CN102036448A - Led无线单灯控制调光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED无线单灯控制调光系统，包括：对于LED灯无线调光控制系统的监控装置HG-WSN-S6，其外有防水外壳并且可以安装于LED灯内或控制箱中；能够接收监控装置HG-WSN-S6的数据信息的路端通信装置，所述路端通信装置具有3G/2.5G无线通信模块；监控中心，接收路端通信装置通过3G/2.5G无线通信模块发送的各个LED灯的工作状态信息，通过路端通信装置与监控装置HG-WSN-S6通信，监控装置HG-WSN-S6对LED灯进行开关灯的操作，所述监控装置HG-WSN-S6具有无线模块，该无线模块通过射频信号将LED灯工作状态信息发送给路端通信装置，也能将监控中心的命令发送给路端通信装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED无线单灯控制调光系统，尤其适用于对LED灯的无线控制开与关，以及能够对LED灯实行无线PWM降功率调光。
背景技术
随着全球工业的发展，在工业化过程中二氧化碳排放的大量增加，全球气候恶化，各地洪涝旱灾、冰雹雪灾时有创纪录之势，严重威胁着人类的生存。为共同应对威胁，2009年12月，各国首脑聚集哥本哈根，商讨节能减排大计，各地积极制定和推行低碳计划。作为绿色、环保节能的LED照明，越来越受各国青睐，中国的“十城万盏”，美国洛杉矶的“十四万盏计划”正如火如荼推行。而调光技术在LED照明中的成功应用将进一步提高节能减排的效果。电能作为一种绿色能源，在各国能源应用领域中占越来越大的比重。
调光技术的应用将进一步降低耗能，节省照明用电。在国内，城市一般从傍晚5:30或6:00开始亮灯，然而小型城市在夜晚9点后、大中城市在午夜12点后，道路上路人稀少，即使在北京、上海及广州等繁华的都市，凌晨2、3点之后，道路上也罕见行人和车辆。从这一段时间开始至清晨6点路灯熄灭，在低交通流量的道路上仍保持较高的照度显然没有十分的必要。若能采用调光技术，使得LED路灯的输出功率在午夜12点后随着交通流量的减少而相应有不同程度的减少，节能效果非常显着。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED无线单灯控制调光系统，成本低、体积小、方便安装与维护。
本发明涉及
一种LED无线单灯控制调光系统，包括：针对LED灯无线调光控制系统的监控装置HG-WSN-S6；能够接收监控装置HG-WSN-S6的数据信息的路端通信装置，所述路端通信装置具有3G/2.5G无线通信模块；监控中心，接收路端通信装置通过3G/2.5G无线通信模块发送的各个LED灯的工作状态信息，通过路端通信装置与监控装置HG-WSN-S6通信，监控装置HG-WSN-S6对LED灯进行开关灯的操作，所述监控装置HG-WSN-S6具有无线模块，该无线模块通过射频信号将LED灯工作状态信息发送给路端通信装置，也能将监控中心的命令发送给路端通信装置。
进一步的，所述LED无线单灯控制调光系统的主控芯片为ZigBee无线传感网络微控制器。
进一步的，所述LED无线单灯控制调光系统包括：主控芯片及最小系统、采集LED灯工作状态信息的信号采集模块、为监控装置HG-WSN-S6提供电能的电源模块、与路端通信装置连接通信的无线模块和控制LED灯工作状态的控制模块。
进一步的，所述路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块为GPRS无线通信模块、或CDMA无线通信模块、或WCDMA无线通信模块。
进一步的，所述LED无线单灯控制调光系统通过PWM调光对LED灯实行降功率调光。
进一步的，所述LED无线单灯控制调光系统的监控装置外有防水外壳并可安装于LED灯内或控制箱中。
进一步的，还包括手持路灯检测仪，其具有无线模块以接受临近的监控装置HG-WSN-S6发出的工作状态信息和连接监控中心。
进一步的，监控中心软件通过路端通信装置与监控装置HG-WSN-S6通信，监控装置HG-WSN-S6对LED灯实现开关灯、1/3开关灯以及奇偶开关灯的命令操作，监控装置也能将LED灯工作状态信息通过路端通信装置传送给监控中心。
