CN101588665B - 一种节能型路灯智能控制系统 - Google Patents

Abstract

一种节能型路灯智能控制系统，其路灯终端系统包括红外热释计数系统、传感器、单片机、GPRS模块、RS485通信电路和执行器件继电器，继电器由单片机直接控制其得电或失电，单片机与GPRS模块之间采用标准的RS232串口进行通信；监控中心计算机分析相应单片机的现场数据信息，判断路灯的工作状态，查知故障地点，及时将路灯开关指令通过GPRS模块、发送到Internet网络，最终到达相应的路灯终端系统。能根据道路上车辆的有无判断是否开启相应的路灯，也能让监控中心直接控制单个路灯，并根据获知的现场车辆流量等具体情况对道路沿线各处路灯做到更合理运用；还能实时监控路灯现场信息，能及时对工作异常的路灯发出报警。

Description

一种节能型路灯智能控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制，特别是涉及一种节能型路灯智能控制系统。

背景技术

现有路灯的远程控制包括路灯定时开关控制、依据时段调节路灯功率等，但智能控制程度很低，不能对单个路灯进行独立控制，致使在没有车辆行驶的部分路段，路灯依然工作，造成能源浪费。目前尚未见有涉及红外光学、电子学、计算机等多门学科，以及传感器的应用、模拟小信号放大电路设计、GPRS无线模块的应用、与单片机系统接口设计、UDP协议在GPRS无线网络和Internet网的数据交换等诸多技术领域、并参考执行国家相关标准规范的节能型路灯智能控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种节能型路灯智能控制系统。

解决本发明技术问题的技术方案如下：

这种节能型路灯智能控制系统，包括安装在道路沿线的各个灯杆上的路灯终端系统、监控中心计算机，和用于各个路灯终端系统与监控中心计算机之间以及各个路灯终端系统之间进行通信的GPRS无线通信系统，所述GPRS无线通信系统包括基于UDP协议的GPRS无线网络和基于UDP协议的Internet网。

所述路灯终端系统包括基于单片机的红外热释电传感器的多车道车辆计数系统(以下简称红外热释计数系统)、路灯终端传感器、路灯终端单片机、GPRS模块、用于与其它路灯终端单片机之间通信的RS485通信电路和路灯终端执行器件-继电器，所述路灯终端执行器件-继电器由所述路灯终端单片机直接控制其得电或失电，进而控制路灯电源的开启或关闭，所述路灯终端单片机与GPRS模块之间采用标准的RS232串口进行通信。

所述监控中心计算机分析相应路灯终端单片机的现场数据信息，判断路灯的工作状态，查知故障地点，及时将路灯开关指令通过GPRS模块、再由UDP协议发送到Internet网络，最终到达相应的路灯终端系统。

解决本发明技术问题的进一步改进技术方案如下：

所述红外热释计数系统包括信号拾取部件、信号处理部件，信号拾取部件红外热释电传感器设置在道路沿线的各个灯杆上，水平正对道路的监测点，提供现场是否有车辆通过，以及车辆流量数据信息。

所述路灯终端传感器是光敏传感器、温度传感器和湿度传感器中的至少一种，也提供现场数据信息。

所述路灯终端单片机在对硬件进行初始化，包括对RS485通信模块、GPRS模块初始化后，对不同路灯终端进行统一编址，然后通过PPP协议和移动的GGSN进行协商和配置PPP链路，协商成功后进行数据传输。

所述GPRS模块包括TCP/IP芯片和GPRS芯片，其初始化和操作通过AT指令由路灯终端单片机置入，利用TCP/IP协议将路灯终端单片机传送的现场数据信息打包，通过基于UDP协议的GPRS无线网络和Internet网传输到远端的监控中心。

所述RS485通信模块是采用MAX232驱动芯片、配备RS-485通信总线标准接口的通信模块，与路灯终端单片机之间采用标准的RS232串口进行通信。

所述监控中心计算机的路灯开关指令包括控制车辆行驶路段前方设定范围内的相应路灯终端执行器件-继电器按照车流情况开启路灯；控制车辆行驶路段后方的相应路灯终端执行器件-继电器关闭路灯；通过系统预留的最高指令级别的控制通道直接控制任意路段的路灯终端执行器件-继电器实时开启或关闭路灯。

