CN102427651A - 物联网lvd路灯城市照明控制系统 - Google Patents

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汪明
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Abstract

一种物联网LVD路灯城市照明控制系统，包括城市照明管理平台、GPRS通讯模块、电功率采集模块、多个电力通讯智能服务终端、多个照明单元、多个视频转换服务器和多个视频摄像单元。其中的GPRS通讯模块通过GPRS网络与城市照明管理平台通讯相连。多个视频转换服务器分别通过3G网络与城市照明管理平台通讯相连。本发明采用电力载波通信，能够利用GPS定位系统测算出每天的日出日落时间，根据日出日落时间的变化来自动控制路灯开关，可根据时间调节路灯亮度，实时监控路灯的运行状态，并且可以实现自动和手动控制相互切换。

Description

物联网LVD路灯城市照明控制系统
技术领域
本发明涉及城市照明，特别涉及一种物联网LVD路灯城市照明控制系统。
背景技术
能源问题是当今社会的主要问题，如何提高节能效率是现代产品开发的主导思想。对于LVD这种新型的路灯来说，节能效率是产品的关键参数之一，要最大限度的提高节能效率，LVD路灯智能控制系统的引入成为主要的发展方向。
现在传统的路灯开关大多采用时间控制或人工控制，这在实际管理过程中会带来很多不方便。由于外界环境的不确定性，通过时间控制经常会形成当晚上路灯已经打开，天却还没黑，或早上天已经亮了，路灯却还开着，造成严重的电能浪费。冬季日照时间短，又会形成天已经黑了路灯仍然没打开，早上天还没亮路灯却已经熄灭，影响行人和车辆的出行。而且传统的路灯由于无法调节灯光亮度，当深夜行人较少，路灯亮度依然很高。也造成不必要的电能浪费，如果关掉部分路灯，又会在道路上形成黑影，存在安全隐患。如果通过人工控制则需要工作人员每天对路灯现场进行巡查，对于城市交通维护的工作量太大。
道路的治安问题也是日益严重，经常一些大的交通、治安问题，由于没有真实的视频资料，导致这些问题很难解决。解决道路交通、治安问题，引入视频监控是一个很重要的发展方向。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有技术中大部分路灯只能通过时间控制或人工控制，不能根据环境的变化调整开、关灯的时间和亮度，造成电能浪费，而且无法实时检测路灯运行状态的不足，提供一种采用电力载波通信，能够利用GPS定位系统测算出每天的日出日落时间，根据日出日落时间的变化来自动控制路灯开关，可根据时间调节路灯亮度，实时监控路灯的运行状态，并且可以实现自动和手动控制相互切换的物联网LVD路灯城市照明控制系统。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种物联网LVD路灯城市照明控制系统，包括城市照明管理平台、GPRS通讯模块、电功率采集模块、多个电力通讯智能服务终端、多个照明单元、多个视频转换服务器和多个视频摄像单元；在GPRS通讯模块中插入中国移动SIM卡，GPRS通讯模块通过GPRS网络与城市照明管理平台通讯相连；多个电力通讯智能服务终端分别通过RS232接口与GPRS通讯模块相连，并分别通过RS485接口与电功率采集模块相连；多个照明单元分别通过电力线与电力通讯智能服务终端相连；每个电力通讯智能服务终端分别连接多个照明单元；多个视频转换服务器分别通过3G网络与城市照明管理平台通讯相连；多个视频摄像单元分别通过视频传输线与视频转换服务器相连，每个视频转换服务器分别连接多个视频摄像单元。
所述的照明单元包括电力载波镇流器和无极灯，电力载波镇流器与无极灯相连；电力载波镇流器在电力线中通过第一载波频段132KHZ和第二载波频段115KHZ的通信信道与电力通讯智能服务终端通讯相连，接受和执行电力通讯智能服务终端的各种指令，并将执行结果和实时数据反馈给电力通讯智能服务终端。
所述的电力载波镇流器包括微处理器、IO控制电路、电力载波通讯耦合电路、AC/DC供电电源和故障检测电路，微处理器分别与IO控制电路连接、电力载波通讯耦合电路、AC/DC供电电源及故障检测电路连接，AC/DC供电电源还与电力线相连，IO控制电路还与无极灯相连。
所述的电力载波镇流器与电力通讯智能服务终端通过二进制相移键控调制解调技术，进行电力线载波通信，电力载波镇流器中的微处理器通过AC/DC供电电源供电，通过IO控制电路发出控制指令控制照明灯的开关，产生脉宽调制信号调节灯光的亮度，通过故障检测电路检测灯是否正常工作，如果不正常则会发出报警信息，微处理器通过电力载波通讯耦合电路将电力载波镇流器的工作状态的所有信息传递给电力通讯智能服务终端。
