發(fā)布時(shí)間:2018/9/10 9:04:15 來源:本站
太陽能路燈利用太陽能作為電能來源,不消耗電網(wǎng)電能、施工簡(jiǎn)單且不污染環(huán)境,被稱為新一代綠色環(huán)保照明產(chǎn)品,越來越受到人們的關(guān)注。太陽能路燈系統(tǒng)的性能取決于太陽能電池板的發(fā)電效率、蓄電池的儲(chǔ)能以及LED光源工作狀態(tài),因此對(duì)上述主要部件工作參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障隱患,是路燈快速檢修的關(guān)鍵,也是市政路燈管理所面臨的難題。其原因是現(xiàn)在的太陽能路燈只采用自身配備的蓄電池充放電控制器進(jìn)行管理、相互孤立,路燈管理所無法獲知路燈具體工作參數(shù),更不能對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析判斷;本文針對(duì)該問題將分布智能式結(jié)構(gòu)的概念引入路燈管理控制,將每個(gè)路燈控制器設(shè)計(jì)成一個(gè)分布智能型的測(cè)控終端,除了自身可依據(jù)內(nèi)嵌的微控制器程序指令對(duì)路燈進(jìn)行控制管理,更重要的是利用無線數(shù)傳技術(shù)與測(cè)控分站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,分站再與測(cè)控主機(jī)通信,主機(jī)還可接入上位機(jī),依次階梯遞進(jìn)構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò),使得路政管理所在需要時(shí)由測(cè)控主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路燈參數(shù),解決問題。另外,路燈自帶的控制器根據(jù)感光開關(guān)控制LED燈亮滅,存在大面積路燈亮滅動(dòng)作不一致的情況,影響觀感且還使得蓄電池壽命不一致,增加維護(hù)難度。為此,研究一種新型的太陽能路燈管理系統(tǒng)具有服務(wù)公眾的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。
太陽能路燈無線測(cè)控系統(tǒng)由位于市政路燈管理所的測(cè)控中心主機(jī)、工作于現(xiàn)場(chǎng)道路路燈上的測(cè)控終端以及測(cè)控分站組成,采用無線數(shù)傳電臺(tái)組建無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。
圖1 太陽能路燈無線測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)成
在測(cè)控分站的數(shù)傳電臺(tái)無線管理有效范圍內(nèi),如果需要增加被管理路燈,每個(gè)新路燈上需要安裝一個(gè)測(cè)控終端。當(dāng)新的測(cè)控終端設(shè)備投入使用,測(cè)控中心主機(jī)會(huì)通過測(cè)控分站自動(dòng)搜索到新增設(shè)備,并分配給相應(yīng)的數(shù)據(jù)地址進(jìn)行管理。如果在另外的地區(qū) (即超出分站無線數(shù)傳電臺(tái)的管理范圍)增加被管理的太陽能路燈,只需要增加一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站和若干臺(tái)測(cè)控終端即可,如圖2左半側(cè)所示。由此可見,系統(tǒng)組網(wǎng)便捷,并可以在需要的地區(qū)內(nèi)無限擴(kuò)展。
圖2 無線數(shù)傳電臺(tái)組網(wǎng)示意圖
測(cè)控中心主機(jī)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)路燈的工作參數(shù)和控制路燈的工作狀態(tài)。主機(jī)可工作于室內(nèi)用市電 (AC220V)供電;也可使用車載電源(DC12V點(diǎn)煙適配器)供電,方便現(xiàn)場(chǎng)檢修路燈。其硬件結(jié)構(gòu)如圖3。
圖3 測(cè)控中心主機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖
測(cè)控中心主機(jī)(以下簡(jiǎn)稱主機(jī))采用A tmel Av rmega128微控制器作為控制核心,通過內(nèi)置大功率無線數(shù)傳電臺(tái)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站的數(shù)據(jù)交換。主機(jī)采用菜單化操作,通過液晶顯示屏和鍵盤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查看、控制指令輸入。主機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)獲取現(xiàn)場(chǎng)所有路燈工作參數(shù)并通過液晶屏顯示,包括每臺(tái)路燈的太陽能電池板對(duì)蓄電池的充電電流、蓄電池電壓、放電電流和LED燈工作電流等參數(shù);主機(jī)具備精準(zhǔn)時(shí)鐘模塊,同時(shí)安裝光強(qiáng)傳感器,可以通過設(shè)定的控制程序控制所有路燈在規(guī)定的時(shí)間或光強(qiáng)時(shí)的亮滅;當(dāng)檢測(cè)到電參數(shù)異常時(shí),主機(jī)自動(dòng)報(bào)警并顯示故障參數(shù);主機(jī)具備PC串行通訊接口,配合上位機(jī)軟件可以將接受到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)存儲(chǔ)和打印,為以后的路燈管理提供參考。主機(jī)電氣參數(shù)如表1所示。
