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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:智能可旋转调节路灯
学校名称:武汉东湖学院
参赛队伍:智勇双全队
队伍编号:216480
参赛学生:陈孟凡 刘思宇 罗宇轩 涂俊潇  
指导老师:王庆华 张杰  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

 产品提出

基于对国内 30 个城市的照明系统调研(覆盖一线城市、地级市及县级市),传统路灯存在三大核心 点:一是能源结构单一,95% 依赖电网,在用电高峰时段易引发线路负荷过大;二是调节能力缺失,  灯头角度固定导致 30%  以上区域存在照明过强或不足现象(如宽马路中间过亮、两侧人行道偏暗); 是维护成本高,人工巡检周期长(平均 3 个月 / 次),故障发现滞后率超 40%。同时,现有太阳能 灯的光伏板多为固定安装,在北纬 30°-40°  区域,因季节太阳高度角变化,年发电损失率达 25%-35 %。

针对上述问题,结合《太阳能光伏与建筑一体化应用技术标准》GB/T 50378-2019与《智慧城市智慧照明系统技术要求》GB/T 36628-2018),本项目提出智能旋转太阳能路灯的创新设计方案。

通过文献研究(涵盖 12 篇光伏追踪技术论文、8 篇智能照明控制算法研究)与原型测试(完成 3  小比例模型迭代),验证了双轴旋转机构与智能控制算法的可行性,最终形成具备 高效发电 - 精准照明 - 智能管理” 三位一体功能的产品方案。

产品主要技术

智能旋转太阳能路灯由六大核心模块构成,整体结构采用模块化设计,便于组装与维护,其技术参数 与功能如下:

1.光伏储能模块

核心组件200W 钙钛矿-晶硅叠层光伏板(尺寸 1200X600X5mm12V/100Ah 磷酸铁锂电池组

性能指标:光电转换效率 26%,工作温度-40~85,循环寿命》2000 次,支持深度充放电80% DOD

特色设计:光伏板搭载双轴旋转支架,水平旋转范围 0°~360° , 垂直俯仰范围 0°~60° , 通过光照传 器实时追踪太阳轨迹,日均发电量提升至 8-10kWh

2.照明调节模块

核心组件150W LED 灯头(色温 3000K-6500K 可调)、伺服旋转机构(谐波减速器+步进电机)

性能指标:照度范围 10-501UX 连续可调,显色指数 Ra380,旋转定位精度 0.1°,响应速度 0.5 /

10 ° ,防护等级 IP66

特色设计:灯头支持 “区域聚焦” 模式,可通过预设程序锁定特定区域(如公交站台、斑马线),明范围直径 3-15m 可调

3.智能控制模块

核心组件:边缘计算芯片(算力 2TOPS、多传感器组(光照传感器、红外人体感应器、温湿度传感器)

性能指标:数据处理延迟 W50ms,无线通信支持 LoRaWAN/NB-IoT,待机功耗 W5W,工作温度-30 ~70

特色设计:搭载改进型 YOLOv5 算法,可识别车辆(准确率 98%、行人(准确率 96%,触发动态


照明策略

4.机械结构模块

核心组件:高强度铝合金灯杆(直径 114mm,壁厚 4mm、防倾覆底座(重量》50kg、旋转关节(防尘防水设计)

性能指标:抗风等级 12 级,抗震烈度 7 度,灯杆弯曲强度>215MPa,旋转关节使用寿命》10 万次

特色设计:采用镂空式灯杆结构,内置线缆收纳槽,减少风阻系数至 0.8传统灯杆为 1.2

5.通信与管理模块

核心组件4G/5G 通信模块、北斗定位模块、远程控制接口

性能指标:定位精度 1m,数据上传频率 1 /分钟(可自定义),支持 OTA 远程升级,控制指令响应时间 W1 

特色设计:内置故障自诊断系统,可实时监测光伏板效率、电池状态、旋转机构运行参数,异常时自 动报警

6.辅助功能模块

核心组件:应急照明电池2 小时续航)、环境传感器 PM2.5、噪声)

性能指标:应急照明照度》30lux,环境监测精度 PM2.5±5Rg/m3、噪声±1dB

特色设计:与城市应急系统联动,断电时自动切换为应急模式,优先保障关键区域照明

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