本发明涉及太阳能路灯控制，具体为一种太阳能路灯的集中控制系统。
背景技术：
1、随着环保意识的增强，太阳能路灯因其节能、环保等优点，广泛应用于城市道路、农村照明、园区和公共设施照明等场所。太阳能路灯主要依赖太阳能电池板将光能转化为电能，并通过储能电池供电。然而，由于太阳能发电的波动性及电池储能能力的限制，尤其是在阴雨天气或冬季光照时间短的情况下，供电电能不足的问题时有发生，导致路灯照明失效或性能不稳定。
2、现有的太阳能路灯系统往往采用独立的单灯供电模式，缺乏一种集中的控制系统来有效协调管理各路灯之间的电能分配与使用，容易导致太阳能路灯供电不足的问题。
3、为此，提出一种太阳能路灯的集中控制系统。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种太阳能路灯的集中控制系统，本发明涉及太阳能路灯控制技术领域，具体为一种太阳能路灯的集中控制系统，本发明通过数据采集模块实时采集高速公路上的第一环境数据、第二太阳能电池板数据、第三蓄电池数据和第四路灯工作数据；可供电能分析模块通过第一环境数据和第二太阳能电池板数据计算第一可产生电能，根据第三蓄电池数据计算第二可贮藏电能，最终得到第三可供电能；供需差异分析模块通过计算各个区域的总可供电能和总需求电能，生成第一电能供需差异矩阵；供需平衡控制模块利用dqn网络模型动态选择电能调度策略，并根据环境反馈自适应更新q函数，实现各区域电能的自适应分配。通过该系统，可有效实现各区域电能供需平衡，有效避免了太阳能路灯供电不足的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种太阳能路灯的集中控制系统，所述系统包括：
4、数据采集模块，用于实时采集高速公路在预设监测周期内的第一环境数据、第二太阳能电池板数据、第三蓄电池数据和第四路灯工作数据；
5、可供电能分析模块，用于根据所述第一环境数据和所述第二太阳能电池板数据，得到太阳能路灯的第一可产生电能；根据所述第三蓄电池数据得到所述太阳能路灯的第二可贮藏电能，并根据所述第一可产生电能和所述第二可贮藏电能，得到所述太阳能路灯的第三可供电能；
6、供需差异分析模块，用于对所述高速公路上的所述太阳能路灯进行区域划分，并根据所述第三可供电能计算各个区域的第二总可供电能，并根据所述第四路灯工作数据得到各个区域的第一总需求电能；根据所述第一总需求电能和所述第二总可供电能，得到各个区域的第一电能供需差异矩阵；
7、供需平衡控制模块，利用dqn网络模型，将所述第一电能供需差异矩阵输入所述模型，结合区域电能分配的约束条件；所述模型通过动态选择电能调度策略，并根据环境反馈自适应更新q函数，实现各区域电能的自适应分配。
8、优选的，所述第一环境数据包括光照强度和环境温度；所述第二太阳能电池板数据包括太阳能电池板面积、太阳能电池板转换效率和太阳能电池板倾斜角；所述第三蓄电池数据包括蓄电池额定容量、蓄电池放电深度和充放电效率；所述第四路灯工作数据包括太阳能路灯的工作时长和工作功率。
9、优选的，所述第一可产生电能为：
10、
11、其中，eiproduce表示第i个太阳能路灯的第一可产生电能；t_begin表示预设监测周期的起始时间；t_end表示预设监测周期的终止时间；si表示第i个太阳能路灯的太阳能电池板面积；ii(t)表示第i个太阳能路灯在t时刻的光照强度；ηi(t)表示第i个太阳能路灯在t时刻的太阳能电池板转换效率；θi表示第i个太阳能路灯的太阳能电池板倾斜角。
12、优选的，所述第二可贮藏电能为：
13、eistore＝eirated*cicharge*dodi；
14、其中，eistore表示第i个太阳能路灯的第二可贮藏电能；eirated表示第i个太阳能路灯的额定容量；cicharge表示第i个太阳能路灯的充放电效率；dodi表示第i个太阳能路灯的蓄电池放电深度。
15、优选的，所述第三可供电能为：
16、eiavailable＝min(eiproduce,eistore)；
17、其中，eiavailable表示第i个太阳能路灯的第三可供电能；eiproduce表示第i个太阳能路灯的第一可产生电能；eistore表示第i个太阳能路灯的第二可贮藏电能。
18、优选的，所述第二总可供电能通过对各区域内所有太阳能路灯的第三可供电能进行求和得到；所述第一总需求电能根据各区域的太阳能路灯工作时长、太阳能路灯工作功率和太阳能路灯数目相乘得到。
19、优选的，所述第一电能供需差异矩阵通过各个区域的所述第二总可供电能与所述第一总需求电能求差，并构建矩阵得到；所述第一电能供需差异矩阵具体为：
20、