所述的电功率采集模块采集供电电网的工作电压、工作电流、电器工作功率和总耗能信息，并通过MODBUS协议将这些信息传输给电力通讯智能服务终端。
所述的城市照明管理平台对各个电力通讯智能服务终端进行远程控制和数据访问，对电力通讯智能服务终端发出各种控制命令，包括完成开关和调节照明灯具的亮度、实现时序调度事件、读取数据记录、报警应答和节能计算；城市照明管理平台可显示电力载波镇流器的实时工作信息，包括照明灯具温度、电流、电压、功率、功率因数和亮度。
所述的城市照明管理平台的用户操作界面采用基于.net平台的客户机/服务器架构，可以将安装有城市照明管理平台的计算机作为服务器使用，这样可以支持多个远程计算机同时监控；在用户操作界面上设有手动按键和自动按键，可随时通过按键实现自动控制和手动控制的切换。
所述的城市照明管理平台可以远程设置电力通讯智能服务终端的相关配置，并嵌入了电子地图能将实际现场的照明单元的经纬度在管理平台中配置，通过电子地图清楚地显示现场照明单元的位置和实时工作状态，城市照明管理平台还能根据用户需要设置多套时序照明方案，也可以随时添加、移除、删除和更改受控装置和目标设备的设置。
所述的视频摄像单元将采集到的视频信息通过视频传输线传输到视频转换服务器，视频转换服务器将采集的信号经过控制器的相应处理后，输出显示视频信息，同时将视频信息存储在视频转换服务器内。
所述的城市照明管理平台内嵌入视频Web服务器，实现基于Web的实时多画面浏览、回放和控制，并支持视频转换服务器工作状态、视频摄像单元工作状态的远程实时获取，所有报警、异常可即时触发Email功能，让用户获取相关信息，快速妥善处理，缩短事件响应时间，保障监控区域安全。
本发明的物联网LVD路灯城市照明控制系统，由于采用了以上技术方案，具有以下的优点和积极效果；
1、采用电力载波通信方式，系统中的各种信息通过现有的电力线传输，无需搭建专门的通信网络，大大降低了成本，提高了系统的可靠性。
2、根据道路的等级和特点，通过控制系统管理平台可以对不同道路的路灯进行分类设定，当外界环境亮度达到设定的开灯值或关灯值时，城市照明控制系统中路灯开启或关闭。开关灯的亮度值还可根据需要进行重新设置，使路灯能够适应环境的变化，减少了电能的浪费，延长了路灯的使用寿命。
3、通过控制系统设定的调光时间点和调光比例，自动调节路灯的亮度和工作功率，既保证路灯的照明又减少了电能的消耗，并能根据环境变化重新设置调光时间点和调光比例，极大的提高了LVD路灯的节能效率。
4、系统能够实时监控路灯及线路的使用情况，一旦路灯出现问题，系统将及时把有问题的路灯或线路的具体位置在控制系统管理平台上显示，方便工作人员监控和及时修整或变换，加快了道路路灯故障处理的速度，减少了维护成本。
5、在特殊情况下，控制人员可以跳过控制系统，随时通过控制主机上的按键手动控制路灯的开关，实现自动和手动控制的切换，提高了系统的应变能力，减少了可能存在的安全隐患。
6、可以通过视频监控检测到路灯照明的视频信息，以便工作人员检修。
7、可以通过视频监控监测道路的交通、治安问题，当有重大交通事故和道路治安事故发生时能够给相应的治安部门提供有利的证据，提高治安部门处理事故的效率。
8、可以通过视频监控避免电缆和道路设施的偷盗。
附图说明
图1是本发明物联网LVD路灯城市照明控制系统的功能框架图；
图2是本发明中的照明单元的结构示意图；
图3是本发明中的电力载波镇流器的功能框架图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明的物联网LVD路灯城市照明控制系统，包括：包括城市照明管理平台100(设置在上位机内)、GPRS通讯模块200、电功率采集模块400、多个电力通讯智能服务终端300(设置在各地的配电柜内)、多个照明单元500(设置在路边)、多个视频转换服务器20和多个视频摄像单元40(对应于照明单元分区设置)；在GPRS通讯模块200中插入中国移动SIM卡，GPRS通讯模块200通过GPRS网络与城市照明管理平台100通讯相连。
多个电力通讯智能服务终端300分别通过RS232接口800与GPRS通讯模块200相连，并分别通过RS485接口700与电功率采集模块400相连。
多个照明单元500分别通过电力线600与电力通讯智能服务终端300相连；每个电力通讯智能服务终端300分别连接多个照明单元500。
