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基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统

阅读:70发布:2024-01-12

专利汇可以提供基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于NB-IOT的 物联网 太阳能 路灯 系统,包括以下步骤:(1)基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,主要包括路灯 基础 设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控 制模 块 ;(2)太阳能路灯基础设施的组成;(3)太阳能路灯智能照明装置工作原理;(4)太阳能路灯辅助功能装置模块作用;(5)放电与防 反冲 保护模块与充放电 控制模块 的电源端连接,有效防止太阳能路灯系统损坏。本发明是基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,解决了现有太阳能路灯系统无线技术的 覆盖 面积小、智能 水 平低、集中控制效率低和功能单一的问题,使太阳能路灯系统更加智能化、网络化和节能化。,下面是基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统专利的具体信息内容。

1.一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,其特征在于:包括以下步骤:
(1)基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模
(2)太阳能路灯基础设施包括灯杆、底座、控制箱、支架等,支架通过螺丝固定在灯杆上,且距离地面至少4米;
(3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元、光伏板、MPPT(最大功率跟踪)电路、充放电控制模块电池、LED驱动、LED路灯、报警模块、第一传感器模块、第一无线通信NB-IOT节点
(4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元、摄像头模块、充电桩模块、LCD显示模块、蓝牙模块、第二传感器模块、第二NB-IOT无线通信节点;
(5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块的电源端连接,有效防止太阳能路灯系统损坏。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,其特征在于:所述步骤(3)路灯智能照明装置中,其具体包括以下步骤:
(31)太阳能路灯智能照明装置中光伏板以45°倾斜度向阳方向置于灯杆顶部;
(32)光伏板与其背部MPPT电路通过导线相连,MPPT电路的作用是以最大功率方式将太阳能转换为电能
(33)MPPT电路与充放电控制模块相连,充放电控制模块与第一MCU处理单元和蓄电池相连,第一MCU处理单元优选型号为STM32F103ZET6单片机芯片,充放电控制模块和蓄电池置于灯座底部,第一MCU处理单元置于控制箱中,第一MCU处理单元通过充放电控制模块完成对蓄电池的充放电管理;
(34)第一传感器模块包括第一传感器(a)单元和第一传感器(b)单元两部分;
(35)第一传感器(a)单元置于路灯支架上,包括光照传感器、平仪等,光照传感器用于智能调光,水平仪用于监测路灯安全状态;
(36)第一传感器(b)单元置于灯座底部,包括电流电压、电量检测传感器,用于监测蓄电池安全状态,LED驱动具有的功能不仅限于路灯的开关、还包括亮度调节、分时间段调节等其它节能控制等;
(37)报警模块选择声光报警,根据各传感器采集到的信息经第一MCU处理后,发出相应的报警信号,便于路灯的维护;
(38)第一无线通信NB-IOT节点,用于连接网络,可实现与服务器双向通信,可将路灯所有状态信息发送到云服务端保存并分析处理,也可接收云服务端的控制信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,其特征在于:所述步骤(4)路灯辅助功能装置中,其具体包括以下步骤:
(41)摄像头模块优选半球形摄像头,置于支架下端,用于监控周围环境;
(42)充电桩置于控制箱背面,用于电动车、移动设备等的充电;
(43)第二传感器模块置于第一传感器(b)右侧,包括温湿度传感器、PM2.5传感器等,用于监控城市环境状况;
(44)蓝牙模块利用Beacon广播技术定位特殊人群、物品等;
(45)LCD用于显示传感器信息、电子广告、寻人启事等信息;
(46)第二无线通信NB-IOT节点用于与云服务器进行数据传输,同时该装置预留了扩展模块,用于增加所需要的功能,方便二次开发。

说明书全文

基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统

技术领域

[0001] 本发明涉及物联网太阳能路灯系统领域,具体是一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,满足用户的基本要求,适用范围广,灵活性高,可扩展性强。

