一种节能环保路灯装置及其控制方法
【专利摘要】本发明揭示了一种节能环保路灯装置，包括路灯灯杆，以及固定在路灯灯杆上的LED灯组，路灯装置还设有为LED灯组供电的锂电池组，以及为锂电池组充电的太阳能充电单元和风能充电单元。本发明的路灯装置能够有效利用太阳能和光能为路灯提高电能，同时，通过合理的控制方法，能够更加有效的利用电能，避免浪费，达到节能环保的目的。
【专利说明】一种节能环保路灯装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及公共照明领域，尤其涉及利用光伏发电、锂电池进行储能的LED路灯及其控制方法。
【背景技术】
[0002]路灯是城市最常见的基础设施，也是城市的耗电大户"为数量众多的路灯铺设低压输电线路不仅耗费大量的人力物力，线路上的损耗也不可小视，另一方面，随着我国公路交通网络不断完善，一些偏远的地区也修通了公路，但是在这些地区使用普通路灯需要铺设专用的线路，会耗费大量的人力物力，所以太阳能蓄电池独立供电的特点非常适合，在这些地区使用。〃移动通信基站的供电，偏远山村的用电以及边防哨所的用电都可以通过光伏发电储能技术来解决。储能装置是光伏发电系统中的关键部件，一般采用蓄电池，其作用是有太阳照射时将太阳能电池的多余电能存储起来，供系统在晚间或阴雨天使用。因此每天白天的充电量至少应不低于整天的用电量，才满足全天的用电需求。蓄电池是光伏系统中的重要的一部分，其性能直接影响光伏系统的推广。因此，选择蓄电池通常要求电池循环充电次数多、容量高、寿命长等，当然价格也是考虑的因素。目前，光伏系统的专用蓄电池采用常规的价格较低的铅酸电池，其使用寿命不长，锂电池可以很好的解决这一问题，其具有高效率，高容量，长使用寿命，小体积等特点，现在逐渐取代铅酸电池成为主流。
[0003]LED (Light Emitting D1de)是一种在电场作用下可发出可见光的半导体二极管，在同等照明亮度状况下，LED灯比普通灯平均节电40 %?50 %以上，安装使用后3?5年内几乎不产生任何维护费用；LED灯不含普通节能灯所含的汞、铅等有害物质以及有害气体；LED灯的平均使用寿命可达5万?10万h，是普通灯具的3?5倍。目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低通用照明用电是节省能源的重要途径，LED正以其固有的优越性吸引着全世界的目光。
[0004]目前，太阳能、锂电池、LED光源都已研究的较为成熟，但缺少一个将三者结构的应用于公共照明的节能环保路灯装置。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是实现一种电路结构合理、运行安全可靠、使用节能环保的路灯装置。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种节能环保路灯装置，包括路灯灯杆，以及固定在路灯灯杆上的LED灯组，路灯装置还设有为LED灯组供电的锂电池组，以及为锂电池组充电的太阳能充电单元和风能充电单元。
[0007]所述的路灯装置设有控制LED灯组启闭的控制器，所述控制器设有通信单元和显示单元，并在LED灯组、锂电池组、太阳能充电单元和风能充电单元设有温度传感器。
[0008]所述LED灯组连接电网，控制电源投切的控制器分别连接锂电池组和电网。
[0009]所述控制器设有存储单元，以及采集亮度信号的传感器和采集人流量信号的红外传感器。
[0010]一种节能环保路灯装置的控制方法:
[0011]路灯的LED灯组按照以下优先级顺序进行工作:
[0012]第一优先级，人工控制；
[0013]第二优先级，根据户外光照强度大小反比控制LED灯组亮度，雨雾天增加LED灯组亮度
[0014]第三优先级，根据存储单元内的预存的时间表控制LED灯组亮度。
[0015]所述LED灯组优先由锂电池组供电，当控制器检测到锂电池组的剩余电量低于下限阀值，则切换由电网为LED灯组供电；直至锂电池组的剩余电量高于上限阀值，则切换回有锂电池组为LED灯组供电。
