專利名稱：多種能源綜合利用的智能路燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種多種能源綜合利用的智能路燈，屬于照明路燈，涉及可再生資源利用 和路燈照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及以太陽(yáng)能、風(fēng)能、市電為能源的智能控制裝置的技術(shù)領(lǐng)域， 綜合利用多種能源對(duì)蓄電池充電以達(dá)到節(jié)能和照明的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)配置。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，能源需求 大幅增加，能源供需矛盾突出，路燈是其中的用電大戶，路燈每年所消耗的總電量占照明用 電的三成以上。目前，市面上的路燈主要有交流供電的普通路燈、太陽(yáng)能路燈和風(fēng)光互補(bǔ) 路燈三種。
目前，大多數(shù)路燈均為采用交流供電的普通路燈。普通路燈功率大、照明時(shí)間長(zhǎng)，耗電 量相當(dāng)大。隨著太陽(yáng)能技術(shù)不斷完善，成本逐漸降低， 一些特定場(chǎng)合已經(jīng)采用了太陽(yáng)能路燈。 但是，太陽(yáng)能路燈嚴(yán)重依賴于閂照條件；當(dāng)連續(xù)陰雨天或冬季日照不足時(shí)，太陽(yáng)能板不能收 集足夠的電能，蓄電池將迅速虧電，導(dǎo)致路燈無(wú)法正常工作。風(fēng)光互補(bǔ)路燈是近幾年新興的' 一種可再生能源路燈，如授權(quán)公告號(hào)為"CN 2921572Y"的實(shí)用新型專利"風(fēng)光互補(bǔ)路燈"。 風(fēng)光互補(bǔ)路燈利用風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)蓄電池充電，由于風(fēng)光資源的互補(bǔ)性， 一定程度上彌 補(bǔ)了單太陽(yáng)能發(fā)電的不足。但是， 一方面，目前微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定功率通常為12m/s， 也就是說(shuō)，微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率通常遠(yuǎn)低于額定狀態(tài)；另一方面，我國(guó)大多數(shù)內(nèi)陸省份， 風(fēng)能資源和太陽(yáng)能資源并不豐富，而且風(fēng)能資源和太陽(yáng)能資源都有很大的不確定性。風(fēng)速較 低時(shí)，發(fā)電功率難以滿足路燈應(yīng)用的需求，風(fēng)光互補(bǔ)模式難以帶動(dòng)較高功率的負(fù)載，如機(jī)動(dòng) 車道雙燈頭路燈。為了達(dá)到路燈照明所需求的功率，往往不得不加大太陽(yáng)能板和蓄電池容量 的配置，這會(huì)造成系統(tǒng)成本急劇上升。既便是這樣，由于受到自然資源條件的限制，風(fēng)能和 太陽(yáng)能的總發(fā)電量也往往無(wú)法滿足負(fù)載要求，在連續(xù)陰雨天或無(wú)風(fēng)天氣，常常會(huì)蓄電池虧電，. 導(dǎo)致路燈無(wú)法正常工作。
此外，在城市路燈節(jié)能改造工程中，由于風(fēng)光互補(bǔ)路燈完全拋棄了現(xiàn)有路燈的供電線路 和供電網(wǎng)絡(luò)，在自然資源發(fā)電不足和路燈用電功率大產(chǎn)生矛盾時(shí)，實(shí)質(zhì)上變相造成了現(xiàn)有資 源的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種多種能源綜合利用的智能路燈。在自然資源豐富的 時(shí)候，通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)控制器充分利用風(fēng)能和太陽(yáng)能對(duì)蓄電池充電；在自然資源不足的時(shí)候，選擇市電供電代價(jià)最低的時(shí)間段，通過(guò)市電充電器對(duì)蓄電池電量進(jìn)行補(bǔ)充，保障照明效果。 通過(guò)切換控制器，根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的自然資源狀態(tài)、資源使用代價(jià)和路燈系統(tǒng)狀態(tài)綜合利用太 陽(yáng)能、風(fēng)能和市電對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和照明上的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)配置。 本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案
本實(shí)用新型多種能源綜合利用的智能路燈的構(gòu)成包括置于路燈燈桿頂端的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 和太陽(yáng)能板，LED路燈固定在燈桿上，路燈燈桿底部?jī)?chǔ)物空間內(nèi)放置控制器和蓄電池組； 本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是-
