一种城市照明用光伏新能源路灯、照明控制系统及方法与流程

本发明涉及新能源照明设备，尤其涉及一种城市照明用光伏新能源路灯、照明控制系统及方法。

背景技术：

1、新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能及核聚变能等，能源的可持续发展和环境保护是当今社会被主要关注的话题。为了进一步的保护环境，降低传统能源的消耗，新能源广泛应用于屋顶光伏发电系统、太阳能热水器等、风力发电场、个人家庭风力发电系统、水力发电站、潮汐能发电等；在城市照明中许多的电能有而来自于太阳能，但是现有的太阳能光伏板存在诸多缺陷，比如检修复杂且危险，太阳能光伏板难以进行角度调节等。

2、现有技术一，申请号：202111556025.6公开了一种新能源环保路灯，包括路灯本体，路灯本体包括灯座、灯杆、第一安装组件、照明机构、安装架、供电机构、太阳能光伏板、第二安装组件、三角架以及液晶屏，第一安装组件与灯杆可拆卸连接，第一安装组件包括连接架、支撑架以及多根锁紧螺丝，照明机构固定安装在连接架的一端，照明机构包括照明装置与智能感应器，智能感应器与照明装置控制连接，安装架固定安装在灯杆的杆壁上，供电机构固定在安装架上，太阳能光伏板与供电机构连接，供电机构与照明机构连接，供电机构包括分别独立运行的第一储能电池与第二储能电池，太阳能光伏板分别与第一储能电池及第二储能电池连接。虽然根据昼夜转向，使太阳能光伏板一直正对着太阳；但是太阳能光伏板角度难以调节，后期维护复杂。

3、现有技术二，申请号：202310792416.0公开了一种新能源节能led照明路灯，包括有灯体、u型安装架、连接杆和十字安装架；灯体上部安装有若干个u型安装架；u型安装架固接有连接杆；连接杆中部固接有十字安装架；还包括有太阳能板；十字安装架固接有太阳能板，且太阳能板呈环形结构。虽然通过环形的太阳能板，实现全方位的吸收太阳光，有效解决现有太阳能路灯的太阳能电池板无法灵活的适应太阳直射角度而进行转变，太阳能电池板无法充分地吸收转化太阳光，发电效率有待提高的问题。但是其检修需要登高，导致维修及保养较繁琐，降低了使用效率。

4、现有技术三，申请号：202311264918.2公开了一种角度可调节的新能源led路灯，包括底座、路灯杆、连接块、套管、灯体和第一同心轴，底座上端固定安装有路灯杆，且路灯杆外侧固定安装有连接块，连接块外侧嵌套有套管，且套管外侧固定安装有灯体，路灯杆外侧安装有第一同心轴，且第一同心轴外侧固定安装有转动盘，转动盘内侧开设有限位孔，且限位孔内侧连接有限位杆，路灯杆外侧固定安装有固定板。该角度可调节的新能源led路灯通过握把转动转动盘，从而通过传动带的连接带动第一同心轴外侧的第一锥齿轮转动，第一锥齿轮通过与第二锥齿轮的连接从而带动套管进行转动，虽然从而使套管外侧的灯体进行角度的调节，方便乡间路面的照明。但是对于灯体的检修需要攀爬，费时费力，降低了维修和保养的效率，带有一定的危险性。

5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在灯体检修复杂且危险，太阳能光伏板难以进行角度调节的缺陷。因而，本发明提供一种城市照明用光伏新能源路灯、照明控制系统及方法，通过升降机构实现主灯和副灯的升降，灯杆上部设置用于太阳能光伏板角度调节的调节机构，进而便于通过调节太阳能光伏板的角度，实现太阳光最大程度的对太阳能光伏板进行照射。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种城市照明用光伏新能源路灯、照明控制系统及方法，以解决现有技术中灯体检修复杂且危险，太阳能光伏板难以进行角度调节的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种城市照明用光伏新能源路灯，所述城市照明用光伏新能源路灯设置有：灯杆；

4、灯杆上部安装的主灯和副灯，灯杆的上端还设置有用于光照发电的太阳能光伏板，主灯和副灯通过升降机构安装在灯杆的上部，灯杆的上部设置有用于太阳能光伏板角度调节的调节机构；

5、灯杆的上部还设置有用于主灯和副灯高度检测的位置传感器，太阳能光伏板下表面安装有用于角度检测的倾角传感器，太阳能光伏板的上表面安装有用于光线强度跟踪的光感强度传感器。

6、作为本发明的进一步改进，升降机构包括升降电机、螺杆、升降套筒、限位槽、连接杆、内螺纹套筒；

7、灯杆上端固定的升降电机，以及升降电机的输出轴固定连接螺杆，灯杆的外部套接有升降套筒，升降套筒通过内表面焊接的连接杆与内螺纹套筒固定，且内螺纹套筒位于灯杆的内部并旋合在螺杆的外部，灯杆表面开设有限位槽，且螺杆安装在限位槽的内部。

8、作为本发明的进一步改进，升降套筒内表面焊接的连接杆设置有两个，且两个连接杆位于同一直线上，升降套筒内表面焊接的连接杆设置有两个，且两个连接杆位于同一直线上，位置传感器安装在升降电机的下端，主灯和副灯安装在升降套筒两侧的外表面。

9、作为本发明的进一步改进，调节结构包括旋转电机、旋转轴、液压升降杆、缓冲件；

10、升降电机上端固定的旋转电机，旋转电机的输出轴固定的旋转轴，旋转轴的上端与太阳能光伏板转动连接，旋转轴的下端和太阳能光伏板之间通过液压升降杆两端安装的缓冲件转动连接。

