一種風光互補LED雙臂節能路燈控制方法與流程
本發明涉及照明及其控制領域，具體涉及一種風光互補LED雙臂節能路燈控制方法。
背景技術：
隨著世界經濟的高速增長，全球能源短缺日益嚴重，節能減排、尋求低碳發展模式的呼聲越來越響。在這個大背景下集成驅動智能LED產業發展如火如荼，尤其是在LED光源模塊化方面的應用更是備受關注。在節能減排、常規電力資源緊張迫切的形勢下，國家和政府出臺了大量政策法規來支持可再生能源的發展，隨著城市和新農村建設步伐的不斷加快，風光互補新能源LED路燈在國內得到大面積的推廣應用。據中國照明學會統計，截止2011年，國內風光互補照明行業實現產值180億元，并以每年接近10％的速度增長。在國內的應用主要集中在城市道路的照明和有關的公共照明用的獨立電源系統，城鄉道路亮化照明、公園廣場亮化照明、無電地區(包括沿海島嶼)的照明亮化等。
隨著科技進度，節能型照明產品的普及，風機和太陽能產品的技術水平將逐步提高且價格將逐漸降低。目前，風光互補路燈的造價已接近常規路燈造價的平均水平。從長遠看，風光互補路燈不消耗電能，其運行成本遠低于常規路燈。而且符合國家節能減排產業政策，利用風能和太陽能互補發電實現路燈照明，完全利用可再生能源代替傳統化石能源，是能源趨勢發展的必然要求，有利于節約能源及利用新能源，
然而，目前國內出現的風光互補型LED燈結構單一，其控制方法僅僅是單純的依靠風能和光能實現供電和蓄電，能源利用效率較低，操控方法簡單，智能化程度低，已經無法滿足社會的需求，并且設置時只設置單一支架臂的LED路燈，對于主路和輔路等需要雙向照明的情況不適用。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種功能多樣，能源效率高，散熱效果好，使用壽命長，維護費用低廉，并且節能環保，操控智能化，照明區域廣的風光互補LED雙臂節能路燈控制方法。
本發明提供了一種風光互補LED雙臂節能路燈控制方法，其中風光互補LED雙臂節能路燈包括底座，蓄電池組，處理控制裝置，連接桿，燈桿，第一支架臂和對應的第一LED燈頭，第二支架臂和第二LED燈頭，太陽能電池組，光敏傳感和風力發電裝置，處理控制裝置設置于連接桿的中空結構內部，連接桿的下端半徑大于上端半徑，下端固定連接底座，蓄電池組設置于底座內部，燈桿的下端通過連接桿的中空結構能夠從連接桿的上端插入，第一支架臂的一端設置于燈桿上的一側，另一端向外延伸并連接第一LED燈頭，第二支架臂的一端設置于燈桿上的另外一側，另一端向外延伸并連接第二LED燈頭，其中第二支架臂的長度大于第一支架臂的長度，第一支架臂和第二支架臂分別包括兩個子支架臂，兩個子支架臂與燈桿共同構成類似于三角形的形狀，并且兩個子支架臂為弧形，其中一支架臂比另外一支架臂長且弧度大，第一LED燈頭和第二LED燈頭的高度和距離燈桿的距離可調，第一LED燈頭的高度比第二LED燈頭的高度高；
控制方法依次包括如下步驟：
(1)通過所述控制處理裝置中的處理器設置太陽能電池組，風力發電裝置和光敏傳感器的初始參數，檢查太陽能電池組，風力發電裝置和光敏傳感器的工作狀態；
(2)調整第一LED燈頭和第二LED燈頭的高度和距離燈桿的距離，第一LED燈頭和第二LED燈頭距離地面的高度以及距離燈桿的距離分別記為H1，H2，L1，L2，調整后滿足H1/H2＝L1/L2；
(3)通過控制裝置中的驅動單元發出控制命令，控制驅動電機帶動風力發電裝置在水平面順時針旋轉2周，同時采集風能并記錄對應的采集角度，將采集到的風能數據和角度數據同時發送至處理器，處理器計算獲得最大風能對應的角度；
(4)通過控制裝置中的驅動單元發出控制命令，控制驅動電機在水平面上逆時針調整風力發電裝置的角度，使得風力發電裝置采集風能的角度為處理器計算獲得的最大風能對應的角度；
(5)調整路燈的燈桿上非對稱設置的兩個太陽能電池組，使得兩個太陽能電池組與風力發電裝置在投影平面上的角度為兩兩相差120度；
