本發(fā)明屬于路燈技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種太陽能路燈智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

城市路燈是一個(gè)城市必須的配套，方便人們夜間出行，也保證行人和車輛夜間出行安全，同時(shí)也是城市一道亮麗的風(fēng)景線，但是一個(gè)城市一個(gè)晚上消耗的路燈電量也是相當(dāng)可觀，如果只是使用現(xiàn)有電網(wǎng)來供電，則使用成本非常高，此問題急待解決。而太陽能可以說是取之不盡、用之不竭。太陽是整個(gè)太陽系中最大的天體，它所釋放的能量是維持地球生命的最主要的能量源。太陽能電池是一種能源轉(zhuǎn)化的光電組件，它在經(jīng)由太陽光照射后，可以把光的能量轉(zhuǎn)化成電能，如果能用太陽能電池來為路燈供電，則可以解決上述問題。

此外，傳統(tǒng)的路燈一般采用集中控制的方式，只在網(wǎng)關(guān)上安裝一個(gè)控制器。平時(shí)進(jìn)行控制路燈開關(guān)、調(diào)節(jié)亮度等操作要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)，一旦網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問題或者斷網(wǎng)，路燈將不受控制，多臺(tái)路燈在白天出現(xiàn)“與日爭輝”的現(xiàn)象屢見不鮮，造成能源大量浪費(fèi)。且路燈出現(xiàn)問題時(shí)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，需要人工去巡檢，浪費(fèi)大量人力，成本高，可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于為解決上述問題而提供一種可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈的狀態(tài)以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境情況等信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，管理效率和可靠性高，節(jié)省大量人力，使用太陽能供電，節(jié)省能耗，成本低的太陽能路燈智能控制系統(tǒng)

為此，本發(fā)明公開了一種太陽能路燈智能控制系統(tǒng)，包括若干路燈、集中控制器和遠(yuǎn)程控制中心，所述路燈設(shè)有第一2.4G無線收發(fā)模塊、染料敏華太陽能電池、控制模塊和充放電管理電路，所述集中控制器設(shè)有第二2.4G無線收發(fā)模塊和蜂窩網(wǎng)通信模塊，所述染料敏華太陽能電池通過充放電管理電路為路燈系統(tǒng)供電，所述充放電管理電路和第一2.4G無線收發(fā)模塊分別與控制模塊連接，所述路燈與集中控制器通過第一2.4G無線收發(fā)模塊和第二2.4G無線收發(fā)模塊進(jìn)行無線通信連接，所述集中控制器通過窩網(wǎng)通信模塊與遠(yuǎn)程控制中心通信連接，所述路燈之間通過第一2.4G無線收發(fā)模塊相互無線通信連接。

進(jìn)一步的，所述蜂窩網(wǎng)通信模塊為GPRS通信模塊。

進(jìn)一步的，所述路燈還設(shè)有環(huán)境信息傳感器和土壤監(jiān)測傳感器，所示環(huán)境信息傳感器和土壤監(jiān)測傳感器分別與控制模塊連接。

進(jìn)一步的，所述充放電管理電路包括超級(jí)電容電池、蓄電池、第一降壓轉(zhuǎn)換電路、第二降壓轉(zhuǎn)換電路、第一穩(wěn)壓電路、第二穩(wěn)壓電路、第一電壓檢測電路、第二電壓檢測電路和電流檢測電路，所述第一降壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端接蓄電池，輸出端分別接控制模塊、第一2.4G無線收發(fā)模塊和第二降壓轉(zhuǎn)換電路的電源端，所述染料敏化太陽能電池的輸出端與超級(jí)電容電池的輸入/輸出端連接，同時(shí)通過第一穩(wěn)壓電路與蓄電池連接，所述超級(jí)電容電池設(shè)有充放電控制電路，所述充放電控制電路與控制模塊連接，所述充放電控制電路控制超級(jí)電容電池在電壓低于設(shè)定值時(shí)充電，在電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)放電，所述第一穩(wěn)壓電路的控制輸入端接控制模塊的第一控制輸出端，所述第一穩(wěn)壓電路的狀態(tài)反饋端接控制模塊的第一控制輸入端，所述蓄電池通過第二穩(wěn)壓電路接負(fù)載，所述第二穩(wěn)壓電路的控制輸入端接控制模塊的第二控制輸出端，所述控制模塊分別通過第一電壓檢測電路和第二電壓檢測電路檢測蓄電池和染料敏化太陽能電池的電壓，所述控制模塊通過電流檢測電路檢測第二穩(wěn)壓電路輸出的電流大小，所述染料敏化太陽能電池通過第二降壓轉(zhuǎn)換電路為控制模塊供電。

