CN102448212A - 一种路灯路端控制装置和系统 - Google Patents

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CN102448212A CN2010105032975A CN201010503297A CN102448212A CN 102448212 A CN102448212 A CN 102448212A CN 2010105032975 A CN2010105032975 A CN 2010105032975A CN 201010503297 A CN201010503297 A CN 201010503297A CN 102448212 A CN102448212 A CN 102448212A
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蒋银珍
吴瑾
曹金华
王林
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Abstract

本发明实施例公开了一种路灯路端控制装置，通过所述路灯网络的主控节点采集各个路灯的工作状态数据，并利用所述网络通信模块实现了所述主控节点与所述监控中心的通信，所述主控模块是将所述工作状态数据进行解析的数据处理单元，本实施方式将主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点整合后，实现了提高对某一街区或某一地区的路灯网控制的智能化程度，根据外界光强进行路灯工作状态调整，不仅节省了电能，且可方便对路灯网的系统巡检。

Description

一种路灯路端控制装置和系统
技术领域
本发明涉及城市建设技术领域，更具体地说，涉及一种路灯路端控制装置和系统。
背景技术
路灯是指安装在电线杠，沿街道墙壁，公路等用来道路照明的灯具，是与人们日常生活紧密相关的市政公共设施。
目前，全国大部分城市的照明控制和管理采用传统的模式，路灯开关由每台箱变或配电柜等路灯路端控制装置进行独立时钟控制，在预设时间内路灯亮起或熄灭，对街区、公共设施、公路等进行照明。
然而现有的路灯控制技术对同一街区或同一地区的路灯网无法做到对路灯的集中监测和精确控制，仅仅能控制某区段的若干路灯在固定时间亮起或熄灭，不能对每个路灯的工作状态进行采集，故现有的路灯控制系统智能化程度低，不能满足自动根据外界光强调节路灯工作状况的需求，不仅浪费了电能且给路灯巡检等路灯网的系统监管带来不便。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种路灯路端控制装置和系统，以实现对路灯的集中监测和精确控制，提高对某一街区或某一地区的路灯网控制的智能化程度，根据外界光强进行路灯工作状态调整，不仅节省了电能，且可方便对路灯网的系统巡检。
一种路灯路端控制装置，包括：主控模块、网络通信模块和路灯网络主控节点，其中：
主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点，其中：
所述主控模块分别与路灯网络路由节点和网络通信模块连接；
所述路灯网络主控节点将采集到的路灯网中路灯的工作状态数据，通过所述路灯网络路由节点发送至所述主控模块；
由所述主控模块将所述路灯工作状态数据进行解析，并将解析后的路灯工作状态数据通过所述网络通信模块发送至监控中心；
以及，将所述监控中心针对所述路灯工作状态数据的控制指令通过所述网络通信模块的传输、所述主控模块的指令转换及所述路灯网络路由节点的路由反馈至所述路灯网络主控节点中。
上述实施方式通过所述路灯网络的主控节点采集各个路灯的工作状态数据，并利用所述网络通信模块实现了所述主控节点与所述监控中心的通信，所述主控模块是将所述工作状态数据进行解析的数据处理单元，本实施方式将主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点整合后，实现了根据实际某一个街区或某一条道路的路灯网络中路灯的工作状态进行路灯精确工作状态的监测和控制。
所述路灯工作状态数据可包括：电流通断参数、路灯光照强度、路灯电流值和外界光照强度。
优选地，所述网络通信模块包括3G模块和2.5G模块，所述3G模块通过通用串行总线USB接口与所述主控模块连接，所述2.5G模块通过通用异步通信接口UART接口与所述主控模块连接。
本实施方式将时下通用的2.5G模块与新兴的3G模块进行整合，并分别使用UART接口和USB接口与所述主控模块连接，实现了根据不同的网络覆盖情况，进行网络选择和数据传输。
优选地，所述主控模块包括主控芯片、电源电路、晶振电路、锁相环PLL滤波电路和复位电路，所述主控芯片具体为MCF52223。
所述MCF52223集成了USB OTG和闪存的32位微控制器，其具有低成本、低功耗、灵活应用的特点；所述电源电路、晶振电路、锁相环PLL滤波电路和复位电路是主控芯片内部程序正常运行所需的外围电路。
