CN102017803A - 监察和控制led路灯的设备和系统 - Google Patents

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Abstract

一种包括PLC调制解调器和控制电路的LED路灯在此公开。LED路灯能够从远程控制器接收控制指令。它亦能够基于诊断电路所收集的状态信息进行自我控制。一种监察和控制LED路灯的系统亦在此公开，包括中央控制器，配电网和多个LED路灯。基于PLC技术，各LED路灯可以被中央控制器中央化地控制。

Description

监察和控制LED路灯的设备和系统
技术领域
本发明涉及一种监察和控制街道照明的设备和系统。
背景技术
路灯为城市内的一个重要的公共设施。在提供照明给行人以外，它还防止罪犯利用黑暗来犯罪。
现在最常用的路灯为钠蒸汽灯，耗电量通常为250W至400W而寿命长达5000小时。打开或关掉钠蒸汽灯会有一些延迟。另一种被使用的路灯为水银蒸汽灯，它不但对环境有害，还需要更久的延迟来打开或关掉，最长为五分钟。因此有需要持续改良路灯系统以令它们更有效率和环保。
发明内容
在上述背景的前提之下，本发明的目的为提供一种另类的用于街道照明的装置和系统。
相应地，本发明在一方面是用于街道照明的照明设备，包括LED光源，跟所述LED光源连接的控制电路，跟电力线连接和提供电力至LED光源及控制电路的电源，和跟控制电路和电力线电连接的PLC收发器。控制电路控制提供到LED光源的电力。
在本发明的一方面，一种街道照明系统包括多个LED路灯，各所述LED路灯还包括LED光源，跟所述LED光源连接的控制电路，和跟控制电路连接的PLC收发器。各LED路灯被分配一个独一的标识符，系统还包括电连接到各LED路灯和用其提供电力的配电网。中央控制器经第二PLC收发器跟配电网连接。中央控制器通过传送控制指令到各路灯和经第二PLC收发器接收状况信息，控制和监察跟配电网连接的LED路灯的运作。
本发明有很多优点，其中一个优点为LED路灯的亮度可以根据周围环境的亮度来调较，或者打开或关掉。这是因为在LED路灯内的控制电路的智能控制，可以根据不同传感器的信息反馈控制LED灯。控制电路亦可以通过在LED路灯内的诊断电路检测到有过热情况的时候减少供应至LED灯的电流来保护LED灯。
本发明提供的另一个优点为经过PLC网络中央化控制多个LED路灯的能力。在一个实施例中，所有LED路灯均经过PLC调制解调器连接到配电网。同样装配有PLC调制解调器的中央控制器可以经过配电网传送不同的控制指令到所有LED路灯。这配置提供很大的方便和节省大量人力以控制和监察分散在大地理范围中的路灯。PLC网络亦容许额外的功能例如安全监视。
附图说明
图1为在一个实施例中的LED路灯设备的框图。
图2为在另一实施例中的LED路灯设备的框图。
图3为在一个实施例中的LED路灯系统的结构图。
图4为在一个实施例中利用互联网的LED路灯系统的结构图。
图5为在一个实施例中利用无网通讯的LED路灯系统的结构图。
图6显示带有作为监视系统的一部分的相机的LED路灯的使用。
具体实施方式
因此本发明的一个目的为提供一种另类的路灯监察及控制系统。
近来的科技进步产生了适合作路灯使用的大功率发光二极管(LED)。LED路灯只消耗传统钠蒸汽灯的四分之一电力。它还可以更耐用，最少为50000小时。这显着地减少更换灯的维修工作量。打开或关掉LED灯所需的时间也比钠蒸汽灯显着地缩短，更不用提水银蒸汽灯的开关延迟。本发明明白LED灯不但更有能源效率，还因为它们的电子运作方式引致控制照明系统中独立的灯的能力，得出更佳的控制和效率，如需要的部件包含在以下所述的系统内。
参照图1，本发明的第一个实施例是拥有自我诊断功能和远程访问能力的LED路灯。LED路灯包括LED光源50，控制电路20，电源24，电力线通讯(PLC)调制解调器22，灯插座23和诊断电路26。控制电路20作为中央控制单元跟设备内的其它部分连接。控制电路20还包括微控制器32，只读存储器(ROM)34，随机存储器(RAM)36，和外部端口38，其功用会在以后介绍。电源24提供恒定电流给LED光源50和提供工作电压给控制电路20。各路灯提供有独一的标识符，因此它可以被远程的中央控制器唯一地识别。在一个实施例中，独一的标识符储存在ROM34内。
