基于物聯網云控技術的LED智能照明研究

江華麗 林介本 林蘇煒 葉雪琳 韓夢超

摘 要 傳統市電路燈存在能耗大、線路布設復雜，還需要人工或采用額外定時器設定開關時間，傳統太陽能 LED路燈采用鉛酸電池和膠體電池，存在電池重量過重，電池放電效率過低等問題。文章研究基于物聯網云控技術的LED智明研究，燈源采用高效大功率LED太陽能專用路燈，具有亮度高、安裝簡便、工作穩定可靠等優點。

關鍵詞 物聯網；LED；太陽能

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）236-0110-02

太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。太陽能路燈是以太陽能作為電能供給用來提供夜間道路照明，只要陽光充足就可以就地安裝等特點。燈桿與電池組件一體化設計，具有抗風能力，內部采用智能化充放電和微電腦光、時控制技術，可以充分滿足智慧城市、農村的路燈照明需求。

1 硬件電路設計

由于太陽能電池板產生的電壓和電流與所處環境的光照強度有關，所以系統通過光敏電阻來設計光控開關。光敏電阻主要是負責采集光照強度信息光敏電阻器是利用半導體的光電導效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導探測器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。通過這一特性采用光敏電阻來負責采集光照強度信息。控制系統的光控開關如圖1所示，光敏電阻與電阻R1進行串聯，在光照低于100-150lux的光環境下，光敏電阻阻值較大，其上端為高電平T1導通，T2基集獲得高電平，繼電器開始工作即開關導通，燈亮。在光照高于100-150lux的光環境下，工作狀態相反，開關斷開，燈滅[1-3]。或者當沒有陽光時，光強降至啟動點，根據每段功率設置時間一次運行。如果某段時間設置為0，此功率段不運行。當運行完所有時間后，負載停止輸出。當有陽光時，光強升到啟動點，負載停止工作。這樣的設計可以做到無需人為的進行路燈的開光，降低勞動力。

由于本智能路燈系統需要一個與標準時間相同的時鐘作為系統的主要時間軸，因此微處理器中具有晶振為32 768Hz的模塊的RTC時鐘。RCT電路如圖2所示。該模式下用戶可以通過按鍵控制負載的打開與關閉，而不管是否在白天或者晚上都可通過遙控器進行操作，沒有按鍵設置則返回正常工作模式繼續運行。

監控設計采用功率為3W 300瓦360°全景攝像頭，10m遠也能看清人臉，讓監控無盲區。并帶有夜視功能，夜視范圍達5m～10m[4-7]。由太陽能和鋰電池供電，55W單晶硅太陽能板可連續工作3-5個陰雨天。太陽能是新型綠色低碳的資源，在戶外無電的環境下采用太陽能安防照明一體化的監控既可很好的節能同時實現全方面的監控。因為需要采集光度情況、LED路燈當前狀態等實時數據，然后將數據通過傳輸回云后臺，便于隨時隨地查看和更改。控制系統采用NB智能控制技術進行實時的數據傳輸。

2 軟件電路設計

通過控制輸出高電平的時間來確定輸出燈光的強度。因此RTC時鐘可以實現多種工作模式，并可以采用遙控裝置設定不同的時控方法。實際亮燈時間12小時，相當于滿功率點亮7小時，節約相當于5個小時的電能。串行時鐘芯片只需占用CPU的2-3條I/O口線，可大大減小產品體積線接口[8-10]。

3 系統調試

充電分為三段充電方式，采用降壓方式充電：

1）涓流充電：當電池電壓低于電池低壓斷開電壓時，采用小電流涓流充電方式。

2）MPPT充電：當電池電壓處于電池低壓恢復電壓和浮充電壓之間時，采用最大電流方式充電（MPPT充電方式）。

3）浮充充電：當電池電壓高于浮充充電電壓時，采用恒壓調節浮充充電方式。

4 技術特色

使用晶振為32 768Hz的模塊的RTC時鐘控制，定時控制精確。采用三元鋰電池，充放電效率高，體積小，便于安裝。高效的MPPT電池充電管理系統相比傳統的太陽能充電方式，可多充電10%～50%。控制器能夠通過對各個接入部件的監測，當發現故障時可通過自身的調整修復故障，并保留故障信息可供后續問題的查找；當出現無法修復的故障時會自動的上報告警信息。無線組網通訊：控制器可直接對控制器進行遠程的控制。數據采集功能：控制器可對接入控制器的設備進行數據采集，可實時通過無線獲取數據，并記錄生成報表。高效的電池管理系統，對電池的充放電高效的管理，延長電池的使用壽命。

5 結論

“互聯網+”智慧能源是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態。本文以智能路燈作為研究對象，對太陽能路燈的現狀和問題診斷進行分析。設計系統硬件設計和軟件設計，為輔助太陽能智能路燈控制的研究與實現提供一定的參考價值。

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