基于物联网的商业照明系统

技术领域

本发明涉及照明系统技术领域，特别是涉及一种基于物联网的商业照明系 统。

背景技术

目前，道路、建筑等商业照明系统大都采用市电电源进行供电。在尚未修 建完善的道路、建筑等环境下，市电对商业照明系统的供给比较麻烦。而且， 目前市电的供给存在供给紧张的情况。

此外，道路、建筑等商业照明系统应用区域比较广阔，通过人工进行巡检 或维护时需要花费大量的人力和财力。而且，通过人工巡检的方式，巡检效率 低，当商业照明系统出现问题时，不能及时检测出故障，从而也不能及时进行 维修。

因此，本发明的目的在于研发设计一种基于物联网的商业照明系统，通过 太阳能发电及风力发电实现商业照明系统的供电，减少市电的供给压力；而且， 通过互联网对商业照明系统进行远程实时监测，在商业照明系统出现故障时， 第一时间发现故障并及时进行维修；此外，通过互联网实现商业照明系统的远 程实时监控，节省了大量的人力和财力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种基于物联网的商业 照明系统，通过太阳能发电及风力发电实现商业照明系统的供电，减少市电的 供给压力；而且，通过互联网对商业照明系统进行远程实时监测，在商业照明 系统出现故障时，第一时间发现故障并及时进行维修，节省了大量的人力和财 力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于物联网的商业照明系统，包括：服务器终端及多个LED区域照明 网络；所述LED区域照明网络通过4G/5G基站接入互联网，以实现与所述服务 器终端通信连接；所述LED区域照明网络包括多个LED照明装置，多个所述 LED照明装置之间通过局域网无线通信连接；

所述LED照明装置包括：蓄电池、主控模块及LED灯，所述蓄电池为所述 主控模块供电，所述主控模块与所述LED灯连接；所述LED照明装置还包括 4G/5G通信模块及局域网无线通信模块，所述4G/5G通信模块及所述局域网无 线通信模块分别与所述主控模块连接；

所述LED照明装置还包括太阳能发电装置及排气式风力发电装置，所述太 阳能发电装置及所述排气式风力发电装置分别为所述蓄电池供电。

在其中一个实施例中，所述排气式风力发电装置通过整流模块进行整流后 为所述蓄电池供电。

在其中一个实施例中，所述LED照明装置还包括存储模块，所述存储模块 与所述主控模块连接。

在其中一个实施例中，所述LED照明装置还包括过温保护模块，所述过温 保护模块与所述主控模块连接。

在其中一个实施例中，所述LED照明装置还包括过流保护模块，所述过流 保护模块与所述主控模块连接。

在其中一个实施例中，所述局域网无线通信模块为ZigBee网络通信模块。

在其中一个实施例中，所述排气式风力发电装置包括：装置基座、排气扇 叶以及转动限制机构；所述排气扇叶转动设于所述装置基座上，所述转动限制 机构用于调节所述排气扇叶；

所述转动限制机构包括：限制调节杆、温控调节组件以及卡止组件；

所述限制调节杆与所述排气扇叶驱动连接；所述温控调节组件包括温感固 定盘以及多个连接转盘，所述温感固定盘分为多个石蜡收容层，每一所述石蜡 收容层内装有不同牌号的石蜡，每一所述连接转盘分别与每一所述石蜡收容层 一一配合，多个所述连接转盘与所述限制调节杆通过齿轮驱动连接；所述卡止 组件包括轴承与多个卡持钉，所述轴承套接于所述限制调节杆上，所述卡持钉 通过伸缩弹簧安装于所述装置基座上，所述轴承上设有与所述卡持钉配合的卡 止槽，多个所述卡持钉的数量与多个所述连接转盘的数量相同；

所述连接转盘具有石蜡密封端和转动驱动端；

所述石蜡密封端配合所述温感固定盘封堵每一所述石蜡收容层内的石蜡， 所述石蜡密封端上设有锁止凸块，所述连接转盘的石蜡密封端与所述温感固定 盘之间安装有橡胶密封圈；所述转动驱动端设有内齿圈齿轮，所述限制调节杆 上设有与所述内齿圈齿轮配合的外齿圈齿轮。