[0016]所述第三优先级中控制器将LED灯组亮度分为N个等级，在白天关闭LED灯组，晚上开启LED灯组，并将晚上根据纬度和季节分成傍晚、夜晚、凌晨、早晨4个开灯时区，在傍晚使用低亮度、夜晚使用高亮度、凌晨使用低亮度、早晨使用中亮度；
[0017]所述第二优先级通过控制器中传感器获取户外光亮强度，在白天时间段内，当户外光线强度低于阀值时开启LED灯组，并随户外光亮强度的大小反比控制LED灯组亮度等级；
[0018]所述第二优先级通过控制器通过通信单元获取实时天气信息，当雾天和雨天时调节LED灯组，若是白天则开启LED灯组，若是晚上则将LED灯组亮度调至最亮；
[0019]所述第一优先级中用户通过控制器上的通信单元远程控制LED灯组工作，或者现场通过连接控制器的按键调节LED灯组工作。
[0020]当时间处于凌晨时，控制器通过红外传感器采集人流量信号，当有人或车通过时，将LED灯组亮度调至最强，并在有人或车通过后延迟数秒恢复原先亮度。
[0021]温度传感器实时采集LED灯组、锂电池组、太阳能充电单元、风能充电单元上的温度信号，当LED灯组温度异常，则关闭LED灯组并通过通信单元发生报警信号，当锂电池组温度异常，则切换由电网为LED灯组供电，并通过通信单元发生报警信号，当太阳能充电单元、风能充电单元温度异常，则关闭相应设备单元，并通过通信单元发生报警信号。
[0022]所述控制器具有显示单元，所述显示单元为触控屏饼引入菜单式人机交互操作，界面上显示有电池组信息、电池组温度信息、太阳能充电模块温度信息、当前亮度控制信息、当前时间信息、各个电池电压信息、当前电流信息、当前功率信息，以及调控按键和历史查询按键；
[0023]当点击电池组信息、电池组温度信息、太阳能充电模块温度信息、当前亮度控制信息、各个电池电压信息、当前电流信息、当前功率信息时会显示相应历史信息，当点击当前时间信息时，则可信进行时间调整，当点击调控按键时，则可对进入系统调节界面；当点击历史查询按键，则进入显示所以历史数据信息和历史操作信息。
[0024]本发明的路灯装置能够有效利用太阳能和光能为路灯提高电能，同时，通过合理的控制方法，能够更加有效的利用电能，避免浪费，达到节能环保的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明:
[0026]图1为路灯装置结构示意图；
[0027]图2为路灯控制方法原理图；
[0028]图3为截面系统控制流程图；
【具体实施方式】
[0029]参见图1可知，节能环保路灯装置，包括路灯灯杆，以及固定在路灯灯杆上的LED灯组，路灯装置还设有为LED灯组供电的锂电池组，以及为锂电池组充电的太阳能充电单元和风能充电单元。
[0030]太阳能充电单元包括安装在路灯顶部的太阳能充电板，以及与锂电池组连接的用于充电的电子器件，风能充电单元包括安装在路灯顶部的发电叶片，以及与锂电池组连接的用于充电的电子器件。通过两个充电机构为锂电池组充电，可以有效保障路灯的用电量。[0031 ] 为确保路灯使用的安全可靠，路灯装置设有控制LED灯组启闭的控制器，控制器设有通信单元和显示单元，并在LED灯组、锂电池组、太阳能充电单元和风能充电单元上设有温度传感器，采集各个单元的温度，温度传感器将采集的温度信号输送至控制器，当温度异常时(超出预设正常温度范围)，则可通过通信单元将异常信号发送至总站(管理中心)。
[0032]包装锂电池组时，锂电池外包裹导热层，导热层上紧贴恒温发热板，恒温发热板外包裹保温层。恒温板的供电来自锂电池保护板的输出端，这种工艺可以保证锂电池在设定的某一温度的以上工作，解决了锂电池在低温环境下的使用问题。
[0033]此外，LED灯组还连接电网，控制电源投切的控制器分别连接锂电池组和电网，当锂电池组电量不足或出现故障时，可以通过控制器进入供电切换，改由电网进行供电，当锂电池组电路充足或者故障排除后，再切换至锂电池组进行供电。
[0034]控制器还设有存储单元，存储单元可以存在历史信息，并存在操作信息和操作系统。为提高LED灯组亮度精度，可以设置采集亮度信号的传感器和采集人流量信号的红外传感器，这些传感器与控制器连接，将采集信号输送至控制器。