設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能板的輸出信號(hào)分別連接到風(fēng)光互補(bǔ)控制器，風(fēng)光互補(bǔ)控制器通 過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)整流濾波的輸出信號(hào)、太陽(yáng)能板的輸出信號(hào)，以及蓄電池端電壓以 確定蓄電池的充放電模式；
在儲(chǔ)物空間內(nèi)設(shè)置市電充電線路的進(jìn)線管道，市電充電線路通過(guò)市電充電器連接到蓄電 池；在市電充電器與蓄電池組之間設(shè)置切換控制器；以切換控制器根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的蓄電池端 電壓和當(dāng)前時(shí)間控制市電充電回路的開(kāi)通模式和開(kāi)通時(shí)間，設(shè)置僅僅在下述兩個(gè)條件同時(shí)滿 足時(shí)啟動(dòng)市電充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電
a、 由于自然資源缺乏導(dǎo)致蓄電池電量不足；
b、 市電用電代價(jià)最低時(shí)段；
在所述市電充電回路和風(fēng)光互補(bǔ)充電回路之間設(shè)置隔離電路。
本實(shí)用新型多種能源綜合利用的智能路燈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于在風(fēng)光互補(bǔ)控制器中設(shè)置 撥碼開(kāi)關(guān)，用于讀入用戶選擇的控制模式，并控制LED路燈的亮燈模式。
在切換控制器中設(shè)置控制中心和時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘芯片在每日設(shè)定的時(shí)間段到達(dá)時(shí)向控制 中心發(fā)出中斷信號(hào)，所述控制中心在接收中斷信號(hào)后檢測(cè)蓄電池狀態(tài)，根據(jù)檢測(cè)判斷需要充 電時(shí)，在控制中心的控制端端口輸出低電平，以所述控制端的輸出低電平接通市電充電回路。
與己有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在
1、 本實(shí)用新型裝置同時(shí)采用風(fēng)能、太陽(yáng)能和市電中的一種或幾種對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；
2、 本實(shí)用新型裝置的充電來(lái)源選擇由切換控制器控制，能夠根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的自然資源 狀態(tài)、資源使用代價(jià)和路燈系統(tǒng)狀態(tài)綜合利用太陽(yáng)能、風(fēng)能和市電對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，達(dá)到 節(jié)能、照明的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)配置；
3、 對(duì)于新開(kāi)工的路燈照明工程，采用本實(shí)用新型所述技術(shù)方案，可以綜合利用多種能 源對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，確保路燈的照明效果，滿足各種道路照明、景觀照明的要求，而不受 自然資源的限制。4、 對(duì)于現(xiàn)有路燈工程的節(jié)能改造，釆用本實(shí)用新型所述技術(shù)方案，即可以通過(guò)可再生 能源利用，有效節(jié)能；又能充分利用現(xiàn)有路燈工程的已有線路，彌補(bǔ)自然資源不足的困境；
5、 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)建方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣性。
6、 本實(shí)用新型廣泛適用于新開(kāi)工的市政照明工程、景觀工程，也可以用于現(xiàn)有路燈工 程的節(jié)能改造。


圖1為本實(shí)用新型路燈結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型電路原理框圖。
圖3為本實(shí)用新型風(fēng)光互補(bǔ)控制器原理框圖。
圖4為本實(shí)用新型切換控制器電路原理圖。
圖中標(biāo)號(hào)1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)；2、太陽(yáng)能板；3、 LED路燈；4、燈桿；5、隔板；6、控制 箱；7、蓄電池組；8、市電充電線路進(jìn)線管道；9、水泥基礎(chǔ)。