11、作为本发明的进一步改进，缓冲件包括平行设置的底部支撑板和顶部支撑板，底部支撑板表面焊接的限位光杆穿过顶部支撑板表面开设的孔，底部支撑板和顶部支撑板之间还焊接有复位弹簧，且复位弹簧套在限位光杆的外部，限位光杆的端部焊接有用于限位的限位球，底部支撑板和顶部支撑板之间还安装有用于缓冲的阻尼器，限位光杆等间距分布有四个。

12、为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：

13、一种城市照明用光伏新能源路灯的照明控制系统，其应用于所述的城市照明用光伏新能源路灯，所述城市照明用光伏新能源路灯的照明控制系统包括：

14、照明执行模块，包含主灯和副灯，用于提供光照；

15、升降机构模块，包含升降电机、升降套筒、内螺纹套筒、连接杆、螺杆和限位槽，用于对照明执行模块进行升降；

16、发电机构模块，包含太阳能光伏板，用于收集太阳能转化为用于主灯和副灯照明的电能；

17、调节机构模块，包含旋转电机、旋转轴、太阳能光伏板、液压升降杆和缓冲件，用于调节发电机构模块的角度；

18、传感器模块，包含位置传感器、倾角传感器及光感强度传感器，位置传感器用来对主灯和副灯的位置检测；倾角传感器用来对太阳能光伏板的倾角检测；光感强度传感器用来对太阳光的强度检测；

19、控制模块与照明执行模块、升降机构模块、发电机构模块、调节机构模块、传感器模块连接，用于接收控制模块上控制面板的操作指令，升降机构模块执行主灯和副灯的上升和下降；控制模块根据预设的程序，根据传感器模块的信号，对调节机构模块进行控制，调整太阳能光伏板的角度。

20、作为本发明的进一步改进，控制模块，包括：

21、控制器，用于接收和处理来自控制面板的操作指令，并根据预设的程序进行相应的控制操作；

22、控制面板，用户与控制模块进行交互的界面，用于输入操作指令和显示系统的状态信息；控制面板通常包括按钮、开关、旋钮、显示屏组件，用户通过操作组件控制照明系统的运行状态；

23、通信模块，用于与照明执行模块、升降机构模块、发电机构模块、调节机构模块、传感器模块进行数据传输和通信；支持有线或无线通信技术；

24、电源模块，用于为控制模块提供电源供电，确保其正常运行；电源模块通常包括电源适配器、电池或超级电容组件，以提供稳定的电源输出；

25、硬件接口，用于连接和控制照明执行模块、升降机构模块、发电机构模块20、调节机构模块、传感器模块；硬件接口包括数字输入输出口、模拟输入输出口、串行通信接口，以便与照明执行模块、升降机构模块、发电机构模块、调节机构模块、传感器模块进行数据交互和控制。

26、作为本发明的进一步改进，控制器采用模糊控制器实现能耗的控制；模糊控制器的方程表达式为：

27、控制输入方程：u(t)＝∑(mi*ui)

28、其中，u(t)是控制器的输入，mi是模糊规则的隶属度，ui是模糊规则对应的控制输出。

29、作为本发明的进一步改进，定义模糊规则的隶属度包括：

30、确定输入变量和输出变量的模糊集合：根据问题的特性和需求，确定输入变量和输出变量的模糊集合；

31、确定隶属函数：对于每个模糊集合，需要选择三角隶属函数描述变量在该模糊集合中的隶属度；

32、确定模糊规则的隶属度：对于每个模糊规则，需要确定输入变量和输出变量之间的隶属度；通过模糊集合的交集方式来计算；隶属度的取值在[0,1]之间，表示输入变量在该模糊集合中的隶属程度。

33、为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：

34、一种城市照明用光伏新能源路灯的照明控制方法，其应用于所述的城市照明用光伏新能源路灯的照明控制系统，所述城市照明用光伏新能源路灯的照明控制方法，包括：

35、设定照明执行模块、升降机构模块、发电机构模块、调节机构模块、传感器模块及控制模块的参数；

36、当启动照明系统时，控制模块初始化并接收来自控制面板的操作指令；控制模块接收和解析控制面板上的操作指令，根据指令执行相应的操作；根据控制模块的指令，照明执行模块根据设定的亮度级别或亮度范围提供相应的光照；

37、控制升降机构模块：如果控制模块指示升降机构模块进行升降操作，升降电机会转动，通过螺杆和内螺纹套筒的联动作用，实现照明执行模块的升降；

38、控制发电机构模块：太阳能光伏板会根据其所处角度和光感强度传感器的检测结果，将太阳能转化为电能供应给主灯和副灯的照明；

39、控制调节机构模块：根据控制模块的指令和倾角传感器的检测结果，调节机构模块会控制旋转电机的转速，调整太阳能光伏板的角度；

40、传感器模块会实时监测照明执行模块的位置、太阳能光伏板的倾角和光感强度，将监测结果反馈给控制模块；根据传感器模块的反馈信息和设定的控制策略，控制模块自动调整参数和控制策略，以适应不同的工作条件和优化能耗控制；

41、当不需要照明时，通过控制面板的操作指令关闭照明系统，照明执行模块会停止提供光照。

42、本发明通过灯杆上部设置用于主灯和副灯升降的升降机构，进而便于升降机构带着主灯和副灯进行升降，进而便于主灯和副灯升降后进行检修，进而解决了工人需要登高作业，降低对路灯检修的危险程度；而灯杆上部设置用于太阳能光伏板角度调节的调节机构，进而便于通过调节太阳能光伏板的角度，实现太阳光最大程度的对太阳能光伏板进行照射，提高太阳能光伏板接收太阳光的光照强度，有利于太阳能光伏板进行光照发电；而位置传感器用于检测主灯和副灯的高度，倾角传感器用于检测太阳能光伏板的倾角，光感强度传感器用于检测光照强度。