CN101370334A - 基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统 - Google Patents

基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统，包括：至少一个单灯检测控制装置，用于实时检测每个路灯的状态信息，并根据远程监控中心的控制信令来控制每个路灯的照明模式；至少一个信息传输装置，用于将每条路灯线路上的单灯检测控制装置所实时检测获得的每个路灯的状态信息传输给远程监控中心；远程监控中心，用于根据每个路灯的状态信息，对各个路灯进行控制。本发明采用了Zigbee和GPRS等无线网络通讯技术，实现了城市路灯的实时远程管理，可以对单灯或任意组合的灯具进行远程控制。此外，本发明还通过应用基于补偿式交流斩波技术的路灯照明节电装置，可以实现最大程度的节能运行。

Description

基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统
技术领域
本发明涉及能源运用技术领域，特别是涉及一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统。
背景技术
随着中国城市化建设的不断深入，经济高速持续的发展，人们的生活水平也不断提高。在繁华的都市，城市道路、夜景照明已成为城市文明的标志和城市文化的代表。在推进城市亮化工程的进程中，城市道路照明、灯饰工程等逐渐受到重视，照明光源和调控设备得到了空前的发展。对路灯的功能需求增多，如全夜灯、半夜灯、时段灯、凌晨回开灯、夜景灯等。同时，路灯的电能消耗和灯具损耗也越来越大，由于电力紧张和电费上涨，照明节能降耗将越来越受到重视。将节能与环保的技术运用于照明路灯成为大势所趋。
当前，现有城市照明的管理方式通常是群控、组控，采用人工巡检的方式，因此给城市照明系统的管理和维护带来很大困难。虽然单灯控制可以根据不同的指令，对每一个路灯或者是线路中任意组合的路灯分别进行控制，从而实现照明模式的多样化和灵活性，并且单灯控制还可以及时发现路灯的隐患、提供路灯准确位置，使管理部门能够全面了解路灯的工作状况，以便及时处理，大大提高路灯的管理水平。但是，单灯控制需要对每个路灯进行控制，由于路灯数量庞大，如何传输控制信令，采集路灯当前状态信息成为瓶颈。
此外，城市路灯的供电电压并不平稳，特别是午夜用电低谷时，电网电压会更高，路灯变压器输出电压会超出正常电压的15％以上，高达245V，而此时道路上的交通量已降到低谷，行人也稀少，必然导致路灯的光通量增大，使路面照度明显升高，这不仅浪费电能，而且严重影响照明灯具的使用寿命。同时灯具的功率近似与供电电压的平方成正比。因此，通过稳定或适当降低城市路灯的供电电压，可以达到节能和提高照明灯具使用寿命的目的，降低城市道路照明灯具的维护量。
但是现有还没有一种技术可以有效地对城市路灯进行实时远程的自动化控制，实现对单灯或任意组合的灯具进行控制，并能够进行城市路灯的节能降压调节。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统，可以有效地对城市路灯进行实时远程的自动化控制，并能够通过稳定或适当降低供电电压来达到节能和提高照明灯具使用寿命的目的。
为此，本发明提供了一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统，，包括：
至少一个单灯检测控制装置，分别与每个路灯连接，用于实时检测每个路灯的状态信息，并根据远程监控中心的控制信令来控制每个路灯的照明模式；
至少一个信息传输装置，与由同一条路灯线路上的单灯检测控制装置组成的无线传感器网络连接，用于将每条路灯线路上的单灯检测控制装置所实时检测获得的每个路灯的状态信息传输给远程监控中心；
远程监控中心，与所述信息传输装置连接，用于根据每个路灯的状态信息，对各个路灯进行控制。
优选地，所述单灯检测控制装置为在每个路灯上安装的基于Zigbee的单灯控制器。
优选地，所述信息传输装置包括有：Zigbee模块、GPRS模块、单片机控制核心，其中，
Zigbee模块，与同一条路灯线路上的单灯检测控制装置相连接，用于采集单灯检测控制装置所上传的路灯状态信息，并对每个单灯检测控制装置下传远程监控中心对每个路灯的控制信令；
GPRS模块，与远程监控中心无线连接，用于将Zigbee模块所采集到的路灯状态信息上传给远程监控中心，由远程监控中心进行相应处理；
单片机控制核心，分别与所述Zigbee模块、GPRS模块相连接，用于对所述Zigbee模块和GPRS模块的运行进行控制。
优选地，还包括有节电控制装置，与所述信息传输装置相连，用于根据远程监控中心的控制信令，调节每条路灯线路的工作状态。
优选地，所述信息传输装置与节电控制装置集成在一个电气控制柜中，所述电气控制柜中还包括有一个人机界面模块，所述人机界面模块用于显示所述电气控制柜中各个装置的工作状态，并让用户输入对电气控制柜中各个装置的控制指令。
优选地，所述节电控制装置为补偿式交流斩波节电器，所述补偿式交流斩波节电器根据远程监控中心的对路灯电压的控制信令，对每条路灯线路的电压进行调整。
