CN102802312A - 一种城市道路灯光能耗控制器 - Google Patents

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唐颖
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Abstract

一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是:机体外部包括机壳、显示LCD、操作键盘及各类接口,其机体内部包括测控模块1、温度采集模块2、数据采集模块3、显示模块4。所述的测控模块1主要由微控制器A(MCU)、RS485接口、RS232接口、I/O接口构成;所述的温度采集模块2主要由低功耗数字温度传感器TMP102、AD0管脚接口、RS485接口、RS232接口、开关量输出接口构成;所述的数据采集模块3主要由485通信接口、SN75176A串口转485接口芯片、150欧阻抗构成;所述的显示模块4由微控制器B(MCU)、LCD显示、键盘、RS232接口构成。微控制器中CPU单元发出采样、保护、通信、调试指令以保障城市道路灯光能耗控制器功能的执行。

Description

一种城市道路灯光能耗控制器
技术领域
本发明专利属机电自动化及其控制技术领域,特别是涉及到一种城市道路灯光能耗控制器。
背景技术
随着城市光彩工程的进一步建设,路灯覆盖区域越来越广,带来得管理问题也越来越多,比如人为的偷窃电能,违章施工、线路设备损坏导致的漏电,路灯灯管损坏等,诸多的问题都依赖于人工定期巡视检查,在增派人工、车辆的同时,依然不能很好解决问题发现不及时等问题,造成国家能源的大量浪费。
因此,在尽可能利用现有网络资源,降低系统整体开发难度、提供系统整体稳定性的前提下,本文选择了基站覆盖面较为广阔的联通WCDMA 3G制式作为通信的基础,把所有路灯片区的3G采集点数据汇聚到路灯能耗监管数据中心的服务器上,数据中心和3G采集子站点通过公网进行指令、数据的可靠传输。该系统是集计算机软件、信息采集、数据传输、网络数据通讯、数据分析、自动化控制技术为一体的高性能监管技术,是对路灯能耗计量信息化、自动化、联网监管的首创性科技手段。
发明内容
为了达到实现本发明专利之目的技术解决方案如下:
一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是:机体外部包括机壳、显示LCD、操作键盘及各类接口,其机体内部包括测控模块1、温度采集模块2、数据采集模块3、显示模块4。所述的测控模块1主要由微控制器A(MCU)、RS485接口、RS232接口、I/O接口构成;所述的温度采集模块2主要由低功耗数字温度传感器TMP102、AD0管脚接口、RS485接口、RS232接口、开关量输出接口构成;所述的数据采集模块3主要由485通信接口、SN75176A串口转485接口芯片、150欧阻抗构成;所述的显示模块4由微控制器B(MCU)、LCD显示、键盘、RS232接口构成。
所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是测控模块1通过I/O接口与温度采集模块4连接,通过RS485接口与上位机或网关连接。
所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是温度采集模块2通过RS232接口与显示模块4连接,通过RS485接口与上位机或网关连接。
所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是所述的数据采集模块3中的SN75176A分别与电流接口、电压接口、开关量输入接口、开关输出接口连接、RS485接口、RS232接口连接。
所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是所述的显示模块4中的微控制器B(MCU)分别与LCD显示、键盘、RS232接口连接。
综合以上技术措施,所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是所述的微控制器A(MCU)程序模块中存有的采样、保护、通信、调试指令可以保障城市道路灯光能耗控制器功能的具体执行。
实施本发明专利可以获得的主要有益效果体现在以下几个方面:
1、可以有效防止人为的偷窃电能,违章施工、线路设备损坏导致的漏电情况,以及灯管损坏维修不及时给市民带了的工作不力的影响,大大节约了人力成本。
2、在预设的参数内,能按指定的程序对路灯能耗进行监控,记录所监控的参数,掌握城市道路路灯的运行情况,保证了安全运行。
3、实现了远程通信与远程控制,可编程状态设定,故障自动诊断,体积小,安装、使用方便。
附图说明
图1是本发明专利所说的城市道路灯光能耗控制器构成原理框图。
图2是本发明专利所说的测控系统模块构成框图示意图。
图3是本发明专利所说的温度采集模块主要电路示意图。
图4是本发明专利所说的数据采集模块主要电路示意图。
图5是本发明专利所说的显示模块主要电路示意图。
图6是是本发明专利所说的产品面板实施例示意图。
具体实施方式