容许控制电路连接到PLC网络。PLC调制解调器22是一种收发器PLC为一种数据通讯技术、其中数据被调制在电力系统的交流电(交流)上。还作为数据传输的载波。因此电力线不只供应电力到设备例如路灯PLC调制解调器22为从电力线提取数据或将数据加进电力线的装置。
在如图1中所示的示范实施例中，当LED路灯21安装在灯柱上时，电力和数据通讯均经过灯插座23跟配电网连接。包括电流传感器28和温度传感器30的诊断电路26监察LED光源50的运作，和在检测到不正常情况时提供警告讯号。
现在转为描述上述装置的运作。当PLC调制解调器22接收到从中央控制器经PLC网络传送的输入数据包，PLC调制解调器22会首先从电力线解调数据讯号和传送信息到控制电路20。在一个实施例中，数据包包括最少一个路灯的独一标识符，路灯需要执行的指令，和可选地关联该指令的一些参数。控制电路20之后审查该独一的标识符。如这跟路灯的标识符匹配，控制电路20就会执行指令。指令可以是将路灯打开，关掉，或改变亮度至参数指定的值。控制电路20之后控制供应电力到LED光源50的电源24。同时，个别路灯21的控制电路20亦可以将状况信息连同其标识符经过PLC调制解调器22传送回中央控制器，因此中央控制器可以监察个别路灯21的状况。在一个实施例中，LED光源50的所有部件，包括上述的电子部件，可以制造成跟常用路灯相同的尺寸，因此它可以适用于现有的路灯插座和外壳。如此，通过以LED路灯21更换现有的路灯，和通过在服务器端加入计算器服务器和相应的PLC调制解调器，运作人员可以立刻控制和监察网络内的各个个别路灯。
电源24提供电力到LED光源50和设备内的其它电路。在一个实施例中，电源24中使用脉冲宽度调节(PWM)电流源以提供PWM电流到LED。包括电感器的特别驱动电路也被设计，因此驱动电流不必跌至零。通过调较PWM的脉冲宽度，LED灯的亮度可以相应地改变。这安排比纯DC电源显着地节省能源消耗。纵使脉冲的宽度大大地减少，亮度也只下跌一个很小的百分比。再者，因为PWM电力减少而导致的颜色变化可以通过适当地控制PWM的参数来控制其在可接受的范围。因为PWM驱动电路嵌在各路灯内，各LED灯可以独立地调较其亮度。在一个示范实施例中，控制电路20通过传送控制讯号到电源24调整供应电流的脉冲宽度来调较亮度。控制电路20可以被编程以独立地调较，或在接收到中央控制器的指令时才调较。这比起现有的路灯系统有显着的优点，因为现有的路灯系统需要昂贵和笨重的控制器安装在路边来控制一组路灯。
LED路灯21内的诊断电路26监察LED光源50和路灯21内其它电路/模块的运作。电流传感器28和温度传感器30。诊断电路26包括亮度传感器27，在一个实施例中诊断电路26内的传感器被用来检测LED路灯21的状态元素。电流或温度。这些状态元素包括但不限于亮度亮度传感器27为监察环境和LED光源50的亮度的直接手段。电流传感器28监察传送到LED光源50的电流以防止其过度提供并烧坏LED光源50。特别是LED光源50的温度。温度传感器30监察在LED路灯的外罩内的整体温度，在另一方面例如当LED路灯21被棉被或类似的物料意外地覆盖时诊断电路26中的温度传感器30会检测到LED路灯21的温度不正常地高。以防止LED灯过热。控制电路20其后会传送控制讯号到电源24以减少PWM电流，诊断电路26之后会传送警告讯号给控制电路20路灯本身可以在没有远程中央控制器的干涉之下立刻调较LED。如此潜在的故障可以在最早的时间被发现并避免。因此因此维修人员可以进行调查。控制电路20亦可以将不正常报告给中央服务器自我矫正和自我报告的特征可以大大地减低维修单元的负担并同时减低路灯的故障率。这自我诊断
在如图2中所示的一个实施例中，LED路灯21还包括不同的周边装置，它们可以通过PLC网络跟外部通讯。例如，一个或多个相机40可以安装在路灯的灯柱上以实时监察路面上的交通和将接收到的信息经过电力线传送到中央系统作以后使用。还有，多种检测大气信息例如阳光幅射、温度、湿度、气压、风速、风向、空气质素等的环境传感器42可以安装在LED路灯21内，以提供环境传感能力给路灯。传感器数据之后可以经过电力线传输到中央服务器作更多的分析。