進(jìn)一步的，所述控制模塊由型號(hào)為STM8芯片及其外圍電路組成。

進(jìn)一步的，所述第二降壓轉(zhuǎn)換電路包括型號(hào)為LM258的雙運(yùn)算放大器U2-A，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的同相輸入端接染料敏化太陽能電池的負(fù)端，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的電源端接第一降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的反向輸入端通過電阻R25接地，同時(shí)通過并聯(lián)的電容C2和電阻R26接其輸出端，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的輸出端接控制模塊的電流輸入端。

進(jìn)一步的，所述電流檢測電路包括型號(hào)為LM258的雙運(yùn)算放大器U2-B，所述雙運(yùn)算放大器U2-B的同相輸入端接第二降壓電路輸出端的負(fù)端，所述雙運(yùn)算放大器U2-B的反向輸入端通過電阻R17接地，同時(shí)通過并聯(lián)的電容C1和電阻R18接其輸出端，所述雙運(yùn)算放大器U2-B的輸出端接控制模塊的電流檢測輸入端，同時(shí)串聯(lián)電阻R30和R28接第二降壓電路輸出端的正端，電阻R30和R28之間的節(jié)點(diǎn)通過電阻R29接地。

進(jìn)一步的，所述第一穩(wěn)壓電路包括三極管Q1、Q11、Q9和Q5，場效應(yīng)管Q3和Q2，穩(wěn)壓二極管DZ2以及電感L1，所述三極管Q1的基極接控制模塊的第一控制輸出端，三極管Q1的集電極通過電阻R3接染料敏化太陽能電池的輸出端SOLAR和超級(jí)電容電池CE1的一端，同時(shí)接三極管Q9的集電極和場效應(yīng)管Q3的源極，超級(jí)電容電池CE1的另一端接地，三極管Q1和Q11的發(fā)射極接地，三極管Q11的基極接三極管Q1的集電極，三極管Q11的集電極串聯(lián)電阻R32接場效應(yīng)管Q3的源極，三極管Q9的基極接三極管Q11的集電極，三極管Q9的發(fā)射極接場效應(yīng)管Q3的柵極，同時(shí)正向串聯(lián)二極管D8接三極管Q9的集電極，穩(wěn)壓二極管DZ2的正端接三極管Q9的集電極，負(fù)端接三極管Q9的發(fā)射極，場效應(yīng)管Q3的漏極串聯(lián)電感L1接場效應(yīng)管Q2的漏極，場效應(yīng)管Q2的源極接蓄電池的正端，蓄電池的負(fù)端接地，場效應(yīng)管Q2的柵極依次串聯(lián)電阻R21和三極管Q5接地，三極管Q5的基極接控制模塊的第一控制輸入端。