优选地，所述2.5G模块具体为GTM900C，所述3G模块具体为EM770W。
所述模块可根据实际情况进行选择，并不局限于本实施方式中列举的形式。
所述主控模块通过SCI接口与所述路灯网络路由节点连接。
所述控制装置将Zigbee技术与路灯网络实现了融合。
优选地，所述路灯网络路由节点通过Zigbee模块与所述路灯网络主控节点通信，所述路灯网络主控节点包括：集成Zigbee模块的主控模块、路灯控制模块，以及，路灯电流和光强采集模块，其中：
所述主控模块接收所述路灯电流和光强采集模块采集的路灯工作状态数据，并根据所述路灯工作状态数据向所述路灯控制模块发出控制指令；
所述路灯控制模块依据所述控制指令控制所述路灯的工作状态。
所述路灯网络主控节点与所述路灯网络路由节点通过Zigbee技术进行通信，通过路灯电流和光强采集模块对所述路灯工作状态数据的采集，并通过所述路灯网络主控节点根据与所述路灯工作状态数据对应的控制指令，对路灯进行控制，实现根据实际电路工作参数调控所述路灯工作状态，满足了人们利用路灯照明的要求，克服了现有技术中不能精确控制路灯工作状态的缺点，达到了节省电能、延长路灯寿命以及减少城市照明维护成本的效果。
优选地，集成Zigbee模块的主控模块具体为MC13211。
优选地，所述路灯电流和光强采集模块包括：
路灯电流采集模块，通过电流感应线圈获得电流感应信号，并将所述电流感应信号转换为电压信号发送至所述集成Zigbee模块的主控模块；
光强采集模块，通过光敏电阻获得光信号，并将所述光信号转换为电压信号发送至所述集成Zigbee模块的主控模块。
一种路灯路端控制系统，其特征在于，包括：以多个路灯组成的路灯网、路灯路端控制装置和监控中心，其中：
所述路灯路端控制装置包括：主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点，其中：
所述主控模块分别与路灯网络路由节点和网络通信模块连接；
所述路灯网络主控节点将采集到的路灯网中路灯的工作状态数据，通过所述路灯网络路由节点发送至所述主控模块；
由所述主控模块将所述路灯工作状态数据进行解析，并将解析后的路灯工作状态数据通过所述网络通信模块发送至监控中心；
以及，将所述监控中心针对所述路灯工作状态数据的控制指令通过所述网络通信模块的传输、所述主控模块的指令转换及所述路灯网络路由节点的路由反馈至所述路灯网络主控节点中。
所述系统通过监控中心-路灯路端控制装置-路灯网络的集中控制方式，提高了路灯路端控制系统的智能化程度，解决了现有的路灯路端控制系统不能满足自动监控路灯工作状况需求的问题。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例的路灯路端控制装置将主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点整合，通过所述路灯网络的主控节点采集各个路灯的工作状态数据，由所述网络通信模块实现所述路灯网络主控节点与所述监控中心的通信，所述主控模块是将所述工作状态数据进行解析的数据处理单元，实现了根据通信得到实际路灯网络中路灯的工作状态进行路灯精确工作状态的监测和控制的目的。
同时，所述路灯网络主控节点与所述路灯网络路由节点通过Zigbee技术进行通信，将路灯电流和光强采集模块对所述路灯工作状态数据的采集，并通过所述路灯网络主控节点根据与所述路灯工作状态数据对应的控制指令，对路灯进行控制，实现根据实际电路工作参数调控所述路灯工作状态，调节路灯亮起或熄灭，克服了现有技术中不能精确控制路灯工作状态的缺点，达到了节省电能、延长路灯寿命以及减少城市照明维护成本的效果。
本发明实施例还公开了与所述装置对应的系统，所述系统通过监控中心-路灯路端控制装置-路灯网络的集中控制方式，提高了路灯路端控制系统的智能化程度，解决了现有的路灯路端控制系统不能满足自动监控路灯工作状况需求的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本发明实施例公开的一种路灯路端控制装置结构示意图；
图1b为本发明实施例公开的一种主控模块的结构示意图；
图1c为本发明实施例公开的一种主控芯片的电源模块的结构示意图；
图2为本发明又一实施例公开的一种路灯路端控制装置结构示意图；
图3为本发明又一实施例公开的一种路灯路端控制系统结构示意图。
具体实施方式
为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：
UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置；
USB：Universal Serial BUS，通用串行总线；
Freecale：飞思卡尔公司；
PLL：Phase Locked Loop，为锁相回路或锁相环；