(6)通過風力發電裝置或兩個太陽能電池組，或二者的組合分別采集風能，或光能，或風能和光能并轉換為電能，然后將電能儲存在蓄電池組中；
(7)利用兩個太陽能電池組的正中心的位置處設置的第一、第二光敏傳感器，以及在風力發電裝置上遠離風扇的一端末尾設置的第三光敏傳感器分別采集光照強度信息，并將分別采集到的光照強度信息發送至處理控制裝置中的處理器進行處理；
(8)根據處理結果對第一LED燈頭和第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間控制。
進一步地，步驟(5)中調整路燈的燈桿上非對稱設置的兩個太陽能電池組是通過將兩個太陽能電池組沿著水平方向旋轉實現。
進一步地，將分別采集到的光照強度信息發送至處理控制裝置中的處理器進行處理具體是通過利用處理器將第一、二、三光敏傳感器采集到的光照強度信息分別記為G1，G2，G3，計算
如果P1小于等于0.03，則將P作為處理器進行處理后的處理結果；
如果P1大于0.03，則分別計算取W1，W2，W3中的一個，二個或三個的值小于等于0.03對應的光照強度信息進行平均值處理，將平均值處理后的結果作為處理器進行處理后的處理結果。
進一步地，步驟(7)還包括校正步驟，將W1，W2，W3取值大于0.03對應的光敏傳感器進行重新校正。
進一步地，設置兩個太陽能電池組在垂直方向的距離為45cm。
進一步地，太陽能電池組包括一個或多個太陽能電池。
進一步地，步驟(3)中調整第一LED燈頭和第二LED燈頭的高度和距離燈桿的距離時，使得第二支架臂比第二支架臂長30-100cm。
進一步地，所述LED光源為一個或一個以上。
進一步地，步驟(8)中根據處理結果對第一LED燈頭和第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間控制是獨立的或是同時的對第一LED燈頭和/或第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間的控制。
進一步地，獨立的對第一LED燈頭或第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間的控制是通過權重的方式實現。
本發明的風光互補LED雙臂節能路燈控制方法，可以實現：
1)功能多樣，智能控制集成驅動，路燈結構簡單，能源利用效率高，散熱效果好；
2)設備可拆線式設計，方便維護，維護費用低廉，并且使用壽命長；
3)精心設計光強信息采集傳感器及其優化的設計位置，結合特定的處理方式，數據采集可靠性強，出錯率低，準確率提高，效率提高；
4)燈桿可旋轉，使得風力發電裝置接收風力的方向角度可調，最大程度的獲得風能，從而最大程度的將其轉換為電能，并且減小對太陽能電池組采集光能的影響，使得自身效率提高的同時也提高了太陽能電池的效能；
5)雙支架臂的優化設置使得照射區域靈活性更強，特別是對于主輔路利用同一個控制單元控制路燈即可實現照明，效率高，區域廣，成本低，能耗低。
附圖說明
圖1為風光互補LED雙臂節能路燈結構示意圖
圖2為風光互補LED雙臂節能路燈電路連接示意圖
圖3為風光互補LED雙臂節能路燈控制方法流程示意圖
具體實施方式
下面詳細說明本發明的具體實施，有必要在此指出的是，以下實施只是用于本發明的進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域技術熟練人員根據上述本發明內容對本發明做出的一些非本質的改進和調整，仍然屬于本發明的保護范圍。
LED具有壽命長、低污染、低功耗、節能和抗沖擊等優點。跟傳統的照明器具相比較，LED不僅單色性好、光學效率高、光效強等優點，風光互補LED雙臂節能路燈應用于各種照明更為廣泛，大大加快LED產業的多元化、多能化，而利用LED實現路燈照明也越來越普遍，為此本發明提供了一種風光互補LED雙臂節能路燈控制方法，通過這種方式能有效的控制路燈提高能源利用效率，提高數據采集準確率的同時，減小路燈損耗，延長使用壽命，照明區域更高，靈活性更好。
