一种太阳能路灯远程控制系统的制作方法

本发明涉及路灯控制技术领域，具体涉及一种太阳能路灯远程控制系统。

背景技术：

太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。路灯，指给道路提供照明功能的灯具，泛指交通照明中路面照明范围内的灯具。太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电，免维护阀控式密封蓄电池储存电能，超高亮led灯具作为光源，并由智能化充放电控制系统控制，用于代替传统公用电力照明的路灯。无需铺设线缆、无需交流供电、不产生电费；采用直流供电、光敏控制；具有稳定性好、寿命长、发光效率高，安装维护简便、安全性能高、节能环保、经济实用等优点。可广泛应用于城市主、次干道、小区、工厂、旅游景点、停车场等场所。在专利号为cn201610822829的专利文件中，公开了一种太阳能路灯控制系统，包括控制模块、太阳能板、太阳能板防反充模块、太阳能板电流采样模块、太阳能板电压采样模块、降压模块、稳压滤波模块、充电控制开关、蓄电池端。太阳能板、太阳能板防反充模块、降压模块、稳压滤波模块、充电控制开关、蓄电池端顺次连接。根据检测到太阳能板的输出电压和电流来实时调控降压模块，准确跟踪最大充电功率，使得太阳能板给蓄电池的充电始终保持最大充电功率点上，提高了充电效率。

上述专利文件的控制模块根据温度检测模块检测到的蓄电池温度，在蓄电池的温度过高或者过低时，控制散热驱动模块、加热驱动模块为蓄电池散热或加热，使得蓄电池在温度过高或过低时能够回到正常温度并重新充电，使得白天太阳能资源得到充分利用。但是对于如何提供一种结构简单，操作便捷，可实现远程智能化控制，安全性更好的太阳能路灯远程控制系统缺少技术性解决方案。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能路灯远程控制系统，用于解决如何提供一种结构简单，操作便捷，可实现远程智能化控制，安全性更好的太阳能路灯远程控制系统的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种太阳能路灯远程控制系统，包括路灯电路、太阳能电池板和远程控制端，所述太阳能电池板与蓄电池相连，所述路灯电路通过继电器与所述蓄电池相连，其特征在于：包括路灯驱动电路、光控电路、联网监控系统和光线通讯部分，所述路灯驱动电路包括输入滤波器电路和pfc电路控制输入，所述路灯驱动电路用于驱动路灯用以达到输入电流谐波、功率因数和效率的要求，所述远程控制端通过光线通讯部分与本地处理中心相连，本地处理中心通过电信号控制继电器，继电器用于控制整个路灯的开关，所述光控电路用于实现光控效果，用于节能，所述联网监控系统对太阳能板电压和蓄电池电压进行采样比较，当采样值低于设定值时发送短信“太阳能板电压不足”或“蓄电池电压不足”给监控中心，单片机还可以对路灯工作状态进行监控，出现异常时，以短信形式传送给监控中心。

优选的，所述滤波器电路中电容c1,c2,c3,c4,c5,c6和共模电感器l1,l2组成输入emi滤波器，r1～r3在ac电源切断时为电容放电提供通路，ntc热敏电阻rt1在系统启动时限制浪涌电流，当电路开始正常工作时，继电器rl1将rt1旁路，rt1不再有功率损耗，可使电源效率提高1％～1.5％，br1是桥式整流器，在接通ac电源后，电流经二极管d1对pfc升压转换器输出电容c9充电，浪涌电流不经过pfc电感器l4,从而使l4不会出现饱和。

优选的，所述滤波器电路中l4,pfc开关q2,升压二极管d2和输出电容c9等，组成pfc升压变换器主电路，在140～265vac输入电压范围内，输出电压稳定在385vdc,并在br1输入端产生正弦ac电流，使系统呈现纯电阻性负载，线路功率因数几乎等于1，晶体管q1,q3等组成q2的缓冲级，r6和r8是pfc级电流传感电阻，二极管d3,d4在浪涌期间箝位r6和r8上的电压，q2栅极和漏极串接的铁氧体磁珠,用作改善emi特性，pfc开关q2的散热器通过c80接初级地。

优选的，所述l4的副绕组是偏置线圈，其输出由d22,d23,r109,c75,c76倍压整流和滤波，作为后随偏置稳压器的dc输入，在系统通电后，电流通过q24,d24对c70充电，为u1提供启动偏置，q27,r111和齐纳二极管vr9组成射极跟随稳压器，当偏置电压vcc达到稳定时，q25关闭启动电路，并且q26接通继电器rl1,将热敏电阻rt1短路。