[0035]基于上述节能环保路灯装置，控制方法:
[0036]路灯的LED灯组按照以下优先级顺序进行工作:
[0037]第一优先级，人工控制；
[0038]第二优先级，根据户外光照强度大小反比控制LED灯组亮度，雨雾天增加LED灯组亮度
[0039]第三优先级，根据存储单元内的预存的时间表控制LED灯组亮度。
[0040]第三优先级为常规工作状态，系统根据存储单元内的预存的时间表进行定时控制，当控制器接收到达到执行第二优先级命令时，执行第二优先级，当天接收到第一优先级命令时，按照人工输入的命令进行执行。
[0041]LED灯组优先由锂电池组供电，当控制器检测到锂电池组的剩余电量低于下限阀值，则切换由电网为LED灯组供电；直至锂电池组的剩余电量高于上限阀值，则切换回有锂电池组为LED灯组供电。从而保证馈电时，LED灯组能够正常工作。
[0042]第三优先级中控制器将LED灯组亮度分为N个等级(例如三个等级，低亮、中亮、高亮)，在白天关闭LED灯组，晚上开启LED灯组，并将晚上根据纬度和季节分成傍晚、夜晚、凌晨、早晨4个开灯时区，由于不同季节不同纬度的昼夜时间存在差异，因此需要调整，例如傍晚定义为17时-19时，此时天微微暗下来，夜晚定义为19时-次日I时，此时天全黑，凌晨定义为次日I时至5时，此时车辆行人少，早晨定义为次日5时-7时，此时天微微亮起。根据上述定义在傍晚使用低亮度、夜晚使用高亮度、凌晨使用低亮度、早晨使用中亮度，从而达到节能环保的目的；当时间处于凌晨时，控制器通过红外传感器采集人流量信号，当有人或车通过时，将LED灯组亮度调至最强，并在有人或车通过后延迟数秒恢复原先亮度，在需要是加强売度。
[0043]第二优先级通过控制器中传感器获取户外光亮强度，在白天时间段内，当户外光线强度低于阀值时开启LED灯组，并随户外光亮强度的大小反比控制LED灯组亮度等级；
[0044]此外第二优先级通过控制器通过通信单元获取实时天气信息，当雾天和雨天时调节LED灯组，若是白天则开启LED灯组，若是晚上则将LED灯组亮度调至最亮；
[0045]在第一优先级中用户通过控制器上的通信单元远程控制LED灯组工作，或者现场通过连接控制器的按键调节LED灯组工作。
[0046]温度传感器实时采集LED灯组、锂电池组、太阳能充电单元、风能充电单元上的温度信号，当LED灯组温度异常，则关闭LED灯组并通过通信单元发生报警信号，当锂电池组温度异常，则切换由电网为LED灯组供电，并通过通信单元发生报警信号，当太阳能充电单元、风能充电单元温度异常，则关闭相应设备单元，并通过通信单元发生报警信号，可以有效避免故障扩大，在保护设备安全的前提下尽可能保障照明。
[0047]控制器具有显示单元，所述显示单元为触控屏饼引入菜单式人机交互操作，界面上显示有电池组信息、电池组温度信息、太阳能充电模块温度信息、当前亮度控制信息、当前时间信息、各个电池电压信息、当前电流信息、当前功率信息，以及调控按键和历史查询按键；
[0048]当点击电池组信息、电池组温度信息、太阳能充电模块温度信息、当前亮度控制信息、各个电池电压信息、当前电流信息、当前功率信息时会显示相应历史信息，当点击当前时间信息时，则可信进行时间调整，当点击调控按键时，则可对进入系统调节界面；当点击历史查询按键，则进入显示所以历史数据信息和历史操作信息。
[0049]控制流程如图3所示，该路灯还设计了终端显示界面，引入菜单式人机交互操作，为用户实时提供电池组的电压、温度，当前充放电电流和当前充放电功率等信息和用户预置策略的设置，界面信息通过系统程序加载。系统程序包括用户引导程序和应用程序。用户引导程序在系统上电后执行。首先它检查是否需要下载定制界面信息，当检查到需要下载时，便接收主机经串口传来的定制界面数据，启动IAP功能，对Flash进行操作，把接收到的数据存入预定的位置。接着进入界面系统构建阶段。若没有下载请求，就直接进入界面系统构建阶段。在界面系统构建阶段，通过读取预定位置处的信息，建立一个链表网络，基于这个链表网络的操作也就是基于界面系统的操作。构建好链表网络后就进入应用程序阶段，即系统进入正常运行状态。通过系统中设定当前屏指针、当前项指针及已构建的链表网络等来实现人机交互界面的操作，使得整个路灯系统更加易于管理。