解决本发明技术问题的再进一步改进技术方案如下：

所述红外热释计数系统的信号拾取部件红外热释电传感器，是主动式红外热释电传感器和被动式红外热释电传感器中的至少一种。

所述路灯终端单片机的数据传输，包括将所述红外热释计数系统、路灯终端传感器采集的现场数据按UDP/IP格式打包处理，使其适应GPRS无线传输，检测网络状态和数据发送的AT指令置入后，通过串口连接所述GPRS无线通信系统实现双工通讯，将打包处理后现场数据信息连同相应路灯的编址一并发送至监控中心，使监控中心获知相应编址的路灯终端处的现场数据。

所述路灯终端单片机的数据传输，还包括接收所述监控中心发送的路灯开关指令，对路灯终端执行器件-继电器进行控制。

所述GPRS模块只设置在作为节点的路灯终端，在所述节点道路沿线前后两侧设定范围内的路灯终端通过RS485通信模块与作为节点的路灯终端的GPRS模块通信，再由节点的路灯终端的GPRS模块将前后两侧设定范围内的路灯的现场数据信息汇总发送。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明能根据道路上车辆的有无判断是否开启相应的路灯，也能让监控中心直接控制单个路灯，并根据获知的现场车辆流量等具体情况对道路沿线各处路灯做到更合理运用，更进一步合理利用能源，实现节能环保的目的；还能实时监控路灯现场信息，能及时对工作异常的路灯发出报警；可以在节能的基础上有效延长路灯的使用寿命，减少路灯管理部门的作业难度。

附图说明

附图是本发明具体实施方式的系统组成示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步说明。

一种如附图所示的LED节能型路灯智能控制系统，包括安装在道路沿线的各个灯杆上的LED路灯终端系统、监控中心计算机，和用于各个LED路灯终端系统与监控中心计算机之间以及各个LED路灯终端系统之间进行通信的GPRS无线通信系统，GPRS无线通信系统包括基于UDP协议的GPRS无线网络和基于UDP协议的Internet网。

LED路灯终端系统包括基于单片机的红外热释计数系统、路灯终端传感器、路灯终端单片机、GPRS模块、用于与其它路灯终端单片机之间通信的RS485通信电路和路灯终端执行器件-继电器。路灯终端执行器件-继电器由路灯终端单片机直接控制其得电或失电，进而控制路灯电源的开启或关闭，路灯终端单片机与GPRS模块之间采用标准的RS232串口进行通信。

监控中心计算机分析相应路灯终端单片机的现场数据信息，判断路灯的工作状态，查知故障地点，及时将LED路灯开关指令通过GPRS模块、再由UDP协议发送到Internet网络，最终到达相应的LED路灯终端系统。

本具体实施方式采用的红外热释计数系统包括信号拾取部件和信号处理部件，信号拾取部件红外热释电传感器设置在道路沿线的各个LED灯杆上，水平正对道路的监测点，当车辆经过时，热释电红外传感器探测外界车辆中人体及其它物体辐射的微弱红外线能量并变换成电信号，由信号处理电路进行放大、滤波、门限比较和防误触发电路滤去干扰信号，输出脉冲信号，再经光电隔离耦合到信号处理部件单片机，驱动单片机计数系统进行计数，提供现场是否有车辆通过，以及车辆流量数据信息。

本具体实施方式采用的路灯终端传感器是光敏传感器、温度传感器和湿度传感器，也提供现场数据信息。在应当点亮的LED路灯出现不亮故障或者亮度低至不符合照明要求时，光敏传感器就提供采集到的现场故障LED路灯光亮程度数据信息。

路灯终端单片机在对硬件进行初始化，包括对RS485通信模块、GPRS模块初始化后，对不同路灯终端进行统一编址，然后通过PPP协议和移动的GGSN进行协商和配置PPP链路，协商成功后进行数据传输。

GPRS模块包括TCP/IP芯片和GPRS芯片，其初始化和操作通过AT指令由路灯终端单片机置入，利用TCP/IP协议将路灯终端单片机传送的现场数据信息打包，通过基于UDP协议的GPRS无线网络和Internet网传输到远端的监控中心，监控中心再通过其内的相应GPRS模块对数据进解包。UDP协议对网络的负荷较小，比较适合实时数据的传输。

