CN101917806A - 一种基于arm处理器的路灯集中控制器 - Google Patents

Abstract

本发明包括电源部分、人机交互控制部分、时钟控制部分、ARM9中心控制部分、存储器部分、LCD显示部分、外部设备接口(如GPRS接口、Internet接口、USB接口、RS232串行接口)、继电器控制部分；ARM9中心控制部分负责控制和协调各模块实现预设的功能；存储器部分用于存储路灯控制器预设信息(所辖区域信息和控制决策等)、每盏路灯的工作参数和重要的历史运行数据(如故障发生情况、报警记录等)，集中控制器可以预先设置路灯开关时间表、路灯工作参数的采集时间，电流的上下限数值等进行自动报警；RX0和TX0连接S3C2440A与电力载波模块，RX1和TX1连接S3C2440A与GPRS模块，实现控制命令和数据的传输；电力模块用于开启/切断路灯控制器所管辖区域的供电。白天到来，路灯停止工作时，电力控制模块断开继电器，这样避免了通信线路长期带电引发的安全问题；人机交互接口提供现场操作功能，系统维护人员可以在现场通过触摸屏输入指令对集中控制器进行控制以及更改或查询照明区域控制设置信息，液晶显示模块同步显示操作过程和操作结果。

Description

一种基于ARM处理器的路灯集中控制器

技术领域

本发明涉及路灯控制系统，尤其涉及一种LED路灯智能控制系统。

背景技术

随着我国经济的快速、稳定发展，城市照明工程不断完善与美化。路灯作为城市照明的重要组成部分，直接关系到人民群众的生产生活和城市的形象。传统的路灯控制与维护手段已远远不能适应城市现代化发展的速度，主要体现在：(1)开关灯方式落后：当前路灯控制，还停留在手动、光控、时控方式。受季节、天气和人为因素影响，自动化管理水平低。从而会出现：开灯早、关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象；(2)数据传输方式：目前系统采用VHF和UHF无线电台，容易受到城市建设的干扰，导致调节操控能力不足；(3)不具备路灯状况监测：现有的照明设施管理工作主要采用人工巡查模式，不仅工作量大，还浪费人力、物力、财力。故障依据主要来源于巡视人员上报和市民投诉，缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况，缺乏有效的故障预警机制；(4)监控层次：由于技术上的原因，大多数系统只做到了线路级，无法实现对单盏路灯进行有效控制，不能对故障路灯进行准确定位。(5)现有路灯系统的区域路灯控制器多采用8/16位单片机作为主控制芯片，控制方式和系统可扩展性差。因此，市场上急需高度信息化，网络化、高智能的区域路灯控制器。

为了解决上述问题，有人发明了一种无线检测的控制系统(公开号：101389172A)，由路灯、监控中心，和检测及节能控制器组成，灯头检测及节能控制器通过GPRS无线通讯模块GPRS无线通讯网连接，再连接至INTERNET国际互联网，监控中心通过TCP/IP通讯协议连接INTERNET国际互联网。但是，它采用PIC12C508单片机作为主控制芯片，控制能力不足、系统的可扩展性差。依然不能提供给市场高度信息化、网络化、高智能的区域路灯控制器。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，它不仅可以自动控制区域内的路灯、对它们进行监控和故障检测，同时还支持在线编程，系统的稳定性、智能性和扩展性都极大地提高。

本发明的技术方案是：一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，包括电源部分、人机交互控制部分、时钟控制部分、ARM9中心控制部分、存储器部分、LCD显示部分、外部设备接口、继电器控制部分；ARM9中心控制部分负责控制和协调各模块实现预设的功能；存储器部分用于存储路灯控制器预设信息(所辖区域信息和控制决策等)、每盏路灯的工作参数和重要的历史运行数据(如故障发生情况、报警记录等)，集中控制器可以预先设置路灯开关时间表、路灯工作参数的采集时间，电流的上下限数值等进行自动报警；RX0和TX0连接S3C2440A与电力载波模块，RX1和TX1连接S3C2440A与GPRS模块，实现控制命令和数据的传输；电力模块用于开启/切断路灯控制器所管辖区域的供电。白天到来，路灯停止工作时，电力控制模块断开继电器，这样避免了通信线路长期带电引发的安全问题；人机交互接口提供现场操作功能，系统维护人员可以在现场通过触摸屏输入指令对集中控制器进行控制以及更改或查询照明区域控制设置信息，液晶显示模块同步显示操作过程和操作结果。

本发明具有积极的效果：(1)本发明对路灯进行智能化的管理，通过合理设置开、关灯时间，并设置全夜灯、半夜灯运行方式，在保证照明质量的前提下具有明显的节能效果，缓解电力供应日趋紧张和道路照明设施不断增加之间的矛盾；(2)本发明具有在线巡测和自动告警功能，随时了解运行参数，及时发现故障，极大提高路灯系统的管理效率，从而进一步提高城市和市政服务形象。(3)本发明采用电力线载波通信技术，利用原有照明线路，结构简单、通用、可靠、组网方便，节约了布线成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器的系统总体结构图

