CN103118471B - 一种照明装置控制器故障监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明装置控制器故障监测装置，包括微处理器、电源、控制模块、信号采集模块以及通信电路，控制模块由控制电路和与其相连的继电器构成，信号采集模块由光电耦合器、光电耦合器输入端限流电阻、光电耦合器输出端限流电阻、二极管构成。其工作原理是当照明装置控制器正常工作时，微处理器的监测引脚会监测到频率信号，依此推断照明装置控制器是否有故障。本发明与现有技术相比，增加了照明装置控制器故障监测功能和数据通信功能，实现了照明装置控制器故障的自动监测和远程报警，具有节能、故障报警及时、工作效率高和维护成本低的特点，提高了照明装置控制器监测的智能化程度。

Description

一种照明装置控制器故障监测装置

技术领域

本发明涉及一种监测装置，具体地讲是一种照明装置控制器故障监测装置。

背景技术

近些年来，随着经济的增长，我国城市照明技术与规模得到了快速的发展，照明装置已不再仅仅是简单的照明装置，大部分都附有照明装置控制器，且具有电子开关、感应调光等功能。照明装置控制器得到广泛应用的同时，照明装置控制器故障的监测仍然以照明装置“亮”与“不亮”为判断标准，主要包括以下两种传统方法：1、组织专门人员沿线路进行定期人工巡检，人工确定故障点；2、根据当前用电量（正常分析工作状态的有效照明装置用电量之和）与总用电量（分析有效照明装置总用电量之和）之比推测故障点的数量，但不能确定故障点。

上述照明装置控制器故障监测方法的缺点是：耗电量高、工作效率低、维护成本高，维护人员很难在第一时间发现照明装置控制器故障，即使发现了故障，也不能快速的判定故障的类型（如照明装置故障、照明装置控制器的故障或供电线路故障等），因为维护不及时而常常影响城市的夜间出行安全，更不能实现控制中心对照明装置“点对点”的直接监测。众所周知，照明装置是城市重要的基础设施，使用时间长，照明装置一旦出现故障，就需要管理部门能够及时发现并快速维修，所以增加照明装置故障的监测手段，提高照明装置监测的智能化程度就显得十分重要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种适用于城市路灯、景观灯和住宅小区等的照明装置控制器故障的监测装置，具有节省电能、故障点报警及时、操控方便、维护成本低的特点，能够在线监测照明装置控制器故障并具有远程报警功能的照明装置控制器故障监测装置。该照明装置控制器故障监测装置安装在照明装置前端，能够远程接收监控中心控制命令，在线监测照明装置控制器故障，并向监控中心发送故障报警信息。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种照明装置控制器故障监测装置，包括微处理器、通信电路、电源、控制模块、信号采集模块、照明装置、监控中心、供电线路，其特征在于，上述微处理器与电源、控制模块、信号采集模块、通信电路相连接，上述控制模块由控制电路和与其相连的继电器构成，上述信号采集模块由光电耦合器、光电耦合器输入端限流电阻、光电耦合器输出端限流电阻和二极管构成，上述光电耦合器包括光敏三极管和发光二极管，上述输入端发光二极管与二极管反向并联，上述二极管经光电耦合器输入端限流电阻和继电器跨接到供电线路上，上述照明装置经继电器跨接到供电线路上，上述光电耦合器输出端限流电阻为上拉电阻的电路形式时，光电耦合器输出端限流电阻一端连接电源，另一端与光电耦合器光敏三极管的集电极、微处理器的监测引脚相连接，上述光电耦合器光敏三极管的发射极连接电源地；上述光电耦合器输出端限流电阻为下拉电阻的电路形式时，光电耦合器输出端限流电阻一端连接电源地，另一端与微处理器的监测引脚、光电耦合器光敏三极管的发射极相连。

一种照明装置控制器故障监测装置，其特征在于，上述微处理器通过通信电路与监控中心连接，通过目前比较成熟的通信手段与监控中心实现信息交流，通信手段包括有线方式和无线方式，在此不再赘述。

一种照明装置控制器故障的监测装置，其特征在于，上述电源为照明装置控制器故障的监测装置的各个部分提供直流电源，电源直接取之供电线路。

一种照明装置控制器故障监测装置，其特征在于，上述微处理器可以通过控制电路控制继电器的开合，实现对照明装置工作状态的控制。

本发明所述照明装置控制器故障监测装置工作的前提条件是继电器处于闭合状态。

本发明中，内装有指令的微处理器是照明装置控制器故障监测装置的核心，负责整个照明装置控制器故障监测装置的运行。

本发明中光电耦合器输出端限流电阻的作用是保护光电耦合器中的光敏三极管，使其工作电流在允许的范围内；同时光电耦合器输出端限流电阻还可以在光敏三极管处于截止状态时，保证微处理器监测引脚处于一个稳定的电平状态。