由以上本发明提供的技术方案可见，本发明采用了Zigbee和GPRS等无线网络通讯技术，实现了城市路灯的实时远程管理，可以对单灯或任意组合的灯具进行远程控制。此外，本发明还通过应用基于补偿式交流斩波技术的路灯照明节电装置，可以实现最大程度的节能运行。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统中信息传输装置的结构示意图；
图3是本发明提供的一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统的一种实施例的结构示意图；
图4是本发明提供的一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统的一种实际框架示意图；
图5是本发明的基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统中的电气控制柜的组成结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明提供的一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统的结构示意图。
参见图1，本发明的基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统包括有：
至少一个单灯检测控制装置101，分别与每个路灯连接，用于实时检测每个路灯的状态信息，并根据远程监控中心的控制信令103来控制每个路灯的照明模式；
通过所述单灯检测控制装置101，可以对每一个路灯或者是一条路灯线路中任意组合的路灯分别进行控制，从而实现照明模式的多样化和灵活性。
至少一个信息传输装置102，与由同一条路灯线路上的单灯检测控制装置101组成的无线传感器网络连接，用于将每条路灯线路上的单灯检测控制装置101所实时检测获得的每个路灯的状态信息传输给远程监控中心103；
远程监控中心103，与所述信息传输装置102连接，用于根据每个路灯的状态信息，对各个路灯进行控制。
在本发明中，所述单灯检测控制装置101为在每个路灯上安装的基于Zigbee的单灯控制器，可以实时检测每个路灯的电压、电流等状态信息，并通过临近单灯检测控制装置101以接力的方式上传给信息传输装置102。
需要说明的是，Zigbee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。它的底层采用IEEE802.15.4标准，可以工作在2.4GHz和868/928MHz频段，数据传输速率最高可以达到250Kbps(即2.4GHz)，通常有效传输距离在100米以内，由于相邻两个路灯间距离一般不超过50米，需要传输的控制信令和状态信息很少，因此Zigbee技术完全可以满足单灯控制的需求。
在本发明中，为了更好地将所述单灯检测控制装置101所实时检测得到的各个路灯的状态信息传输给远程监控中心103，参见图2，本发明提供的基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统中信息传输装置102包括有：Zigbee模块1021、GPRS模块1022、单片机控制核心1023，其中，
Zigbee模块1021，与同一条路灯线路上的单灯检测控制装置101相连接，用于采集单灯检测控制装置101所上传的路灯状态信息，并对每个单灯检测控制装置101下传远程监控中心103对每个路灯的控制信令；
GPRS模块1022，与远程监控中心103无线连接，用于将Zigbee模块1021所采集到的路灯状态信息上传给远程监控中心103，由远程监控中心103进行相应处理；
单片机控制核心1023，分别与所述Zigbee模块1021、GPRS模块1022相连接，用于对所述Zigbee模块1021和GPRS模块1022的运行进行控制。
如上所述，当所述单灯检测控制装置101为每个路灯上安装的基于Zigbee的单灯控制器，Zigbee模块1021即是与所辖线路的单灯控制器相连，收集单灯控制器上传的状态数据，并下传远程监控中心103对每个路灯的控制信令。
需要说明的是，GPRS(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)技术充分利用了GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)宝贵的无线信道资源，提高了信道的利用率。GSM优秀的网络覆盖面，保证GPRS数据传输稳定，对于路灯节能控制是一个优秀的通信资源。而且GPRS在夜间实行半价收费，照明系统数据传输、远程控制一般都在夜间进行，是一种较经济的远程通信方案。
为了对每条线路路灯的节电方式进行集中控制，参见图3，本发明的路灯节能远程管理系统还包括有：节电控制装置104，与所述信息传输装置102相连，用于根据远程监控中心103的控制信令，调节每条路灯线路的工作状态，以达到节电的目的。
在本发明中，所述节电控制装置104优选为补偿式交流斩波节电器，从而可以根据远程监控中心的对路灯电压的控制信令，对每条路灯线路的电压进行调整。
补偿式交流斩波技术，是一种新型交流调压技术。该技术具有仅取决于负载的功率因数，以及快速动态响应，宽的线性调压范围，输入输出高度正弦化以及体积小、重量轻、电能转换效率高等突出优点。
需要说明的是：所述信息传输装置102与节电控制装置104可以是分立的器件；或者集成在一起。
