[发明专利]一种节能型自适应智能路灯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能型自适应智能路灯系统，属于自动化技术领域。

背景技术

随着人们生活节奏的加快，人们的夜行需求越来越多，路灯照明业也迎来了新的发展，随之而来的路灯能源消耗也变得越来越大，路灯系统的能源消耗成为了不可小觑的一部分，路灯系统的能量利用、算法控制和照明体验亟待改进。

目前的交通路灯和社区路灯多为并网运行路灯，对电网依赖和影响较大，独立性差，能耗也较大，存在可优化空间。同时，市面上也存在一些光伏节能路灯，但是在储能管理和与电网的能量交互方面并不完善，表现并不理想，需要改进。

在控制方案上，大多数路灯为时控系统，在预先设定的时间内开关路灯，这种路灯控制系统的灵活性差，开关路灯的时间准确率低，不能根据外界环境和行人状况即时调整工作状态，路灯损坏故障排除也较为困难，造成了能源浪费的同时也一定程度上影响了市民的出行体验。另外，存在一种内置光敏传感器的路灯控制方式，通过预先设置的光敏传感器返回电压的阈值来开关路灯。然而，此种单一传感器的控制方法稳定性差，容易受到外界环境的干扰。而内置红外传感器或者声控装置的路灯控制方式，通过检测路灯周围的行人状况来做出开关灯的动作，此种方式会造成开灯的时滞，这种控制方式单方面考虑了能源的节省而没有顾及到行人的体验和安全。

综上所述，现有路灯系统普遍存在控制方式不完善、系统独立性不好、能耗较高以及用户体验不佳等缺点，如何改进旧有路灯系统的不足、提升现有路灯系统的各方面指标已成为当今路灯设计应用中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

本发明提供一种节能型自适应智能路灯系统，本发明采用太阳能与电网互补供电，实时调整太阳能电池板倾角保持能量吸收率最大，并将能量储存在蓄电池中。采集环境数据，依据环境数据包括实时光照强度和行人车辆流量，自动优化发光部高度与照射角度，调整LED集成模块亮度。达到优化路灯照明效果、延长夜间视距、提升夜间出行安全性、提高能源利用率、节能减排的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种节能型自适应智能路灯系统，包括主控模块、LED集成模块、太阳能电池板、蓄电池模块、并网运行模块。所述一种节能型自适应智能路灯系统还包括信息接收与闭环反馈模块、功率调节模块、发光部调节模块、电池板调节模块。

作为本发明的进一步优选，所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板，在阳光照射下产生直流电，通过稳压电路使输出的电压稳定，为整个系统提供电能；所述蓄电池模块为铅蓄电池，用于存储太阳能电池板产生的当前无法消耗的多余电能；所述并网运行模块用于在太阳能电池板和蓄电池模块无法满足当前功耗条件时将电网电压通过稳压电路稳压后为系统供能。

作为本发明的进一步优选，所述主控模块采用STM32F407单片机，用于采集传感器数据并向整个系统输出控制信号；所述信息接收与闭环反馈模块包括一组红外传感器和一组光敏传感器，实时采集环境数据经过数据处理后进行反馈；采用一组五个HC-SR501红外传感器，探测道路车流量与人流量大小，四个红外传感器分别安装在路灯5m高处朝向东西南北四个方向，向下倾斜10度角，依据

式中：l为路面距离，x为传感器高度，α为传感器倾角。

监测路灯周围28.3m范围，一个红外传感器用于监测路灯正下方。采用一组12 个GY-30光敏传感器，用于探测外部光强以调整LED发光亮度以及太阳能电池板倾角，12个光敏传感器呈圆形向外排列在路灯顶部的与地面平行的圆盘上。光敏传感器向上的仰角为30度。

LED灯珠芯片表面出射的光线占总光线的绝大部分,且光线出射满足 Lambertian分布。因此,该表面发光强度空间分布可表示为:

I_i＝I_n*cosi

式中:In为发光面在法线方向的发光强度,Ii为和法线成任意角度i方向的发光强度。

本发明发光原理图见图2，LED集成模块光强与偏离其中轴线的角度有关，用矢量长度1表示该角度光强，则LED发光原理符合Lambertian分布，因此可通过调节发光部高度和角度调整路面光照强度，达到光线利用率最大。

依据模型计算得到的相对光强分布曲线见图3，图中叉点为实际测量中相对光强为100％、75％、50％以及25％对应的点。从图中可以看出：在一定的误差范围内,实测光强分布与模型计算得到的曲线能够比较好地吻合。