[發(fā)明專利]一種利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置及其控制方法

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• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN105042484A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫壽山;王詩鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 山東巨益新能源有限公司
• 主分類號: F21S9/03
• 分類號: F21S9/03;F21S9/02;F21V23/00;H05B37/02;F21W131/103;F21Y101/02
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11308
• 代理人: 李斌

1.一種利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，包括一個或多個LED路燈，其中每個LED路燈包括底座，艙門組件，燈桿，具有LED光源的一個或多個燈頭，太陽能電池組件，風(fēng)力發(fā)電裝置，光敏傳感器，紅外接收器和無線通訊模塊，其特征在于：燈桿的下端設(shè)置在底座上，燈桿的上端上設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置和太陽能電池組件，光敏傳感器設(shè)置于太陽能電池組件，紅外接收器和無線通訊模塊設(shè)置于風(fēng)力發(fā)裝置上；燈桿為中空結(jié)構(gòu)，在燈桿下端的中空結(jié)構(gòu)中設(shè)置控制器和蓄電池，控制器分別連接蓄電池，太陽能電池組件，風(fēng)力發(fā)電裝置，光敏傳感器，紅外接收器，無線通訊模塊以及LED光源；光敏傳感器檢測外部光照強(qiáng)度信息，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送給控制器，控制器將外部光照強(qiáng)度信息進(jìn)行歸一化處理，將歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息進(jìn)行分級，按照分級級數(shù)控制LED光源的發(fā)光功率；無線通訊模塊用于將蓄電池的實時電量信息、太陽能電池組件和風(fēng)力發(fā)電裝置的狀態(tài)信息、LED光源的狀態(tài)信息、處理前和/或處理后的光照強(qiáng)度信息中的一種或幾種發(fā)送給遠(yuǎn)端服務(wù)控制器，并且還用于接收遠(yuǎn)端服務(wù)器的操控命令，通過控制器對智能LED路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程操控；紅外接收器用于接收紅外遙控器的操控命令，通過控制器對智能LED路燈進(jìn)行紅外遙控；燈桿的長度為L，風(fēng)力發(fā)電裝置設(shè)置在燈桿的L1處，太陽能電池組件設(shè)置在燈桿的L2處，具有LED光源的一個或多個燈頭設(shè)置在燈桿的L3處，其中L1、L2、L3滿足：0.98L≤L1≤0.95L，0.85L≤L2≤0.7L，0.35L≤L3≤0.8L；

其中所述將歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息進(jìn)行分級是將歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息分為5級，滿足：

1級：當(dāng)0≤S≤0.1，輸出100％功率；

2級：當(dāng)0.1＜S≤0.2，輸出85％功率；

3級：當(dāng)0.2＜S≤0.4，輸出65％功率；

4級：當(dāng)0.4＜S≤0.6，輸出30％功率；

5級：當(dāng)0.6＜S≤1，輸出0％功率；

其中S為歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息；

所述利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置還包括云服務(wù)器，每個LED路燈中的無線通訊模塊在將蓄電池的實時電量信息、太陽能電池組件和風(fēng)力發(fā)電裝置的狀態(tài)信息、LED光源的狀態(tài)信息、處理前和/或處理后的光照強(qiáng)度信息中的一種或幾種發(fā)送給遠(yuǎn)端服務(wù)控制器的同時也發(fā)送給云服務(wù)器，云服務(wù)器將接收到的信息進(jìn)行存儲；

所述利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置還包括無線設(shè)備，用于讓監(jiān)控人員從將云服務(wù)器存儲的信息下載后處理顯示，并且還用于向無線通訊模塊發(fā)出操控命令，無線通訊模塊接收無線設(shè)備的操控命令，通過控制器對智能LED路燈進(jìn)行無線操控。

2.如權(quán)利要求1所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：所述燈頭包括連接支架，連接支架連接燈桿并且向外延伸，使得LED光源遠(yuǎn)離燈桿。

3.如權(quán)利要求2所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：所述燈頭為兩個或三個。

4.如權(quán)利要求1所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：風(fēng)力發(fā)電裝置采用電磁渦流制動方式。