進(jìn)一步的，所述第二穩(wěn)壓電路包括三極管Q12、Q10和Q14，場效應(yīng)管Q4和Q13，穩(wěn)壓二極管DZ3和DZ1以及電感L2，所述三極管Q12的基極接控制模塊的第二控制輸出端，三極管Q12的集電極通過電阻R4接蓄電池的正端BAT+，同時(shí)接三極管Q10的集電極和場效應(yīng)管Q4的源極，三極管Q12的發(fā)射極接地，三極管Q10的基極接三極管Q12的集電極，三極管Q10的發(fā)射極接場效應(yīng)管Q4的柵極，同時(shí)正向串聯(lián)二極管D9分別接三極管Q12的集電極和三極管Q14的基極，穩(wěn)壓二極管DZ3的正端接三極管Q10的集電極，負(fù)端接三極管Q10的發(fā)射極，場效應(yīng)管Q4的漏極串聯(lián)電感L2和二極管D6接負(fù)載的正端VOLOUT+，負(fù)載的負(fù)端VOLOUT-接地，三極管Q14的基極串聯(lián)電阻R2接在電感L1和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)上，三極管Q14的集電極接在電感L1和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)上，三極管Q14的發(fā)射極接場效應(yīng)管Q13的柵極，同時(shí)正向串聯(lián)二極管D5接三極管Q14的基極，場效應(yīng)管Q13的源極接在電感L1和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)上，場效應(yīng)管Q13的漏極接地，穩(wěn)壓二極管DZ1的正端接三極管Q14的集電極，負(fù)端接三極管Q14的發(fā)射極。

進(jìn)一步的，所述第一2.4G無線收發(fā)模塊由型號(hào)為PL1167的芯片組成。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明可以針對(duì)每個(gè)路燈進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，分布式控制。不僅路燈狀況、安裝位置、功耗情況、環(huán)境情況等信息一目了然，當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)發(fā)出通知，管理員及時(shí)派人去維修，改變了過去人工巡檢的局面，即節(jié)省人力成本，又提高了管理效率和可靠性，采用太陽能電池供電，節(jié)省能耗，成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的第一2.4G無線收發(fā)模塊及充放電管理電路的具體電路原理圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種太陽能路燈智能控制系統(tǒng)，包括若干路燈3、集中控制器2和遠(yuǎn)程控制中心1，所述路燈3設(shè)有第一2.4G無線收發(fā)模塊31、染料敏華太陽能電池、控制模塊和充放電管理電路(圖中未示出)，所述集中控制器2設(shè)有第二2.4G無線收發(fā)模塊22和蜂窩網(wǎng)通信模塊21，所述染料敏華太陽能電池通過充放電管理電路為路燈3系統(tǒng)供電，所述充放電管理電路和第一2.4G無線收發(fā)模塊31分別與控制模塊連接，所述路燈3與集中控制器2通過第一2.4G無線收發(fā)模塊31和第二2.4G無線收發(fā)模塊21進(jìn)行無線通信連接，所述集中控制器2通過窩網(wǎng)通信模塊22與遠(yuǎn)程控制中心1通信連接，所述路燈3之間通過第一2.4G無線收發(fā)模塊31相互無線通信連接。

本具體實(shí)施例中，蜂窩網(wǎng)通信模塊21優(yōu)選為GPRS通信模塊，當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，也可以是GPS等其它蜂窩網(wǎng)通信模塊。遠(yuǎn)程控制中心1包括但不限于移動(dòng)終端如手機(jī)、電腦等和云控平臺(tái)。

如圖2所示，本具體實(shí)施例中，所述控制模塊由型號(hào)為STM8芯片U1及其外圍電路組成，所述第一2.4G無線收發(fā)模塊31由型號(hào)為PL1167的芯片U4組成。芯片U4的11腳接3.3V電源，芯片U4與STM8芯片U1通信連接，STM8芯片U1通過芯片U4與外界終端進(jìn)行通信。

所述充放電管理電路包括超級(jí)電容電池、蓄電池、第一降壓轉(zhuǎn)換電路、第二降壓轉(zhuǎn)換電路、第一穩(wěn)壓電路、第二穩(wěn)壓電路、第一電壓檢測電路、第二電壓檢測電路和電流檢測電路，

所述第一降壓轉(zhuǎn)換電路由型號(hào)為MC34063芯片U3及其外圍電路組成，其將蓄電池電壓降壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓并輸出，分別為STM8芯片U1、芯片U4和第二降壓轉(zhuǎn)換電路供電。

