专利名称：远程可控的自发电街灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及自发电街灯，且特别地，涉及能够被远程监视和控制的自发 电街灯。
背景技术：
一般地，街灯使用商业电源或从太阳能电池产生的电源。该街灯使用光 源，例如高压水银灯、荧光灯或钠蒸汽灯。然而，在日光不足的情况下，所 述商业电源或风能发电机可以与太阳能电池一起使用。太阳随着时间的流逝 而移动，当安装在街灯上的太阳能电池被固定时，导致能量生成的效率降低。 此外，在遇到大风时，太阳能电池可能由于其形状类似于宽板而被损坏。
远程控制技术目前已被应用于控制街灯。根据远程控制技术，提供街灯 维护和管理服务的机构在计算机中收集并积累关于街灯的操作、故障排除以 及维护的数据。管理员从计算机输出所述数据并向操作者通报该数据。然而， 所述远程控制技术仅限于能量控制或故障排除。
发明内容
本发明的一个目的是提高太阳能电池的能量生成效率。
本发明的另一个目的是在大风天气中保护设备或去除因大风而引起的 设备噪音。
根据本发明，由于街灯被控制为朝向太阳，因此可以提高所述远程可控 的自发电街灯的能量生成效率。
此外，由于安装在风能发电机上的螺旋桨的速度被检测且太阳能电池在 刮大风时被保持水平，因此可以使街灯免受大风的损坏，并且可减小由于螺旋桨的旋转而产生的噪音。
此外，由于通过网络照相机对街灯的操作进行实时监视，因此可以通过 远程终端对所述街灯进行快速修理。
所包括的附图用于提供对本发明的进一步的理解，且附图与本说明书结 合并组成本说明书的一部分，该附图示出了本发明的实施方式，且和说明书 一起用于解释本发明的原理。
图1显示了一个远程终端与多个街灯通信的通信系统；
图2显示了根据本发明的示例性实施方式的远程可控的自发电街灯；
图3是根据本发明的示例性实施方式的远程可控的自发电街灯的框图。
具体实施例方式
本发明公开了一种远程可控的自发电街灯，该远程可控的自发电街灯包 括将电能转换为光的灯；将日光转换为电能的太阳能电池；充电单元，该 充电单元将转换后的电能转换为具有恒压特性的电能；从所述充电单元积聚 电能的蓄电池；用于感测光的光敏元件；用于移动所述太阳能电池的跟踪驱 动单元；以及控制器，该控制器包括用以控制所述灯的开闭的街灯控制单元 和用以控制所述跟踪驱动单元从而使太阳能电池可以面向由所述光敏元件 感测到的太阳的跟踪控制单元。
所述远程可控的自发电街灯可进一步包括风能发电单元，该风能发电单 元具有螺旋桨，该风能发电单元将由风力产生的动能转换为电能，并将该电 能提供给所述充电单元，其中所述控制器还包括风能发电控制单元，该风 能发电控制单元控制所述风能发电单元的操作；以及电池控制单元，在螺旋 桨以大于预定转速的速度旋转时，该电池控制单元控制太阳能电池保持水平。
所述远程可控的自发电街灯可进一步包括燃料电池发电单元，该燃料电 池发电单元将燃料的化学能转换为电能，并将该电能供给到所述充电单元。
所述远程可控的自发电街灯可进一步包括用于近距离拍摄图像的照相 机；以及将该图像传送到远程终端的通信单元，其中所述控制器进一步包括 图像监视控制单元，该图像监视控制单元用于控制照相机的操作。
所述控制器可进一步包括通信中继单元，该通信中继单元用于通过所述 通信单元从外部接收数据，并通过所述通信单元将该接收到的数据的至少一 部分传送到外部。
所述控制器进一步包括远程控制单元，该远程控制单元用于基于来自所 述通信单元的数据来控制街灯的操作，并通过所述通信单元传送关于街灯操 作的数据。
应该理解的是前面的概括性描述和以下的详细描述是示例性的和说明 性的，且试图提供对于根据权利要求主张的本发明的进一步的描述。
本发明将在以下参考附图作更全面的描述，在附图中示出了本发明的示 例性的实施方式。然而，本发明可以体现为多种不同的形式且不应被解释为 局限于此处提出的实施方式。此外，提供这些实施方式是为了本公开的全面， 并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰，层 和区域的尺寸和相对尺寸可能被扩大。附图中相同的参考标记表示相同的元 件。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的远程可控的自发电街灯。 所述远程可控的自发电街灯包括支柱、太阳能电池210、风能发电单元
