CN102595701A - 多路输入输出智能单灯控制器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多路输入输出智能单灯控制器，包括主控芯片、采集路灯工作状态信息的信号采集模块，为单灯控制器提供电能的电源模块，无线模块及对路灯实现开关灯控制、定时控制以及回路控制的控制模块；信号采集模块的信号输入端与路灯的信号输出端连接，信号采集模块的信号输出端与无线模块的输入端连接；无线模块的输出端与控制模块的信号输入端连接，控制模块的信号输出端与路灯的控制端连接。多路输入输出智能单灯控制器可应用于路灯远程智能监控系统，单灯控制器可根据需要控制单灯进行降功率调光，从而起到节电功能，融合3G/2.5G与物联网技术，路灯故障自动检测，生成维修工单，无需人工巡检，降低维护成本。

Description

多路输入输出智能单灯控制器及其应用
技术领域
本发明涉及一种多路输入输出智能单灯控制器，尤其适用于城市路灯控制，对路灯进行开关灯、检测以及调光，仅需一路提供输入，单灯控制器能正常工作。
背景技术
国家确定了“十一五”时期单位国内生产总值能源消耗降低20%的目标，主要污染物排放总量减少10%，强调要落实节约资源和保护环境的要求，建设低投入、高产出、低能耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。城市公共照明用电在我国照明耗电中占30%的比例，占全国大约有19%的电能是用于照明。这部分的电能消耗比例相当可观。
传统的城市灯光采用的是人工管理模式，开关灯控制一般采用电子定时器来实现。其缺点是灯光系统分布广，管理困难；运行状况难掌握，维护困难；不能灵活开关灯，变更困难。随着计算机技术以及通信技术的发展，路灯远程智能监控系统应广泛使用。其优点是集中控制，工作高效，便于管理；远程监测，实时掌握系统的运行状态；缩短和减少开灯时间，节约能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多路输入输出智能单灯控制器及其应用，适用于对路灯进行开关、检测以及降功率调光，成本低、体积小、方便安装与维护。
多路输入输出智能单灯控制器，适用于对路灯进行开关灯控制，检测电压、电流以及功率因数以实现降功率调光，包括主控芯片、采集路灯工作状态信息的信号采集模块，为所述单灯控制器提供电能的电源模块，无线模块及对路灯实现开关灯控制、定时控制以及回路控制的控制模块；
所述信号采集模块的信号输入端与路灯的信号输出端连接，所述信号采集模块的信号输出端与所述无线模块的输入端连接；所述无线模块的输出端与控制模块的信号输入端连接，所述控制模块的信号输出端与路灯的控制端连接。
优选地，所述电源模块内包括有电源输入接口，电源整合系统及传统电源模块，所述电源整合系统用以将多路交流输入整合为一路直流供电，只需其中一路供电，则多路输入输出智能单灯控制器能够正常工作。
优选地，所述多路输入输出智能单灯控制器的主控芯片为ZigBee无线传感网络微控制器。
优选地，所述无线模块通过射频信号将路灯工作状态信息自组网络并互相通信，无线模块采用ZigBee实现自组网络。
优选地，所述的多路输入输出智能单灯控制器还具有地理信息定点系统和地理信息防盗报警功能模块，所述地理信息定点系统为每一个路灯定义唯一的地理信息并对应到监控中心的路灯序号。
优选地，所述多路输入输出智能单灯控制器可应用于路灯远程智能监控系统，所述智能监控系统包括多路输入输出智能单灯控制器，通信装置及监控中心，所述单灯控制器的控制模块输入端与路灯连接，所述单灯控制器的无线模块输出端与通信装置的无线通信模块输入端无线通信，所述通信装置的无线通信模块输出端与监控中心的监控模块输入端无线通信。
优选地，所述监控系统还包括一用于接收路灯的工作状态，并且对路灯发送控制命令的手持式路灯检测仪，所述手持式路灯检测仪的信号控制端与多路输入输出智能单灯控制器无线通信，多路输入输出智能单灯控制器控制路灯。
优选地，所述通信装置的无线通信模为3G/2.5G无线通信模块，所述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。
优选地，所述手持路灯检测仪包括主控芯片，还包括显示路灯序号、故障名称和操作提示的液晶显示系统，打开关闭路灯维修门按键系统，提示路灯故障的蜂鸣器提示模块的至少其中之一。
优选地，所述监控系统还包括一与监控中心的打印端口通过数据线连接的打印机，一与监控中心通过无线模块连接的PDA，及一用于路灯维护的路灯维护车。
