，使用过程中存在一定的差异性，如能通过数据反馈调整个体的不协调性，将整体协调性统一；目前市场上每个地区的设定参数均采用经验参数，实际每个小范围区域存在一定差异，每条路的实际情况更是存在多样性；采用实时反馈数据自动调整设定参数，达到智能路灯的真正智能化。预测太阳能LED路灯将在LED路灯市场份额提高10%。
【主权项】
1.一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于包括有多个独立的路灯体，还包括有应用射频VBee网络协议，所述应用射频VBee网络协议，采用MESH结构的网络，采用470MHz频段的无线模块，每个VBee网络中有一个主节点AP和多个带路由功能的子节点NP及多个无路由功能的末端可休眠节点EP组成，AP到NP或AP到EP间的数据传输称为下传，NP到AP或EP到AP间的数据传输称为上传；所述主节点AP置于其中一个路灯体上，子节点NP和休眠节点EP相应置于其它路灯体上并且不能同时置于同一个路灯体上，该应用射频VBee网络协议实现自动组网、自动路由控制，从而达成路灯群，组成统一协调的一个整体。2.根据权利要求1所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述应用射频VBee网络协议采用网络ID设计，网络ID其中包含有RF模块的物理信道号。3.根据权利要求1或2所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述每一个路灯体包括有单片机(I)和向单片机供电的电源(2)，所述单片机(I)上连接有太阳能板电源检测模块⑶、充电控制电路⑷、调功电路(5)、蓄电池电压检测电路(6);还包括太阳能板(7)和蓄电池(8)，所述太阳能板电源检测模块(3)连接到太阳能板(7)上并检测太阳能板上的电压并反馈信号到单片机(I)上，所述太阳能板(7)连接到充电控制电路(4)上，充电控制电路⑷连接到蓄电池⑶上并进行充电，蓄电池电压检测电路(6)的检测端连接到蓄电池(8)上并实现检测蓄电池(8)的电量并反馈信号到单片机上，所述蓄电池⑶电源输出端连接到调功电路(5)上，调功电路(5)的输出端连接到LED灯(9)上并向LED灯(9)供电。4.根据权利要求3所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于在调功电路(5)与LED灯(9)之间连接有恒流侦测模块(10)，该恒流侦测模块(10)的信号端连接到单片机(I)上，恒流侦测模块(10)侦测到LED灯(9)的电流并将信号反馈信号到单片机上。5.根据权利要求4所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述调功电路(5)包括有运算放大器(51)、PffM调功模块(52)、场效应管(53)，所述运算放大器(51)连接到单片机(I)上并接收单片机(I)的输出信号，运算放大器(51)还连接到恒流侦测模块(10)并接收恒流侦测模块的输出信号，运算放大器(51)的输出端连接到PffM调功模块(52)上，PffM调功模块(52)的输出端连接到场效应管(53)上，场效应管(53)连接到LED灯(9)上。6.根据权利要求3所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述蓄电池电压检测电路(6)包括两个串接起来的电阻Rl和电阻R2，电阻Rl连接到蓄电池(8)电源，电阻R2另一端接地，在电阻R2上并联有二极管和电容，在电阻Rl与电阻R2串联的连接端为信号输出端，信号输出端连接到单片机(I)上并向单片机(I)提供信号。7.根据权利要求3所述的一种线性调整太阳能路灯群功率系统，其特征在于所述LED灯(9)为COB封装的LED灯。
【文档编号】H05B37/02GK105992423SQ201510040025
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】张磊
【申请人】中山市索伦太阳能光电有限公司