220、灯400和网络照相机800。
所述支柱设置在地面上。所述太阳能电池210被提供在所述支柱的侧面。
所述风能发电单元220被提供在所述支柱的顶部且通过风能产生电能。所述灯400将电能转换为光且包括防护罩。所述网络照相机800被提供在所述灯 的下面并拍摄街灯周围的图像。
所述太阳能电池210吸收阳光，该太阳能电池210包括用以感测光的光 敏元件500，并通过跟踪球连接到跟踪驱动单元600。该太阳能电池210可 以通过光敏元件500找到太阳的位置，并被跟踪控制单元120控制来面向太 阳。所述风能发电单元220包括螺旋桨225和转动体，该转动体包括转轴、 增速器、制动器等。
图3是根据本发明的示例性实施方式的远程可控的自发电街灯的框图。
所述远程可控的自发电街灯包括灯400、太阳能电池210、充电单元200、 蓄电池300、光敏元件500、跟踪驱动单元600和控制器100。
所述灯400将电能转换为光。所述太阳能电池210将日光转换为电能。 所述充电单元200将电能转换为具有恒压特性的电能。所述蓄电池300从所 述充电单元200积聚电能。所述光敏元件500感测光。所述跟踪驱动单元600 控制所述太阳能电池210的方向。所述控制器100包括用以基于所述光敏元 件500感测到的光的总量来控制灯400的开闭的街灯控制单元110，以及用 以所述控制所述跟踪驱动单元600从而使太阳能电池210可以面向由光敏元 件400感测到的太阳的跟踪控制单元120。
所述灯400可以是高压水银灯、荧光灯或钠蒸气灯。例如，所述灯400 可以是具有内部和外部电子管的钠蒸气灯，其中所述内部电子管和外部电子 管之间的空间为真空，且在所述内部电子管中的内部具有成对的电极和极少 量的钠。灯400可以是无电极灯，其中荧光物质通过外部线圈的超高频放电 而发射出光。
所述太阳能电池210由半导体构成，该太阳能电池210吸收来自日光的 部分可见光，并将该可见光转换为电能。
所述充电单元200将通过太阳能电池210提供的电能转换为具有恒压特性的电能。所述充电单元200可以包括恒流电路和DC/DC (直流/直流)转 换器。充电单元200将太阳能电池210产生的电能整流为恒压且恒流，并将 该恒压且恒流的电能提供给蓄电池300。
当没有电能消耗时，所述蓄电池300积聚来自所述充电单元200的电能， 并在灯400开启时将该电能提供给灯400。
将提供给太阳能电池210的日光转换为电能的方法以及在蓄电池300中 积聚该电能的方法为本领域所公知，且在此将省略对这部分的详细描述。
所述光敏元件500包括将光转换为电信号的光感测单元。光敏元件500 可以包括多个用于感测日光和太阳方向的光感测单元。该光感测单元可以是 光电晶体管。众所周知，光敏元件模块包括具有光电池的聚焦透镜，该聚焦 透镜被隔墙分割并且具有不同的光轴，且该光电晶体管模块根据光的入射角 度输出电流。
所述跟踪驱动单元600根据所述跟踪控制单元120的控制信号来控制太 阳能电池210面向太阳。驱动太阳能电池210的方法为本领域所公知，且这 里省略了对该部分的详细描述。
所述控制器IOO通常为微处理器，且用于控制所述整个系统。 将参考图2对所述控制器100的操作进行详细描述。
所述控制器100还包括街灯控制单元110，该街灯控制单元110用以基 于由所述光敏元件500感测的光的总量来控制灯400的开闭，且所述控制器 100还包括跟踪控制单元120，该跟踪控制单元120用以控制所述跟踪驱动 单元600从而使太阳能电池210能面向由光敏元件500感测到的发光物体。 所述街灯控制单元110控制街灯的操作。该街灯控制单元110可以根据从太 阳能电池210供给到充电单元200的电流来检测光的总量，从而开闭街灯。 所述街灯控制单元110可以检测由光敏元件500感测的光的总量以使该街灯 在白天关闭并在夜晚开启。街灯控制单元110可将太阳能电池210、风能发电单元220或燃料电池发电单元230产生的电能充入蓄电池300，并进行控 制以使电能可以在白天或夜晚被供给到灯400。
所述跟踪控制单元600通过接收由光敏元件500感测到的光的总量来检 测太阳的位置。该跟踪控制单元600被控制从而使太阳能电池210面向太阳。 由此，可以增加由太阳能电池210吸收的光能总量。