如圖1所示，風光互補LED雙臂節能路燈包括底座1，蓄電池組2，處理控制裝置3，連接桿4，燈桿5，第一支架臂6和對應的第一LED燈頭7，第二支架臂6和第二LED燈頭7，太陽能電池組8，光敏傳感器9和風力發電裝置10，如圖2所示，太陽能電池組、光敏傳感器、LED光源、蓄電池組分別與處理控制裝置電連接，風力發電裝置通過驅動電機與控制處理裝置電連接。其中，連接桿4為中空結構，處理控制裝置3設置于連接桿4的中空結構內部，連接桿4的下端半徑大于上端半徑，下端固定連接底座1，底座1的下端半徑也大于上端半徑，底座為中空結構，蓄電池組2設置于底座1內部。燈桿5的直徑小于連接桿4的下端和上端半徑，并且燈桿5的下端通過連接桿4的中空結構能夠從連接桿4的上端插入，從而使得燈桿5能夠在垂直方向固定。
第一支架臂6的一端設置于燈桿5上的一側，另一端向外延伸并連接第一LED燈頭7，使得LED燈頭7遠離燈桿5，第二支架臂6的一端設置于燈桿5上的另外一側，另一端向外延伸并連接第二LED燈頭7，其中第二支架臂的長度大于第一支架臂的長度，并且優選的方案中，第二支架臂比第二支架臂長30-100cm，優選55cm，第一支架臂和第二支架臂分別包括兩個子支架臂，兩個子支架臂與燈桿共同構成一類似于三角形的形狀，并且兩個子支架臂為弧形，其中一支架臂比另外一支架臂長且弧度大。第一LED燈頭的高度比第二LED燈頭的高度高，第一LED燈頭和第二LED燈頭距離地面的高度以及距離燈桿5的距離分別記為H1，H2，L1，L2，設置時滿足H1/H2＝L1/L2；并且第一LED燈頭和第二LED燈頭的高度和距離燈桿的距離可調。
第一LED燈頭和第二LED燈頭都包括燈罩以及LED光源；燈桿5的頂端設置一風力發電裝置10，其中風力發電裝置10可以利用驅動單元，通過控制命令來驅使驅動電機將燈桿5沿著在水平方向上旋轉，這種設置方式使得風力發電裝置10接收風力的方向角度可調，從而可以最大程度的獲得風能，從而最大程度的將其轉換為電能；在風力發電裝置10與第一支架臂6和第二支架臂之間非對稱的在燈桿5上設置兩個太陽能電池組8，這種設置方式使得風力發電裝置10在旋轉時，可以盡量避免在某一方向遮擋了其中的一個或兩個太陽能電池組8的部分時，仍然可以高效率的接收太陽光的照射，最大程度的獲得光能將其轉換為電能，其中獲得的電能可以由蓄電池組2進行儲存,其中一種實施方式中，可以將兩個太陽能電池組8與風力發電裝置10在投影平面上的角度設置為兩兩相差120度，并且可以將太陽能電池組在垂直方向的距離設置為45cm，更進一步地，本發明還設計風力發電裝置10可沿著在水平方向上旋轉的同時，還設計兩個太陽能電池組8同樣可以沿著水平方向旋轉，這樣可以保證風力發電裝置10在最大程度的接收風能進行角度調解時，為了避免遮擋太陽能電池組接收光能，同時可以將兩個太陽能電池組8進行分別的旋轉，從而調整三者在投影平面上的角度始終保持在120度，從而最大程度的提高效能。在實際的路燈應用中，如果長時間的打開路燈會造成能源的浪費，因此智能分時的控制路燈可以有效的降低能耗，提高工作效率。現有技術中通常只設置一個光敏傳感器，并且采用單一或簡單的采集方式采集光照強度信息，從而基于此直接進行路燈的控制，而這種設置方式比較局限，當光敏傳感器故障或者由于遮擋或其他因素導致光敏傳感器采集光照強度信息受到外界環境的干擾時，則采集到的光照強度信息不準確，從而使得對路燈控制處理方式出錯或者出現低效率的操作。基于此，本發明在兩個太陽能電池組8的正中心的位置處分別設置第一、第二光敏傳感器9，并且在風力發電裝置10遠離風扇的一端末尾設置第三光敏傳感器9，三個光敏傳感器9分別采集光照強度信息，并將分別采集到的光照強度信息發送至處理控制裝置3，處理控制裝置3包括處理器和驅動電源，處理器將分別采集到的光照強度信息進行處理，然后根據處理結果對LED光源進行功率和照明時間控制，其中處理器將分別采集到的光照強度信息進行處理具體是通過將第一、二、三光敏傳感器9采集到的光照強度信息分別記為G1，G2，G3：
