太阳能路灯监控方案
目录
概述................................................................3 第一章 太阳能路灯的组成部分.........................................3 1.1 太阳能电池板................................................3 1.2 太阳能控制器...............................................3 1.3 蓄电池...................................................3 1.4 光源 ......................................................3 1.5 灯杆及灯具外壳.............................................4 第二章 功能控制.....................................................4 2.1 基本要求....................................................4 2.2 蓄电池充放电控制功能.......................................4 2.3 太阳能路灯运行方式控制功能.................................4 第三章 太阳能路灯控制器.............................................5 3.1 LED路灯控制器的硬件结构 ..................................5 3.2 软件编程时需要注意的事项...................................5 第四章 太阳能路灯充电控制器选型.....................................6 第五章 太阳能路灯系统常见故障.......................................6
概述
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（胶体电池）储存电能，超高亮LED灯具作为光源，并由智能化充放电控制器控制，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。 第一章 太阳能路灯的组成部分 1.1 太阳能电池板
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或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，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。
1.2 太阳能控制器
太阳能灯具系统中最重要的一环是控制器，其性能直接影响到系统寿命，特别是蓄电池的寿命。控制器用工业级MCU做主控制器，通过对环境温度的测量，对蓄电池和太阳能电池组件电压、电流等参数的检测判断，控制MOSFET器件的开通和关断，达到各种控制和保护功能。皇明智能型太阳能灯具控制器能为蓄电池提供全面保护，使蓄电池更能可靠地长久工作。
1.3 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系统才能工作。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20~30%，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。 1.4 光源
太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。
1.5 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。 第二章 功能控制 2.1 基本要求
1)对前半夜与后半夜的亮度进行控制，控制比例依情况而定；
2)开启单边路灯策略，即蓄电池现有电量只供一路路灯照明，另一路路灯关闭； 3)半夜灯策略，即前半夜开灯，后半夜关灯，蓄电池现有电量只供前半夜照明使用。
太阳能路灯都是以自然光线的强弱来控制照明灯具的开关，这些光控太阳能照明系统的优化设计是系统长期可靠运行的前提。系统容量可以根据当地的地理位置、气象条件和负载状况做出最优化设计。但是由于季节因素，冬天太阳辐射要比夏天少，太阳电池阵冬天产生的电量比夏天少，可是冬天需要照明的电量却比夏天多，从而使照明系统的发电量与需电量形成反差，依然难以平衡月发电量盈余和耗电量亏损。为了提高照明系统发电量的利用率，克服系统缺电带来的不足，在太阳能照明系统的发展中，人们不断的对照明系统常用的控制模式进行分析，设计各种实际可行的工作模式，同时光源技术也在不断的更新换代中，蓄电池的充电模式也在不断的研究探索中有效利用率越来越高，因此在太阳能各个组成部分的发展和协调中，太阳能照明系统正在不断地趋于完善。
根据太阳能路灯系统的特点，路灯运行要兼顾蓄电池剩余容量的影响。当路灯正常开启时，根据蓄电池剩余容量检测法得到当前蓄电池容量，通过查询后得到蓄电池将要维持的供电时间，平均使用蓄电池现有电量，同时根据当晚可使用的蓄电池电量对路灯照明方式灵活控制，合理使用蓄电池现有电量。 2.2 蓄电池充放电控制功能
