基于物聯(lián)網(wǎng)云控技術(shù)的LED智能照明研究

江華麗 林介本 林蘇煒 葉雪琳 韓夢超

摘 要 傳統(tǒng)市電路燈存在能耗大、線路布設(shè)復(fù)雜，還需要人工或采用額外定時器設(shè)定開關(guān)時間，傳統(tǒng)太陽能 LED路燈采用鉛酸電池和膠體電池，存在電池重量過重，電池放電效率過低等問題。文章研究基于物聯(lián)網(wǎng)云控技術(shù)的LED智明研究，燈源采用高效大功率LED太陽能專用路燈，具有亮度高、安裝簡便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；LED；太陽能

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）236-0110-02

太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。太陽能路燈是以太陽能作為電能供給用來提供夜間道路照明，只要陽光充足就可以就地安裝等特點(diǎn)。燈桿與電池組件一體化設(shè)計，具有抗風(fēng)能力，內(nèi)部采用智能化充放電和微電腦光、時控制技術(shù)，可以充分滿足智慧城市、農(nóng)村的路燈照明需求。

1 硬件電路設(shè)計

由于太陽能電池板產(chǎn)生的電壓和電流與所處環(huán)境的光照強(qiáng)度有關(guān)，所以系統(tǒng)通過光敏電阻來設(shè)計光控開關(guān)。光敏電阻主要是負(fù)責(zé)采集光照強(qiáng)度信息光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。通過這一特性采用光敏電阻來負(fù)責(zé)采集光照強(qiáng)度信息。控制系統(tǒng)的光控開關(guān)如圖1所示，光敏電阻與電阻R1進(jìn)行串聯(lián)，在光照低于100-150lux的光環(huán)境下，光敏電阻阻值較大，其上端為高電平T1導(dǎo)通，T2基集獲得高電平，繼電器開始工作即開關(guān)導(dǎo)通，燈亮。在光照高于100-150lux的光環(huán)境下，工作狀態(tài)相反，開關(guān)斷開，燈滅[1-3]。或者當(dāng)沒有陽光時，光強(qiáng)降至啟動點(diǎn)，根據(jù)每段功率設(shè)置時間一次運(yùn)行。如果某段時間設(shè)置為0，此功率段不運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行完所有時間后，負(fù)載停止輸出。當(dāng)有陽光時，光強(qiáng)升到啟動點(diǎn)，負(fù)載停止工作。這樣的設(shè)計可以做到無需人為的進(jìn)行路燈的開光，降低勞動力。

由于本智能路燈系統(tǒng)需要一個與標(biāo)準(zhǔn)時間相同的時鐘作為系統(tǒng)的主要時間軸，因此微處理器中具有晶振為32 768Hz的模塊的RTC時鐘。RCT電路如圖2所示。該模式下用戶可以通過按鍵控制負(fù)載的打開與關(guān)閉，而不管是否在白天或者晚上都可通過遙控器進(jìn)行操作，沒有按鍵設(shè)置則返回正常工作模式繼續(xù)運(yùn)行。

監(jiān)控設(shè)計采用功率為3W 300瓦360°全景攝像頭，10m遠(yuǎn)也能看清人臉，讓監(jiān)控?zé)o盲區(qū)。并帶有夜視功能，夜視范圍達(dá)5m～10m[4-7]。由太陽能和鋰電池供電，55W單晶硅太陽能板可連續(xù)工作3-5個陰雨天。太陽能是新型綠色低碳的資源，在戶外無電的環(huán)境下采用太陽能安防照明一體化的監(jiān)控既可很好的節(jié)能同時實現(xiàn)全方面的監(jiān)控。因為需要采集光度情況、LED路燈當(dāng)前狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過傳輸回云后臺，便于隨時隨地查看和更改。控制系統(tǒng)采用NB智能控制技術(shù)進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)傳輸。

2 軟件電路設(shè)計

通過控制輸出高電平的時間來確定輸出燈光的強(qiáng)度。因此RTC時鐘可以實現(xiàn)多種工作模式，并可以采用遙控裝置設(shè)定不同的時控方法。實際亮燈時間12小時，相當(dāng)于滿功率點(diǎn)亮7小時，節(jié)約相當(dāng)于5個小時的電能。串行時鐘芯片只需占用CPU的2-3條I/O口線，可大大減小產(chǎn)品體積線接口[8-10]。

3 系統(tǒng)調(diào)試

充電分為三段充電方式，采用降壓方式充電：

1）涓流充電：當(dāng)電池電壓低于電池低壓斷開電壓時，采用小電流涓流充電方式。

2）MPPT充電：當(dāng)電池電壓處于電池低壓恢復(fù)電壓和浮充電壓之間時，采用最大電流方式充電（MPPT充電方式）。

3）浮充充電：當(dāng)電池電壓高于浮充充電電壓時，采用恒壓調(diào)節(jié)浮充充電方式。

4 技術(shù)特色

使用晶振為32 768Hz的模塊的RTC時鐘控制，定時控制精確。采用三元鋰電池，充放電效率高，體積小，便于安裝。高效的MPPT電池充電管理系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的太陽能充電方式，可多充電10%～50%。控制器能夠通過對各個接入部件的監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時可通過自身的調(diào)整修復(fù)故障，并保留故障信息可供后續(xù)問題的查找；當(dāng)出現(xiàn)無法修復(fù)的故障時會自動的上報告警信息。無線組網(wǎng)通訊：控制器可直接對控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制。數(shù)據(jù)采集功能：控制器可對接入控制器的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可實時通過無線獲取數(shù)據(jù)，并記錄生成報表。高效的電池管理系統(tǒng)，對電池的充放電高效的管理，延長電池的使用壽命。

5 結(jié)論

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費(fèi)以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)。本文以智能路燈作為研究對象，對太陽能路燈的現(xiàn)狀和問題診斷進(jìn)行分析。設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，為輔助太陽能智能路燈控制的研究與實現(xiàn)提供一定的參考價值。

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