本发明中光电耦合器输入端限流电阻的作用是保护光电耦合器中的发光二极管、二极管，使两者的工作电流都在允许的范围内。

一种照明装置控制器故障监测装置，其工作原理是：每个照明装置安装有一个照明装置控制器故障监测装置，其微处理器内载有事先写入的执行程序，信号采集模块可以在微处理器的控制下实现对照明装置控制器工作状态监测数据的采集。信号采集过程中，控制电路控制继电器闭合，使照明装置处于工作状态，连接照明装置与继电器的供电线路会有交流电压，交流电压经光电耦合器输入端限流电阻、光电耦合器中的发光二级管以及二极管构成回路并产生交流电流，交流电流的流向与光电耦合器中的发光二极管导通方向一致时，交流电流会驱动光电耦合器中的发光二级管发光并照射到光电耦合器中光敏三极管的基极，光敏三极管的基极受到光照后使光敏三极管导通，使得微处理器监测引脚的电平发生翻转；交流电流的流向与光电耦合器中的发光二极管导通方向不一致时，会驱动与光电耦合器中的发光二级管反向并联的二极管导通，此时光电耦合器中的发光二级管不发光，光敏三极管的基极没有受到光照处于截止状态，使得监测引脚电平再次翻转。周而复始，交流电流会驱动光电耦合器中的发光二级管与二极管处于交替导通的状态，这种交替导通的状态就会在微处理器监测引脚产生一定频率的脉冲信号。故微处理器监测引脚只要在规定时间内监测到有脉冲信号产生，就说明照明装置控制器工作状态正常，反之则说明照明装置控制器出现了故障。照明装置控制器出现故障后，使得继电器不能正常闭合，微处理器监测引脚在规定时间内监测不到有脉冲信号产生，这时微处理器将故障报警信息通过通信电路发送给监测中心，实现远程报警。

本发明解决了长期以来困扰人们的照明装置控制器故障监测问题，以远程、实时的智能化监测方法代替了传统的人工巡查式监测手段，实现这一发明仅需要在照明装置控制器所在位置增加一个成本低、体积小的照明装置控制器故障监测装置就可以。本发明具有工作效率高、成本低、故障点报警及时的特点，能够节省大量的人力、物力成本，该装置所具有的数据通信功能可实现照明装置控制器故障在线监测、远程实时报警，提高了照明装置控制器故障监测的智能化程度，管理部门能够及时定位并快速维修照明装置控制器的故障。使用本发明后，辅以一定的管理手段，可以实现“管理节能”的理念，城市照明管理系统就真正成为了城市物联网的一部分。

附图说明：

图1是本发明中光电耦合器输出端限流电阻为上拉电阻时的结构示意图；

图2是本发明中光电耦合器输出端限流电阻为下拉电阻时的结构示意图；

图3是本发明无线通信方式的结构示意图；

图4是本发明有线通信方式的结构示意图;

图5是本发明实施例1交流电流与监测引脚电平关系的示意图；

图6是本发明实施例2交流电流与监测引脚电平关系的示意图。

图中的标号：1.微处理器，2.通信电路，3.电源，4.驱动电路，5.继电器，6.光电耦合器输出端限流电阻，7.光电耦合器，8.二极管，9.光电耦合器输入端限流电阻，10.照明装置，11.监控中心，12.供电线路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种照明装置控制器故障监测装置，包括微处理器1、通信电路2、电源3、控制模块、信号采集模块、照明装置10、监控中心11、供电线路12，其特征在于，上述微处理器1与电源3、控制模块、信号采集模块、通信电路2相连接，上述控制模块由控制电路4和与其相连的继电器5构成，上述信号采集模块由光电耦合器7、光电耦合器输入端限流电阻9、光电耦合器输出端限流电阻6、二极管8构成，上述光电耦合器7包括输出端光敏三极管和输入端发光二极管，上述光电耦合器7输入端发光二极管与二极管8反向并联，上述二极管8经光电耦合器输入端限流电阻9及继电器5跨接到供电线路12上，上述照明装置10经继电器5跨接到供电线路12上。