表1 測(cè)控中心主機(jī)電氣參數(shù)
實(shí)際情況中,路燈管理所與太陽能路燈區(qū)域距離較遠(yuǎn),為實(shí)現(xiàn)放置于路燈管理所的主機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸,特設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站通過大功率數(shù)傳電臺(tái)與測(cè)控中心主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,保證通訊距離和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確;同時(shí)它還負(fù)責(zé)與安裝在現(xiàn)場(chǎng)路燈上的測(cè)控終端進(jìn)數(shù)據(jù)交換。測(cè)控終端與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站硬件結(jié)構(gòu)基本相同,如圖4所示,區(qū)別是測(cè)控終端內(nèi)置低功率數(shù)傳電臺(tái),而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站配備的是大功率數(shù)傳電臺(tái)。測(cè)控終端安裝于路燈上,與太陽能路燈控制器一同使用,具備微控制器系統(tǒng)、電參量檢測(cè)模塊、繼電器控制模塊,通過內(nèi)置的低功率數(shù)傳電臺(tái)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站的數(shù)據(jù)交換。
圖4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站(終端)硬件結(jié)構(gòu)圖
在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站(終端)中,電參量檢測(cè)模塊的作用是檢測(cè)太陽能電池板工作電流、LED燈工作電流和蓄電池電壓,其性能好壞十分重要。其中電流檢測(cè)采用lt6106單片式高端電流檢測(cè)放大器,因?yàn)閱纹诫娏鳈z測(cè)放大器能夠在一個(gè)小型封裝之內(nèi)提供眾多的功能,利用它可使電流的監(jiān)視和控制得以極大的簡(jiǎn)化。如圖5所示,該芯片通過兩個(gè)電阻設(shè)置增益、最大失調(diào)電壓為250μV、最大輸出電流為1mA、供電電源電壓為2.7~36V、工作溫度:-40~125℃。蓄電池電壓檢測(cè)采用精密采樣電阻分壓獲得。電氣參數(shù)如表2所示。
圖5 lt6106實(shí)際應(yīng)用電路
太陽能路燈無線測(cè)控系統(tǒng)工作均由主機(jī)發(fā)起,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析,再與相應(yīng)的測(cè)控終端聯(lián)系。測(cè)控中心主機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站與所有測(cè)控終端采用廣播通訊方式。系統(tǒng)工作流程如圖6所示。
表2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站(終端)電氣參數(shù)
圖6 系統(tǒng)工作流程
目前,采用無線測(cè)控技術(shù),將分布智能式結(jié)構(gòu)與無線組網(wǎng)相結(jié)合的太陽能路燈管理系統(tǒng)已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用,完全解決了太陽能路燈管理中出現(xiàn)的不能遠(yuǎn)程控制問題。該系統(tǒng)具備太陽能電池板、蓄電池及LED燈工作電氣參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能,對(duì)出現(xiàn)的故障實(shí)現(xiàn)診斷和報(bào)警,同時(shí)系統(tǒng)還具有組網(wǎng)便捷的優(yōu)點(diǎn)。在節(jié)能減排、各地大力推廣太陽能路燈的今天具有極大的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
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