所述远程可控的自发电街灯还包括螺旋桨225和风能发电单元220，从 而将由风能产生的电能供给到充电单元200。所述控制器IOO还包括风能发 电控制单元130，该风能发电控制单元130控制风能发电单元220的操作， 且所述控制器100还包括电池控制单元125，该电池控制单元125用于控制 太阳能电池210当螺旋桨225以大于预定转速的速度转动时保持水平。
所述风能发电单元220将所述螺旋桨225的转动能量转换为交流(AC) 电压。当螺旋桨225随风以大于3.1m/s的转速旋转时，风能发电单元220 开始产生电能。所述螺旋桨225可以由碳化纤维构成。所述AC电压被应用 于充电单元200，该AC电压还被转换为具有恒压特性的电能，并积聚在蓄 电池300中。
所述充电单元200可以接收由太阳能电池210或风能发电单元220产生 的电能。充电单元200可以同时接收由太阳能电池210和风能发电单元220 产生的电能。在此情况下，充电单元200还包括防止回流过滤器，从而避免 由太阳能电池210和风能发电单元220产生的电能相互回流。风能发电的操 作为本领域所公知，且这里省略了对该部分的详细描述。
所述风能发电单元220检测螺旋桨225的转速。当螺旋桨225以大于预 定的转速旋转时，风能发电控制单元130控制螺旋桨225的旋转。风能发电 控制单元130通过关闭供给到螺旋桨225的电机的电能来产生反电动势。因 此，由于摩擦力使得所述螺旋桨225停止旋转。所述风能发电控制单元130 可以参考关于天气预报或风速计的信息以确定螺旋桨225是否以大于预定转速的速度转动。因此，可以去除由于螺旋桨225的快速旋转所产生的噪音， 并保护包括螺旋桨225的风能发电单元220。
当风能发电单元220检测到螺旋桨225以大于预定转速的速度转动时， 所述电池控制单元125控制跟踪驱动单元600，从而使太阳能电池210能够 保持水平。因此，可以使太阳能电池210免受大风破坏。
所述远程可控的自发电街灯还可以包括燃料电池发电单元，该燃料电池 发电单元用于将化学能转换为电能。所述燃料电池发电单元230包括使燃料 氧化的正极、降低氧组分的负极以及夹于该正极和负极之间的电解膜。例如， 该燃料电池发电单元230可以是磷酸燃料电池，该磷酸燃料电池使用氢气、 空气中的氧气以及由注入碳化硅(SiC)基化合物的95%的浓磷酸构成的电 解液。然而，该燃料电池发电单元230并不限定为所述磷酸燃料电池。
所述远程可控的自发电街灯还包括照相机800以及用于将照相机800拍 摄的图像数据传送到远程终端的通信单元900。所述控制器IOO还包括图像 监视控制单元140，从而控制安装在街灯上的照相机800的操作。
所述照相机800包括网络服务器，且该照相机800为由外部计算机访问 或远程可控的网络照相机。照相机800的网络服务器将从照相机800中看到 的图像发送到网络地址，从而使位于远程区域的物体能够通过因特网被实时 监视。图像监视控制单元140控制照相机驱动单元810来操作所述照相机。
所述通信单元900通过通信网络将图像数据传送到外部远程终端，并从 该远程终端接收远程控制信号。例如，所述通信网络可以是因特网或无线电 通信网络。通信单元900是因特网模块。该通信单元900包括用于因特网通 信的硬件和软件，并可通过例如超文本传输协议(HTTP)或传输控制协议/ 网际协议(TCP/IP)的协议来进行通信。
所述远程可控的自发电街灯的控制器IOO还包括通信中继单元160，该 通信中继单元160用于通过通信单元900接收来自外部的数据，并通过通信
10单元900将该数据的至少一部分传送到外部。所述通信单元900可以具有不 对称配置的发射机/接收器单元。图1显示了一个远程终端与多个街灯通信的 通信系统。在此情况下，所述街灯可以作为主/从属装置。
主街灯M与远程终端通信，且从属街灯S通过所述主街灯M接收控制 信号或状态信号。例如，主街灯M的通信中继单元160收集、分析并存储 来自从属街灯S的数据，并基于由操作者预置的时间间隔将该数据传送到远 程终端。从属街灯S的通信中继单元160传送数据到下一个从属街灯S或主 街灯M。
所述远程终端和所述主街灯M的通信单元900可以通过宽带码分多址 (WCDMA)、因特网、卫星等相互通信。可以在主街灯M和从属街灯S之 间或从属街灯S与从属街灯S之间建立无线/有线局域网(LAN)通信。例 如，可以使用LAN通信技术，例如紫锋协议(Zigbee)或蓝牙。