在其中一个实施例中，所述排气扇叶上设有连接套筒，所述限制调节杆与 所述连接套筒采用轴键连接，所述限制调节杆滑动设于所述连接套筒内。

在其中一个实施例中，所述太阳能发电装置包括太阳能板以及固定支撑架， 所述太阳能板安装于所述固定支撑架上。

本发明提供的商业照明系统通过太阳能发电及风力发电来实现供电，而不 需要市电供给，一方面减少市电的供给压力，另一方面使得商业照明系统的供 电更加方便；而且太阳能发电及风力发电均为清洁能源，有助于环境保护；

本发明通过互联网对商业照明系统实现远程实时监控，实时监测商业照明 系统的状态，并在商业照明系统出现故障时第一时间反馈具体的故障信息，以 方便维修人员快速、准确地对故障点进行维修，大大提高监测效率及维修效率， 且大大降低了人力成本及财力成本。

附图说明

图1为本发明的基于物联网的商业照明系统的示意图；

图2为图1所示的LED区域照明网络的示意图；

图3为图2所示的LED照明装置的结构示意图；

图4为LED区域照明网络安装于建筑的示意图；

图5为将多个LED照明装置安装于建筑屋顶的示意图；

图6为LED照明装置的结构示意图；

图7为图6所示的排气式风力发电装置的局部剖视图；

图8为图7所示的排气式风力发电装置的分解图；

图9为排气式风力发电装置的平面剖视图；

图10为温控调节组件的局部剖正视图；

图11为温控调节组件的局部剖俯视图；

图12为其中一个实施例中连接转盘的结构示意图。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明涉及一种基于物联网的商业照明系统10，包括： 服务器终端20及多个LED区域照明网络30。其中，LED区域照明网络30通过 4G/5G基站40接入互联网50，以实现与服务器终端20通信连接。LED区域照 明网络30包括多个LED照明装置60，多个LED照明装置60之间通过局域网 无线通信连接。

以一片商业区域为例，该片商业区域具有多栋建筑，每一建筑安装有多个 LED照明装置60。如图2、图4及图5所示，同一栋建筑的多个LED照明装置 60形成一个LED区域照明网络30。

如图3所示，LED照明装置60包括：蓄电池61、主控模块62及LED灯 63(如图5及图6所示)，蓄电池61为主控模块62供电，主控模块62与LED 灯63连接。LED照明装置60还包括4G/5G通信模块64及局域网无线通信模块 65，4G/5G通信模块64及局域网无线通信模块65分别与主控模块62连接。多 个LED照明装置60之间分别通过局域网无线通信模块65进行信号传输，实现 LED照明装置60之间的无线通信。在本实施例中，局域网无线通信模块65为ZigBee网络通信模块。当然，局域网无线通信模块65也可以采用其他无线局域 网通信方式。

如图1及图2所示，LED照明装置60通过4G/5G通信模块64与4G/5G基 站40通信连接并通过4G/5G基站40接入互联网50，以实现与服务器终端20 通信连接。LED照明装置60通过互联网50将其具体信息上传至服务器终端20； 服务器终端20对LED照明装置60的状态进行远程实时监控，在LED照明装置 60出现故障时能及时、准确地获取具体的故障信息以便及时安排有效的维修。

如图3及图6所示，LED照明装置60还包括太阳能发电装置66及排气式 风力发电装置67，太阳能发电装置66及排气式风力发电装置67分别为蓄电池61供电。太阳能发电装置66将太阳能转化为电能并将电能存储在蓄电池61中。 排气式风力发电装置67在为建筑的室内排气的同时，利用风力作为动力进行发 电并将电能存储在蓄电池61中。本发明的LED照明装置60充分利用了太阳能 以及风能作为能源，一方面能源是清洁能源不会对环境造成污染，另一方面就 地产电取电的方式更加方便且减少市电供给的压力。