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)施系統(tǒng)構(gòu)成包括置于路燈燈桿4頂端的風(fēng)力發(fā)電機(jī)1和太陽(yáng)能板2， LED 路燈3固定在燈桿上，燈桿采用一體化設(shè)置，太陽(yáng)能板可以360。旋轉(zhuǎn)，在安裝路燈時(shí)，需' 要根據(jù)道路走向調(diào)整太陽(yáng)能板的朝向，以確太陽(yáng)能板朝向正南方向，完成安裝之后，太陽(yáng)能 板位置固定，不再調(diào)節(jié)；路燈燈桿底部?jī)?chǔ)物空間內(nèi)放置蓄電池組7，并由隔板5放置控制器 6，在路燈燈桿底部?jī)?chǔ)物空間內(nèi)同時(shí)設(shè)置市電充電線路進(jìn)線管道8，電充電線路由此引入， 水泥基礎(chǔ)9是為防水而設(shè)置。
參見(jiàn)圖2，設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能板2的輸出信號(hào)連接到風(fēng)光互補(bǔ)控制器，分別利用 可再生的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電，通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)控制器將所產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存到蓄電池組中；風(fēng)光 互補(bǔ)控制器通過(guò)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)整流濾波的輸出信號(hào)、太陽(yáng)能板的輸出信號(hào)，以及蓄電池 端電壓確定蓄電池組的充放電模式；設(shè)置市電充電線路通過(guò)市電充電器連接到蓄電池；在市 電充電器與蓄電池組之間設(shè)置切換控制器；以切換控制器根據(jù)大約每3分鐘檢測(cè)一次的蓄電. 池端電壓和當(dāng)前時(shí)間來(lái)控制市電充電回路的開(kāi)通模式和開(kāi)通時(shí)間，設(shè)置僅僅在下述兩個(gè)條件 同時(shí)滿足時(shí)啟動(dòng)市電充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電
a、 由于自然資源缺乏導(dǎo)致蓄電池電量不足；
b、 市電用電代價(jià)最低時(shí)段；
具體實(shí)施中，在市電充電回路和風(fēng)光互補(bǔ)充電回路之間設(shè)置隔離電路，以防止市電網(wǎng)絡(luò)中的紋波和諧波對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)充電回路產(chǎn)生干擾；設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)，用于讀入用戶選擇的控制模 式，并控制LED路燈的亮燈模式。
圖3所示，風(fēng)光互補(bǔ)控制器的輸入是由風(fēng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的三相電信號(hào)和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的 直流電信號(hào)，風(fēng)光互補(bǔ)控制器檢測(cè)的信號(hào)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸入經(jīng)整流濾波后的電壓電流信 號(hào)、太陽(yáng)能發(fā)電經(jīng)單向?qū)娐泛蟮碾妷弘娏餍盘?hào)以及蓄電池端口的電壓電流信號(hào)；根據(jù)所 檢測(cè)的信號(hào)對(duì)充電模式進(jìn)行控制；同時(shí)，蓄電池通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)控制器與LED路燈相連，風(fēng) 光互補(bǔ)控制器根據(jù)撥碼開(kāi)關(guān)所輸入的用戶模式，控制LED路燈的工作模式，并指示電路工 作狀態(tài)。
參見(jiàn)圖4，在切換控制器中設(shè)置控制中心Atmega8和時(shí)鐘芯片SD2003A，時(shí)鐘芯片在每 日設(shè)定的時(shí)間段到達(dá)時(shí)向控制中心發(fā)出中斷信號(hào)，控制中心在接收中斷信號(hào)后檢測(cè)蓄電池狀 態(tài)，根據(jù)檢測(cè)判斷需要充電時(shí)，在控制中心的控制端PB1端口輸出低電平，以控制端的輸 出低電平接通市電充電回路。 '