现在转向图3，在PLC网络内的各LED路灯21连接到供应电力到路灯的配电网66。PLC网络的结构因此跟配电网66一样。如以上提到，各LED路灯21分配有独一的标识符，标识符可以被中央控制器60识别和独立地通讯。通过使用PLC网络，中央控制器60可以起动和控制各LED路灯21的亮度，或同时控制多个LED路灯21。基于此安排，沿着一条街的路灯不需要同时打开或关掉，但各路灯的亮度可以独立地控制以在街道上的足够亮度和整体省电量之间取得平衡。再者，此实施例利用了电力线基建作供应电力和传输数据。没有需要加添额外的硬件到现有的路灯灯柱。因此建立中央化监察和控制网络的成本保持在最低，计算器服务器作为中央控制器而服务器端的PLC调制解调器作为跟个别路灯21之间的数据通讯的桥梁。但是这种网络的好处已完全实现。
在一个另外的实施例中，LED路灯21可以在不需要中央控制器之下独立运作。在一个实施例中，装配有亮度传感器27的LED路灯21可在传感器检测到环境光低于预定的阀值时自动打开。类似地，它可以根据环境调较其亮度。例如，当亮度传感器27检测到环境光高于另外一个预定的阀值时，控制电路会通过调较供应到LED路灯21的电流，将LED路灯21定为暗淡模式。这可以节省用电。在一个更进一步的实施例中，虽然路灯21如上述般连接成网络，但每一个独立的路灯21也可以各自运作。在正常情况之下，路灯21在中央控制器的控制之下。但是，当中央控制器60未能运作时，独立的路灯21会控制它们本身打开，关掉或调较亮度。这防止中央控制器或控制点的单一故障导致整组路灯未能运作的不理想情景。
本发明的路灯系统克服了现有路灯系统基于人手检查和更换个别路灯的缺点。人手工序需要大量人力，浪费时间及昂贵。例如，一种减低故障率的方法是将路灯在预计寿命完结前将其更换。即使这预先的更换可减低故障率，它会导致路灯资源的不完全使用。在本发明中，各路灯的潜在故障征兆可以分别地检测到，因此减低预先更换步骤的需要。
在如图4中所示的一个实施例中，各LED路灯21还连接到PLC互联网网关62，而中央控制器60联接到互联网52。PLC互联网网关62作为中央控制器60和路灯21之间的数据通讯桥梁。这容许中央控制器60监察和控制在广阔的城市范围内的路灯，甚至穿过多个城市。路灯的管理因此可以通过互联网52的帮助集中并中央化。
在如图5所示的另一个实施例中，一个或多个LED路灯21还连接到无线至PLC访问点68。之后，所有路灯21和中央控制器60之间的通讯会在大气之间的无线频道传播。这配置利用了无线通信来代替互联网52。在另一个实施例中，各路灯装配有可以直接或通过公共无线网络跟中央控制器60通讯的无线模块。无线技术可以是但不限于专用的无线电，手机网络，无线局域网(WLAN)，或蓝芽，超宽带(UWB)，Zigbee或WiMAX技术。
在如图6中所示的特定例子中，在住宅区内的典型LED路灯21装配有最少一个相机40，相机拍下车辆80或路上的行人82的瞬时图象或持续的视频。这配置节省大量在不同地区安装相机以监察交通或需要监视的高安全地域的劳力或成本。拍下的图象或视频可以实时地经过PLC网络传送到远程的控制中心。类似地，速度激光枪亦可以安装在路灯灯柱上以拍下路上在预定的阀值以上行走的车辆，并经过PLC网络传送有关的信息到警署。
本发明的示范实施例已完全描述。即使说明只参照特定的实施例，但本领域的技术人员很清楚本发明可以在改变特定细节之下实施。因此本发明不应被理解为被在此描述的实施例所限制。
即使在此提到的控制电路20包括微控制器32并带有ROM34和RAM36，但本领域的技术人员很清楚可以使用其它技术代替，例如专用集成电路(ASIC)。再者，诊断电路26可以不只包括电流传感器或温度传感器，但也有进行其它诊断功能的电路。
即使上述实施例使用LED以说明发明性的构思，但亦可以使用其它发光技术。对不同的发光技术来说，图1和图2所示的一些或全部部件可能需要作出改变以适应该技术的特定特征。怎样也好，本领域的技术人员可以轻易伸延本公开提到的发明性构思以包含不同的发光技术，因此它们也在本公开的范围之下。

Claims (19)

1.一种街道路明系统，包括：
