[發明專利]基于物聯網的自適應太陽能路燈結構

無效

• 申請號: 201310167115.5
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103338549A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 蘇剛;潘雷;范文;王秀麗;彭桂力
• 申請（專利權）人: 天津城市建設學院
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H02J7/35
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及太陽能光伏發電技術，特別是一種基于物聯網的自適應太陽能路燈結構。

背景技術

隨著環境污染、生態破壞及資源枯竭的日趨嚴重。近年來，世界各國競相實施了可持續發展的能源策略，其中利用太陽提供能量的光伏發電最受矚目。太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點，因此受到人們的廣泛關注，又因其不污染環境，而被稱為綠色環保產品。太陽能路燈即可用于城鎮公園、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度較小，交通不便經濟不發達、缺乏常規燃料，難以用常規能源發電，但太陽能資源豐富的地區。

太陽能路燈的關鍵部件之一—太陽能電池板，其較高造價占整個太陽能路燈系統造價的比重很大，且轉換效率還比較低。若能提高太陽能電池板的效率，太陽能路燈的成本便會隨之下降；隨著網絡技術的成熟，基于各種網絡的智能型太陽能路燈已成為發展趨勢。在基于ZigBee和GPRS的太陽能路燈照明系統中，經常由于傳輸網絡的擁塞，造成一些控制信息丟失，影響控制系統的使用質量。

發明內容

針對上述技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種基于物聯網的自適應太陽能路燈結構，采用神經網絡自適應方法跟蹤太陽能電池板的最大功率輸出，以利于提高太陽能電池板的轉化效率，降低路燈成本，并根據環境的變化自動調整路燈亮度，還可以對所有路燈進行實時監控，提升道路照明的管理效率。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種基于物聯網的自適應太陽能路燈結構，該結構通過ZigBee/GPRS網關與監控中心無線連接，其中：所述自適應太陽能路燈結構包括有太陽能電池板、DC/DC變換電路、蓄電池、LED燈頭、控制模塊及無線通信模塊；太陽能電池板的輸出與DC/DC變換電路相連，經調節后的輸出一路與蓄電池相連，另一路與LED燈頭相連，控制模塊與DC/DC變換電路、蓄電池、太陽能電池板及無線通信模塊相連。

本發明的效果是通過實時準確地跟蹤太陽能電池板的最大功率輸出，提高了太陽能電池板的轉化效率，使太陽能電池板的面積減少20%，整機生產成本下降12%；根據環境的變化自動調整路燈亮度；節約能源，減少二氧化碳排放量；通過路由算法解決了由于網絡的擁塞導致的一些控制信息在傳輸過程中的丟失；全面提升道路照明的管理效率，管理人員可獲得準確的路燈管理信息，節省人工巡燈工作以及相關的多種開支。

附圖說明

圖1為本發明的主機結構示意圖；

圖2為本發明的DC/DC變換電路；

圖3為本發明的OIF-Elman神經網絡結構圖；

圖4為本發明的MPPT系統控制原理圖；

圖5為本發明的ZigBee/GPRS網關示意圖；

圖6為本發明的通信平臺示意圖；

圖7為本發明的網絡路由的流程圖。

圖中：

1、太陽能電池板??2、DC/DC變換電路??3、蓄電池??4、LED燈頭

5、控制模塊??????6、無線通信模塊

具體實施方式

結合附圖對本發明的基于物聯網的自適應太陽能路燈結構加以說明。

本發明的基于物聯網的自適應太陽能路燈結構設計思想是采用智能神經網絡控制策略實現優化控制，著重解決光伏器件模型辨識方法的廣泛的自適應性，設計出具有通用性的控制器，使之具有在日照強度及環境溫度大范圍變化時，仍然可以快速、準確地跟蹤到太陽能電池的最大功率點，以提高其利用率，并根據環境變化自動調整亮度，具有較好的穩定性，對于降低整個太陽能路燈系統造價有著重要意義。針對我國市區照明系統中存在的路燈控制器路由算法、監控不便等問題，通過基于蟻群算法和傳統路由算法相結合的單燈調光節能控制器動態路由算法，采用Zigbee與GPRS進行數據傳輸，實現了單燈智能化遠程實時無線監控，并解決了由于網絡的擁塞導致的一些控制信息在傳輸過程中的丟失。

本發明的基于物聯網的自適應太陽能路燈結構，在該結構中,每一盞太陽能路燈通過本身的ZigBee無線通信模塊6與相鄰路燈的ZigBee無線通信模塊6組成自組織傳感網，并通過ZigBee/GPRS網關與監控中心無線連接，所述自適應太陽能路燈結構包括有太陽能電池板1、DC/DC變換電路2、蓄電池3、LED燈頭4、控制模塊5及無線通信模塊6。