CN108811240A - 基于nb-iot的太阳能照明***及其管理方法 - Google Patents

基于nb-iot的太阳能照明***及其管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于NB‑IOT的太阳能照明***及其管理方法，所述太阳能路灯***包括太阳能照明设备、供电模块、控制模块、通信模块以及存储器；其中，所述供电模块包括太阳能供电部分和市电供电部分，太阳能供电部分采用太阳能收集太阳能储存在超级电容内，所述供电模块内设有转换器，所述转换器连接到控制模块上，用于在太阳能不足时启动市电为照明设备供电；所述控制模块中设有对照明设备状态信息采集的数据采集装置，并将采集到的数据存储于存储器内；所述通信模块采用NB‑IOT通信技术，所述通信模块负责各照明设备间以及照明设备与管理平台的通信。该方案采用超级电容作为储能元件，基于NB‑IOT通信技术使高速公路服务区照明***更智能、控制更准确。

Description

基于NB-IOT的太阳能照明***及其管理方法
技术领域
本发明属于公共照明技术领域，尤其为一种基于NB-IOT的太阳能照明***及其管理方法。
背景技术
目前，高速公路服务区又称高速公路服务站，其设施包括住宿（含停车）、超市、餐饮、休闲娱乐、加油、汽车修理等功能，在长途驾驶过程中为驾驶人提供休憩、餐饮、维修等中途补给的功能型公共场所。
大多数高速公路都没有路灯照明，而服务区中的照明是不间断的，其中包括了庭院灯、路灯、景观亮化灯等。目前，公共照明***一般常规的市政供电，通过光敏元件控制照明灯开或者关闭，或者直接人工开关；也有通过“三遥”智能控制***控制区域内的设备开关。控制有局限性，且很不灵活，无法获取设备的使用状况，有时坏了很久才被人发现，影响使用。
也有一些新型的太阳能路灯正在推广，太阳能路灯一般铅酸电池或锂电池，充电时间太长且寿命太短，储能电池存在占地空间大，并且受温度影响大等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于NB-IOT的太阳能照明***，采用超级电容作为储能元件，基于NB-IOT通信技术使高速公路服务区照明***更智能、控制更准确。
本发明为基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述太阳能路灯***包括太阳能照明设备、供电模块、控制模块、通信模块以及存储器；其中，
所述供电模块包括太阳能供电部分和市电供电部分，太阳能供电部分采用太阳能收集太阳能储存在超级电容内，所述供电模块内设有转换器，所述转换器连接到控制模块上，用于在太阳能不足时启动市电为照明设备供电；
所述控制模块中设有对照明设备状态信息采集的数据采集装置，并将采集到的数据存储于存储器内；
所述通信模块采用NB-IOT通信技术，所述通信模块负责各照明设备间以及照明设备与管理平台的通信。
进一步的，所述通信模块中包括NB-IOT通信节点以及NB-IOT通信平台，所述NB-IOT通信节点与NB-IOT通信平台间通过NB-IOT方式无线通讯，所述NB-IOT通信节点之间自动组网，所述NB-IOT通信平台与管理平台通过有线或无线方式建立通信。
进一步的，所述设备状态信息包括电流、电压、功率、电量数据信息，所述状态信息存储于存储器内，所述存储器内设置有异常数据对应的设备状态，并通过NB-IOT通信组件发送给管理平台，实现各设备状态的实时监控。
进一步的，所述照明设备为LED庭院灯、LED路灯、景观亮化灯。
进一步的，所述路灯***中还包括调光模块，所述调光模块连接到控制模块以及照明设备上，所述调光模块采用PWM 调节模块或0-10V 调光模式。
进一步的，所述存储器内设置常规控制策略，通过控制模块自动控制照明设备开关和调光，所述存储器内还设有各照明设备的地址编号，所述地址编号经通信设备发送至管理平台形成设备地图。
进一步的，所述管理平台为采用计算机为核心具备通信及信息处理的控制平台，或者为以移动设备为核心基于app的控制平台。
基于NB-IOT的太阳能照明***管理方法，所述方法基于NB-IOT通信技术实现各设备与管理平台间的通信，首先通过检测到的超级电容的储电量来确定是通过调光模块调节照明设备亮度还是切换至市电供电模式；其次通过检测到的数据确定设备是否工作正常，如果出现故障，识别故障内容并排除故障；再次如果通信异常，控制模块按照存储器内的常规控制策略自动控制照明设备开关和调光；最后管理平台对照明设备整体运作情况进行监控，对照明设备能源使用情况进行监控。