如图3所示，在本实施例中，排气式风力发电装置67通过整流模块68进 行整流后为蓄电池61供电。整流模块68将排气式风力发电装置67产生的交流 电进行整流，将交流电转化成直流电后给蓄电池61充电。

如图3所示，在本实施例中，LED照明装置60还包括存储模块69，存储模 块69与主控模块62连接。存储模块69用于存储LED照明装置60的相关信息。

如图3所示，在本实施例中，LED照明装置60还包括过温保护模块70，过 温保护模块70与主控模块62连接。在LED照明装置60的温度超过预设的安 全温度时，主控模块62发出指令关断LED灯63，以防止温度过高烧坏LED照 明装置60。

如图3所示，在本实施例中，LED照明装置60还包括过流保护模块71，过 流保护模块71与主控模块62连接。在LED照明装置60的电流超过预设的安 全电流阈值时，主控模块62发出指令关断LED灯63，以防止电流过大烧坏LED 照明装置60或是导致更严重的情况。

同一栋建筑的多个LED照明装置60形成一个LED区域照明网络30。如图 4及图5所示，一个LED区域照明网络30包括一栋建筑，该建筑的顶层101(如 图5所示)设有多个排气孔(图未示)，多个LED照明装置60分别安装在多个 排气孔处，其中，LED照明装置60的LED灯63位于建筑内部，太阳能发电装 置66及排气式风力发电装置67位于建筑外部。

本发明的LED照明装置60充分利用了太阳能以及风能作为能源，其中，太 阳能发电装置66将太阳能转化为电能并将电能存储在蓄电池61中；排气式风 力发电装置67在为建筑的室内排气的同时，利用风力作为动力源进行发电并将 电能存储在蓄电池61中。这样，可以通过就地产电取电的方式，充分利用不会 对环境造成污染的绿色清洁能源，减少市电供给的压力。

但是，排气式风力发电装置67以自然风为驱动源，在其工作过程中会遇到 这样的情况：需要保持室内温度时(比如夜间或气温较低的天气)，就需要使排 气式风力发电装置67处于关闭状态，防止排气式风力发电装置67将室内温暖 的空气排出；需要降低室内温度时(比如日间或气温较高的天气)，就需要使排 气式风力发电装置67处于开启状态，排出室内热气，通风换气以防止室内温度 过高。

为了解决上述的问题，需要排气式风力发电装置67可以根据环境温度变化 适应性地处于开启或关闭状态。因此，设计人员对排气式风力发电装置67做出 特别设计，具体的结构如下：

如图7所示，排气式风力发电装置67包括：装置基座100、排气扇叶200 以及转动限制机构300。排气扇叶200转动设于装置基座100上，转动限制机构 300用于调节排气扇叶200，即转动限制机构300用于控制排气扇叶200的开启 或关闭。

具体地，如图7及图8所示，转动限制机构300包括：限制调节杆400、温 控调节组件500以及卡止组件600。

其中，限制调节杆400与排气扇叶200驱动连接；温控调节组件500包括 温感固定盘510以及多个连接转盘520，温感固定盘510分为多个石蜡收容层 511(如图9所示)，每一石蜡收容层511内装有不同牌号的石蜡，每一连接转 盘520分别与每一石蜡收容层511一一配合，具体配合关系将在下文进行说明。

多个连接转盘520与限制调节杆400通过齿轮驱动连接。如图8所示，卡 止组件600包括轴承610与多个卡持钉620，轴承610套接于限制调节杆400上， 卡持钉620通过伸缩弹簧630安装于装置基座100上，轴承610上设有与卡持 钉620配合的卡止槽611，多个卡持钉620的数量与多个连接转盘520的数量相 同。多个卡持钉620形成转动限制机构300的多个调节档位，当限制调节杆400 上的轴承610与不同档位的卡持钉620相互卡持时，便意味着，限制调节杆400 与相应某一连接转盘520驱动连接；卡持钉620与卡止槽611相互卡持使得限 制调节杆400稳定保持(防止限制调节杆400在重力的作用下发生滑落)，伸缩 弹簧630使得卡持钉620在档位调节过程中可以做出避让动作。