1）蓄电池充放电控制是整个系统的重要功能，它影响整个太阳能路灯系统的运行效率，还能防止蓄电池组的过充电和过放电。蓄电池的过充电或过放电对其性能和寿命有严重影响。充放电控制功能， 2.3 太阳能路灯运行方式控制功能 高亮度大电流LED灯，由于相同亮度的情况下，比白炽灯省电约90%，得到了广泛的应用，现已有逐渐替代常规照明灯的趋势。
太阳能路灯由多个LED灯串联而成，亮度通过PWM方式可调，即通过EN端改变流经LED的电流，从而调节LED灯亮度，电流强度可以从几毫安到1安培，最终使LED灯达到预期的亮度。 第三章 太阳能路灯控制器
太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中最重要的部分，也是与各种路灯系统最大的区别所在。控制器设计的性能如何，决定了一个太阳能路灯系统运行情况的优劣。所以设计功能完备、结构简单的智能太阳能光伏路灯控制器是非常重要的。
控制器需要实现的功能有：天黑时自动开灯；天亮时自动关灯；在蓄电池电量不足时，自动断开负载，防止蓄电池过放电；并要具有短路保护、反接保护等。控制器不仅担负对整个太阳能路灯的状态控制，还得确保系统的安全运行。
3.1 LED路灯控制器的硬件结构
1） 电流、电压采样模块。根据系统的功率，可以采用电阻组件或互感器 2） 电源模块。
3） 键盘输入。可采用标准的行列键盘（或在光伏系统中预留接口，在需要设定
时接入），也可定制专用的薄膜按键。
4） LCD显示。由于液晶显示器具有功耗极低，体积小，重量轻等特点，所以适
用于蓄电池供电的系统。
5） 远程通信接口。系统采用异步串行通信，在MCU内部设有异步串行通信口。 可用软件来控制异步串行通信（RS﹣232标准的异步串行通信）。
3.2 软件编程时需要注意的事项 1） 用较少的按键来实现诸多功能，如负载工作模式的设置，伏在工作时间的 设定，还有自检功能等。
2） 键盘在定时中断服务程序中读取，用中断间隔时间实现键盘的去抖动，不 必编写另外的演示程序，提高CPU的利用率。
3） 环境光线（闪电、礼花燃放等）对太阳能电池组件的采用电压有明显影响， 在对白天、黄昏的识别时，要进行软件延时，一般控制在2~3min 。
4） 外部中断为高级优先中断，编制子程序实现负载过流、短路保护时，要充 分考虑到伏在启动瞬间会产生数倍于额定电流的冲击电流，冲击电流维持时间在3~5ms左右，应在软件上采取措施，避免与负载开启的误判。
5） 为保护负载（灯具），蓄电池过放保护恢复时，应用软件设置一个回差电压，
这样负载开关不会出现抖动现象，有利于延长灯具的使用寿命。
第四章
太阳能路灯充电控制器选型
1）使用了单片机和专用软件，实现了太阳能直流路灯和市电交流转直流，自动变换智能控制器；
2）具有纯光控模式，光控开启+定时延时关闭模式，通用控制器模式；
3）、具备定时、光控相结合的功能，24V系统，自耗电≤6mA（空载），8小时工作，具有防反装、防反充、防过充、防过放、防短路、防雷击、防水及温度补差等保护功能
4）高效PWM充电方式，具有温度补偿控制；
5）直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；
6）所有控制全部采用工业级芯片，能在寒冷、高温、潮湿环境运行；
7）取消了电位器调整控制设定点，而利用了Flash存储器记录各工作控制点，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素。 第五章
太阳能路灯系统常见故障
1）LED光源损坏（约占25%）
由于自然或者是人为的原因造成LED光源损坏，导致太阳能路灯系统不能工作、时亮时不亮、闪烁等情况。解决方案：检修LED光源或更换LED光源。
2）太阳能电池板损坏（约占5%）
太阳能路灯系统不能工作或工作时间不够。解决方案：更换天阳能电池板。 3）太阳能电池板正负极接反（约占1%）
太阳能路灯系统安装后只会亮一次，当蓄电池的电用完后太阳能路灯就再也不会亮了。解决方案：调换太阳能电池板正负极。
4）恒流源损坏（约占10%）
太阳能路灯系统不能工作，LED灯不会亮或是闪烁。 解决方案：检修恒流源或者直接更换恒流源。
5）控制器设置错误（约占5%）
太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：重新设置控制器、直接更换控制器。
6）控制器程序错误（约占5%）
太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：更改控制器程序、直接更换控制器。
7）控制器硬件损坏（约占10%）
太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：更改控制器硬件、直接更换控制器。
8）控制器接错（约占10%）
太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯时亮时不亮，亮的时间不够，白天亮晚上不亮或者一直亮着。解决方案：重新连接接控制器。
9）蓄电池正负极接反、接触不良、使用寿命到期、蓄电池损坏等使蓄电池不能正常工作，电压过低（约占10%）
太阳能路灯系统不能正常工作，LED灯不亮、亮的时间不够，亮度不够，时亮时不亮。解决方案：重新连接电池、更换蓄电池、更换蓄电池的接线头、维修电池或者直接更换蓄电池。
10）线路老化或线路断开（约占14%）
太阳能路灯系统不能正常工作，LED不会亮或是闪烁。解决方案：重新连接电线或更换电线。
11）人为造成太阳能路灯系统的硬件损坏（约占5%）
太阳能路灯系统不能正常工作。解决方案：硬件维修或更换损坏硬件。