进一步的，在监控中心的软件中，可以设置正常电流值域，如果超出正常电流值范围，监控中心软件可以故障报警。
进一步的，所述LED无线单灯控制调光系统的监控装置HG-WSN-S6能够实现对LED灯电流，电压，功率因数，亮度，温度检测的功能。
进一步的，所述手持路灯检测仪的无线模块包括射频部分，以通过射频信号连接临近的监控装置；还包括3G/2.5G无线通信部分，以通过3G/2.5G无线通信连接监控中心。
进一步的，所述手持路灯检测仪包括主控芯片、还包括显示路灯序号或故障名称或操作提示的液晶显示系统、打开关闭路灯维修门的按键系统、提示LED灯故障的蜂鸣器提示模块的至少其中之一。
本发明达到的有益效果是，融合3G/2.5G与“物联网”技术，LED灯故障自动检测，生成维修工单，无需人工巡检，降低维护成本。同时，基于“物联网”技术模块化硬件设计，成本低、体积小、方便安装与维护。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的监控装置模块示意图。
图2为本发明的优选实施方式的路端通信装置硬件总体设计图。
图3为本发明的优选实施方式的城市LED灯监控系统的构架图。
1监控装置HG-WSN-S6 2路端监控系统
11通信芯片及最小系统 3监控中心
12电压采集电路 31LED灯维护车
13电源构件 32打印机
14天线 33PDA
15PWM调光模块 4手持路灯检测器
16控制模块
具体实施方式
下面参照附图以示例的方式对本方案的实施方式进行说明。
本发明的优选实施方式的照明控制系统包括：用于监测LED灯工作状态的监控装置HG-WSN-S61，路端通信装置2和监控中心3。辅助的，还可以包括手持路灯检测器4，LED灯维护车31，打印机32，PDA33等。实施者可以根据自身的情况和需求，灵活的选用以达到最好的效果。
作为实现LED灯监控的基础元件，HG-WSN-S61安放于各个LED灯上，监测LED灯工作状态信息。HG-WSN-S61可以检测LED灯的亮度，电压，是否故障等信息，并通过射频方式，将这些信息传递到路端通信装置2。同时，HG-WSN-S61还可以控制LED灯的工作方式，如节能模式、设定时间开关灯、人工/智能控制模式选择等。HG-WSN-S61还采用了物联网技术，以实现LED灯的唯一信息识别和记录，即可以记录每一个LED灯的地理位置信息，工作情况，维修情况，防盗报警等。路端通信装置2则通过2.5G/3G无线通信网络与因特网连接，再经因特网将LED灯信息传递给监控中心3。
图1为本发明的优选实施方式的HG-WSN-S61的模块图。该HG-WSN-S61采用高可靠的Freescale公司的ZigBee无线传感网络微控制器MCU作为核心控制单元，实现了LED灯故障检测和无线传感网络通讯功能。模块包括：主控芯片及最小系统11、信号采集模块12、电源模块13、天线模块14、PWM调光模块15和控制模块16。
主控芯片及最小系统11是可以使MCU内部程序正常运行所必需的外围电路。天线模块14具体为一个RFID射频模块，用来增加HG-WSN-S61网络通信距离。电源模块13用于供给整个HG-WSN-S61的电能、保证HG-WSN-S61稳定工作。信号采集模块12是HG-WSN-S61的信号采集机构，负责采集LED灯电流、电压，功率因数，光照强度以及温度，获得的电流感应信号通过电路转换为MCU允许范围的0-3.3V的电压信号以判断LED灯是否故障。通过收集到的信号，HG-WSN-S61可以判断出故障类型，如灯不亮、过流、电杆漏电等。光照强度采用光敏电阻传感器作为感应器件，将光信号转换为电压信号传递给MCU进行处理。PWM调光模块15是HG-WSN-S61的执行机构，是实现LED灯0～100％的PWM降功率调光的实际执行部分。控制模块16的主要部件是一个继电器，为了增加系统可靠性和抗干扰，在电路中加入相应的措施防止误操作。
如前所述的，HG-WSN-S61具有地理信息定点系统，可以为每一个LED灯定义唯一的地理信息并对应到监控中心3的LED灯序号。结合地理信息定点系统，本优选实施方式的照明控制系统可以实现LED灯的地理信息定点故障上传报告，即除了报告故障的LED灯的序号，还可以直观的报告故障LED灯的地理位置。HG-WSN-S61还具有地理信息防盗报警功能，当检测到侵入信息时，HG-WSN-S61将遭到盗窃的LED灯的地理位置发送给监控中心3。监控中心3可以立即自动将盗窃信息发送给最近的工作站、工作人员或LED灯维护车31。这样，极大的增加了LED灯防盗的及时性，准确性，大大降低盗窃率。