a)多个发光二极管路灯，各所述发光二极管路灯包括：
i.发光二极管光源；
ii.连接到所述发光二极管光源的控制电路；和
iii.电联接到所述控制电路的电力线通讯收发器；其中各所述发光二极管路灯分配有独特的标识符；
b)电连接到各所述发光二极管路灯并向其供应电力的配电网；和
c)经过第二电力线通讯收发器连接到所述配电网的中央控制器；
其中所述中央控制器通过传送控制指到各所述路灯和经过所述第二电力线收发器从各所述路灯接收状态讯号，来控制和监察各连接到所述配电网的发光二极管路灯的运作。
2.如权利要求1所述的街道照明系统，其中各所述发光二极管路灯还包括量度各发光二极管光源的状态和经过所述配电网传输所述状态到所述中央控制器的诊断电路。
3.如权利要求2所述的街道照明系统，其中所述诊断电路包括最少一个传感器，所述传感器感应最少一个状态元素，所述状态元素包括但不限于电流，温度或亮度，和所述诊断在所述传感器检测到所述状态元素的不正常状况时传送警告讯号到所述控制电路。
4.如权利要求3所述的街道照明系统，其中所述控制电路在所述亮度传感器检测到环境光偏离预定阀值时调整供应给所述发光二极管光源的电流。
5.如权利要求1所述的街道照明系统，其中各所述发光二极管路灯还包括相机，用于拍下街道上的街道信息并经过所述配电网传送所述街道信息给所述中央控制器。
6.如权利要求1所述的街道照明系统，其中各所述发光二极管路灯还包括速度激光枪，用于捕捉在路上以高于预定阀值的速度行走的车轮，并经过所述配电网传送所述车辆的信息到所述中央控制器。
7.一种用于街道照明的照明设备，包括：
a)发光二极管光源；
b)连接到所述发光二极管光源的控制电路；
c)连接到电力线和供应电力到所述发光二极管光源和所述控制电路的电源；和
d)电联接到所述控制电路和所述电力线的电力线通讯收发器；
其中所述控制电路控制供应给所述发光二极管光源的电力。
8.如权利要求7所述的照明设备，还包括量度各发光二极管光源的状态和经过所述配电网传输所述状态到所述中央控制器的诊断电路。
9.如权利要求8所述的照明设备，其中所述诊断电路包括最少一个传感器，所述传感器感应最少一个状态元素，所述状态元素包括但不限于电流，温度或亮度，和所述诊断在所述传感器检测到所述状态元素的不正常状况时传送警告讯号到所述控制电路。
10.如权利要求9所述的照明设备，其中所述最少一个传感器是亮度传感器，电流传感器或温度传感器。
11.如权利要求10所述的照明设备，其中所述控制电路在所述亮度传感器检测到环境光偏离预定阀值时调整供应给所述发光二极管光源的电流。
12.如权利要求9所述的照明设备，其中所述控制电路在当从所述诊断电路接收到所述警告讯号时控制所述电源以调较供应给所述发光二极管光源的电流。
13.如权利要求12所述的照明设备，其中所述电源包括基于从所述控制电路接收的指令调节供应给所述发光二极管光源的电流的脉冲宽度调节电流源。
14.如权利要求7所述的照明设备，还包括速度激光枪，用于捕捉在路上以高于预定阀值的速度行走的车轮，并经过所述配电网传送所述车辆的信息到所述中央控制器。
15.如权利要求7所述的照明设备，还包括环境传感器，所述环境传感器捕捉所述照明设备周围的大气信息，并经过所述电力线通讯收发器传送所述大气信息到远程系统。
16.如权利要求7所述的照明设备，其中所述照明设备分配有独特的标识符。
17.一种街道路明系统，包括：
a)多个发光二极管路灯，各所述发光二极管路灯包括：
i.发光二极管光源；
ii.连接到所述发光二极管光源的控制电路；和
iii.电联接到所述控制电路的电力线通讯收发器；
其中各所述发光二极管路灯分配有独特的标识符；
b)通讯网络，其中各所述发光二极管路灯经过网络网关连接到所述通讯网络；和
a)连接到所述通讯网络的中央控制器；
其中所述中央控制器通过所述通讯网络控制和监察各发光二极管路灯的运作。
18.如权利要求17所述的街道照明系统，其中所述通讯网络为互联网，和所述网络网关为电力线相讯互联网网关。
19.如权利要求17所述的街道照明系统，其中所述通讯网络为无线网络，和所述网络网关为无线至电力线通讯访问点。
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