基于物联网云控技术的LED智能照明研究

江华丽 林介本 林苏炜 叶雪琳 韩梦超

摘 要 传统市电路灯存在能耗大、线路布设复杂，还需要人工或采用额外定时器设定开关时间，传统太阳能 LED路灯采用铅酸电池和胶体电池，存在电池重量过重，电池放电效率过低等问题。文章研究基于物联网云控技术的LED智明研究，灯源采用高效大功率LED太阳能专用路灯，具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠等优点。

关键词 物联网；LED；太阳能

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）236-0110-02

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。太阳能路灯是以太阳能作为电能供给用来提供夜间道路照明，只要阳光充足就可以就地安装等特点。灯杆与电池组件一体化设计，具有抗风能力，内部采用智能化充放电和微电脑光、时控制技术，可以充分满足智慧城市、农村的路灯照明需求。

1 硬件电路设计

由于太阳能电池板产生的电压和电流与所处环境的光照强度有关，所以系统通过光敏电阻来设计光控开关。光敏电阻主要是负责采集光照强度信息光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。通过这一特性采用光敏电阻来负责采集光照强度信息。控制系统的光控开关如图1所示，光敏电阻与电阻R1进行串联，在光照低于100-150lux的光环境下，光敏电阻阻值较大，其上端为高电平T1导通，T2基集获得高电平，继电器开始工作即开关导通，灯亮。在光照高于100-150lux的光环境下，工作状态相反，开关断开，灯灭[1-3]。或者当没有阳光时，光强降至启动点，根据每段功率设置时间一次运行。如果某段时间设置为0，此功率段不运行。当运行完所有时间后，负载停止输出。当有阳光时，光强升到启动点，负载停止工作。这样的设计可以做到无需人为的进行路灯的开光，降低劳动力。

由于本智能路灯系统需要一个与标准时间相同的时钟作为系统的主要时间轴，因此微处理器中具有晶振为32 768Hz的模块的RTC时钟。RCT电路如图2所示。该模式下用户可以通过按键控制负载的打开与关闭，而不管是否在白天或者晚上都可通过遥控器进行操作，没有按键设置则返回正常工作模式继续运行。

监控设计采用功率为3W 300瓦360°全景摄像头，10m远也能看清人脸，让监控无盲区。并带有夜视功能，夜视范围达5m～10m[4-7]。由太阳能和锂电池供电，55W单晶硅太阳能板可连续工作3-5个阴雨天。太阳能是新型绿色低碳的资源，在户外无电的环境下采用太阳能安防照明一体化的监控既可很好的节能同时实现全方面的监控。因为需要采集光度情况、LED路灯当前状态等实时数据，然后将数据通过传输回云后台，便于随时随地查看和更改。控制系统采用NB智能控制技术进行实时的数据传输。

2 软件电路设计

通过控制输出高电平的时间来确定输出灯光的强度。因此RTC时钟可以实现多种工作模式，并可以采用遥控装置设定不同的时控方法。实际亮灯时间12小时，相当于满功率点亮7小时，节约相当于5个小时的电能。串行时钟芯片只需占用CPU的2-3条I/O口线，可大大减小产品体积线接口[8-10]。

3 系统调试

充电分为三段充电方式，采用降压方式充电：

1）涓流充电：当电池电压低于电池低压断开电压时，采用小电流涓流充电方式。

2）MPPT充电：当电池电压处于电池低压恢复电压和浮充电压之间时，采用最大电流方式充电（MPPT充电方式）。

3）浮充充电：当电池电压高于浮充充电电压时，采用恒压调节浮充充电方式。

4 技术特色

使用晶振为32 768Hz的模块的RTC时钟控制，定时控制精确。采用三元锂电池，充放电效率高，体积小，便于安装。高效的MPPT电池充电管理系统相比传统的太阳能充电方式，可多充电10%～50%。控制器能够通过对各个接入部件的监测，当发现故障时可通过自身的调整修复故障，并保留故障信息可供后续问题的查找；当出现无法修复的故障时会自动的上报告警信息。无线组网通讯：控制器可直接对控制器进行远程的控制。数据采集功能：控制器可对接入控制器的设备进行数据采集，可实时通过无线获取数据，并记录生成报表。高效的电池管理系统，对电池的充放电高效的管理，延长电池的使用寿命。

5 结论

“互联网+”智慧能源是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态。本文以智能路灯作为研究对象，对太阳能路灯的现状和问题诊断进行分析。设计系统硬件设计和软件设计，为辅助太阳能智能路灯控制的研究与实现提供一定的参考价值。

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