所述控制器100还包括远程控制单元150，该远程控制单元150用于根 据从通信单元900接收到的数据来控制街灯的操作，并用于通过通信单元 900传送关于街灯操作的数据。该远程控制单元150从由通信传送单元160 传送的控制信号中检测相应于分配到远程控制单元150的街灯的信号。例如， 每个街灯被分配一个独有的身份(ID)以检测相应的数据。远程控制单元 150根据检测到的控制信号来控制街灯的操作。
所述远程控制单元150将数据从温度传感器700、第一检测单元310和 第二检测单元420传送到通信中继单元160。所述温度传感器700指示街灯 周围的温度。第一检测单元310被连接到充电单元200的输出端以检测该充 电单元200的输出电压。第二检测单元420控制开关单元410的开闭并检测 蓄电池300的充电情况。例如，当所述第二检测单元420在开关闭合的情况 下值为零时，意味着蓄电池300被放电。远程控制单元150检测来自街灯的 组件的电流、电压和温度并将该电流、电压和温度传送到其他街灯或远程终端。
所述远程控制单元150通过通信单元900将状态数据信号传送到远程终 端。因此，可以从远程终端确定所述街灯的情况、能量充电情况、电泄漏和
所述远程控制单元150可以通过从远程终端接收的控制信号来控制所述 控制器100的组件。因此，可以通过远程终端迅速修理所述街灯。
对本领域技术人员来说显然的是，在不背离本发明的精神或范围的情况 下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，试图使本发明覆盖该发明提 供的修改和变化，这些修改和变化属于所附权利要求及其等价物的范围内。
本发明可被有效地应用到能被远程监视和控制的远程可控的自发电街灯。
权利要求
1.一种远程可控的自发电街灯，包括灯，用于将电能转换为光；太阳能电池，用于将日光转换为电能；充电单元，用于将所述转换后的电能转换为具有恒压特性的电能；蓄电池，用于积聚来自所述充电单元的电能；光敏元件，用于感测光；跟踪驱动单元，用于移动所述太阳能电池；以及控制器，该控制器包括用以控制所述灯的开闭的街灯控制单元，以及用以控制所述跟踪驱动单元以使所述太阳能电池能够面向由所述光敏元件感测的太阳的跟踪控制单元。
2. 根据权利要求1所述的远程可控的自发电街灯，该街灯还包括具有 螺旋桨的风能发电单元，该风能发电单元将由风力产生的动能转换为电能， 并将该电能提供给所述充电单元，其中所述控制器还包括风能发电控制单元，该风能发电控制单元控制所述风能发电单元的操 作；以及电池控制单元，在所述螺旋桨以大于预定转速的速度转动时，该电池控 制单元控制所述太阳能电池保持水平。
3. 根据权利要求2所述的远程可控的自发电街灯，该街灯还包括燃料 电池发电单元，该燃料电池发电单元用于将燃料的化学能转换为电能，并用 于将该电能供给到所述充电单元。
4. 根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的远程可控的自发电街灯， 该街灯还包括照相机，用于近距离对物体拍摄图像；以及 通信单元，用于将所述图像传送到远程终端，其中所述控制器进一步包括图像监视控制单元，该图像监视控制单元用 于控制所述照相机的操作。
5. 根据权利要求4所述的远程可控的自发电街灯，其中所述控制器还 包括通信中继单元，该通信中继单元用于通过所述通信单元从外部接收数 据，并通过所述通信单元将该数据的至少一部分传送到外部。
6. 根据权利要求5所述的远程可控的自发电街灯，其中所述控制器还 包括远程控制单元，该远程控制单元用于基于来自所述通信单元的数据来控 制所述街灯的操作，该远程控制单元还用于通过所述通信单元来传送关于所 述街灯的操作的数据。
全文摘要
提供一种远程可控的自发电街灯，该街灯包括用于将电能转换为光的灯；用于将日光转换为电能的太阳能电池；用于将所述转换后的电能转换为具有恒压特性的电能的充电单元；用以从所述充电单元积聚电能的蓄电池；用于感测光的光敏元件；用于移动所述太阳能电池的跟踪驱动单元；以及控制器，该控制器包括用以控制所述灯的开闭的街灯控制单元，以及用以控制所述跟踪驱动单元从而使所述太阳能电池能够面向被所述光敏元件感测的太阳的跟踪控制单元。
文档编号H05B37/02GK101322444SQ200680045111
公开日2008年12月10日 申请日期2006年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者金成泰 申请人:金成泰