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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型太陽能LED路燈智能化控制系統(tǒng)研制
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 該系統(tǒng)是基于FREESCALE控制芯片的太陽能LED路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。它將太陽能作為L(zhǎng)ED路燈能量的來源，將太陽能變化轉(zhuǎn)化為電壓變化的同時(shí)，通過時(shí)鐘芯片模塊和按鍵模塊，對(duì)路燈的亮滅狀況進(jìn)行全天控制。另外它還是針對(duì)太陽能轉(zhuǎn)化和蓄電池充放電控制的，實(shí)現(xiàn)了太陽能光伏轉(zhuǎn)換，蓄電池合理的充放，負(fù)載放電的多模式切換。該系統(tǒng)對(duì)節(jié)能減排，太陽能LED路燈控制方面有著很大的意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 該系統(tǒng)中蓄電池選用12V系統(tǒng)，采用二階段對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，分別為恒壓充電和浮充。當(dāng)蓄電池電壓處于10.8V~11.8V，即過放狀態(tài)時(shí)，采用14.4V恒壓直充方式，直到蓄電池的電流達(dá)到0.05C，充電結(jié)束，在這個(gè)過程中，蓄電池若要放電，必須充到12.6V，即過放返回放電過程；當(dāng)蓄電池不處于過放狀態(tài)時(shí)，采用13.8V浮充方式，即PWM充電，當(dāng)蓄電池電流達(dá)到0.01C時(shí)，充電結(jié)束。采用這種充電模式的作用是提高蓄電池的使用性能，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，從而提高太陽能路燈系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 其在路燈的應(yīng)用中，工作模式有純光控、單時(shí)段和雙時(shí)段等等。另外它還有監(jiān)控功能，要求所有分站在每天固定時(shí)間通過無線傳輸方式獲得每個(gè)路燈系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)信息處理后再通過TC35i短信模塊發(fā)送信息到指定SIM卡上，通過手機(jī)，PC機(jī)或其他設(shè)備查看信息。這些信息包括： 1） 分站編號(hào) 2） 屬于某分站的路燈系統(tǒng)子編號(hào) 3） 分站發(fā)送信息的時(shí)間 4） 路燈系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)（3種之一） 5） 系統(tǒng)當(dāng)前電壓值 6） 系統(tǒng)上次開啟‘全亮模式’時(shí)間 7） 系統(tǒng)上次開啟‘半亮模式’時(shí)間 8） 系統(tǒng)上次開啟‘關(guān)閉模式’時(shí)間 9） 系統(tǒng)有無‘過放’ 10） 系統(tǒng)板上負(fù)載有無開路 11） 系統(tǒng)板上負(fù)載有無短路 12） 系統(tǒng)板上LED燈有無損壞 13） 太陽能板有無開路 14） 太陽能板有無短路 任意時(shí)刻信號(hào)命令通過一定方式由指定的SIM卡發(fā)送到指定分站，這些命令可以是查看分站某些路燈系統(tǒng)的狀態(tài)，或者修改它們的工作參數(shù)。分站控制器獲得信息后返回指定的信息或執(zhí)行指定的操作。這些命令包括： 1） 查看指定的路燈系統(tǒng)狀態(tài)信息 2） 改變指定分站所有路燈系統(tǒng)的工作模式 3） 改變指定路燈系統(tǒng)純光控狀態(tài)的LED燈開關(guān)的光照點(diǎn) 4） 改變非純光控狀態(tài)的亮燈時(shí)間 5） 強(qiáng)行讓指定路燈系統(tǒng)處于三種工作狀態(tài)的一種（用于測(cè)試與維修） 6） 改變主站系統(tǒng)的SIM卡號(hào)碼
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 中國(guó)太陽能資源非常豐富，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時(shí)以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米7千瓦時(shí)。年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)。與同緯度的其他國(guó)家相比，與美國(guó)相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。 現(xiàn)有的太陽能LED光伏控制器成型產(chǎn)品有很多，且各有特點(diǎn)，但續(xù)航能力均有不足，在江南等連續(xù)陰雨天多的情況下可能會(huì)出現(xiàn)能源不濟(jì)的情況，針對(duì)這種情況，本項(xiàng)目提出使用PWM驅(qū)動(dòng)MOSFET控制輸出電流的大小，并采用獨(dú)立電源的定時(shí)器件滿足全時(shí)段定時(shí)定功率的輸出需求，從而可以做到在光照要求較低的情況下降低路燈的光照度，以延長(zhǎng)照明時(shí)間。 基本思路： 收集與閱讀資料 確定硬件電路 根據(jù)硬件和要求編寫相應(yīng)的軟件程序 軟硬件結(jié)合調(diào)試 創(chuàng)新點(diǎn)： 蓄電池為二階段PWM充電方式 采用TC35i模式監(jiān)控 LED燈PWM控制輸出功率的大小； 獨(dú)立于系統(tǒng)外的定時(shí)器設(shè)計(jì)； 在光伏系統(tǒng)中添加定時(shí)控制單元，使路燈可以在夜晚2：00am-4:59am時(shí)段內(nèi)降低光照強(qiáng)度，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。 關(guān)鍵技術(shù)： 蓄電池的二階段PWM充電方式 TC35i通信建立監(jiān)控聯(lián)系 主要技術(shù)指標(biāo)： 通過PWM控制MOSFET通斷來實(shí)現(xiàn)電流及功率輸出的控制； 對(duì)電流及功率的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)全時(shí)段精確定時(shí)輸出。 負(fù)載電流：<10A;工作環(huán)境：－10℃～＋50℃。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的控制器功能上是光控和時(shí)控相結(jié)合，蓄電池充電采用直充的方式，持續(xù)高壓充電容易造成蓄電池的失水或失控?？刂破髦g沒有在在通信，這樣一來對(duì)太陽能充電和蓄電池放電的情況無法知曉，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的報(bào)修也比較麻煩，統(tǒng)一監(jiān)控產(chǎn)生了很大的不便。 本方案設(shè)計(jì)的主要就是針對(duì)蓄電池充電的方式和各個(gè)路燈之間的通信。蓄電池充電采用二階段與PWM結(jié)合的方式，路燈之間的通用采用nRF24L01模塊。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與企業(yè)合作開發(fā)，共有技術(shù)