图1中，上述光电耦合器输出端限流电阻6为上拉电阻的电路形式，光电耦合器输出端限流电阻6一端连接电源3，另一端与光电耦合器7光敏三极管的集电极、微处理器1的监测引脚相连接，上述光电耦合器7光敏三极管的发射极连接电源地，上述光电耦合器7光敏三极管的集电极与微处理器1的监测引脚、光电耦合器输出端限流电阻6相连，上述通信电路2与监控中心11实施通信。

图2中，上述光电耦合器输出端限流电阻6为下拉电阻的电路形式时，光电耦合器输出端限流电阻6一端连接电源地，另一端与微处理器1的监测引脚、光电耦合器7光敏三极管的发射极连接。

本发明在实施过程中，每个照明装置安装有一个照明装置控制器故障监测装置，其微处理器1内载有事先写入的执行程序，信号采集模块在微处理器1的控制下实现对照明装置控制器工作状态监测数据的采集。信号采集过程中，控制电路4控制继电器5闭合，使照明装置10处于工作状态，连接照明装置10与继电器5的供电线路12就会有交流电压，交流电压经光电耦合器输入端限流电阻9、光电耦合器7中的发光二级管以及二极管8构成回路并产生交流电流，交流电流的流向与光电耦合器7中的发光二极管导通方向一致时，交流电流会驱动光电耦合器7中的发光二级管发光并照射到光电耦合器7中光敏三极管的基极，光敏三极管的基极受到光照后使光敏三极管导通，使得微处理器1监测引脚的电平发生翻转；交流电流的流向与光电耦合器7中的发光二极管导通方向不一致时，会驱动与光电耦合器7中的发光二级管反向并联的二极管8导通，此时光电耦合器7中的发光二级管不发光，光敏三极管的基极没有受到光照处于截止状态，使得微处理器1监测引脚电平再次翻转。周而复始，交流电流会驱动光电耦合器7中的发光二级管与二极管8处于交替导通的状态，这种交替导通的状态就会在微处理器1监测引脚产生一定频率的脉冲信号，故微处理器1监测引脚只要在规定时间内监测到有频率信号产生，就说明照明装置控制器工作状态正常，反之则说明照明装置控制器出现了故障。照明装置控制器出现故障后，使得继电器5不能正常闭合，微处理器1监测引脚在规定时间内监测不到有一定频率的脉冲信号产生，这时微处理器1将故障报警信息通过通信电路2发送给监测中心11，实现远程报警。

本发明中光电耦合器输出端限流电阻6的作用是保护光电耦合器7中的光敏三极管，使其工作电流在允许的范围内；同时光电耦合器输出端限流电阻6还可以在光敏三极管处于截止状态时，保证微处理器1监测引脚处于一个稳定的电平状态。

本发明中光电耦合器输入端限流电阻9的作用是保护光电耦合器7中的发光二极管、二极管8，使两者工作电流都在允许的范围内。

本发明中二极管8的作用是保护光电耦合器7中的光敏二极管，交流电流的流向与光电耦合器7中发光二极管导通方向不一致时，为交流电流提供反向通道，避免光电耦合器7中发光二极管被反向击穿。

如图1所示，光电耦合器输出端限流电阻6为上拉电阻的电路形式，光电耦合器输出端限流电阻6的一端接电源3，其作用是当没有监测到脉冲信号时，监测引脚保持为高电平；如图2所示，光电耦合器输出端限流电阻6为下拉电阻的电路形式，光电耦合器输出端限流电阻6的一端接电源地，其作用是当没有监测到脉冲信号时，监测引脚保持为低电平。光电耦合器输出端限流电阻6选择上拉电阻的电路形式或者下拉电阻的电路形式，工作效果是一样的，但是工作过程中微处理器1引脚监测到的电平逻辑相反，在此不再赘述。

在具体实施过程中，如图1和图2所示，电源3为照明装置控制器故障的监测装置的各个部分提供直流电源，电源3直接取之供电线路12，这样做的好处是：只要供电线路12不发生故障，就能保证照明装置控制器故障监测装置处于可靠的工作状态。

如图1与图2所示，通信电路2与监控中心11之间采用的通信方式可以是有线方式，也可以是无线方式，通信方式在图1与图2中通信方式用虚线表示。

如图3所示，通信电路2与监控中心11之间采用无线通信方式，工作工过程是通信电路2将信号通过发送模块发送出去，经由无线信道传输给监控中心11，监控中心11的接收模块接收相应的信号，反之，监控中心11将信号通过发送模块发送出去，经由无线信道传输给通信电路2，通信电路2的接收模块接收相应的信号。