优选的，所述pfc电路控制输入的u1引脚gatep上的pwm信号驱动pfc开关q2，r6和r8上的电流传感信号经r45,c73滤波输入到u1引脚isp,来执行pfc算法控制，并提供过电流保护，pfc输出电压vb+经r39～41,r43,r46和r50取样，并经c25滤除噪声，输入到u1引脚fbp,来执行pfc输出电压调节和过电压以及电压过低保护，u1引脚vcomp外部r48,c26,c28为频率补偿元件，当引脚vcomp上的信号较大时，q20导通，将c26旁路，可使pfc控制环路能够快速响应。

优选的，所述pfc电路控制输入的q10,q11为半桥功率开关，c39是谐振电容，c39与变压器t1初级绕组构成llc谐振槽路，t2次级输出经d9,c37,c38整流滤波，产生48v输出，为led路灯模块供电，48v的输出由r67,r66采样，经稳压器u3,光电耦合器u2及r54,d16,r53等反馈到u1的fbl引脚，来执行输出电压调节和过电压保护，流入引脚fbl的电流越大，llc级开关频率也就越高，最高开关频率由u1引脚fmax与vref之间的电阻r52设定，r49,r51,r53设置下限频率，c27是llc级软启动电容，软启动时间由c27和r49,r51共同设定，r59是t1初级电流感测电阻，r59上的电流感测信号经r47,c35滤波输入到u1的isl引脚，以提供过电流保护。

优选的，所述光控路灯电路由光控触发器电路、开关电路和电源电路组成，光控路灯电路中，光控触发器电路由光敏电阻器rg、电位器rp、电容器c3和c4、电阻器r3及时基集成电路ne555组成；开关电路由晶闸管vt、电阻器r2和发光二极管led组成；电源电路由降压电容器c1、电阻器r1、稳压二极管vs、整流二极管vd和滤波电容器c2组成，交流220v电压经c1降压、vs稳压、vd整流及c2滤波后，产生8.5v(直流电压供给ne555。

优选的，所述联网监控系统的gsm模块采用mc39i，mc39i是一个支持中文短信息的工业级gsm模块，可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接sim卡读卡器和天线，mc39i的数据接口通过at命令可双向传输指令和数据，可选波特率范围为300b/s～115kb/s，支持text和pdu格式的sms，可通过at命令或关断信号实现重启和故障恢复，mc39i模块有40个引脚，通过一个zif连接器引出，这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、sim卡、音频接口和控制，mc39i的第1～5引脚是正电源输入脚，第6～10引脚是电源地，15脚是启动脚igt，系统加电后为使mc39i进入工作状态，必须给igt加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms，18脚rxd、19脚txd为ttl的串口通讯脚，需要和单片机或者pc通讯，mc39i使用外接式sim卡，24～29为sim卡引脚，mc39i的第32脚sync引脚为控制脚，有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示mc39i的工作状态，可用at命令at+sync进行切换，35～38为语音接口，mc39i的电源输入采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片lm2941s，启动脚igt可以通过单片机软件控制，也可通过按键控制其电位高低变化的控制，18脚rxd、19脚txd直接与dspic30f3011单片机的异步串口rxd2和txd2进行连接，实现单片机对mc39i发送和接收指令的控制，24～29引脚直接与sim卡的对应引脚进行连接，便于检测sim卡是否插好，以及完成短信发送的功能，sync脚可外接发光二极管用于检测模块是否处于工作状态，

优选的，所述联网监控系统的软件系统的单片机对太阳能板电压和蓄电池电压实时监控，若太阳能板电压大于设定值，说明光照强度足够大，单片机关断led灯头供电，太阳能板对蓄电池充电；若太阳能板电压小于设定值，则由蓄电池对led灯头供电，首先检测蓄电池电压，若足够大，则由蓄电池对led灯头供电，若小于下限值，单片机控制mc39i模块发送短信“蓄电池低电”，若蓄电池电压高于上限值，则要启动卸荷电路，以免蓄电池过充电。