参见附图给出实施例并作进一步的具体说明。机体外壳采用工程塑料压模成型,长9cm宽7.5cm高15cm,其上设有液晶显示LCD、操作功能键盘及各类接口如RS485接口、RS232接口。其机壳内部主要设有包括温度采集模块、数据采集模块、显示模块、电源的电路主板,所述的模块中的微控制器A(MCU)是nRF24LE1芯片。该芯片采用了Nordic最新的无线和超低功耗技术,在一个极小封装中集成了包括2.4GHz无线传输,增强型51 Flask高速单片机,丰富外设及接口等的单片Flash芯片,是一个综合了性能及成本的完美结合,很适合应用于各种2.4GHz的产品设计。该芯片的作用有其三:1、内嵌2.4Ghz低功耗无线收发内核;2、强大的运算能力对采样的数据进行运算,和设定值进行比较,如超出范围,则启动相应动作;3、内置了128 bit AES硬件加密和硬件随机数产生器件,这在通信协议加密和安全性上提供了硬件保障,提升了软件处理效率,降低了软件复杂性。4、通过通信口把数据和报警信息上报给LCD显示。所述的电流接口、电压接口、开关量输入接口、RS485接口、RS232接口、开关量输出接口分别与nRF24LE1各引脚连接。所述的显示模块中的微控制器B选用的是P89C668芯片,该芯片具有80C51 中央处理单元;内置可ISP(在系统编程)和IAP(在应用编程)的Flash 存储器,Boot ROM 可通过串口访问从而升级下载用户程序;每个机器周期6 个时钟周期操作标准,每个机器周期12 个时钟周期操作可选,周期12 个时钟周期下速度高达33MHz;8K字节RAM和64K字节FLASH;4 个中断优先级,8 个中断源;自带串行接口序列;5路可编程的计数器阵列PCA(PWM输出,捕捉/比较,高速输出三种工作方式)。该芯片的相关引脚分别与 LCD显示、键盘、RS232接口连接。
测控模块通过RS232接口与显示模块连接,通过RS485接口与上位机或网关连接。测控模块由外挂SDRAM、FLASH和时钟复位等电路组成;EEPROM用来保存本机运行参数、网络配置参数、场景配置参数和告警信息等。开关量输入接口,采集外部输入的开关量输入,采用光电隔离。开关量输出接口,驱动继电器,给外部接触器提供开关量输出信号。RS485接口,实现和上位机通讯,需支持Modbus协议。采用光电隔离,RS232接口。和显示模块一起提供人机界面,采用私有协议进行通讯。
温度采集模块采用低功耗数字温度传感器TMP102,其工作模式下的最大静态电流仅为 10uA,关断模式下的最大电流仅为 1uA。在 -25℃ 至 +85℃ 温度范围内的误差可精确至 0.5℃,支持 12 位精度,测量精度可达 0.0625℃。通过AD0管脚可配置I2C访问地址,本设计AD0管脚接VCC,故I2C硬件地址为1001001X。
数据采集模块接口为485接口,通信协议采用标准的MODBUS协议,选用SN75176A串口转485接口芯片,采用平衡的150欧阻抗匹配。通过对管脚2/3的控制,控制常态处于收数据状态,当有采集事件触发时,切换到发状态,发送读命令数据到数字电表,然后等待电表回传电量数据。
显示模块通过RS232接口和测控模块进行通讯,完成所选参数的显示。比如道路名称、实时电流、实时电压、瞬时功率、路灯状态等。
本发明专利电源为内置ACDC电源,工作时3路三相电压输入,3路三相电流输入,200VAC。其次,采用1节1800m A.H的锂电池作为电源备份,其充电保护IC选择的是LTC4065L芯片,无需外接MOS管,即可提供250mA的充电电流。正常工作时,电池一直处于浮空状态,当电网掉电,切换到电池提供能量给节点正常工作。

Claims (4)

1.一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是:机体外部包括机壳、显示LCD、操作键盘及各类接口,其机体内部包括测控模块1、温度采集模块2、数据采集模块3、显示模块4、所述的测控模块1主要由微控制器A(MCU)、RS485接口、RS232接口、I/O接口构成;所述的温度采集模块2主要由低功耗数字温度传感器TMP102、AD0管脚接口、RS485接口、RS232接口、开关量输出接口构成;所述的数据采集模块3主要由485通信接口、SN75176A串口转485接口芯片、150欧阻抗构成;所述的显示模块4由微控制器B(MCU)、LCD显示、键盘、RS232接口构成。
2.根据权利要求1所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是测控模块(1)通过I/O接口与显示模块(4)连接,通过RS485接口与上位机或网关连接。
3.根据权利要求1所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是所述的测控模块(1)中的微控制器A(MCU)分别与数据采集模块(3)、电流接口、电压接口、开关量输入接口、开关量输出接口、RS485接口、RS232接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种城市道路灯光能耗控制器,其特征是所述的显示模块(4)中的微控制器B(MCU)分别与LCD显示、键盘、RS232接口连接。
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