本发明达到的有益效果是，多路输入输出智能单灯控制器可根据需要控制单灯进行降功率调光，从而起到节电功能，另外，多路输入输出的单灯控制器还融合3G/2.5G与“物联网” 技术，路灯故障自动检测，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多路输入输出智能单灯控制器的硬件部分示意图。
图2为本发明的优选实施方式的多路输入输出智能单灯控制器实现一路供电的电源模块设计图。
 图3为本发明的优选实施方式的多路输入输出智能单灯控制器工作状态的构架图。
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多路输入输出智能单灯控制器主要包括：主控芯片及最小系统11，信号采集模块12，电源模块13，无线模块14和控制模块15。辅助的，还可以包括监控中心3，手持路灯检测器4，路灯维护车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。
作为实现单灯控制的多路输入输出智能单灯控制器的基础元件，多路输入输出智能单灯控制器1连接路灯，监测路灯工作状态信息，包括路灯的电流、功率因数、电压、是否故障等信息，并通过射频方式，将这些信息传递到通信装置2。
同时，多路输入输出智能单灯控制器1还具有控制模块15，可以控制路灯的工作方式，如节能模式、设定时间开关灯、人工/智能控制模式选择等。控制模块15使多路输入输出智能单灯控制器1的多路输入中只需有一路输入，多路输入输出智能单灯控制器1正常工作，能够监测路灯的工作状态，并对路灯进行控制并检测。
多路输入输出智能单灯控制器1还采用了物联网技术，以实现路灯的唯一信息识别和记录，即可以记录路灯的详细地理位置信息、工作情况、维修情况、防盗报警等。通信装置2则通过2.5G/3G无线通信网络与因特网连接，再经因特网将单灯信息传递给监控中心3。
图1为此专利的优选实施方式的多路输入输出智能单灯控制器1的结构图，多路输入输出智能单灯控制器1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，实现了路灯故障检测和无线传感网络通讯功能。
如前所述的，多路输入输出智能单灯控制器1具有地理信息定点系统，可以为每一个路灯定义唯一的地理信息并对应到监控中心3的路灯序号。结合地理信息定点系统，本优选实施方式的多路输入输出智能单灯控制器1可以实现路灯的地理信息定点故障上传报告，即除了报告故障的路灯的序号，还可以直观的报告故障路灯的地理位置。多路输入输出智能单灯控制器1还具有地理信息防盗报警功能，当检测到侵入信息时，多路输入输出智能单灯控制器1将遭到盗窃的路灯的地理位置发送给通信装置2，通信装置2将信息传递给监控中心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、工作人员或路灯维护车31，并在监控中心3直接报警。这样，极大的增加了路灯防盗的及时性、准确性，大大降低盗窃率。
图2为多路输入输出智能单灯控制器电源模块设计图，将多路输入整合为一路对多路输入输出智能单灯控制器1供电。如出现故障掉电，只需其中一路供电，则多路输入输出智能单灯控制器1仍然能正常工作。所述电源模块13内包括有电源输入接口21，电源整合系统及传统电源模块23，工作时，电源模块13采用并联的构件将多路交流输入经整合电路23后成为一路直流供电。多路输入实现一个或的关系，只要其中一路能够对电路供电，则多路输入输出单灯控制器1能够正常工作。
首先，使用多路输入输出智能单灯控制器1中基于ZigBee技术的无线传感控制器模块，即射频模块，将路灯网络的数据信息传输到通信装置5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。
手持式路灯检测仪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。
手持式路灯检测仪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范围内的多路输入输出智能单灯控制器1通信，还具有3G/2.5G无线通信模块，用于和监控中心3通信。
当接收到路灯故障信息时，手持式路灯检测仪4的蜂鸣器提示模块发出蜂鸣声，提示维修人员该路灯故障，并在液晶显示系统上显示路灯序号、故障名称和操作提示。并且，可通过按钮系统选择打开关闭路灯维修门进行维修。
本优选实施方式的多路输入输出智能单灯控制器1与监控中心通信，监控中心3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，实时的路灯控制、状态显示、故障报警、数据统计，报表生成等功能，实现路灯管理自动化。