(三)有益效果

本发明中路灯驱动电路用于驱动路灯用以达到输入电流谐波、功率因数和效率的要求，所述远程控制端通过光线通讯部分与本地处理中心相连，本地处理中心通过电信号控制继电器，继电器用于控制整个路灯的开关，所述光控电路用于实现光控效果，用于节能，所述联网监控系统对太阳能板电压和蓄电池电压进行采样比较，当采样值低于设定值时发送短信“太阳能板电压不足”或“蓄电池电压不足”给监控中心，单片机还可以对路灯工作状态进行监控，出现异常时，以短信形式传送给监控中心。本发明结构简单，操作便捷，可实现远程智能化控制，安全性更好，具有很强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的输入滤波器电路原理图；

图2是本发明的pfc电路控制输入电路原理图；

图3是本发明的联网监控系统的电路接线图；

图4是本发明的联网监控系统的软件系统流程图；

图5是本发明的光控电路的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种太阳能路灯远程控制系统，包括路灯电路、太阳能电池板和远程控制端，所述太阳能电池板与蓄电池相连，所述路灯电路通过继电器与所述蓄电池相连，还包括路灯驱动电路、光控电路、联网监控系统和光线通讯部分，所述路灯驱动电路包括输入滤波器电路和pfc电路控制输入，所述路灯驱动电路用于驱动路灯用以达到输入电流谐波、功率因数和效率的要求，所述远程控制端通过光线通讯部分与本地处理中心相连，本地处理中心通过电信号控制继电器，继电器用于控制整个路灯的开关，所述光控电路用于实现光控效果，用于节能，所述联网监控系统对太阳能板电压和蓄电池电压进行采样比较，当采样值低于设定值时发送短信“太阳能板电压不足”或“蓄电池电压不足”给监控中心，单片机还可以对路灯工作状态进行监控，出现异常时，以短信形式传送给监控中心。

如图5所示的光控路灯电路由光控触发器电路、开关电路和电源电路组成。光控路灯电路中，光控触发器电路由光敏电阻器rg、电位器rp、电容器c3和c4、电阻器r3及时基集成电路ne555组成；开关电路由晶闸管vt、电阻器r2和发光二极管led组成；电源电路由降压电容器c1、电阻器r1、稳压二极管vs、整流二极管vd和滤波电容器c2组成。交流220v电压经c1降压、vs稳压、vd整流及c2滤波后，产生8.5v(vcc)直流电压供给ne555。

在白天，光敏电阻器rg受光照射而呈低阻状态，ne555的2脚和6脚电位高于2vcc/3，ne555的3脚输出低电平，发光二极管led不发光，晶闸管vt处于截止状态。照明灯el不亮。

当夜幕降临时，光照度逐渐减弱，光敏电阻器rg的阻值逐渐增大，ne555的2脚和6脚电压也开始下降，当两脚电压降至vcc/3时，ne555内部的触发器翻转。3脚由低电平变为高电平，使led导通发光，vt受触发而导通，将照明灯el点亮。

直到次日黎明来临时，光照度逐渐增强，rg的阻值逐渐减小，使ne555的2脚和6脚电压逐渐升高，当两脚电压升高至2vcc/3时，ne555的3脚由高电平变为低电平，led和vt均截止，照明灯el熄灭。调节rp的阻值，可控制灯光自动控制器电路在不同光照下的动作。

如图1中的电容c1,c2,c3,c4,c5,c6和共模电感器l1,l2组成输入emi滤波器，r1～r3在ac电源切断时为电容放电提供通路。ntc热敏电阻rt1在系统启动时限制浪涌电流，当电路开始正常工作时，继电器rl1将rt1旁路，rt1不再有功率损耗，可使电源效率提高1％～1.5％。

br1是桥式整流器，在接通ac电源后，电流经二极管d1对pfc升压转换器输出电容c9充电，浪涌电流不经过pfc电感器l4,从而使l4不会出现饱和。

l4,pfc开关(mosfet)q2,升压二极管d2和输出电容c9等，组成pfc升压变换器主电路。在140～265vac输入电压范围内，输出电压稳定在385vdc(b+与b-之间),并在br1输入端产生正弦ac电流，使系统呈现纯电阻性负载，线路功率因数(pf)几乎等于1。晶体管q1,q3等组成q2的缓冲级。r6和r8是pfc级电流传感电阻，二极管d3,d4在浪涌期间箝位r6和r8上的电压(即两个二极管上的正向压降)。q2栅极和漏极串接的铁氧体磁珠(φ<3.5mm×3.25mm,20ω),用作改善emi特性。pfc开关q2的散热器通过c80接初级地(b-)。

l4的副绕组是偏置线圈，其输出由d22,d23,r109,c75,c76倍压整流和滤波，作为后随偏置稳压器的dc输入。在系统通电后，电流通过q24,d24对c70充电，为u1(plc810pg)提供启动偏置。q27,r111和齐纳二极管vr9组成射极跟随稳压器。当偏置电压vcc达到稳定时，q25关闭启动电路，并且q26接通继电器rl1,将热敏电阻rt1短路。