切換控制器檢測(cè)蓄電池電壓和當(dāng)前時(shí)間參數(shù)，根據(jù)蓄電池狀態(tài)和不同時(shí)間段的資源使用 代價(jià)決定是否啟用市電充電回路。圖4所示，Vs為市電充電器的充電電壓；Vc為蓄電池電 壓；Atmega8為控制中心。由R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 Ql、 Q2、 D2、 Cl組成開(kāi)關(guān)控制電路， 根據(jù)Atmega8的PB1 口的電平控制是否接通市電充電器；當(dāng)Atmega8的PB1端口輸出高電 平時(shí)掛斷市電充電回路，當(dāng)Atmega8的PB1端口輸出低電平是接通市電充電回路。SD2003A' 為時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘電路在每晚22: OO給控制中心Atmega8發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，檢査此時(shí)的 蓄電池狀態(tài)，以決定是否在PB1 口輸出低電平。蓄電池電壓采樣電路由R7、 R8、 C5、 D3、 D4組成，這是一個(gè)分壓檢測(cè)電路，通過(guò)Atmega8的ADC 口進(jìn)行檢測(cè)。僅僅在下述兩個(gè)條 件同時(shí)滿足時(shí)啟動(dòng)市電充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電1.由于自然資源缺乏導(dǎo)致蓄電池電量不 足；2.深夜時(shí)分，市電用電代價(jià)最低時(shí)。
權(quán)利要求1、多種能源綜合利用的智能路燈，系統(tǒng)構(gòu)成包括置于路燈燈桿(4)頂端的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1)和太陽(yáng)能板(2)，LED路燈(3)固定在燈桿上，路燈燈桿底部?jī)?chǔ)物空間內(nèi)放置控制器(6)和蓄電池組(7)，其特征是設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1)和太陽(yáng)能板(2)的輸出信號(hào)分別連接到風(fēng)光互補(bǔ)控制器，所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)整流濾波的輸出信號(hào)、太陽(yáng)能板的輸出信號(hào)，以及蓄電池端電壓以確定蓄電池的充放電模式；在所述儲(chǔ)物空間內(nèi)設(shè)置市電充電線路進(jìn)線管道(8)，所述市電充電線路通過(guò)市電充電器連接到蓄電池；在所述市電充電器與蓄電池組之間設(shè)置切換控制器；以所述切換控制器根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的蓄電池端電壓和當(dāng)前時(shí)間控制市電充電回路的開(kāi)通模式和開(kāi)通時(shí)間；在所述市電充電回路和風(fēng)光互補(bǔ)充電回路之間設(shè)置隔離電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多種能源綜合利用的智能路燈，其特征是在所述風(fēng)光互補(bǔ)控 制器中設(shè)置撥碼開(kāi)關(guān)，用于讀入用戶選擇的控制模式，并控制LED路燈的亮燈模式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多種能源綜合利用的智能路燈，其特征是在所述切換控制器 中設(shè)置控制中心和時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘芯片在每日設(shè)定的時(shí)間段到達(dá)時(shí)向控制中心發(fā)出中斷信 號(hào)，所述控制中心在接收中斷信號(hào)后檢測(cè)蓄電池狀態(tài)，根據(jù)檢測(cè)判斷需要充電時(shí)，在控制中 心的控制端輸出低電平，以所述控制端的輸出低電平接通市電充電回路。
專利摘要多種能源綜合利用的智能路燈，系統(tǒng)構(gòu)成包括置于路燈燈桿頂端的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能板，LED路燈固定在燈桿上，路燈燈桿底部?jī)?chǔ)物空間內(nèi)放置控制器和蓄電池組，其特征是設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能板的輸出信號(hào)分別連接到風(fēng)光互補(bǔ)控制器，風(fēng)光互補(bǔ)控制器通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能板的輸出信號(hào)，以及蓄電池端電壓以確定蓄電池的充放電模式；市電充電線路通過(guò)市電充電器連接到蓄電池；以切換控制器根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的蓄電池端電壓和當(dāng)前時(shí)間控制市電充電回路的開(kāi)通模式和開(kāi)通時(shí)間。本實(shí)用新型可同時(shí)采用風(fēng)能、太陽(yáng)能和市電中的一種或幾種對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
文檔編號(hào)F21S9/03GK201354992SQ20082023931
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者江國(guó)強(qiáng), 王智靈, 軍 程, 莢如貴, 陳宗海 申請(qǐng)人:安徽風(fēng)日光電科技有限責(zé)任公司