LED灯需要大范围彻夜常亮，极为消耗能源，为此，HG-WSN-S61提供了PWM降功率调光的节电模式，能够从0～100％调功率，实现调光。
图2为路端通信装置2的硬件总体设计图，路端通信装置2作为一个LED灯网络的路由节点和主控节点，是3G/2.5G网络和LED灯网络的接口网关。通常，路端通信装置2和多个LED灯对应连接，组成一个LED灯区域，然后，多个路端通信装置2通过3G/2.5G网络连接因特网，进而连接监控中心3，这样组成一个大的LED灯网络。路端通信装置2采用高性能的Freescale公司32位CodeFire系列MCU作为控制单元，结合无线传感网络的微控制器实现数据的传输。路端通信装置2包括两个部分：首先使用HG-WSN-S61中基于ZigBee技术的无线传感控制器模块，即射频模块，将LED灯网络的数据信息传输到路端通信装置的3G/2.5G数据收发处理模块。其次3G/2.5G数据收发处理模块主要用Freescale公司32位CodeFire系列MCU作为控制单元，通过3G/2.5G通讯模块与远程监控中心3的服务器进行通信。
路端通信装置2可以直接安装在其所对应覆盖的LED灯内，也可以单独安装在一个控制箱中。实施者可以根据情况，灵活选用。
LED控制系统还包括手持路灯检测仪4，手持路灯检测仪4主要具有液晶显示系统、按键系统、蜂鸣器提示模块、主控芯片和无线模块组成。硬件设计采用基于硬件构件的嵌入式低层硬件的设计方法，强调复用性。
手持路灯检测仪4的无线模块包括两个部分，首先其具有射频模块，可以通过射频方式和50m范围内的路灯通信，还具有3G/2.5G无线通信模块，用于和监控中心3通信。
当接受到LED灯故障信息时，手持路灯检测仪4的蜂鸣器提示模块发出蜂鸣声，提示维修人员该LED灯故障，并在液晶显示系统上显示LED灯序号、故障名称和操作提示。并且，可通过按钮系统选择打开关闭LED灯维修门进行维修。
同时，手持路灯检测仪4还可以记录修理人员的工号，修理时间，在修理完成后申请试灯，核查故障是否排除，定格修理人员完工记录。
明显的，上述方式极大的提高了检修效率，工作人员不用一个个的排查区域内的LED灯故障情况，只需根据监控中心3的信息到达指定区域，然后，手持路灯检测仪4会直观的报告故障路灯位置，故障情况并作出维修的指导。
本优选实施方式的照明控制系统安装有城市照明控制软件系统。软件系统基于Windows 2003平台，以大型商用数据库SQL Server2005为基础，采用C/S模式，通信模块使用多线程的异步Socket机制实现通信的高稳定性。管理模块具有丰富友好的图形用户界面，实时的LED灯控制、状态显示、故障报警、数据统计，报表生成等功能，实现LED灯管理自动化。
如图3，基于物联网技术的城市照明控制系统采用“监控中心-路端通信装置-监控装置HG-WSN-S6”的三层结构，通过3G/2.5G的技术将监控中心3的城市照明控制系统软件的和路端通信装置2联系起来，而路端通信装置2又通过LED灯网络将LED灯的数据信息发送到相关的LED灯节点。每个路端通信装置2为该条道路的主控节点，也是Internet和LED灯网络的接口，通过提供可选的3G/2.5G通信技术(本优选实施方式中为GPRS网络)和LED灯网络的结合，可以将LED灯的数据信息发送到世界上任何一个有Internet网络覆盖的地方。当路端通信装置2将LED灯信息发送到中心服务器，存入数据库中，监控中心3通过对服务器的数据库操作可以实现对LED灯的控制和监测。
通过该照明控制系统，监控中心3可以全方位的实时监测每一个LED灯的状况，对其电压，电流，功率因数，亮度，温度，防盗机构进行监控，采集和统计分时段电量，总电量。结合LED灯地理信息及实地控制按钮，生成详细的数据统计表，地理定位，LED灯序号故障提示，统计LED灯亮灯率，维护系数达标率。且还能够实时将每个线路断线、遇盗、撞击、灯杆倾斜等意外故障定位报警，将信号传递到监控中心3和就地发出声光报警，有效的阻止各类盗窃LED灯线路，器材的犯罪行为，减少公共财产的损失。