如果P1小于等于0.03，則將P作為處理器進行處理后的處理結果對LED光源進行功率和照明時間控制；
如果P1大于0.03，則分別計算取W1，W2，W3中的一個，二個或三個的值小于等于0.03對應的光照強度信息進行平均值處理，將平均值處理后的結果作為處理器進行處理后的處理結果對LED光源進行功率和照明時間控制，將W1，W2，W3取值大于0.03對應的光敏傳感器進行重新校正。
如圖3所示，是風光互補LED雙臂節能路燈控制方法流程示意圖，具體實現時，風光互補LED雙臂節能路燈控制方法依次包括如下步驟：
(1)通過所述控制處理裝置中的處理器設置太陽能電池組，風力發電裝置和光敏傳感器的初始參數，檢查太陽能電池組，風力發電裝置和光敏傳感器的工作狀態；
(2)調整第一LED燈頭和第二LED燈頭的高度和距離燈桿的距離，第一LED燈頭和第二LED燈頭距離地面的高度以及距離燈桿的距離分別記為H1，H2，L1，L2，調整后滿足H1/H2＝L1/L2；
(3)通過控制裝置中的驅動單元發出控制命令，控制驅動電機帶動風力發電裝置在水平面順時針旋轉2周，同時采集風能并記錄對應的采集角度，將采集到的風能數據和角度數據同時發送至處理器，處理器計算獲得最大風能對應的角度；
(4)通過控制裝置中的驅動單元發出控制命令，控制驅動電機在水平面上逆時針調整風力發電裝置的角度，使得風力發電裝置采集風能的角度為處理器計算獲得的最大風能對應的角度；
(5)調整路燈的燈桿上非對稱設置的兩個太陽能電池組，使得兩個太陽能電池組與風力發電裝置在投影平面上的角度為兩兩相差120度,具體可通過將兩個太陽能電池組沿著水平方向旋轉實現；
(6)通過風力發電裝置或兩個太陽能電池組，或二者的組合分別采集風能，或光能，或風能和光能并轉換為電能，然后將電能儲存在蓄電池組中；
(7)利用兩個太陽能電池組的正中心的位置處設置的第一、第二光敏傳感器，以及在風力發電裝置上遠離風扇的一端末尾設置的第三光敏傳感器分別采集光照強度信息，并將分別采集到的光照強度信息發送至處理控制裝置中的處理器進行處理，還包括校正步驟，將W1，W2，W3取值大于0.03對應的光敏傳感器進行重新校正；
(8)根據處理結果對第一LED燈頭和第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間控制，在具體實現時，可以為獨立的或是同時的對第一LED燈頭和/或第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間的控制，當采用獨立的對第一LED燈頭或第二LED燈頭對應的LED光源進行功率和照明時間的控制時，可以通過權重的方式實現。
應當理解的是，本發明的技術方案，以及技術方案中的公式及參數，都是在合理的預期和合理的應用情況下使用，極端或者不滿足技術方案，以及技術方案中的公式及參數的情況，本領域技術人員能夠合理的剔除。
盡管為了說明的目的，已描述了本發明的示例性實施方式，但是本領域的技術人員將理解，不脫離所附權利要求中公開的發明的范圍和精神的情況下，可以在形式和細節上進行各種修改、添加和替換等的改變，而所有這些改變都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍，并且本發明要求保護的產品各個部門和方法中的各個步驟，可以以任意組合的形式組合在一起。因此，對本發明中所公開的實施方式的描述并非為了限制本發明的范圍，而是用于描述本發明。相應地，本發明的范圍不受以上實施方式的限制，而是由權利要求或其等同物進行限定。
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