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试析太阳能LED路灯的远程监控系统的设计实现 摘要：人类现在所用能源来自于煤炭、石油、化石、水力等，但是人类社会现在消费的能源来自于不可再生的煤炭、石油、化石等。据有关资料统计，我们目前广泛运用的煤炭已经查证的达到7241.16亿吨，其中生产和在建已占用储量为1868.22亿吨，尚未利用储量达4538.96亿吨，按照我们目前年开采量33亿吨计算，大约还能开采100年，石油甚至更低仅20多年。煤炭、石油和化石等能源由于不可再生性，终将枯竭，必定会被新能源所取代，因此节约能源和开发利用可再生能源是当务之急。在新能源中，太阳能是取之不尽，用之不竭的。LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。因此推广太阳能和LED照明十分必要。由于有线网络的控制上升不到系统的高度，由于它的单一性和局限性本文特就太阳能LED路灯的远程监控系统的无线网络设计分析论证。 下载 关键词：LED远程监控系统太阳能终端 我们要做太阳能LED路灯的远程监控系统的设计，首先就要了解两部分：太阳能LED灯和我们控制系统需要解决的具体项目。只有对这两部有了深入的了解才能把我们的远程监控系统设计做到设计全面，功能完善。 1 太阳能LED路灯的结构原理 太阳能LED路灯就是把太阳光转化成电能，然后把电能转化成光能的原理。太阳能LED路灯组成部分有：其中包括把太阳光转化成电能的太阳能电池板；储存电能的蓄电池和LED灯；控制系统四大部分组成。 1.1 太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能LED路灯中的核心部件，也是太阳能LED路灯中价值最高的部分。其作用就是将太阳的光能转换为电能，然后送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，光伏电池效率大约是单晶硅1315，多晶硅1113。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。 1.2 蓄电池 由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能正常工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压2030%，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。 1.3 LED路灯 LED灯光源，寿命长，可达1000000小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国产50Lm/w，进口80Lm/w。随着技术进步，LED的性能将进一步提高。笔者认为LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。 目前多数草坪灯选用LED作为光源，主要利用太阳能电池的能源来进行工作。当白天太阳光照射在太阳能电池上，把光能转变成电能存贮在蓄电池中，再由蓄电池在晚间为草坪灯的LED(发光二极体)提供电源。LED节能、安全、寿命长，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。特别是LED技术已经经历了其关键的突破，并且其特性在过去5年中有很大提高，其性能价格比也有较大的提高。 1.4 其余部件 控制器系统：太阳能灯具系统中最重要的一环是控制系统，其性能直接影响到系统寿命，特别是蓄电池的寿命。控制系统接收到远程控制终端的指令，然后根据指令转化具体的实施步骤。控制系统还要随时把太阳能LED路灯的实时数据传输给远程控制终端，以方便远程控制终端能够及时得要太阳能LED路灯的信息，做出科学的安排和调度。 灯杆及灯具外壳：灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距，道路的照度标准确定。灯具外壳根据我们收集了许多国外太阳灯资料，在美观和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观要求不高，相对实用就行。 2 控制系统解决的具体需求 首先对于太阳能LED路灯的电源蓄电池，提供持续电能有限。我们应该根据路段的实际需要制定“按需照明”的供电策略可以缓解这一矛盾。这其中包括：路灯开关时间的控制，根据路段进行前半夜和后半夜的亮度控制，根据不同的时间和照明需求对工作路灯数量进行控制。 2.1 对照明时间的控制。太阳能LED路灯都是经过白天进行电能积蓄，晚上进行工作，由于季节的更替，天气条件的变化，比如天晴和下午对光线变暗的时间就不一样，为了节约电能，保护电源，达到固定时间的照明效果，需要系统进行合理科学的调配。 2.2 对光线的亮度的控制。在天晴时的傍晚和雨天的傍晚对灯光的明亮需求是不一样的，对前半夜和后半夜的灯光亮度需求也是不一样的。 例：随着时间变化，光线变暗是一个逐渐的过程，那么也就需要太阳能LED路灯也随之相适应，灯光不能一出来就很亮，既不节约电能，也影响使用时间和适用寿命。 2.3 对工作路灯数进行控制。 对工作路灯数控制是建立在人们活动是否频繁的基础上。 例:夜晚7点到9点时，是人们夜间活动最频繁时间段，在这段时间工作路灯数量肯定是最多的，但是在10点以后路灯数量应该输一个逐渐减少的过程。只要能保证基本照明就行。 3 太阳能LED路灯远程控制系统的设计思想 在以前的网络通讯技术还停留在有线的局限下，由于远程控制系统造价高昂，也只是通过有线对灯的开关时间进行简单的控制，还不能上升到系统。但是由于无线网络的普及和广泛运用，通过INTERNET网络及GPRS通信技术可以有效连接两个终端，达到控制终端对太阳能LED路灯点对点式的控制。首先给太阳能LED路灯装置相关联的传感器，用来作为网络连接的另一个工作终端。传感器就是用来控制太阳能LED路灯的所有工作，它是这个控制系统的最终执行者。根据控制终端的指令，然后把指令传达给每一个LED路灯。 3.1 通过网络技术，把控制终端和工作终端有效连接。我们这里所说的网络技术就是：INTERNET网络及GPRS通信技术。通过网络技术的运用，把每个工作终端体现在执行终端的信息收集屏幕上。通过网络技术，工作终端把自己的工作状态等信息反馈给执行终端，达到远程控制的效果。 3.2 执行终端的程序化。为了更好的达到远程控制的效果，可以进行一定的程序设计，优化系统控制，能够让太阳能LED路灯的信息准确的实效的反映给执行终端。比如：有灯不能正常工作，执行中断就会把此灯的信息通过网络传输给执行终端。 3.3 传感器的运用。在这个远程控制系统中，控制终端好比大脑，执行终端好比器官，那么传感器就是细胞，所有的信息收集和指令的执行完全由控制系统的传感器转换成实际操作。随着科技的发展，传感器越来越先进，也出现了很多型号，这些使太阳能LED路灯施行远程控制有了可能。 有了网络技术的广泛运用，它在远程控制系统中充当了神经系统的功