本具体实施方式采用的RS485通信模块是采用MAX232驱动芯片、配备RS-485通信总线标准接口的通信模块，与路灯终端单片机之间采用标准的RS232串口进行通信，理论通信距离为1200米。

监控中心计算机的LED路灯开关指令包括控制车辆行驶路段前方设定范围内的相应路灯终端执行器件-继电器按照车流情况开启LED路灯；控制车辆行驶路段后方的相应路灯终端执行器件-继电器关闭LED路灯；通过系统预留的最高指令级别的控制通道直接控制任意路段的路灯终端执行器件-继电器实时开启或关闭LED路灯。相应路灯终端单片机收到LED路灯开关指令后控制相应路灯终端执行器件-继电器开启或关闭相应路灯，实现整个系统由监控中心统一协调工作。

监控中心计算机是监控中心的核心硬件。监控中心的硬件还包括通信处理设备及相关的数据输出设备。监控中心的软件包括通信处理、监控软件及系统数据库。用户输入用户名和密码后才能进入监控中心，监控中心可以实时显示LED路灯工作状态、各路段车流量、故障LED路灯编号方位以及操作人员的一些操作。解析接收来的数据包，并存入以便管理查询的本地数据库。通过监控中心的远程操作，控制LED路灯开启或关闭。

红外热释计数系统的信号拾取部件红外热释电传感器，是检测静止或者移动极缓慢的人体及物体的主动式红外热释电传感器，和检测运动人体及物体的被动式红外热释电传感器。本具体实施方式采用的红外热释电传感器是被动式P2288型红外热释电传感器，具有抗电磁干扰能力强，结构简单，制造成本低，且方便与上位机之间实现通信的特点，其加菲涅尔透镜对活动人体的探测距离可达10m以上，通过调节灵敏度其对人的灵敏度在距离仅为1.5m左右时可以快速、灵敏、可靠、有效地检测出20m远处的过往车辆。

路灯终端单片机的数据传输，包括将红外热释计数系统、路灯终端传感器采集的现场数据按UDP/IP格式打包处理，使其适应GPRS无线传输，检测网络状态和数据发送的AT指令置入后，通过串口连接所述GPRS无线通信系统实现双工通讯，将打包处理后现场数据信息连同相应路灯的编址一并发送至监控中心，使监控中心获知相应编址的LED路灯终端处的现场数据，所述现场数据包括车辆流量、光照程度、温度、湿度数据。

路灯终端单片机的数据传输，还包括接收监控中心发送的LED路灯开关指令，对路灯终端执行器件-继电器进行控制。本具体实施方式采用的路灯终端单片机是美国ATMEL公司出品的低电压、高性能CMOS8位AT89C2051单片机，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。它能提供15个通用I/O口，可编程串行通道，两个16位定时计数器，6个中断源，最高支持24M晶体振荡。

GPRS模块只设置在作为节点的LED路灯终端，在节点道路沿线前后两侧设定范围内的LED路灯终端通过RS485通信模块与作为节点的LED路灯终端的GPRS模块通信，再由节点的LED路灯终端的GPRS模块将前后两侧设定范围内的路灯的现场数据信息汇总发送。本具体实施方式的设定范围是500～700米，优选为600米，以节省硬件成本和流量成本。本具体实施方式采用的GPRS模块是厦门桑荣科技有限公司出品的SAR03130P模块，采用低功耗高性能的嵌入式处理器，可高速处理协议和大量数据，内嵌标准的CP/IP协议栈，数据终端永远在线，支持全透明方式下多中心数据传输。

LED路灯终端系统保留部分接口，以便在终端的基础上能方便灵活的扩展更多更方便的功能，充分利用GPRS无线网络。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种节能型路灯智能控制系统，包括安装在道路沿线的各个灯杆上的路灯终端系统、监控中心计算机，和用于各个路灯终端系统与监控中心计算机之间以及各个路灯终端系统之间进行通信的GPRS无线通信系统，所述GPRS无线通信系统包括基于UDP协议的GPRS无线网络和基于UDP协议的Internet网；