进一步的，所述照明设备为LED庭院灯、LED路灯、景观亮化灯。
进一步的，所述调光采用PWM 调节方式或0-10V 调光方式。
本发明的有益效果在于：
本发明放弃铅酸电池或锂电池，采用超级电容，充电时间只有锂电池的1/20；大电流放电的能力是锂电池10倍；充放电寿命是锂电池的50-100倍；温度范围可在-45℃~105℃；安全性高，即使极板短路，也不会***。
采用NB-IOT通信方式，其覆盖范围广，将提供改进的区域内覆盖，在同样的频段下，NB-IOT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；其次其具备支撑海量连接的能力，NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IOT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本。
采用太阳能及NB-IOT控制方式，提高电能利用率，控制更加智能，能够诊断故障并报警，自动控制照明设备开关调光。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明做更进一步的解释：
实施例1
本提供的基于NB-IOT的太阳能照明***，所述太阳能路灯***包括太阳能照明设备、供电模块、控制模块、通信模块以及存储器；其中，
所述供电模块包括太阳能供电部分和市电供电部分，太阳能供电部分采用太阳能收集太阳能储存在超级电容内，所述供电模块内设有转换器，所述转换器连接到控制模块上，用于在太阳能不足时启动市电为照明设备供电；
所述控制模块中设有对照明设备状态信息采集的数据采集装置，并将采集到的数据存储于存储器内；
所述通信模块采用NB-IOT通信技术，所述通信模块负责各照明设备间以及照明设备与管理平台的通信。
采用太阳能LED照明，电池部分放弃铅酸电池或锂电池，因为充电时间太长、寿命太短、受温度影响大等缺陷。方案会采用超级电容，和传统电池相比超级电容的优点在于：充电时间只有锂电池的1/20；大电流放电的能力是锂电池10倍；充放电寿命是锂电池的50-100倍；温度范围可在-45℃~105℃；安全性高，即使极板短路，也不会***。
NB-IOT具备四大特点：一是广覆盖，将提供改进的区域内覆盖，在同样的频段下，NB-IOT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IOT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本。
进一步的，所述通信模块中包括NB-IOT通信节点以及NB-IOT通信平台，所述NB-IOT通信节点与NB-IOT通信平台间通过NB-IOT方式无线通讯，所述NB-IOT通信节点之间自动组网，所述NB-IOT通信平台与管理平台通过有线或无线方式建立通信。
通信平台向下采用NB-IOT方式无线通讯，向上可以采用无线、有线通信方式，更加方便，选择性多样。
实施例2
在实施例1***的基础上，所述设备状态信息包括电流、电压、功率、电量数据信息，所述状态信息存储于存储器内，所述存储器内设置有异常数据对应的设备状态，并通过NB-IOT通信组件发送给管理平台，实现各设备状态的实时监控。
进一步的，所述路灯***中还包括调光模块，所述调光模块连接到控制模块以及照明设备上，所述调光模块采用PWM 调节模块或0-10V 调光模式。
进一步的，所述存储器内设置常规控制策略，通过控制模块自动控制照明设备开关和调光，所述存储器内还设有各照明设备的地址编号，所述地址编号经通信设备发送至管理平台形成设备地图。
进一步的，所述管理平台为采用计算机为核心具备通信及信息处理的控制平台，或者为以移动设备为核心基于app的控制平台。
进一步的，所述照明设备为LED庭院灯、LED路灯、景观亮化灯。
支持远程开关灯、调光功能；支持电流、电压、功率、电量等数据采集；支持PWM 或0-10V 调光模式；故障自动报警；支持多种模式智能策略控制，可提高节能效率和灯具寿命；具备独立智能模式，即使网络通讯异常后，也能按照既定的控制策略来完成开光灯和调光；具备控制失效保护功能，无论控制模块发生软件故障还是硬件故障，都能使灯具保持全亮。
