[发明专利]基于ZigBee无线网络的太阳能路灯联网监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee无线网络的太阳能路灯联网监控系统。 

背景技术

随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太阳能路灯正是以太阳能作为能源而且使用环保节能LED灯的照明系统，因其具有不受市电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，而日益受到各国的重视。又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇、广场、学校、公园、街道、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区的照明问题。

但是，目前市场上的大多数太阳能路灯都是一盏盏孤立的路灯，存在可靠性不高，利用率不高，性价比不高，损坏或出现故障未能及时报修，难以大范围推广应用的现状。其原因在于它们装有的太阳能路灯控制器是单机独立工作的单元，只是简单通过监测太阳能板电压控制路灯的打开和关闭，在充电控制方面大多采用直充方式。这种独立工作的控制器一方面未能有效对太阳能板实现最大功率点跟踪（MPPT），未能充分利用太阳能；另一方面未能实现对太阳能路灯的工作状态进行远程实时监控和集中灵活管理，无法真正满足城市太阳能路灯的智能化控制要求。

尽管有一些文献和专利针对太阳能路灯监控问题开展了相关研究工作，它们大多是将每个太阳能路灯控制器都连接一个GSM通信模块或一个GPRS通信模块，这种方式虽然能够实现路灯的远程监控，但是增加了每一盏路灯的成本，当整个区域都安装这样的路灯时，一次性投入成本很高，而且监控效率不高。至今对于ZigBee无线网络技术在太阳能路灯监控方面的研究还很少，没有一种很完善的太阳能路灯联网监控系统，特别是仍然没有一种完善的太阳能路灯控制器同时具备以下功能：1.有效实现太阳能板最大功率点跟踪（MPPT），提高太阳能板对蓄电池的充电效率。2.合理控制蓄电池充放电，避免由于过充或过放损坏蓄电池。3.为太阳能板、蓄电池和路灯提供保护电路，防止反充电损坏太阳能板和控制器中的处理电路。4. 对路灯负载电路进行优化设计，采取具体的节能措施。5.嵌入ZigBee无线联网通信功能，控制太阳能路灯自主组建监控网络。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的无线网络通讯技术。它具有网络容量大，网络自组织，自愈能力强，可靠性性高等特点，非常适用于民用监控领域和工业自动化控制领域的无线网络系统，包括路灯监控、环境监测、智能家居、仓库管理、交通控制、远程医疗等。ZigBee是一组基于IEEE 802.15.4标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的技术标准，并致力于解决低速率、低功耗的无线通信问题。ZigBee协议栈包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。针对具体的应用系统，ZigBee的网络层和应用层的某些功能可以根据需要被更改或增加，网络的拓扑结构也可以灵活配置，它的应用范围越来越广泛。

太阳能路灯技术领域目前遇到的问题是：如何设计一个新型太阳能路灯控制器，将无线联网通信功能直接嵌入其中，使太阳能路灯既能提高充放电效率，又能自主组建监控网络接受远程监控，实现太阳能路灯的智能化管理。

发明内容

针对太阳能路灯领域现有技术的缺陷，本发明的目的是：设计一种基于ZigBee无线网络的太阳能路灯联网监控系统，主要包括设计一种新型ZigBee太阳能路灯控制器。该控制器不但能够有效控制太阳能路灯的日常工作和实现太阳能板最大输出功率点的跟踪，而且装有该控制器的太阳能路灯能够自主组建无线监控网络，实现对一整片区域（城镇，校园，街道，公园，广场等）提供太阳能路灯照明，并进行无线联网监控和集中便捷管理，真正满足城市太阳能路灯的智能化控制要求。

本发明的基于ZigBee无线网络的太阳能路灯联网监控系统，其特征在于：包括组成ZigBee无线网络且设有控制器的复数个太阳能路灯以及与互联网连接的远程监控中心；所述的复数个太阳能路灯中的一个设置有第一GPRS通信模块；所述的远程监控中心设置有第二GPRS通信模块。