[0050]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种节能环保路灯装置，包括路灯灯杆，以及固定在路灯灯杆上的LED灯组，其特征在于:路灯装置还设有为LED灯组供电的锂电池组，以及为锂电池组充电的太阳能充电单元和风能充电单元。
2.根据权利要求1所述的节能环保路灯装置，其特征在于:所述的路灯装置设有控制LED灯组启闭的控制器，所述控制器设有通信单元和显示单元，并在LED灯组、锂电池组、太阳能充电单元和风能充电单元设有温度传感器。
3.根据权利要求2所述的节能环保路灯装置，其特征在于:所述LED灯组连接电网，控制电源投切的控制器分别连接锂电池组和电网。
4.根据权利要求2所述的节能环保路灯装置，其特征在于:所述控制器设有存储单元，以及采集亮度信号的传感器和采集人流量信号的红外传感器。
5.一种节能环保路灯装置的控制方法，其特征在于: 路灯的LED灯组按照以下优先级顺序进行工作: 第一优先级，人工控制； 第二优先级，根据户外光照强度大小反比控制LED灯组亮度，雨雾天增加LED灯组亮度 第三优先级，根据存储单元内的预存的时间表控制LED灯组亮度。
6.根据权利要求5所述的节能环保路灯装置的控制方法，其特征在于:所述LED灯组优先由锂电池组供电，当控制器检测到锂电池组的剩余电量低于下限阀值，则切换由电网为LED灯组供电；直至锂电池组的剩余电量高于上限阀值，则切换回有锂电池组为LED灯组供电。
7.根据权利要求5所述的节能环保路灯装置的控制方法，其特征在于:所述第三优先级中控制器将LED灯组亮度分为N个等级，在白天关闭LED灯组，晚上开启LED灯组，并将晚上根据纬度和季节分成傍晚、夜晚、凌晨、早晨4个开灯时区，在傍晚使用低亮度、夜晚使用高亮度、凌晨使用低亮度、早晨使用中亮度； 所述第二优先级通过控制器中传感器获取户外光亮强度，在白天时间段内，当户外光线强度低于阀值时开启LED灯组，并随户外光亮强度的大小反比控制LED灯组亮度等级； 所述第二优先级通过控制器通过通信单元获取实时天气信息，当雾天和雨天时调节LED灯组，若是白天则开启LED灯组，若是晚上则将LED灯组亮度调至最亮； 所述第一优先级中用户通过控制器上的通信单元远程控制LED灯组工作，或者现场通过连接控制器的按键调节LED灯组工作。
8.根据权利要求7所述的节能环保路灯装置的控制方法，其特征在于:当时间处于凌晨时，控制器通过红外传感器采集人流量信号，当有人或车通过时，将LED灯组亮度调至最强，并在有人或车通过后延迟数秒恢复原先亮度。
9.根据权利要求5所述的节能环保路灯装置的控制方法，其特征在于:温度传感器实时采集LED灯组、锂电池组、太阳能充电单元、风能充电单元上的温度信号，当LED灯组温度异常，则关闭LED灯组并通过通信单元发生报警信号，当锂电池组温度异常，则切换由电网为LED灯组供电，并通过通信单元发生报警信号，当太阳能充电单元、风能充电单元温度异常，则关闭相应设备单元，并通过通信单元发生报警信号。
10.根据权利要求5所述的节能环保路灯装置的控制方法，其特征在于:所述控制器具有显示单元，所述显示单元为触控屏饼引入菜单式人机交互操作，界面上显示有电池组信息、电池组温度信息、太阳能充电模块温度信息、当前亮度控制信息、当前时间信息、各个电池电压信息、当前电流信息、当前功率信息，以及调控按键和历史查询按键； 当点击电池组信息、电池组温度信息、太阳能充电模块温度信息、当前亮度控制信息、各个电池电压信息、当前电流信息、当前功率信息时会显示相应历史信息，当点击当前时间信息时，则可信进行时间调整，当点击调控按键时，则可对进入系统调节界面；当点击历史查询按键，则进入显示所以历史数据信息和历史操作信息。
【文档编号】F21S9/04GK104165324SQ201410458796
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】李玉峰 申请人:安徽朗越环境工程有限公司