MCF52223：Freecale公司生产的codefire系列32位单片机；
SCI：一种UART；
GTM900C：华为公司生产的一款GSM/GPRS无线模块；
AT命令：一种调制解调器命令语言；
CPU：Central Processing Unit，中央处理器；
TCP/IP：Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议；
EM770W：华为公司生产的一款3G模块；
LNA：Low Noise Amplifier；低噪声放大器；
MCU：Micro Control Unit，微控制单元；
ZigBee：IEEE 802.15.4协议；
PCB：Printed Circuit Board，印制电路板。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种路灯路端控制装置和系统，以实现对路灯的集中监测和精确控制，提高对某一街区或某一地区的路灯网控制的智能化程度，根据外界光强进行路灯工作状态调整，不仅节省了电能，且可方便对路灯网的系统巡检。
图1a示出了一种路灯路端控制装置，包括：
主控模块101、网络通信模块102、路灯网络路由节点103和路灯网络主控节点104，其中：
所述主控模块101分别与路灯网络路由节点103和网络通信模块102连接；
所述路灯网络主控节点104将采集到的路灯网中路灯的工作状态数据，通过所述路灯网络路由节点103发送至所述主控模块101；
由所述主控模块101将所述路灯工作状态数据进行解析，并将解析后的路灯工作状态数据通过所述网络通信模块102发送至监控中心；
以及，将所述监控中心针对所述路灯工作状态数据的控制指令通过所述网络通信模块102的传输、所述主控模块101的指令转换及所述路灯网络路由节点103的路由反馈至所述路灯网络主控节点104中。
图1b示出了所述主控模块101的结构示意图，包括主控芯片1011、电源电路1012、晶振电路1013、锁相环PLL滤波电路1014和复位电路1015：所述电源电路、晶振电路、锁相环PLL滤波电路和复位电路是所述主控芯片内部程序正常运行所需的外围电路。
作为优选，所述主控芯片1011具体为MCF52223，所述MCF52223集成了USB OTG和闪存的32位微控制器，其具有低成本、低功耗、灵活应用的特点，包括：AD模块和继电器模块用于路端的控制箱的控制和检测，该部分功能用户根据需求可选。如果用户需要控制和监测路端的路灯控制箱可以使用这些模块来实现这些功能。SPI，IIC接口便于扩展，使得硬件具有灵活性和可扩展性。
图1c示出了一种主控芯片的电源模块的结构，所述电源模块1012为主控芯片提供3.3V工作电压，为了提高电源电路的抗干扰性，所有的电源引脚接有相应的滤波电容，在印制电路板PCB上将这些滤波电容尽可能地靠近相应的引脚，以抑制高频噪音，降低电源波动对系统的影响。系统使用的电源有两种，一个是向所述主控芯片提供3.3的工作电压，另一个为4.0V，供GTM900模块和无线发送接收模块使用；这就需要通过可调电源转换芯片得到适当的电压，优选的电源转换芯片是LM2576。通过调节相应电源转换芯片的R1和R2两个电阻的阻值，可以调节输出电压的大小，输出电压计算公式为：V＝1.23*(1+R1/R2)。另一个为3.3V，供MCF52223使用。通常使用R2＝2K电阻，同时功率要比较大。至少要大于0.5W。当电压是4V时，需要的R1是4.5K。当电压是3.3V时，R1是3.3K。
所述晶振电路1013为主控芯片提供工作时钟。本系统选用的是48MHz的外部有源晶振，所述MCF52223的EXTAL为晶振或外部时钟输入；所述MCF52223的XTAL为晶振输出。
所述PLL滤波电路1014主要实现对片内PLL模块滤波的作用，所述MCF52223的VDDPLL引脚由芯片内部提供电压，片内PLL模块可以对外部接入的时钟信号进行倍频。
所述复位电路1015实现系统上电复位以及运行时的按键复位功能。复位信号包括复位输入RSTI和复位输出RSTO。
由本实施例可以看出：通过所述路灯网络的主控节点采集各个路灯的工作状态数据，并利用所述网络通信模块实现了所述主控节点与所述监控中心的通信，所述主控模块是将所述工作状态数据进行解析的数据处理单元，本实施方式将主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点整合后，实现了提高对某一街区或某一地区的路灯网控制的智能化程度，根据外界光强进行路灯工作状态调整，不仅节省了电能，且可方便对路灯网的系统巡检。
图2示出了又一种路灯路端控制装置的结构，包括：
主控模块201、3G模块2021、2.5G模块2022、路灯网络路由节点204和路灯网络主控节点203，
其他组件的功能参见图1对应的图示和说明，现仅就不同之处进行说明，所述2.5G模块具体为GTM900C，所述3G模块具体为EM770W。
