CN106163061A - 一种基于ZigBee的光伏照明控制*** - Google Patents

一种基于ZigBee的光伏照明控制*** Download PDF

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张晓伟
赵明明
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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的光伏照明控制***，包含路由器、网络协调器和监控终端，以及设置在每个路灯上的用于数据采集及控制的终端节点，所述终端节点包含光伏电源模块、霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器、A/D转换器、放大电路模块、微控制器模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块；将多个路灯照明检测点组成一个ZigBee网络进行无线远程监控，其监测点能够通过霍尔传感器检测光伏充电机充电电流、电压等数据，同时通过光照传感器和温湿度传感器判断白天和夜晚，对蓄电池进行智能充电控制，有效的延长蓄电池寿命，避免了蓄电池处于过充电或者过放电的状态。

Description

一种基于ZigBee的光伏照明控制***
技术领域
本发明属于智能监控领域，尤其涉及一种基于ZigBee的光伏照明控制***。
背景技术
随着全球能源结构的优化，太阳能作为清洁可再生新能源越来越受推崇，光伏发电更是倍受重视。光伏发电基站一般作为独立电源***，应用于偏远地区，且运行时间较长，光伏发电技术是世界新能源的发展趋势之一，它要求更讲究***效率、更可靠、也更经济。传统意义上的监控一般建立在近距离条件下，即近距离监控，这种方式要求配备一定的维护人员进行，花费大量的人力、物力和财力，而且随着电站规模的扩大，已经越来越不能适应现代化经济的发展。
光伏发电作为利用太阳能的主要方式，已经得到广泛的应用。光伏照明是一种独立的光伏发电***，主要用于城市和建筑物照明***的建设和改造。目前，照明控制***中多采用有线网络方式，维护起来比较复杂，如何简化施工、降低成本并实现远距离控制是一个值得探讨的问题。
ZigBee是一种短距离、低速率、低功耗、低成本和低复杂度的无线传输技术，非常适合于低功耗和低数据量的短距离无线传输。ZigBee的低功耗特点限制了节点之间的通信距离(一般为70 m)。本***中，节点之间的距离超过了其正常通信距离。有2种解决办法：一种是通过增加路由器节点来扩大覆盖范围，缺点是增加硬件成本；另一种是利用PA(PowerAmplification，功率放大)提高发射功率，该方法较为简单且成本较低。本设计中采用后者来扩大网络覆盖范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于ZigBee的光伏照明控制***。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于ZigBee的光伏照明控制***，包含路由器、网络协调器和监控终端，以及设置在每个路灯上的用于数据采集及控制的终端节点，所述每个终端节点分别依次通过路由器、网络协调器连接监控终端，所述终端节点包含光伏电源模块、霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器、A/D转换器、放大电路模块、微控制器模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块；所述霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器分别依次通过A/D转换器、放大电路模块连接微控制器模块，所述光伏电源模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块分别和微控制器模块连接，所述光伏电源模块包含太阳能光板、光伏充电机、蓄电池组，所述太阳能光板通过光伏充电机连接蓄电池组；所述霍尔传感器和光伏充电机连接，用于检测光伏发电机的电压和电流参数。
作为本发明一种基于ZigBee的光伏照明控制***的进一步优选方案，所述监控终端包含数据处理模块以及分别与其连接的显示模块、存储器模块、无线通信模块和时钟模块。
作为本发明一种基于ZigBee的光伏照明控制***的进一步优选方案，所述微控制器模块的芯片型号为MCUSTC12LE5A60S2。
作为本发明一种基于ZigBee的光伏照明控制***的进一步优选方案，所述霍尔传感器的芯片型号为TKC-EN。
作为本发明一种基于ZigBee的光伏照明控制***的进一步优选方案，所述光照传感器的芯片型号为RS232。
作为本发明一种基于ZigBee的光伏照明控制***的进一步优选方案，所述放大电路模块的包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，A/D转换器的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的一种基于ZigBee的光伏照明控制***，将多个路灯照明检测点组成一个ZigBee网络进行无线远程监控，其监测点能够通过霍尔传感器检测光伏充电机充电电流、电压等数据，同时通过光照传感器和温湿度传感器判断白天和夜晚，对蓄电池进行智能充电控制，有效的延长蓄电池寿命，避免了蓄电池处于过充电或者过放电的状态；
2、本发明还可以将多个传感器采集的光伏充电机充电电流、电压、光照参数和温湿度参数进行实时监控和保存，并且监控终端还能对路灯进行独立的开关控制；
3、本发明将ZigBee无线网络用于光伏照明***控制，具有通信距离远、成本低，维护方便的优点。
附图说明
图1是本发明的***结构原理图；
图2是本发明终端节点的结构原理图；
图3是本发明终端节点放大电路模块的电路图；
图4是本发明监控终端的结构原理图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于ZigBee的光伏照明控制***，包含路由器、网络协调器和监控终端，以及设置在每个路灯上的用于数据采集及控制的终端节点，所述每个终端节点分别依次通过路由器、网络协调器连接监控终端；所述每个终端节点用于采集路灯光伏电源模块光伏发电机的充电电压和电流参数，以及周围环境的光照参数和温湿度参数，所述终端节点将采集的参数通过路由器和网络协调器的汇总处理，进而上传至监控终端进行远程监测控制。