所述第一電壓檢測電路包括電阻R11、R12和R13，電阻R11和R12串聯(lián)后接在蓄電池的正端BAT+與地之間，電阻R11和R12之間的節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電阻R13接STM8芯片U1的PD5端，電阻R13和STM8芯片U1的PD5端之間節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電容CE5接地。用于檢測蓄電池電壓情況。

所述第二電壓檢測電路包括電阻R10、R86和R87，電阻R10和R86串聯(lián)后接在染料敏化太陽能電池的正端SOLAR與地之間，電阻R10和R86之間的節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電阻R87接STM8芯片U1的PD6端，電阻R87和STM8芯片U1的PD6端之間節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電容CE12接地。用于檢測染料敏化太陽能電池的電壓情況。

所述第二降壓轉(zhuǎn)換電路包括型號(hào)為LM258的雙運(yùn)算放大器U2-A，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的同相輸入端接蓄電池的負(fù)端BAT-(即染料敏化太陽能電池的負(fù)端)，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的電源端接3.3V電源(即第一降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端)，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的反向輸入端通過電阻R25接地，同時(shí)通過并聯(lián)的電容C2和電阻R26接其輸出端，所述雙運(yùn)算放大器U2-A的輸出端串聯(lián)電阻R27接STM8芯片U1的PD2端(電流輸入端)。染料敏化太陽能電池通過第二降壓轉(zhuǎn)換電路為STM8芯片U1供電。

所述電流檢測電路包括型號(hào)為LM258的雙運(yùn)算放大器U2-B，所述雙運(yùn)算放大器U2-B的同相輸入端接第二降壓電路輸出端的負(fù)端VOLOUT-，所述雙運(yùn)算放大器U2-B的反向輸入端通過電阻R17接地，同時(shí)通過并聯(lián)的電容C1和電阻R18接其輸出端，所述雙運(yùn)算放大器U2-B的輸出端串聯(lián)電阻R23接STM8芯片U1的PD3端(電流檢測輸入端)，電阻R23余STM8芯片U1的PD3端之間的節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電阻R30和R28接第二降壓電路輸出端的正端VOLOUT+，電阻R30和R28之間的節(jié)點(diǎn)通過電阻R29接地。用于檢測輸出到LED負(fù)載的電流大小。

所述第一穩(wěn)壓電路包括三極管Q1、Q11、Q9和Q5，場效應(yīng)管Q3和Q2，穩(wěn)壓二極管DZ2以及電感L1，所述三極管Q1的基極接STM8芯片U1的PC4端(第一控制輸出端)，三極管Q1的集電極通過電阻R3接染料敏化太陽能電池的正端SOLAR和超級(jí)電容電池CE1的一端，同時(shí)接三極管Q9的集電極和場效應(yīng)管Q3的源極，超級(jí)電容電池CE1的另一端接地，所述超級(jí)電容電池CE1設(shè)有充放電控制電路，所述充放電控制電路控制超級(jí)電容電池CE1在電壓低于設(shè)定值時(shí)充電，在電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)放電(本具體實(shí)施例中，充放電控制電路采用現(xiàn)有的電路來實(shí)現(xiàn)，此是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易實(shí)現(xiàn)的，此不再細(xì)說)，三極管Q1和Q11的發(fā)射極接地，三極管Q11的基極接三極管Q1的集電極，三極管Q11的集電極串聯(lián)電阻R32接場效應(yīng)管Q3的源極，三極管Q9的基極接三極管Q11的集電極，三極管Q9的發(fā)射極接場效應(yīng)管Q3的柵極，同時(shí)正向串聯(lián)二極管D8接三極管Q9的集電極，穩(wěn)壓二極管DZ2的正端接三極管Q9的集電極，負(fù)端接三極管Q9的發(fā)射極，場效應(yīng)管Q3的漏極串聯(lián)電感L1接場效應(yīng)管Q2的漏極，同時(shí)反向串聯(lián)二極管D1接地，場效應(yīng)管Q2的源極接蓄電池的正端BAT+，二極管D10的正端接場效應(yīng)管Q2的源極，二極管D10的負(fù)端接場效應(yīng)管Q2的漏極，蓄電池的負(fù)端BAT-串聯(lián)電阻R6接地，場效應(yīng)管Q2的柵極依次串聯(lián)電阻R21和三極管Q5接地，三極管Q5的基極接STM8芯片U1的SWIM端(第一控制輸入端)。