图中标识出了所述主控模块中主控芯片201MCF52223的各个接口情况，AD模块和继电器模块用于路端的控制箱的控制和检测，该部分功能用户根据需求可选；所述主控芯片兼容SPI，IIC接口，便于装置的扩展，使得硬件具有灵活性和可扩展性。
华为GTM900C无线模块是一款三频段GSM/GPRS无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，支持高速数据传输。GTM900C使用AT命令集，通过UART接口与外部CPU通信，主要实现无线发送和接收、基带处理、音频处理等功能。
华为EM770W是一款WCDMA-3G模块。它支持内置TCP/IP协议栈，提供通用Mini PCI Express接口，并提供一路全速USB2.0接口，以及，主集天线和分集天线接口；支持标准AT指令集和华为扩展AT指令集；支持特殊USIM卡业务。
需要说明的是：EM770W的Mini PCI Express接口无法直接使用，需用Female Mini PCI-E连接器引出EM770W模块的各个引脚，实现EM770W各接口的应用。
在本实施例中，如果GTM900C无线模块通信不正常时，则所述主控模块自动将数据通过EM770W(3G模块)转发到监控中心，本装置采用了两个远距离无线通信模块，是为了保证通信的稳定性和可靠性。
图中还示出了所述路灯网络主控节点的结构，包括：
集成Zigbee模块的主控模块2031、路灯控制模块2032，以及，路灯电流和光强采集模块2033，其中：
所述主控模块2031接收所述路灯电流和光强采集模块2033采集的路灯工作状态数据，并根据所述路灯工作状态数据向所述路灯控制模块2032发出控制指令；
所述路灯控制模块2032依据所述控制指令控制所述路灯的工作状态。
在本实施例中，所述路灯网络路由节点204通过Zigbee模块与所述路灯网络主控节点通信，所述集成Zigbee模块的主控模块2031具体为MC13211。
以及，所述路灯电流和光强采集模块2033包括：
路灯电流采集模块20331，通过电流感应线圈获得电流感应信号，并将所述电流感应信号转换为电压信号发送至所述集成Zigbee模块的主控模块2031；
光强采集模块20332，通过光敏电阻获得光信号，并将所述光信号转换为电压信号发送至所述集成Zigbee模块的主控模块2031。
图3示出了一种路灯路端控制系统结构，包括：
以多个路灯组成的路灯网301、路灯路端控制装置302和监控中心303，其中：
所述路灯路端控制装置302包括：主控模块3021、网络通信模块3022、路灯网络路由节点3023和路灯网络主控节点3024，其中：
所述主控模块3021分别与路灯网络路由节点3023和网络通信模块3022连接；
所述路灯网络主控节点3024将采集到的路灯网中301路灯的工作状态数据，通过所述路灯网络路由节点3023发送至所述主控模块3021；
由所述主控模块3021将所述路灯工作状态数据进行解析，并将解析后的路灯工作状态数据通过所述网络通信模块3022发送至监控中心；
以及，将所述监控中心303针对所述路灯工作状态数据的控制指令通过所述网络通信模块3022的传输、所述主控模块的指令转换及所述路灯网络路由节点3023的路由反馈至所述路灯网络主控节点3024中。
所述路灯网络主控节点3023根据所述控制指令对多个路灯的控制模式包括全开，奇数灯开，偶数灯，隔两盏开等模式，实现对路灯的节能控制。以及，对部分灯开关和对开的灯选择全功率或半功率的结合来实现路灯的节能控制。
需要说明的是：路灯路端控制装置中的主控模块、网络通信模块和路灯网络路由节点可封装为一个装置用于通信，由于在本实施例中，所述路灯网络主控节点与所述路灯网络路由节点通过Zigbee技术进行通信，所述网络主控节点对多个路灯进行工作状态数据的采集，并通过集成的Zigbee模块将所述工作状态数据上传或所述监控中心的控制指令的下发，由于所述Zigbee技术的要求，在将主控模块、网络通信模块和路灯网络路由节点封装为一个装置的情况下，所述网络主控节点分散于各个路灯的控制装置中，所述主控节点与所述路灯网络路由节点的距离不能长于100米。
而针对所述路灯网络主控节点与所述路灯网络路由节点通过其他的方式通信的实施例不再在此一一列举和赘述。以主控芯片为核心的路灯路端控制系统，将路灯工作状态数据通过同步信号和SCI接口，以3G/2.5G数据收发处理模块作为传输媒介，发送至所述监控中心中，并将监控中心的反馈数据接收并处理后再向所述路灯网络主控节点发送，实现了针对一个路段或一条街区的路灯的集中、精确控制。
综上所述：
本发明的实施例通过路灯路端控制装置将主控模块、网络通信模块和路灯网络主控节点整合，通过所述路灯网络的主控节点采集各个路灯的工作状态数据，由所述网络通信模块实现所述路灯网络主控节点与所述监控中心的通信，所述主控模块是将所述工作状态数据进行解析的数据处理单元，实现了根据实际某一个街区或某一条道路的路灯网络中路灯的工作状态进行路灯精确工作状态的监测和控制的目的。