所述路灯终端系统包括红外热释计数系统、路灯终端传感器、路灯终端单片机、由TCP/IP芯片和GPRS芯片组成的GPRS模块、用于与其它路灯终端单片机之间通信的RS485通信电路和路灯终端执行器件—继电器，所述路灯终端执行器件—继电器由所述路灯终端单片机直接控制其得电或失电，进而控制路灯电源的开启或关闭，所述路灯终端单片机与GPRS模块之间采用标准的RS232串口进行通信；

所述监控中心计算机分析相应路灯终端单片机的现场数据信息，包括车辆流量、光照程度、温度、湿度数据，判断路灯的工作状态，查知故障地点，及时将路灯开关指令通过GPRS模块、再由UDP协议发送到Internet网络，最终到达相应的路灯终端系统；

所述监控中心计算机的路灯开关指令包括控制车辆行驶路段前方设定范围内的相应路灯终端执行器件—继电器按照车流情况开启路灯；控制车辆行驶路段后方的相应路灯终端执行器件—继电器关闭路灯；通过系统预留的最高指令级别的控制通道直接控制任意路段的路灯终端执行器件—继电器实时开启或关闭路灯；

所述路灯终端单片机的数据传输，包括将所述红外热释计数系统、路灯终端传感器采集的现场数据按UDP/IP格式打包处理，使其适应GPRS无线传输，检测网络状态和数据发送的AT指令置入后，通过串口连接所述GPRS无线通信系统实现双工通讯，将打包处理后现场数据信息连同相应路灯的编址一并发送至监控中心，使监控中心获知相应编址的路灯终端处的现场数据；

所述路灯终端单片机数据传输，还包括接收所述监控中心发送的路灯开关指令，对路灯终端执行器件—继电器进行控制，相应路灯终端单片机收到路灯开关指令后控制相应路灯终端执行器件—继电器开启或关闭相应路灯，实现整个系统由监控中心统一协调工作；

其特征在于：

所述红外热释计数系统包括信号拾取部件、信号处理部件，信号拾取部件红外热释电传感器设置在道路沿线的各个灯杆上，水平正对道路的监测点，当车辆经过时，热释电红外传感器探测外界车辆中人体及其它物体辐射的微弱红外线能量并变换成电信号，由信号处理电路进行放大、滤波、门限比较和防误触发电路滤去干扰信号，输出脉冲信号，再经光电隔离耦合到信号处理部件单片机，驱动单片机计数系统进行计数，提供现场是否有车辆通过，以及车辆流量数据信息；

所述路灯终端单片机在对硬件包括RS485通信模块、GPRS模块通过AT指令由路灯终端单片机置入进行初始化后，对不同路灯终端进行统一编址，然后通过PPP协议和移动的GGSN进行协商和配置PPP链路，协商成功后进行数据传输，利用TCP/IP协议将路灯终端单片机传送的现场数据信息打包，通过基于UDP协议的GPRS无线网络和Internet网传输到远端的监控中心计算机；

所述GPRS模块内嵌标准的CP/IP协议栈，数据终端永远在线，支持全透明方式下多中心数据传输，只设置在作为节点的路灯终端，在所述节点道路沿线前后两侧设定范围内的路灯终端通过RS485通信模块与作为节点的路灯终端的GPRS模块通信，再由节点的路灯终端的GPRS模块将前后两侧设定范围内的路灯的现场数据信息汇总发送。

2.如权利要求1所述的节能型路灯智能控制系统，其特征在于：

所述路灯终端传感器是光敏传感器、温度传感器和湿度传感器中的至少一种，在应当点亮的路灯出现不亮故障或者亮度低至不符合照明要求时，所述光敏传感器就提供采集到的现场故障路灯的光亮程度数据信息。

3.如权利要求1所述的节能型路灯智能控制系统，其特征在于：

所述RS485通信模块是采用MAX232驱动芯片、配备RS-485通信总线标准接口的通信模块，与路灯终端单片机之间采用标准的RS232串口进行通信。

4.如权利要求1所述的节能型路灯智能控制系统，其特征在于：

所述红外热释计数系统的信号拾取部件红外热释电传感器，是主动式红外热释电传感器和被动式红外热释电传感器中的至少一种。