多个视频转换服务器20分别通过3G网络10与城市照明管理平台100通讯相连。
多个视频摄像单元40分别通过视频传输线30与视频转换服务器20相连，每个视频转换服务器20分别连接多个视频摄像单元40。
配合参见图2，上述照明单元500包括电力载波镇流器520和无极灯510，电力载波镇流器520与无极灯510相连；电力载波镇流器520在电力线600中通过第一载波频段132KHZ和第二载波频段115KHZ的通信信道与电力通讯智能服务终端300通讯相连，接受和执行电力通讯智能服务终端的各种指令，并将执行结果和实时数据反馈给电力通讯智能服务终端300。
配合参见图3，电力载波镇流器520包括微处理器521、IO控制电路522、电力载波通讯耦合电路523、AC/DC供电电源524和故障检测电路525，微处理器521分别与IO控制电路连接、电力载波通讯耦合电路、AC/DC供电电源及故障检测电路连接，AC/DC供电电源524还与电力线600相连，IO控制电路522还与无极灯510相连。
本发明中的电力载波镇流器520与电力通讯智能服务终端300通过二进制相移键控调制解调技术，进行电力线载波通信，电力载波镇流器中的微处理器521通过AC/DC供电电源524供电，通过IO控制电路522发出控制指令控制照明灯的开关，产生脉宽调制信号调节灯光的亮度，通过故障检测电路525检测灯是否正常工作，如果不正常则会发出报警信息，微处理器521通过电力载波通讯耦合电路523将电力载波镇流器的工作状态的所有信息传递给电力通讯智能服务终端300。
本发明中的电力通讯智能服务终端300通过RS485接口700与电功率采集模块400连接；电功率采集模块400采集供电电网的工作电压、工作电流、电器工作功率和总耗能信息，并通过MODBUS协议将这些信息传输给电力通讯智能服务终端300。
本发明中的电力通讯智能服务终端300通过RS232接口800与GPRS通讯模块200连接；在GPRS通讯模块200中插入中国移动SIM卡后，电力通讯智能服务终端300就能利用GPRS通讯模块200拨号进入GPRS网络，这样电力通讯智能服务终端300就能通过网络与城市照明管理平台100通讯，从而能够在城市照明管理平台100上操作、监控电力通讯智能服务终端300的所有信息和指令。
本发明中的城市照明管理平台100对各个电力通讯智能服务终端300进行远程控制和数据访问，对电力通讯智能服务终端发出各种控制命令，包括完成开关和调节照明灯具的亮度、实现时序调度事件、读取数据记录、报警应答和节能计算；城市照明管理平台100可显示电力载波镇流器520的实时工作信息，包括照明灯具温度、电流、电压、功率、功率因数和亮度。
本发明中的城市照明管理平台的用户操作界面采用基于.net平台的客户机/服务器架构，可以将安装有城市照明管理平台的计算机作为服务器使用，这样可以支持多个远程计算机同时监控；在用户操作界面上设有手动按键和自动按键，可随时通过按键实现自动控制和手动控制的切换。
本发明中的城市照明管理平台100可以远程设置电力通讯智能服务终端300的相关配置，并嵌入了电子地图能将实际现场的照明单元的经纬度在管理平台中配置，通过电子地图清楚地显示现场照明单元的位置和实时工作状态，城市照明管理平台还能根据用户需要设置多套时序照明方案，也可以随时添加、移除、删除和更改受控装置和目标设备的设置。
本发明中的视频转换服务器20通过视频传输线30与视频摄像单元40连接。视频摄像单元40将采集到的视频信息通过视频传输线30传输到视频转换服务器20，视频转换服务器将采集的信号经过控制器的相应处理后，输出显示视频信息，同时将视频信息存储在视频转换服务器20内。
本发明中的视频转换服务器20通过3G网络将采集到的视频信息传输给城市照明管理平台100。这样，城市照明管理平台就能通过网络实时监控从远方传输过来的视频信息。
本发明中的城市照明管理平台100内嵌入视频Web服务器，实现基于Web的实时多画面浏览、回放和控制，并支持视频转换服务器工作状态、视频摄像单元工作状态的远程实时获取，所有报警、异常可即时触发Email功能，让用户获取相关信息，快速妥善处理，缩短事件响应时间，保障监控区域安全。

Claims (10)