21、其中，esd表示第一电能供需差异矩阵；esdj表示第j个区域的电能供需差异值；ejtotal_available表示第j个区域的第二总可供电能；ejtotal_demand表示第j个区域的第一总需求电能，j表示区域数。
22、优选的，所述dqn网络模型包括状态空间、动作空间、奖励函数和q函数；所述状态空间st通过所述第一电能供需差异矩阵进行表示；所述动作空间表示区域间的电能分配过程；所述q函数反映在状态st下，执行动作at后的长期收益。
23、优选的，所述奖励函数为：
24、
25、其中，rt表示所述奖励函数；esdi表示在第i个区域的电能供需差异值；j表示区域数。
26、优选的，更新后的q函数为：
27、qnew(st,at)＝q(st,at)+α*[rt+γ*maxa'q(st+1,a')-q(st,at)]；
28、其中，qnew(st,at)表示更新后的q函数；α表示学习率；q(st,at)表示更新前的q函数；rt表示奖励函数；γ表示折扣因子；maxa'q(st+1,a')表示执行最优动作a'后的q值。
29、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
30、1、本发明通过实时采集高速公路在预设监测周期内的第一环境数据、第二太阳能电池板数据、第三蓄电池数据和第四路灯工作数据；并根据第一环境数据和第二太阳能电池板数据，得到太阳能路灯的第一可产生电能；根据第三蓄电池数据得到太阳能路灯的第二可贮藏电能，并根据第一可产生电能和第二可贮藏电能，得到太阳能路灯的第三可供电能；通过太阳能路灯的可提供电能，为提升公路太阳能路灯的供电平衡提供了数据基础，从而有效避免了公路太阳能路灯供电不足的问题。
31、2、本发明通过对高速公路上的太阳能路灯进行区域划分，并根据第三可供电能计算各个区域的第二总可供电能，并根据第四路灯工作数据得到各个区域的第一总需求电能；根据第一总需求电能和第二总可供电能，得到各个区域的第一电能供需差异矩阵；该矩阵清晰地表示了各区域的电能供需差异值，为后期对高速公路太阳能路灯的供电平衡提供了良好的数据基础，有效促进了高速公路上各区域的供电平衡，从而有效避免了公路太阳能路灯供电不足的问题。
32、3、本发明通过引入dqn网络模型，将第一电能供需差异矩阵输入dqn网络模型，结合区域电能分配的约束条件，dqn网络模型通过动态选择电能调度策略，并根据环境反馈自适应更新q函数，实现各区域电能的自适应分配，这有效促进了高速公路上各区域的供电平衡，从而有效避免了公路太阳能路灯供电不足的问题。
1.一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述第一环境数据包括光照强度和环境温度；所述第二太阳能电池板数据包括太阳能电池板面积、太阳能电池板转换效率和太阳能电池板倾斜角；所述第三蓄电池数据包括蓄电池额定容量、蓄电池放电深度和充放电效率；所述第四路灯工作数据包括太阳能路灯的工作时长和工作功率。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述第一可产生电能为：
4.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述第二可贮藏电能为：
5.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述第三可供电能为：
6.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述第二总可供电能通过对各区域内所有太阳能路灯的第三可供电能进行求和得到；所述第一总需求电能根据各区域的太阳能路灯工作时长、太阳能路灯工作功率和太阳能路灯数目相乘得到。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述第一电能供需差异矩阵通过各个区域的所述第二总可供电能与所述第一总需求电能求差，并构建矩阵得到；所述第一电能供需差异矩阵具体为：
8.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述dqn网络模型包括状态空间、动作空间、奖励函数和q函数；所述状态空间st通过所述第一电能供需差异矩阵进行表示；所述动作空间表示区域间的电能分配过程；所述q函数反映在状态st下，执行动作at后的长期收益。
9.根据权利要求8所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，所述奖励函数为：
10.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯的集中控制系统，其特征在于，更新后的q函数为：