在本发明的具体实施方式中，，所述信息传输装置102与节电控制装置104可以集成在如图4、图5所示的一个电气控制柜中。本发明采用补偿式交流斩波技术作为交流调压器，每个补偿式交流斩波节电器安装于每条路灯线路的电气控制柜中，通过稳压或调压的手段达到路灯节能的目的。
为了方便用户了解电气控制柜的工作状态以及对该电气控制柜的运行进行控制，参见图5，该电气控制柜中还可以包括有一个人机界面模块105，用于显示所述电气控制柜中各个装置的工作状态，并让用户输入对电气控制柜中各个装置的控制指令。例如，显示信息传输装置102与节电控制装置104的工作状态，以及输入对这两个装置的控制指令。
在本发明的具体实施例中，参见图4所示，城市道路照明系统由多条线路组成，每条线路控制几十到上百盏路灯，每盏路灯上安装有一套基于Zigbee的单灯控制器。由同一条线路的单灯控制器组成一个无线传感器网络，每条路灯线路上的单灯控制器所检测获得的电压、电流等路灯状态信息通过临近单灯检测控制装置101以接力的方式传输给了该路灯线路端点上的电气控制柜中。该电气控制柜中集成有所述信息传输装置102与节电控制装置104。该电气控制柜中安装有Zigbee-GPRS网关，从而将由同一条线路的单灯控制器组成的无线传感器网络接入到公网并传输给远程监控中心103。远程监控中心103采集到所有路灯上传的状态数据，并进行自动控制，将通过电气控制柜将控制信令下发到各个路灯。
本发明的具体实施例中，以所述电气控制柜来作为一个网关节点，具体实现上，由单片机控制核心1023、补偿式交流斩波节电器104、Zigbee模块1021和GPRS模块1022组成，当然，所述电气控制柜连接有电源，在本发明的该实施例中，参见图5，为了方便用户对该电器控制柜的运行进行控制，该电气控制柜中还包括有一个人机界面模块105。
在本发明的具体实施例中，所述电气控制柜作为一个网关节点，负责将所在那条线路的单灯控制器组成的无线传感器网络接入到公网(即因特网)。每条线路的路灯的节电方式由电气控制柜中的节电控制装置104(补偿式交流斩波节电器)进行集中控制，根据远程监控中心103的控制信令来调节整条路灯线路的工作状态，以达到节电的目的。电气控制柜形成的该网关节点通过Zigbee模块1021和所辖线路的单灯控制器相连，收集单灯控制器上传的状态数据，并对各个单灯控制器下传远程监控中心103的控制信令。另外，经由其中的GPRS模块1022将Zigbee模块1021所收集到的路灯状态信息数据上传至远程监控中心103，由远程监控中心103进行相应处理。
在本发明中，还可以通过无线终端(手机或者PDA等)来连接因特网上的远程控制中心，实现对各个路灯的远程控制。
本发明提供了一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能节电远程管理系统的设计方案，采用Zigbee和GPRS等无线网络通讯技术，实现了城市路灯的实时远程管理，可以对单灯或任意组合的灯具进行远程控制。此外，本发明通过应用基于补偿式交流斩波技术的路灯照明节电装置，实现最大程度的节能运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于Zigbee和GPRS的路灯节能远程管理系统，其特征在于，包括：
至少一个单灯检测控制装置，分别与每个路灯连接，用于实时检测每个路灯的状态信息，并根据远程监控中心的控制信令来控制每个路灯的照明模式；
至少一个信息传输装置，与由同一条路灯线路上的单灯检测控制装置组成的无线传感器网络连接，用于将每条路灯线路上的单灯检测控制装置所实时检测获得的每个路灯的状态信息传输给远程监控中心；
远程监控中心，与所述信息传输装置连接，用于根据每个路灯的状态信息，对各个路灯进行控制。
2.如权利要求1所述的路灯节能远程管理系统，其特征在于，所述单灯检测控制装置为在每个路灯上安装的基于Zigbee的单灯控制器。
3.如权利要求1所述的路灯节能远程管理系统，其特征在于，所述信息传输装置包括有：Zigbee模块、GPRS模块、单片机控制核心，其中，
Zigbee模块，与同一条路灯线路上的单灯检测控制装置相连接，用于采集单灯检测控制装置所上传的路灯状态信息，并对每个单灯检测控制装置下传远程监控中心对每个路灯的控制信令；
GPRS模块，与远程监控中心无线连接，用于将Zigbee模块所采集到的路灯状态信息上传给远程监控中心，由远程监控中心进行相应处理；
单片机控制核心，分别与所述Zigbee模块、GPRS模块相连接，用于对所述Zigbee模块和GPRS模块的运行进行控制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的路灯节能远程管理系统，其特征在于，还包括有节电控制装置，与所述信息传输装置相连，用于根据远程监控中心的控制信令，调节每条路灯线路的工作状态。
5.如权利要求4所述的路灯节能远程管理系统，其特征在于，所述信息传输装置与节电控制装置集成在一个电气控制柜中，所述电气控制柜中还包括有一个人机界面模块，所述人机界面模块用于显示所述电气控制柜中各个装置的工作状态，并让用户输入对电气控制柜中各个装置的控制指令。
6.如权利要求4所述的路灯节能远程管理系统，其特征在于，所述节电控制装置为补偿式交流斩波节电器，所述补偿式交流斩波节电器根据远程监控中心的对路灯电压的控制信令，对每条路灯线路的电压进行调整。
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