[發明專利]一種節能型自適應智能路燈系統

在審

• 申請號: 201711155487.0
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107872911A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 馮世通;姚錦瑋;夏元興;孫康;夏實秋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 成立珍

1.一種節能型自適應智能路燈系統，其特征在于，包括主控模塊、LED集成模塊、太陽能電池板、蓄電池模塊、并網運行模塊、信息接收與閉環反饋模塊、功率調節模塊、發光部調節模塊和電池板調節模塊；所述太陽能電池板為單晶硅太陽能電池板，在陽光照射下產生直流電，通過穩壓電路使輸出的電壓穩定，為整個系統提供電能；所述蓄電池模塊為鉛蓄電池，用于存儲太陽能電池板產生的當前無法消耗的多余電能；所述并網運行模塊用于在太陽能電池板和蓄電池模塊無法滿足當前功耗條件時將電網電壓通過穩壓電路穩壓后為系統供能。

2.根據權利要求1所述的一種節能型自適應智能路燈系統，其特征在于：所述主控模塊采用STM32F407單片機，用于采集傳感器數據并向整個系統輸出控制信號；所述信息接收與閉環反饋模塊包括一組紅外傳感器和一組光敏傳感器，實時采集環境數據經過數據處理后進行反饋；采用一組五個HC-SR501紅外傳感器，探測道路車流量與人流量大小，四個紅外傳感器分別安裝在路燈5m高處朝向東西南北四個方向，向下傾斜10度角，監測路燈周圍28.3m范圍，一個紅外傳感器用于監測路燈正下方；

采用一組12個GY-30光敏傳感器，用于探測外部光強以調整LED發光亮度以及太陽能電池板傾角，12個光敏傳感器呈圓形向外排列在路燈頂部的與地面平行的圓盤上。光敏傳感器向上的仰角為30度。

3.根據權利要求2所述的一種節能型自適應智能路燈系統，其特征在于：根據環境數據包括實時光照強度和行人車輛流量，依據Lambertian分布模型計算光強，通過發光部調節模塊，調節燈珠發光角度和高度，以保證最大亮度始終在路面，HC-SR501紅外傳感器優先級低于光傳感器，用于探測道路車流量人流量大小，返回車流量的軌跡，優先級較高的為安裝在燈柱頂部的GY-30光敏傳感器，它所反饋的外部光學信息與優先級低的紅外信息構成閉環控制，以修正路燈調節的光強與燈柱高度，發光部調節模塊與LED集成模塊受上述兩個外部采集的數據閉環控制。

4.根據權利要求3所述的一種節能型自適應智能路燈系統，其特征在于：路燈亮度分為4個擋位：100％功率提供的光強，75％功率提供的光強，50％功率提供的光強，25％功率提供的光強。根據主控模塊中的時鐘系統提供的參數，確定當地目前的時間，在某些時間區間內做一些強制的動作；根據不同的季節預設不同的夜間區間，在此區間內強制處于開燈狀態，開啟光敏傳感器，但光敏傳感器的參數只做參考用以調節不同的亮度擋位而不會導致路燈的關閉。在夜間區間的4/10至7/10的深夜區間內將路燈亮度調整至50％擋位，開啟人體紅外感應系統，當檢測到有行人通過時，0.2s內將亮度由50％擋位逐步調整至100％擋位；在夜間區間內，每天凌晨5點將路燈開到100％亮度擋位；

超過夜晚開燈時間區間后，根據光敏傳感系統提供的參數來調整路燈的工作狀態。通過光敏傳感器確定外界環境的光強，判斷光敏傳感系統返回的參數是否達到亮度換擋的閾值；當達到亮度換擋的閾值時，通過呼吸燈緩控控制方式，在1s內逐漸增加路燈的亮度最終調整至設定的亮度級別，以減少周圍行人的不適；信息接收與反饋系統在路燈打開時同時開啟，檢測光敏傳感器傳回的電壓參數，檢測功率調節系統的繼電器狀態和電壓等級，同時檢測路燈LED燈珠周圍的亮度，當檢測到故障產生時，通過燈珠上的三色LED故障提示燈來提示故障的種類；當檢測到光敏傳感系統傳回的電壓參數不在預設的范圍之內，則反饋光敏傳感系統故障，故障提示燈顯示黃色；當檢測到功率調節系統內的繼電器工作于非正常狀態或者提供的電壓等級不符合當前的亮度擋位，則反饋功率調節系統故障，故障提示燈顯示綠色。當檢測到LED燈珠周圍的照明亮度不符合當前的亮度擋位，則反饋LED燈珠電路故障，故障提示燈顯示紅色。

5.根據權利要求4所述的一種節能型自適應智能路燈系統，其特征在于：電池板調節模塊包括安裝在路燈柱底部的步進電機，以及穿過路燈柱內部的電機轉軸；太陽能電池板安裝在路燈頂部，固定于轉軸末端，與轉軸呈一定傾角，此角度依據各地緯度選取；12個光敏傳感器呈圓形向外排列在路燈頂部的與地面平行的圓盤上；光敏傳感器向上的仰角為30度；根據光照傳感器測量到的不同方位上的光照值確定光照度最大的方向、即與太陽光最接近垂直的方向，然后將控制信號傳送給步進電機帶著太陽能電池板轉動，使得太陽能電池板與太陽光盡可能垂直；太陽能電池板與太陽光垂直時太陽能電池板的利用率最高；將太陽能電池板與內部蓄電池通過集成電路相接，將太陽能轉為電能儲存在蓄電池中；光照傳感器繼續工作，當檢測到當前太陽能電池板不在與太陽光垂直的角度時，繼續將信號發送給步進電機，控制步進電機的轉動從而帶動太陽能電池板的轉動。