1.一种物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：包括城市照明管理平台、GPRS通讯模块、电功率采集模块、多个电力通讯智能服务终端、多个照明单元、多个视频转换服务器和多个视频摄像单元；在GPRS通讯模块中插入中国移动SIM卡，GPRS通讯模块通过GPRS网络与城市照明管理平台通讯相连；多个电力通讯智能服务终端分别通过RS232接口与GPRS通讯模块相连，并分别通过RS485接口与电功率采集模块相连；多个照明单元分别通过电力线与电力通讯智能服务终端相连；每个电力通讯智能服务终端分别连接多个照明单元；多个视频转换服务器分别通过3G网络与城市照明管理平台通讯相连；多个视频摄像单元分别通过视频传输线与视频转换服务器相连，每个视频转换服务器分别连接多个视频摄像单元。
2.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的照明单元包括电力载波镇流器和无极灯，电力载波镇流器与无极灯相连；电力载波镇流器在电力线中通过第一载波频段132KHZ和第二载波频段115KHZ的通信信道与电力通讯智能服务终端通讯相连，接受和执行电力通讯智能服务终端的各种指令，并将执行结果和实时数据反馈给电力通讯智能服务终端。
3.如权利要求2所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的电力载波镇流器包括微处理器、IO控制电路、电力载波通讯耦合电路、AC/DC供电电源和故障检测电路，微处理器分别与IO控制电路连接、电力载波通讯耦合电路、AC/DC供电电源及故障检测电路连接，AC/DC供电电源还与电力线相连，IO控制电路还与无极灯相连。
4.如权利要求3所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的电力载波镇流器与电力通讯智能服务终端通过二进制相移键控调制解调技术，进行电力线载波通信，电力载波镇流器中的微处理器通过AC/DC供电电源供电，通过IO控制电路发出控制指令控制照明灯的开关，产生脉宽调制信号调节灯光的亮度，通过故障检测电路检测灯是否正常工作，如果不正常则会发出报警信息，微处理器通过电力载波通讯耦合电路将电力载波镇流器的工作状态的所有信息传递给电力通讯智能服务终端。
5.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的电功率采集模块采集供电电网的工作电压、工作电流、电器工作功率和总耗能信息，并通过MODBUS协议将这些信息传输给电力通讯智能服务终端。
6.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的城市照明管理平台对各个电力通讯智能服务终端进行远程控制和数据访问，对电力通讯智能服务终端发出各种控制命令，包括完成开关和调节照明灯具的亮度、实现时序调度事件、读取数据记录、报警应答和节能计算；城市照明管理平台可显示电力载波镇流器的实时工作信息，包括照明灯具温度、电流、电压、功率、功率因数和亮度。
7.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的城市照明管理平台的用户操作界面采用基于.net平台的客户机/服务器架构，可以将安装有城市照明管理平台的计算机作为服务器使用，这样可以支持多个远程计算机同时监控；在用户操作界面上设有手动按键和自动按键，可随时通过按键实现自动控制和手动控制的切换。
8.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的城市照明管理平台可以远程设置电力通讯智能服务终端的相关配置，并嵌入了电子地图能将实际现场的照明单元的经纬度在管理平台中配置，通过电子地图清楚地显示现场照明单元的位置和实时工作状态，城市照明管理平台还能根据用户需要设置多套时序照明方案，也可以随时添加、移除、删除和更改受控装置和目标设备的设置。
9.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的视频摄像单元将采集到的视频信息通过视频传输线传输到视频转换服务器，视频转换服务器将采集的信号经过控制器的相应处理后，输出显示视频信息，同时将视频信息存储在视频转换服务器内。
10.如权利要求1所述的物联网LVD路灯城市照明控制系统，其特征在于：所述的城市照明管理平台内嵌入视频Web服务器，实现基于Web的实时多画面浏览、回放和控制，并支持视频转换服务器工作状态、视频摄像单元工作状态的远程实时获取，所有报警、异常可即时触发Email功能，让用户获取相关信息，快速妥善处理，缩短事件响应时间，保障监控区域安全。
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