如图2所示，所述终端节点包含光伏电源模块、霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器、A/D转换器、放大电路模块、微控制器模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块；所述霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器分别依次通过A/D转换器、放大电路模块连接微控制器模块，所述光伏电源模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块分别和微控制器模块连接，所述光伏电源模块包含太阳能光板、光伏充电机、蓄电池组，所述太阳能光板通过光伏充电机连接蓄电池组；光伏电源模块由建筑顶部的太阳能电池板、铅酸蓄电池组和光伏充电机构成，所述太阳能光板通过光伏充电机连接蓄电池组；所述霍尔传感器和光伏充电机连接，用于检测光伏发电机的电压和电流参数。
太阳能电池是照明***的输入电源，为照明***提供照明和控制所需电能。通过光照传感器、温湿度传感器实时采集周边环境的光照参数和温湿度参数，进而经过分析得出此时所处的是白天还是夜晚：进而对光伏充电进行智能化控制，有效的增加了蓄电池的使用寿命，具体过程如下：
白天，在光照充足的条件下将所接收的光能转换为电能，经光伏充电机对蓄电池组充电；夜晚，蓄电池组将储存的电能经光伏充电机切换输出到路灯负载。当光伏充电机对蓄电池组进行充电时，为延长蓄电池寿命，必须避免蓄电池处于过充电或者过放电的状态。因此，需要通过霍尔传感器对光伏充电机的充电电流、电压等数据进行实时监控和保存，还要求能对路灯进行独立的开关控制。
本发明所涉及一些模块选用的具体型号为：所述微控制器模块的芯片型号为MCUSTC12LE5A60S2，所述霍尔传感器的芯片型号为TKC-EN，所述光照传感器的芯片型号为RS232。
如图3所示，所述放大电路模块的包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，A/D转换器的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。
如图4所示，所述监控终端包含数据处理模块以及分别与其连接的显示模块、存储器模块、无线通信模块和时钟模块；该后台监控可以实现实时数据监控、历史数据存储、参数设置、数据显示、控制路灯开关等功能。
综上可知，本发明的一种基于ZigBee的光伏照明控制***，将多个路灯照明检测点组成一个ZigBee网络进行无线远程监控，其监测点能够通过霍尔传感器检测光伏充电机充电电流、电压等数据，同时通过光照传感器和温湿度传感器判断白天和夜晚，对蓄电池进行智能充电控制，有效的延长蓄电池寿命，避免了蓄电池处于过充电或者过放电的状态；本发明还可以将多个传感器采集的光伏充电机充电电流、电压、光照参数和温湿度参数进行实时监控和保存，并且监控终端还能对路灯进行独立的开关控制；本发明将ZigBee无线网络用于光伏照明***控制，具有通信距离远、成本低，维护方便的优点。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于ZigBee的光伏照明控制***，其特征在于：包含路由器、网络协调器和监控终端，以及设置在每个路灯上的用于数据采集及控制的终端节点，所述每个终端节点分别依次通过路由器、网络协调器连接监控终端，所述终端节点包含光伏电源模块、霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器、A/D转换器、放大电路模块、微控制器模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块；所述霍尔传感器、光照传感器、温湿度传感器分别依次通过A/D转换器、放大电路模块连接微控制器模块，所述光伏电源模块、ZigBee通信模块、路灯开关模块和数据存储模块分别和微控制器模块连接，所述光伏电源模块包含太阳能光板、光伏充电机、蓄电池组，所述太阳能光板通过光伏充电机连接蓄电池组；所述霍尔传感器和光伏充电机连接，用于检测光伏发电机的电压和电流参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的光伏照明控制***，其特征在于：所述监控终端包含数据处理模块以及分别与其连接的显示模块、存储器模块、无线通信模块和时钟模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的光伏电源智能监控***，其特征在于：所述微控制器模块的芯片型号为MCUSTC12LE5A60S2。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的光伏电源智能监控***，其特征在于：所述霍尔传感器的芯片型号为TKC-EN。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的光伏电源智能监控***，其特征在于：所述光照传感器的芯片型号为RS232。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的光伏电源智能监控***，其特征在于：所述放大电路模块的包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，A/D转换器的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107979905A (zh) * 2017-12-28 2018-05-01 贵州大学 一种基于cc2430芯片的生产车间照明控制***
CN108233830A (zh) * 2018-03-28 2018-06-29 北方民族大学 一种微型电网储能与太阳能路灯的互联***
CN109027918A (zh) * 2018-07-21 2018-12-18 芜湖英特杰智能科技有限公司 一种基于Zigbee模块的校园照明智能控制***
CN112834799A (zh) * 2021-01-06 2021-05-25 南京能晶电子科技有限公司 一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片

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