所述第二穩(wěn)壓電路包括三極管Q12、Q10和Q14，場效應(yīng)管Q4和Q13，穩(wěn)壓二極管DZ3和DZ1以及電感L2，所述三極管Q12的基極接STM8芯片U1的PC3端(第二控制輸出端)，三極管Q12的集電極通過電阻R4接蓄電池的正端BAT+，同時(shí)接三極管Q10的集電極和場效應(yīng)管Q4的源極，三極管Q12的發(fā)射極接地，三極管Q10的基極接三極管Q12的集電極，三極管Q10的發(fā)射極接場效應(yīng)管Q4的柵極，同時(shí)正向串聯(lián)二極管D9分別接三極管Q12的集電極和三極管Q14的基極，穩(wěn)壓二極管DZ3的正端接三極管Q10的集電極，負(fù)端接三極管Q10的發(fā)射極，場效應(yīng)管Q4的漏極串聯(lián)電感L2和二極管D6接負(fù)載的正端VOLOUT+，同時(shí)反向串聯(lián)二極管D4接地，負(fù)載的負(fù)端VOLOUT-串聯(lián)電阻R19接地，三極管Q14的基極串聯(lián)電阻R2接在電感L1和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)上，三極管Q14的集電極接在電感L1和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)上，三極管Q14的發(fā)射極接場效應(yīng)管Q13的柵極，同時(shí)正向串聯(lián)二極管D5接三極管Q14的基極，場效應(yīng)管Q13的源極接在電感L1和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)上，場效應(yīng)管Q13的漏極接地，穩(wěn)壓二極管DZ1的正端接三極管Q14的集電極，負(fù)端接三極管Q14的發(fā)射極。

其中，場效應(yīng)管Q3、Q2、Q4和Q13型號(hào)為AO4407，電感L1和L2型號(hào)為VE1054。

進(jìn)一步的，所述路燈3還設(shè)有環(huán)境信息傳感器和土壤監(jiān)測傳感器(圖中未示出)，所述環(huán)境信息傳感器和土壤監(jiān)測傳感器分別與控制模塊連接，環(huán)境信息傳感器包括但不限于溫濕度傳感器和PM2.5傳感器，用于檢測路燈3所在區(qū)域的環(huán)境情況。

染料敏華太陽能電池通過充放電管理電路為路燈3的各個(gè)用電單元供電，路燈3通過第一2.4G無線收發(fā)模塊31和第二2.4G無線收發(fā)模塊21進(jìn)行無線通信將路燈3狀態(tài)(如電池狀態(tài)、LED狀態(tài)、太陽能充電狀態(tài)、故障信息等)、安裝位置、功耗情況、當(dāng)?shù)丨h(huán)境情況等信息傳輸給集中控制器2，集中控制器2通過GPRS將這些信息傳遞給遠(yuǎn)程控制中心1進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，并為智慧城市提供數(shù)據(jù)依據(jù)，同理，遠(yuǎn)程控制中心1發(fā)送控制指令給集中控制器2，再由集中控制器2發(fā)送給各個(gè)路燈3進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。路燈3也可以通過其它路燈3作為中繼器與集中控制器2通信。同時(shí)，可以預(yù)先在控制模塊中寫入簡單控制指令，當(dāng)出現(xiàn)斷網(wǎng)時(shí)，可以對(duì)路燈進(jìn)行簡單控制，可靠性高。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。