要特别说明的是，石蜡的状态根据环境温度会发生变化，当环境温度低于 熔点时，石蜡为固体；当环境温度达到或高于熔点时，石蜡会融化为液体。石 蜡按熔点(一般每隔2℃)分成不同的品种，如52，54，56，58等牌号，不同 牌号的石蜡熔点不同，其分布范围从5.5℃到65.5℃。以其中一个石蜡收容层511 为例，比如该石蜡收容层511内石蜡的熔点为20℃，当温感固定盘510的温度 达到或高于20℃时，石蜡收容层511内的石蜡融化为液态，此时若限制调节杆 400与该石蜡收容层511的连接转盘520驱动连接，则限制调节杆400与连接转 盘520可以自由转动，排气扇叶200也可以自由转动；当温感固定盘510的温 度低于20℃时，石蜡收容层511内的石蜡凝固为固态，此时若限制调节杆400 与该石蜡收容层511的连接转盘520驱动连接，则连接转盘520被固态的石蜡 卡住，限制调节杆400与连接转盘520无法转动，进而使得排气扇叶200也无 法转动。如此，通过向多个石蜡收容层511内装入不同牌号的石蜡，选择性地 将限制调节杆400与某一连接转盘520连接(如图9所示)，便可以实现在一定 温度范围内控制排气扇叶200的开启或关闭。

在本实施例中，如图10及图11所示，连接转盘520具有石蜡密封端521 和转动驱动端522。其中，石蜡密封端521配合温感固定盘510封堵每一石蜡收 容层511内的石蜡，石蜡密封端521上设有锁止凸块523，连接转盘520的石蜡 密封端521与温感固定盘510之间安装有橡胶密封圈524；转动驱动端522设有 内齿圈齿轮525，限制调节杆400上设有与内齿圈齿轮525配合的外齿圈齿轮 401(如图8所示)。

以上对排气式风力发电装置67的结构说明完毕，下面结合本实施例，对排 气式风力发电装置67的工作原理进行阐述：

为了能够更详细地说明，转动限制机构300如何在一定温度范围内控制排 气扇叶200的开启条件，假定温感固定盘510具有四个石蜡收容层511，四个石 蜡收容层511内装有不同牌号的石蜡，其熔点分别为16℃、20℃、24℃、28℃， 并且假定，目前限制调节杆400与石蜡熔点为20℃的连接转盘520驱动连接(也 就是将限制调节杆400上的外齿圈齿轮401与石蜡熔点为20℃的连接转盘520 的内齿圈齿轮525啮合)；

需要降低室内温度时(日照使温感固定盘510的温度高于20℃时)，石蜡收 容层511内熔点为20℃及以下的石蜡将融化为液体，液态的石蜡无法限制与该 石蜡收容层511配合的连接转盘520的石蜡密封端521，即该连接转盘520可以 自由转动。由于该连接转盘520与限制调节杆400驱动连接，则在此状态下， 限制调节杆400可以带动该连接转盘520旋转而不会受到石蜡的限制。此时， 排气扇叶200在自然风的驱动下做旋转运动，又由于排气扇叶200与限制调节 杆400驱动连接，则排气扇叶200驱动限制调节杆400与该连接转盘520一起 转动，排气式风力发电装置67处于开启状态。排气扇叶200转动过程中产生涡 流，将室内浑浊的热气往室外排出，实现室内外空气的加速对流，达到通风换 气改善室内温度的效果；

需要保持建筑的室内温度时(温感固定盘510的温度低于20℃时)，石蜡收 容层511内熔点为20℃及以上的石蜡将凝固为固体，凝固后，石蜡密封端521 上的锁止凸块523可以稳定地卡接在固体石蜡中，使得该连接转盘520无法转 动。在此状态下，与该连接转盘520齿轮啮合的限制调节杆400也无法转动， 进一步地，排气扇叶200受到限制调节杆400的限制也无法转动，排气式风力 发电装置67处于关闭状态。如此，排气式风力发电装置67不会将室内的暖气 排出至室外，从而有效保持了室内的温度；