如图2中u1引脚gatep上的pwm信号驱动pfc开关q2。r6和r8上的电流传感信号经r45,c73滤波输入到u1引脚isp,来执行pfc算法控制，并提供过电流保护。pfc输出电压vb+经r39～41,r43,r46和r50取样，并经c25滤除噪声，输入到u1引脚fbp,来执行pfc输出电压调节和过电压以及电压过低保护。u1引脚vcomp外部r48,c26,c28为频率补偿元件。当引脚vcomp上的信号较大时，q20导通，将c26旁路，可使pfc控制环路能够快速响应。

q10,q11为半桥功率开关(mosfet)。c39是谐振电容。c39与变压器t1初级绕组构成llc谐振槽路。t2次级输出经d9,c37,c38整流滤波，产生48v输出，为led路灯模块供电。

48v的输出由r67,r66采样，经稳压器u3,光电耦合器u2及r54,d16,r53等反馈到u1的fbl引脚，来执行输出电压调节和过电压保护。流入引脚fbl的电流越大，llc级开关频率也就越高。最高开关频率由u1引脚fmax与vref之间的电阻r52设定。r49,r51,r53设置下限频率。c27是llc级软启动电容，软启动时间由c27和r49,r51共同设定。

r59是t1初级电流感测电阻。r59上的电流感测信号经r47,c35滤波输入到u1的isl引脚，以提供过电流保护。

偏置电压vcc经r37,r38分别加至u1的vcc和vccl引脚，将u1模拟电源和数字电源分开。r55和铁氧体磁珠l7,在pfc与llc地之间提供隔离。u1内半桥高端驱动器由自举二极管d8,电容c23和电阻r42供电。q10和q11散热器经c78连接到初级地(b-)。

联网监控系统中的gsm模块采用mc39i，mc39i是一个支持中文短信息的工业级gsm模块，可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接sim卡读卡器和天线。mc39i的数据接口通过at命令可双向传输指令和数据，可选波特率范围为300b/s～115kb/s，支持text和pdu格式的sms(shortmessageservice，短消息)，可通过at命令或关断信号实现重启和故障恢复。

mc39i模块有40个引脚，通过一个zif(zeroinsertionforce，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、sim卡、音频接口和控制。mc39i的第1～5引脚是正电源输入脚，第6～10引脚是电源地，15脚是启动脚igt，系统加电后为使mc39i进入工作状态，必须给igt加一个大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1ms。18脚rxd、19脚txd为ttl的串口通讯脚，需要和单片机或者pc通讯。mc39i使用外接式sim卡，24～29为sim卡引脚，mc39i的第32脚sync引脚为控制脚，有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示mc39i的工作状态，可用at命令at+sync进行切换，35～38为语音接口。

mc39i的电源输入采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片lm2941s。启动脚igt可以通过单片机软件控制，也可通过按键控制其电位高低变化的控制，18脚rxd、19脚txd直接与dspic30f3011单片机的异步串口rxd2和txd2进行连接，实现单片机对mc39i发送和接收指令的控制，24～29引脚直接与sim卡的对应引脚进行连接，便于检测sim卡是否插好，以及完成短信发送的功能，sync脚可外接发光二极管用于检测模块是否处于工作状态。

本发明中路灯驱动电路用于驱动路灯用以达到输入电流谐波、功率因数和效率的要求，所述远程控制端通过光线通讯部分与本地处理中心相连，本地处理中心通过电信号控制继电器，继电器用于控制整个路灯的开关，所述光控电路用于实现光控效果，用于节能，所述联网监控系统对太阳能板电压和蓄电池电压进行采样比较，当采样值低于设定值时发送短信“太阳能板电压不足”或“蓄电池电压不足”给监控中心，单片机还可以对路灯工作状态进行监控，出现异常时，以短信形式传送给监控中心。本发明结构简单，操作便捷，可实现远程智能化控制，安全性更好，具有很强的实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。