5.如權(quán)利要求1所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：控制器為TMS3202407A芯片，以升壓BOOST電路為主電路，采用雙路控制結(jié)構(gòu)，一路使用數(shù)字PI控制器，一路使用基于模糊控制的最大功率點跟蹤器。

6.如權(quán)利要求1所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：LED路燈采用脈沖寬度調(diào)制PWM結(jié)合脈沖寬度集成最大功率點MPPT集成控制方式。

7.如權(quán)利要求1所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：所述無線設(shè)備為PC，筆記本電腦，ipad和/或手機(jī)。

8.如權(quán)利要求1所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置，其特征在于：所述無線通訊模塊為2G模塊，3G模塊，4G模塊，和/或WIFI模塊的一種或幾種的組合。

9.一種利用如上述權(quán)利要求1-8任一項所述的利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對每個智能LED路燈進(jìn)行校準(zhǔn)、檢測；

(2)夜間和陰雨天無陽光時由風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)電，或晴天由太陽能電池組件發(fā)電，或在既有風(fēng)又有太陽能的情況下由風(fēng)力發(fā)電裝置和太陽能電池組件同時發(fā)電，當(dāng)采用風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電時，利用電磁渦流制動控制方式進(jìn)行控制，當(dāng)風(fēng)輪超過風(fēng)力發(fā)電裝置額定轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)功率輸出時,通過脈寬調(diào)制方式向風(fēng)機(jī)內(nèi)的電磁渦流緩速器自動發(fā)出電磁信號，通過控制勵磁電流來調(diào)節(jié)制動力矩，限制風(fēng)輪的快速轉(zhuǎn)動；

(3)將步驟(2)發(fā)出的電存儲到蓄電池組中，如果發(fā)出的電能超過蓄電池和逆變輸出需要時，通過脈寬調(diào)制芯片進(jìn)行無級卸載；

(4)當(dāng)需要電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡ㄟ^輸電路送到LED光源處，按照分級級數(shù)控制LED光源的發(fā)光功率，其中所述將歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息進(jìn)行分級是將歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息分為5級，滿足：

1級：當(dāng)0≤S≤0.1，輸出100％功率；

2級：當(dāng)0.1＜S≤0.2，輸出85％功率；

3級：當(dāng)0.2＜S≤0.4，輸出65％功率；

4級：當(dāng)0.4＜S≤0.6，輸出30％功率；

5級：當(dāng)0.6＜S≤1，輸出0％功率；

其中S為歸一化處理后的光照強(qiáng)度信息；

(5)通過無線通訊模塊將蓄電池的實時電量信息、太陽能電池組件和風(fēng)力發(fā)電裝置的狀態(tài)信息、LED光源的狀態(tài)信息、處理前和/或處理后的光照強(qiáng)度信息中的一種或幾種發(fā)送給遠(yuǎn)端服務(wù)控制器，遠(yuǎn)端服務(wù)控制器監(jiān)控LED路燈的狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)故障時，遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送無線的操控命令，無線通訊模塊接收到操控命令后發(fā)送給控制器，控制器對智能LED路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程操控；

(6)通過無線通訊模塊將蓄電池的實時電量信息、太陽能電池組件和風(fēng)力發(fā)電裝置的狀態(tài)信息、LED光源的狀態(tài)信息、處理前和/或處理后的光照強(qiáng)度信息中的一種或幾種發(fā)送給云服務(wù)器；監(jiān)控人員通過無線設(shè)備將從將云服務(wù)器存儲的信息下載后處理顯示，無線設(shè)備監(jiān)控LED路燈的狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時，通過無線設(shè)備發(fā)送操控命令，無線通訊模塊接收到操控命令后發(fā)送給控制器，控制器對LED路燈進(jìn)行無線操控；

(7)巡視LED路燈的狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障時，直接通過紅外遙控器發(fā)出操控命令，紅外接收器接收紅外遙控器的操控命令，通過控制器對智能LED路燈進(jìn)行紅外控制；

(8)重復(fù)步驟(2)-(7),當(dāng)不需要對利用風(fēng)光能源的智能LED路燈裝置進(jìn)行控制時，終止。