如图9所示，根据需要，限制调节杆400的外齿圈齿轮401可以有选择地 与连接转盘520的内齿圈齿轮525进行啮合。比如，当希望降低排气扇叶200 的开启条件时(从20℃降低至16℃)，只需要将限制调节杆400向下压，使得 限制调节杆400上的轴承610与下一档卡持钉620相互卡持，如此，限制调节 杆400从与石蜡熔点为20℃的连接转盘520驱动连接的档位，变化至与熔点为 16℃的连接转盘520驱动连接的档位，结合上文所述的工作原理，当温感固定 盘510的温度高于16℃时，排气式风力发电装置67处于开启状态；当温感固定 盘510的温度低于16℃时，排气式风力发电装置67处于关闭状态。这样，便实 现了在一定温度范围内对排气扇叶200开启条件的调节。

需要说明的是，排气式风力发电装置67的开启和关闭，以及开启条件的调 节均不需要电能，实现了绿色节能。排气式风力发电装置67开启或闭合的状态 是由温感固定盘510内石蜡状态决定的，而温感固定盘510内石蜡状态又是根 据环境温度而变化的。当日照使温感固定盘510的温度高于20℃时，石蜡收容 层511内熔点为20℃的石蜡将融化为液体，该连接转盘520可以自由转动，排 气式风力发电装置67处于开启状态；当温感固定盘510的温度低于20℃时，熔 点为20℃的石蜡将凝固为固体，该连接转盘520无法自由转动，排气式风力发 电装置67处于关闭状态。如此，排气式风力发电装置67的开启和关闭不需要 电信号控制，实现绿色节能。此外，转动限制机构300的档位调节是通过限制 调节杆400与连接转盘520有选择地啮合完成的，并由轴承610与卡持钉620 相互卡持从而保持稳定，如此，整个档位调节过程也不需要电信号的干预，实 现了绿色节能。

在其中一个实施例中，如图9所示，排气扇叶200上设有连接套筒210，限 制调节杆400与连接套筒210采用轴键连接，限制调节杆400滑动设于连接套 筒210内。如此，开启状态时，排气扇叶200将通过连接套筒210驱动限制调 节杆400一起转动；关闭状态时，限制调节杆400被限制后反向限制排气扇叶 200，使其也无法转动；档位调节时，限制调节杆400可以不受影响地在连接套 筒210内自由滑动。

在其中一个实施例中，如图6所示，太阳能发电装置66包括：太阳能板700、 以及固定支撑架800，太阳能板700安装于固定支撑架900上。在有光照的情况 下，太阳能板700利用阳光进行发电，并将电能存储在蓄电池61中，为LED 照明装置60的照明做准备。

在其中一个实施例中，如图12所示，锁止凸块523为横截面为菱形的棱柱 结构，具体地，锁止凸块523的截面为菱形，其结构两端窄中间宽。这样的结 构具有以下益处：当开启状态时，石蜡收容层511内石蜡为液体，连接转盘520 可以自由转动，此时，锁止凸块523两端窄中间宽的结构有利于减小在液态的 石蜡内转动时受到的液体阻力，可以使连接转盘520更加顺畅地转动，减小了 能量的损耗；当关闭状态时，石蜡收容层511内石蜡为固体，锁止凸块523卡 接在固态的石蜡中，若排气扇叶200在风力驱动下具有转动趋势，其转动力矩 将传递到连接转盘520，并作用在锁止凸块523上，此时，两端窄中间宽的结构 有利于为锁止凸块523提供更大的受力面积，从而保护锁止凸块523不会因力 矩过大而折断。

综上所述，本发明的一种基于物联网的商业照明系统10，通过太阳能发电 及风力发电实现商业照明系统的供电，减少市电的供给压力；而且，通过互联 网对商业照明系统进行远程实时监测，在商业照明系统出现故障时，第一时间 发现故障并及时进行维修；此外，通过互联网实现商业照明系统的远程实时监 控，节省了大量的人力和财力。