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 作品中將使用PWM控制LED燈輸出功率的大小，并設(shè)計(jì)獨(dú)立于系統(tǒng)外的定時(shí)器，整體技術(shù)有著較高的整合創(chuàng)新性，同時(shí)也解決了當(dāng)前通用控制系統(tǒng)中定時(shí)調(diào)節(jié)不靈活的缺陷，可應(yīng)用于供電穩(wěn)定性較低或輸電系統(tǒng)不便布線的地區(qū)。屆時(shí)可以和相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)進(jìn)行合作，將研究成果進(jìn)一步產(chǎn)品化，使其可應(yīng)用于實(shí)際道路的照明系統(tǒng)中。 目前中國(guó)太陽能燈具的可靠性得到很大程度的提高，在能源緊張、拉閘限電的城市及用電困難的邊遠(yuǎn)地區(qū)，有著很強(qiáng)的可推廣性。近年來，國(guó)家出臺(tái)了一系列利好政策扶持可再生能源的發(fā)展，包括《可再生能源促進(jìn)法》、《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》。2009年3月，國(guó)家財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》及相關(guān)補(bǔ)貼政策，對(duì)符合條件的太陽能光電建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目給予20元/瓦的補(bǔ)貼，這對(duì)太陽能光電應(yīng)用是一大利好消息。另外，迎合國(guó)家大力提倡和鼓勵(lì)使用新能源的政策，開辟“節(jié)能、降耗、減排”新的天地，更為政府大力提倡“綠色能源、綠色照明”樹立標(biāo)志性的直觀場(chǎng)景。
同類課題研究水平概述
- 進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源危機(jī)以及環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，逐步成為制約全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的共同難題。世界各國(guó)都在采取積極有效的措施改善環(huán)境、減少污染、探索新能源與提高能源利用效率。太陽能、風(fēng)能、核能等區(qū)別與常規(guī)化石能源的新能源技術(shù)和提高能源利用效率的節(jié)能技術(shù)成為備受矚目的熱點(diǎn)，也是提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量和效益，真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。世界各國(guó)紛紛加大對(duì)新能源和節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)力度，出臺(tái)各項(xiàng)政策引導(dǎo)和支持相應(yīng)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的發(fā)展。 如美國(guó)在過去10余年間，共出臺(tái)了《21世紀(jì)清潔能源的能源效率與可再生能源辦公室戰(zhàn)略計(jì)劃》、《國(guó)家能源政策》等10多個(gè)政策或計(jì)劃來推動(dòng)節(jié)能；歐盟委員會(huì)于06年10月19日公布了《能源效率行動(dòng)計(jì)劃》，打算最遲在2020年把歐盟的能源利用率提高20%，該計(jì)劃包括了七十多項(xiàng)措施。據(jù)悉，這一計(jì)劃包括降低機(jī)器、建筑物和交通運(yùn)輸造成的能耗，提高能源生產(chǎn)領(lǐng)域的效率等七十多項(xiàng)節(jié)能措施；2006年5月31日，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省編制了以保障能源安全為核心的《新國(guó)家能源戰(zhàn)略》。《新國(guó)家能源戰(zhàn)略》中所闡述的八大戰(zhàn)略及措施，都與節(jié)約能源、提高能源利用效率、開發(fā)利用新能源有關(guān)。同時(shí)在相關(guān)政策的引導(dǎo)下、鑒于節(jié)能產(chǎn)業(yè)巨大的市場(chǎng)潛力，眾多知名跨國(guó)公司以及新興企業(yè)且開始涉足節(jié)能產(chǎn)業(yè)，如西門子、BP、IBM等。 在“十二五”期間能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)任務(wù)將包括：采取有效措施加大節(jié)能力度，提高傳統(tǒng)清潔能源利用水平；加大天然氣等清潔能源的利用規(guī)模；加快推進(jìn)水電和核電的開發(fā)建設(shè)，積極做好風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源的轉(zhuǎn)化利用；統(tǒng)籌規(guī)劃重點(diǎn)能源基地和跨區(qū)能源輸送通道建設(shè)，促進(jìn)能源資源優(yōu)化配置等。 采用太陽能作為能源的LED路燈、庭院燈、草坪燈，完全符合我國(guó)新能源領(lǐng)域和節(jié)能領(lǐng)域的戰(zhàn)略部署，推廣其實(shí)際應(yīng)用，將有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)，調(diào)整區(qū)域經(jīng)濟(jì)能源消耗結(jié)構(gòu)，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的綠色可持續(xù)發(fā)展。 現(xiàn)在無論是國(guó)內(nèi)，還是國(guó)外對(duì)資源看的是非常之重。而太陽能是不僅是再生能源，取之不盡用之不竭，而且安全環(huán)保無污染。在這個(gè)方案中設(shè)計(jì)的控制器在太陽能應(yīng)用當(dāng)中是必不可少的，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)是非常關(guān)鍵，少之則無法運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，再則這個(gè)控制器負(fù)載針對(duì)的也是低功耗，無污染的LED燈?？梢园堰@一系統(tǒng)應(yīng)用在路燈、庭院燈、草坪燈和民用燈。