本优选实施方式的照明控制系统具有可选的3G/2.5G的无线通信模块。这样，可以根据城市的不同，选择合适的通信方式，如CDMA，GPRS，WCDMA等。这极大的增加了照明控制系统的使用范围。比如，一些小城市尚无3G网络覆盖，则可以采用GPRS通信方式。
本优选实施方式的照明控制系统还可以包括打印机32、PDA33、LED灯维护车31等，它们都是作为连接监控中心3的外部设备而存在，其可以接受监控中心3的信息和指令，打印报告，显示照明系统状态，进行系统维护等。
配套的手持路灯检测仪4可以作为辅助工具对LED灯进行测控。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。
Claims (12)
1.一种LED无线单灯控制调光系统，包括：针对于LED灯无线调光控制系统的监控装置；能够接收所述监控装置的数据信息的路端通信装置，所述路端通信装置具有3G/2.5G无线通信模块；监控中心，接收路端通信装置通过3G/2.5G无线通信模块发送的各个LED灯的工作状态信息，通过路端通信装置与监控装置通信，监控装置对LED灯进行开关灯的操作，其特征在于，所述监控装置具有无线模块，该无线模块通过射频信号将LED灯工作状态信息发送给路端通信装置，也能将监控中心的命令发送给路端通信装置。
2.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述的LED无线单灯控制调光系统的主控芯片为ZigBee无线传感网络微控制器。
3.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述LED无线单灯控制调光系统的监控装置包括：主控芯片及采集LED灯工作状态信息的信号采集模块、为监控装置提供电能的电源模块、与路端通信装置连接通信的无线模块和控制LED灯工作状态的控制模块。
4.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述路端通信装置的3G/2.5G无线通信模块为GPRS无线通信模块、或CDMA无线通信模块、或WCDMA无线通信模块。
5.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述监控装置的外侧设有防水外壳可安装于LED灯内或控制箱中。
6.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述监控装置通过PWM调光对LED灯实行降功率调光。
7.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，还包括手持路灯检测仪，其具有无线模块以接受临近的监控装置发出的工作状态信息和连接监控中心。
8.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，监控中心软件通过路端通信装置与监控装置HG-WSN-S6通信，监控装置对LED灯实现开关灯、1/3开关灯以及奇偶开关灯的命令操作，监控装置也能将LED灯工作状态信息通过路端通信装置传送给监控中心。
9.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，在监控中心的软件中，可以设置正常电流值域，如果超出正常电流值范围，监控中心软件可以故障报警。
10.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述监控装置具有能够实现对LED灯电流，电压，功率因数，亮度，温度检测的功能模块。
11.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述手持路灯检测仪的无线模块包括射频部分，以通过射频信号连接临近的监控装置；还包括3G/2.5G无线通信部分，以通过3G/2.5G无线通信连接监控中心。
12.如权利要求1中所述的LED无线单灯控制调光系统，其特征在于，所述手持路灯检测仪包括主控芯片、还包括显示路灯序号或故障名称或操作提示的液晶显示系统、打开关闭路灯维修门的按键系统、提示LED灯故障的蜂鸣器提示模块的至少其中之一。
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