背景技术

[0002] 随着智慧城市建设和新农村建设进程的快速推进,路灯在逐渐往智能化、节能、网络化的方向发展,诸多城市在智慧城市的建设规划中,将路灯的智能化、节能化改造列为重点任务之一。太阳能路灯作为一种新能源照明装置得到了广泛的应用。
[0003] 从市场上有关太阳能路灯系统的现有技术和相关产品现状来看,有的产品主要关注太阳能路灯的基础功能,即通过利用太阳能充电以及电池放电控制技术,实现路灯照明控制,有的则注重于系统的监控网络,部分智慧路灯已经实现网络化智能控制,但是还存在无线技术覆盖面积小、路灯的集中控制效率低、可扩展性差等诸多问题。基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,有效的解决了这些问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,该系统有效解决了现有太阳能路灯系统无线技术覆盖面积小、智能化平低下、集中控制效率低、功能单一等问题。
[0005] 本发明实现发明目的采用如下技术方案:
[0006] (1)一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模
[0007] (2)太阳能路灯基础设施包括灯杆、底座、控制箱、支架等,支架通过螺丝固定在灯杆上,且距离地面至少4米。
[0008] (3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元、光伏板、MPPT(最大功率跟踪)电路、充放电控制模块蓄电池、LED驱动、LED路灯、报警模块、第一传感器模块、第一无线通信NB-IOT节点
[0009] (4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元、摄像头模块、充电桩模块、LCD显示模块、蓝牙模块、第二传感器模块、第二NB-IOT无线通信节点。
[0010] (5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块的电源端连接,有效防止太阳能路灯系统损坏。
[0011] 作为优选,本发明提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,所述步骤(3)太阳能路灯智能照明装置中,其具体包括以下步骤:
[0012] (31)太阳能路灯智能照明装置中光伏板以45°倾斜度向阳方向置于灯杆顶部。
[0013] (32)光伏板与其背部MPPT电路通过导线相连,MPPT电路的作用是以最大功率方式将太阳能转换为电能
[0014] (33)MPPT电路与充放电控制模块相连,充放电控制模块与第一MCU处理单元和蓄电池相连,第一MCU处理单元优选型号为STM32F103ZET6单片机芯片,充放电控制模块和蓄电池置于灯座底部,第一MCU处理单元置于控制箱中,第一 MCU处理单元通过充放电控制模块完成对蓄电池的充放电管理。
[0015] (34)第一传感器模块包括第一传感器(a)单元和第一传感器(b)单元两部分。
[0016] (35)第一传感器(a)单元置于路灯支架上,包括光照传感器、水平仪等,光照传感器用于智能调光,水平仪用于监测路灯安全状态。
[0017] (36)第一传感器(b)单元置于灯座底部,包括电流电压、电量检测传感器,用于监测蓄电池安全状态,LED驱动具有的功能不仅限于路灯的开关、还包括亮度调节、分时间段调节等其它节能控制等。
[0018] (37)报警模块选择声光报警,根据各传感器采集到的信息经第一MCU处理后,发出相应的报警信号,便于路灯的维护。
[0019] (38)第一无线通信NB-IOT节点,用于连接网络,可实现与服务器双向通信,可将路灯所有状态信息发送到云服务端保存并分析处理,也可接收云服务端的控制信息。
[0020] 作为优选,本发明提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,所述步骤(4)太阳能路灯辅助功能装置中,其具体包括以下步骤:
[0021] (41)摄像头模块优选半球形摄像头,置于支架下端,用于监控周围环境。
[0022] (42)充电桩置于控制箱背面,用于电动车、移动设备等的充电。
[0023] (43)第二传感器模块置于第一传感器(b)右侧,包括温湿度传感器、PM2.5 传感器等,用于监控城市环境状况。
[0024] (44)蓝牙模块利用Beacon广播技术定位特殊人群、物品等。
[0025] (45)LCD用于显示传感器信息、电子广告、寻人启事等信息。
[0026] (46)第二无线通信NB-IOT节点用于与云服务器进行数据传输,同时该装置预留了扩展模块,用于增加所需要的功能,方便二次开发。
[0027] 本发明和发明与现有技术相比,其有益效果体现在:
[0028] 本发明提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,是光伏板通过 MPPT电路获得电能从而使路灯发光,有效的节约了电能;通过LED驱动可以实现多照明模式,满足不同环境的需要;通过水平仪、电量检测传感器等对路灯的运行状态进行监测,提高路灯的安全性,若路灯出现危险情况,可根据报警提示快速的完成路灯的维修;同时在不影响太阳能路灯智能化照明的条件下,路灯辅助功能装置不仅使路灯功能多样化,而且扩展性也得到了提高;突出优点是采用 NB-IOT进行无线通信,大大增加了路灯的控制范围,节约了成本。附图说明
[0029] 图1是太阳能路灯各模块结构示意图。
[0030] 图2是太阳能路灯智能照明装置结构框图
[0031] 图3是太阳能路灯辅助功能装置结构框图。