同时，所述路灯网络主控节点与所述路灯网络路由节点通过Zigbee技术进行通信，将路灯电流和光强采集模块对所述路灯工作状态数据的采集，并通过所述路灯网络主控节点根据与所述路灯工作状态数据对应的控制指令，对路灯进行控制，实现根据实际电路工作参数调控所述路灯工作状态，调节路灯亮起或熄灭，克服了现有技术中不能精确控制路灯工作状态的缺点，达到了节省电能、延长路灯寿命以及减少城市照明维护成本的效果。
本发明实施例还公开了与所述装置对应的系统，所述系统通过监控中心-路灯路端控制装置-路灯网络的集中控制方式，提高了路灯路端控制系统的智能化程度，解决了现有的路灯路端控制系统不能满足自动监控路灯工作状况需求的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本领域技术人员可以理解，可以使用许多不同的工艺和技术中的任意一种来表示信息、消息和信号。例如，上述说明中提到过的消息、信息都可以表示为电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或以上任意组合。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种路灯路端控制装置，其特征在于，包括：主控模块、网络通信模块、路灯网络路由节点和路灯网络主控节点，其中：
所述主控模块分别与路灯网络路由节点和网络通信模块连接；
所述路灯网络主控节点将采集到的路灯网中路灯的工作状态数据，通过所述路灯网络路由节点发送至所述主控模块；
由所述主控模块将所述路灯工作状态数据进行解析，并将解析后的路灯工作状态数据通过所述网络通信模块发送至监控中心；
以及，将所述监控中心针对所述路灯工作状态数据的控制指令通过所述网络通信模块的传输、所述主控模块的指令转换及所述路灯网络路由节点的路由反馈至所述路灯网络主控节点中。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述主控模块包括主控芯片、电源电路、晶振电路、锁相环PLL滤波电路和复位电路，所述主控芯片具体为MCF52223。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述网络通信模块包括3G模块和2.5G模块，所述3G模块通过通用串行总线USB接口与所述主控模块连接，所述2.5G模块通过通用异步通信接口UART接口与所述主控模块连接。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述主控模块通过SCI接口与所述路灯网络路由节点连接。
5.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述2.5G模块具体为GTM900C，所述3G模块具体为EM770W。
6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述路灯网络路由节点通过Zigbee模块与所述路灯网络主控节点通信，所述路灯网络主控节点包括：集成Zigbee模块的主控模块、路灯控制模块，以及，路灯电流和光强采集模块，其中：
所述主控模块接收所述路灯电流和光强采集模块采集的路灯工作状态数据，并根据所述路灯工作状态数据向所述路灯控制模块发出控制指令；
所述路灯控制模块依据所述控制指令控制所述路灯的工作状态。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，集成Zigbee模块的主控模块具体为MC13211。
8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述路灯电流和光强采集模块包括：
路灯电流采集模块，通过电流感应线圈获得电流感应信号，并将所述电流感应信号转换为电压信号发送至所述集成Zigbee模块的主控模块；
光强采集模块，通过光敏电阻获得光信号，并将所述光信号转换为电压信号发送至所述集成Zigbee模块的主控模块。
9.一种路灯路端控制系统，其特征在于，包括：以多个路灯组成的路灯网、路灯路端控制装置和监控中心，其中：
所述路灯路端控制装置包括：所述主控模块分别与路灯网络路由节点和网络通信模块连接；
所述路灯网络主控节点将采集到的路灯网中路灯的工作状态数据，通过所述路灯网络路由节点发送至所述主控模块；
由所述主控模块将所述路灯工作状态数据进行解析，并将解析后的路灯工作状态数据通过所述网络通信模块发送至监控中心；
以及，将所述监控中心针对所述路灯工作状态数据的控制指令通过所述网络通信模块的传输、所述主控模块的指令转换及所述路灯网络路由节点的路由反馈至所述路灯网络主控节点中。
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