通过多路输入输出智能单灯控制器1，监控中心3可以全方位的实时监测每一个路灯或者回路的状况，对其电压，电流，功率因数，防盗机构进行监控。结合城市路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，路灯序号故障提示，统计路灯亮灯率，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路灯线路，器材的犯罪行为，减少公共财产的损失。
本优选实施方式的通信装置2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。这极大的增加了多路输入输出智能单灯控制器1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。
本优选实施方式的辅助的还可以包括打印机32、PDA33、路灯维护车31等，它们都是作为连接监控中心3的外部设备而存在，其可以接收监控中心3的信息和指令，打印报告，显示路灯状态，进行路灯维护等。
配套的手持路灯检测仪4可以作为辅助工具对路灯进行测控。
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 (10)

1.多路输入输出智能单灯控制器，适用于对路灯进行开关灯控制，检测电压、电流以及功率因数以实现降功率调光，其特征在于：包括主控芯片、采集路灯工作状态信息的信号采集模块，为所述单灯控制器提供电能的电源模块，无线模块及对路灯实现开关灯控制、定时控制以及回路控制的控制模块；
所述信号采集模块的信号输入端与路灯的信号输出端连接，所述信号采集模块的信号输出端与所述无线模块的输入端连接；所述无线模块的输出端与控制模块的信号输入端连接，所述控制模块的信号输出端与路灯的控制端连接。
2.如权利要求1中所述的多路输入输出智能单灯控制器，其特征在于，所述电源模块内包括有电源输入接口，电源整合系统及传统电源模块，所述电源整合系统用以将多路交流输入整合为一路直流供电，只需其中一路供电，则多路输入输出智能单灯控制器能够正常工作。
3.如权利要求1中所述的多路输入输出智能单灯控制器，其特征在于，所述多路输入输出智能单灯控制器的主控芯片为ZigBee无线传感网络微控制器。
4.如权利要求3中所述的多路输入输出智能单灯控制器，其特征在于，所述无线模块通过射频信号将路灯工作状态信息自组网络并互相通信，无线模块采用ZigBee实现自组网络。
5.如权利要求4中所述的多路输入输出智能单灯控制器，其特征在于，所述的多路输入输出智能单灯控制器还具有地理信息定点系统和地理信息防盗报警功能模块，所述地理信息定点系统为每一个路灯定义唯一的地理信息并对应到监控中心的路灯序号。
6.如权利要求1-5所述的任意一种多路输入输出智能单灯控制器的应用，其特征在于：所述多路输入输出智能单灯控制器可应用于路灯远程智能监控系统，所述智能监控系统包括多路输入输出智能单灯控制器，通信装置及监控中心，所述单灯控制器的控制模块输入端与路灯连接，所述单灯控制器的无线模块输出端与通信装置的无线通信模块输入端无线通信，所述通信装置的无线通信模块输出端与监控中心的监控模块输入端无线通信。
7.如权利要求6所述的多路输入输出智能单灯控制器的应用，其特征在于：所述监控系统还包括一用于接收路灯的工作状态，并且对路灯发送控制命令的手持式路灯检测仪，所述手持式路灯检测仪的信号控制端与多路输入输出智能单灯控制器无线通信，多路输入输出智能单灯控制器控制路灯。
8.如权利要求7中所述的多路输入输出智能单灯控制器的应用，其特征在于，所述通信装置的无线通信模为3G/2.5G无线通信模块，所述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。
9.如权利要求8中所述的多路输入输出智能单灯控制器的应用，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、故障名称和操作提示的液晶显示系统，打开关闭路灯维修门按键系统，提示路灯故障的蜂鸣器提示模块的至少其中之一。
10.如权利要求9中所述的多路输入输出智能单灯控制器的应用，其特征在于，所述监控系统还包括一与监控中心的打印端口通过数据线连接的打印机，一与监控中心通过无线模块连接的PDA，及一用于路灯维护的路灯维护车。
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