具体实施方式

[0032] 以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。
[0033] 为使本发明实施的目的、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。
[0034] 本发明的目的是提供一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,该系统包括路灯基础设施、路灯智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块四大模块,有效解决了现有太阳能路灯系统采用的无线技术覆盖面积小、智能化水平低下、集中控制效率低、功能单一等问题。参阅图1为本发明太阳能路灯各模块结构示意图,其整体系统构建步骤如下:
[0035] (1)基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,主要包括路灯基础设施、路灯[0036] 智能照明装置、路灯辅助功能装置和充放电控制模块。
[0037] (2)太阳能路灯基础设施包括灯杆1、底座2、控制箱3、支架4等,支架[0038] 4通过螺丝固定在灯杆1上,且距离地面至少4米。
[0039] (3)太阳能路灯智能照明装置内包括第一MCU处理单元100、MPPT(最大功率跟踪)电路102、充放电控制模块103、蓄电池104、LED驱动105、LED路灯106、报警模块107、第一传感器模块108、第一无线通信NB-IOT节点109。
[0040] (4)太阳能路灯辅助功能装置内包括第二MCU处理单元200、摄像头模块 201、充电桩模块202、LCD显示模块203、蓝牙模块204、第二传感器模块205、第二NB-IOT无线通信节点206。
[0041] (5)放电与防反冲保护模块与充放电控制模块103的电源端连接,有效防止太阳能路灯系统的损坏。
[0042] 作为优选,本发明提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,所述[0043] 步骤(3)太阳能路灯智能照明装置中,其具体包括以下步骤:
[0044] (31)太阳能路灯智能照明装置中光伏板101以45°倾斜角度向阳方向置于灯杆1顶部。
[0045] (32)光伏板101与其背部MPPT电路102通过导线相连,MPPT电路102的作用是以最大功率方式将太阳能转换为电能。
[0046] (33)MPPT电路102与充放电控制模块103相连,充放电控制模块103与第一MCU处理单元100和蓄电池104相连,第一MCU处理单元100优选型号为 STM32系列单片机芯片,充放电控制模块103和蓄电池104置于灯座底部,第一 MCU处理单元100置于控制箱3中,第一MCU处理单元100通过充放电控制模块 103完成对蓄电池104的充放电管理。
[0047] (34)第一传感器模块108包括第一传感器(a)单元108a和第一传感器(b) 单元108b两部分。
[0048] (35)第一传感器(a)单元108a置于路灯支架4上,包括光照传感器、水平仪等,光照传感器用于智能调光,水平仪用于监测路灯安全状态。
[0049] (36)第一传感器(b)单元108b置于灯座底部,包括电流、电压、电量检测传感器,用于监测蓄电池104安全状态,所述LED驱动105具有的功能不仅限于路灯的开关、还包括亮度调节、分时间段调节等其它节能控制等。
[0050] (37)报警模块107选择声光报警,根据各传感器采集到的信息经第一MCU 处理单元100处理后,发出相应的报警信号,便于路灯的维护。
[0051] (38)第一无线通信NB-IOT节点109,用于连接网络,可实现与云服务器双向通信,可将路灯所有状态信息发送到云服务端保存并分析处理,也可接收云服务端的控制信息。
[0052] 作为优选,本发明提供的一种基于NB-IOT的物联网太阳能路灯系统,所述步骤(4)太阳能路灯辅助功能装置中,其具体包括以下步骤:
[0053] (41)摄像头模块201优选半球形摄像头,置于支架4下端,用于监控周围环境。
[0054] (42)充电桩置于控制箱3背面,用于电动车、移动设备等的充电。
[0055] (43)第二传感器模块205置于第一传感器(b)右侧,包括温湿度传感器、 PM2.5传感器等,用于监控城市环境状况。
[0056] (44)蓝牙模块204利用Beacon广播技术定位特殊人群、物品等。
[0057] (45)LCD用于显示传感器信息、电子广告、寻人启事等信息。
[0058] (46)第二无线通信NB-IOT节点用于与云服务器进行数据传输,同时该装置预留了扩展模块,用于增加所需要的功能,方便二次开发。
[0059] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0060] 此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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