图2为本发明提供的一种基于一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器的程序流程图

图3为本发明提供的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器的照明控制策略流程图

具体实施方式

请参阅图1，本发明的集中控制器包括电源部分、人机交互控制部分、时钟控制部分、ARM9中心控制部分、存储器部分、LCD显示部分、外部设备接口(如GPRS接口、Internet接口、USB接口、RS232串行接口)、继电器控制部分；ARM9中心控制部分负责控制和协调各模块实现预设的功能；存储器部分用于存储路灯控制器预设信息(所辖区域信息和控制决策等)、每盏路灯的工作参数和重要的历史运行数据(如故障发生情况、报警记录等)，它采用非易失性存储器件，不受掉电影响，这样才可以保证集中控制器在重新上电后能够恢复到正常的运行状态，集中控制器可以预先设置路灯开关时间表、路灯工作参数的采集时间，电流的上下限数值等进行自动控制；RX0和TX0连接S3C2440A与电力载波模块，RX1和TX1连接S3C2440A与GPRS模块，实现数据通信；电力模块用于开启/切断路灯控制器所管辖区域的供电。白天到来，路灯停止工作时，电力控制模块断开继电器，这样避免了通信线路长期带电引发的安全问题；人机交互接口提供现场操作功能，系统维护人员可以在现场通过触摸屏输入指令对集中控制器进行控制以及更改或查询照明区域控制设置信息，液晶显示模块同步显示操作过程和操作结果。

请参阅图2，本发明的集中控制器运行Linux操作系统，Linux操作系统可以更好的发挥ARM9的功能、同时支持更多的任务；集中控制器的应用程序设计主要包括系统Bootloader、照明控制任务、故障巡检任务、LCD显示任务、指令解析任务、故障报警任务和串行通信任务六个部分；系统上电后，首先对S3C2440A的内部资源进行初始化，包括设置堆栈指针、中断的禁止及优先级的决定、设置各个定时/计数器的工作方式等；然后对外部设备进行初始化，包括LCD、时钟芯片以及串口。初始化之后系统开始工作，S3C2440A要功能是控制和协调各个功能模块的工作顺序，各个功能模块采用中断形式触发，调用中断处理程序，处理完成后返回主程序；首先时钟芯片开始计时，在此过程中集中控制器等待命令(远程的控制命令或者触摸屏的命令输入)，根据相应的命令控制路灯的工作状态；利用LCD显示屏显示操作过程；若没有命令输入，适时读取时间芯片的时间值，并且根据不同的照明策略对路灯分等级调控；根据设定的采用时间读取每盏路灯的工作状态，并存储在EEPROM中；当采集到的电流超出设定值时，S3C2440A将产生一次中断，触发报警，记录发生故障的路灯编号和时间，并将数据上传给远程的路灯管理中心。

请参阅图3，本发明将每日控制策略时间表、季节划分时间表、季节控制策略时间表和节假日控制时间表存储在EEPROM中。完成RTC初始化后，区域路灯控制器接收来自远程路灯管理中心的控制命令或是来自触摸屏的命令，当收到更新照明控制策略的命令时，存储新的控制策略并执行；否则RTC计时，执行原有的控制策略；依次读取季节时间表、读取当前时间，根据预先设定的程序，确认当前季节的照明控制策略，发送相应的控制命令。

本发明所述控制器能够实现如下功能：1、自动控制，可以自动进行开关灯、调光、查询路灯工作状态等操作；2、根据季节的变化自动调整路灯的开关灯时间，夏季晚开灯、早关灯，冬季早开灯、晚关灯。3、节假日及特殊要求控制，例如十一或五一等节日，控制控制路灯长亮，以加强城市节日亮化，烘托节假日的喜庆气氛。

综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的各种更动和修饰，都应属于本发明所公开的范围。

Claims (13)

1.一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，它包括电源部分(1)、人机交互控制部分(2)、时钟控制部分(3)、ARM9中心控制部分(4)、存储器部分(5)、LCD显示部分(6)、外部设备接口(7)、电力控制模块(8)、地址设定单元(9)和光探测器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，ARM9中心控制部分(4)采用ARM9芯片S3C2440A作为主控制芯片，该芯片具有多种功能输入接口。

3.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，集中控制器自动完成对区域内路灯的群组控制或单一控制，包括开关、亮度调节、查询并存储路灯的工作状态、故障报警。

4.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，时钟控制部分(3)采用S3C2440A的RTC报警中断功能，自动判断季节以及昼夜的变化，不同的时间中断执行不同的控制任务。

5.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，存储器部分(5)存储每日控制策略时间表、季节划分时间表、季节控制策略时间表和节假日控制时间表。

6.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，外部设备接口(7)包括GPRS接口、Internet接口、USB接口、RS232串行接口。

7.根据权利要求6所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，采用串行接口RX1和TX1实现S3C2440A与电力线载波模块的通信；采用串行接口RX2和TX2实现S3C2440A与GPRS模块的通信。

8.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，人机交互控制部分(2)采用Qtopia 2.2.0开发应用程序管理界面，并通过触摸屏实现人机交互，并通过LCD显示部分(6)显示工作人员对控制器的在线编程。

9.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，采用光探测器探测环境的亮度，并将采集到的信号送给S3C2440A，只有在当前开关灯时间的前后一小时内有效，当测量值小于设定的开灯值时，通知单灯控制器开灯，当测量值大于设定的关灯值时，通知单灯控制器关灯。

10.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，电力控制模块(8)用于开启或关闭集中控制器的所辖线路的通断。

11.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，地址设定单元(9)用于对集中控制器进行组网，形成更大规模的管理区域。

12.根据权利要求2所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，S3C2440A微处理器上运行Linux操作系统，充分发挥arm9的强大功能。

13.根据权利要求1所述的一种基于ARM嵌入式的路灯集中控制器，其特征在于，光探测器(10)探测环境的亮度，并将采集到的信号送给S3C2440A，只有在当前开关灯时间的前后一小时内有效，当测量值小于设定的开灯值时，开灯；当测量值大于设定的关灯值时，关灯。

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