实施例3
基于上述***，本发明还提供基于NB-IOT的太阳能照明***管理方法，所述方法基于NB-IOT通信技术实现各设备与管理平台间的通信，首先通过检测到的超级电容的储电量来确定是通过调光模块调节照明设备亮度还是切换至市电供电模式；其次通过检测到的数据确定设备是否工作正常，如果出现故障，识别故障内容并排除故障；再次如果通信异常，控制模块按照存储器内的常规控制策略自动控制照明设备开关和调光；最后管理平台对照明设备整体运作情况进行监控，对照明设备能源使用情况进行监控。
进一步的，所述照明设备为LED庭院灯、LED路灯、景观亮化灯。
进一步的，所述调光采用PWM 调节方式或0-10V 调光方式。
采用LED光源，对其进行调节可从开关管的导通、断路来实现，具体可以通过一般的PWM控制电路，也可以使用电压调光。
本发明的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述太阳能路灯***包括太阳能照明设备、供电模块、控制模块、通信模块以及存储器；其中，
所述供电模块包括太阳能供电部分和市电供电部分，太阳能供电部分采用太阳能收集太阳能储存在超级电容内，所述供电模块内设有转换器，所述转换器连接到控制模块上，用于在太阳能不足时启动市电为照明设备供电；
所述控制模块中设有对照明设备状态信息采集的数据采集装置，并将采集到的数据存储于存储器内；
所述通信模块采用NB-IOT通信技术，所述通信模块负责各照明设备间以及照明设备与管理平台的通信。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述通信模块中包括NB-IOT通信节点以及NB-IOT通信平台，所述NB-IOT通信节点与NB-IOT通信平台间通过NB-IOT方式无线通讯，所述NB-IOT通信节点之间自动组网，所述NB-IOT通信平台与管理平台通过有线或无线方式建立通信。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述设备状态信息包括电流、电压、功率、电量数据信息，所述状态信息存储于存储器内，所述存储器内设置有异常数据对应的设备状态，并通过NB-IOT通信组件发送给管理平台，实现各设备状态的实时监控。
4.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述照明设备为LED庭院灯、LED路灯、景观亮化灯。
5.根据权利要求4所述的基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述路灯***中还包括调光模块，所述调光模块连接到控制模块以及照明设备上，所述调光模块采用PWM调节模块或0-10V 调光模式。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述存储器内设置常规控制策略，通过控制模块自动控制照明设备开关和调光，所述存储器内还设有各照明设备的地址编号，所述地址编号经通信设备发送至管理平台形成设备地图。
7.根据权利要求6所述的基于NB-IOT的太阳能照明***，其特征在于，所述管理平台为采用计算机为核心具备通信及信息处理的控制平台，或者为以移动设备为核心基于app的控制平台。
8.基于NB-IOT的太阳能照明***管理方法，其特征在于，所述方法基于NB-IOT通信技术实现各设备与管理平台间的通信，首先通过检测到的超级电容的储电量来确定是通过调光模块调节照明设备亮度还是切换至市电供电模式；其次通过检测到的数据确定设备是否工作正常，如果出现故障，识别故障内容并排除故障；再次如果通信异常，控制模块按照存储器内的常规控制策略自动控制照明设备开关和调光；最后管理平台对照明设备整体运作情况进行监控，对照明设备能源使用情况进行监控。
9.根据权利要求8所述的基于NB-IOT的太阳能照明***管理方法，其特征在于，所述照明设备为LED庭院灯、LED路灯、景观亮化灯。
10.根据权利要求9所述的基于NB-IOT的太阳能照明***管理方法，其特征在于，所述调光采用PWM 调节方式或0-10V 调光方式。
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