如图4所示，通信电路2与监控中心11之间采用有线通信方式，通信电路2将信号通过接口模块发送出去，经由有线信道传输给监控中心11，监控中心11的接口模块接收相应的信号，反之，监控中心11将信号通过接口模块发送出去，经由有线信道传输给通信电路2，通信电路2的接口模块接收相应的信号。

实施例1

一种照明装置控制器故障监测装置，供电线路12提供的是220V50Hz交流电。众所周知，此时照明装置10工作电流为交流电流i，交流电流i变化周期同样也是50Hz，如图5、图6虚线所示，在此不再赘述。

如图1所示，光电耦合器输出端限流电阻6为上拉电阻的电路形式，照明装置10处于正常工作状态时，连接照明装置10与继电器5的供电线路12会有交流电压，交流电压经光电耦合器输入端限流电阻9、光电耦合器7中的发光二级管以及二极管8构成回路并产生交流电流，交流电流的流向与光电耦合器7中的发光二极管的导通方向一致时，会驱动光电耦合器7中的发光二级管发光并照射光电耦合器7中的光敏三极管基极，基极受到光照后处于导通状态，使得监测引脚的电平为低电平，如图5正半周期a实线所示；交流电流的流向与光电耦合器7中的二极管导通方向不一致时，会驱动与光电耦合器7中的发光二级管反向并联的二极管8导通，此时光电耦合器7的发光二级管不发光，光电耦合器7中的光敏三极管的基极没有受到光照而处于截止状态，使得监测引脚的电平为高电平，如图5负半周期b实线所示。如此，周而复始，交流电流会驱动光电耦合器7中的发光二级管和与之反向并联的二极管8处于交替导通的状态，就会在微处理器1的监测引脚产生一定频率的脉冲信号，对于50Hz的交流电而言，监测引脚产生的频率信号周期也是50Hz。

因此，只要微处理器1在规定时间内监测到有频率信号产生，就说明照明装置控制器工作状态正常，反之则说明照明装置控制器出现了故障。照明装置控制器出现故障后，使得继电器5不能正常闭合，微处理器1监测引脚在规定时间内监测不到有一定频率的脉冲信号产生，这时微处理器1将故障报警信息通过通信电路2发送给监测中心11，实现远程报警。

实施例2

一种照明装置控制器故障监测装置，供电线路12提供的是220V50Hz交流电。众所周知，此时照明装置10工作电流为交流电流i，交流电流i变化周期同样也是50Hz，如图5、图6虚线所示，在此不再赘述。

如图2所示，光电耦合器输出端限流电阻6为下拉电阻的电路形式，照明装置10处于正常工作状态时，连接照明装置10与继电器5的供电线路12会有交流电压，交流电压经光电耦合器输入端限流电阻9、光电耦合器7中的发光二级管以及二极管8构成回路并产生交流电流，交流电流的流向与光电耦合器7中的发光二极管的导通方向一致时，会驱动光电耦合器7中的发光二级管发光并照射光电耦合器7中的光敏三极管基极，基极受到光照后处于导通状态，使得监测引脚的电平为高电平，如图6正半周期c实线所示；交流电流的流向与光电耦合器7中的二极管导通方向不一致时，会驱动与光电耦合器7中的发光二级管反向并联的二极管8导通，此时光电耦合器7的发光二级管不发光，光电耦合器7中的光敏三极管的基极没有受到光照而处于截止状态，使得监测引脚的电平为低电平，如图6负半周期d实线所示。如此，周而复始，交流电流会驱动光电耦合器7中的发光二级管和与之反向并联的二极管8处于交替导通的状态，就会在微处理器1的监测引脚产生一定频率的脉冲信号，对于50Hz的交流电而言，监测引脚产生的频率信号周期也是50Hz。

因此，只要微处理器1在规定时间内监测到有频率信号产生，就说明照明装置控制器工作状态正常，反之则说明照明装置控制器出现了故障。照明装置控制器出现故障后，使得继电器5不能正常闭合，微处理器1监测引脚在规定时间内监测不到有一定频率的脉冲信号产生，这时微处理器1将故障报警信息通过通信电路2发送给监测中心11，实现远程报警。

Claims (2)

1.一种照明装置控制器故障监测装置，包括微处理器、通信电路、电源、控制模块、信号采集模块、照明装置，其特征在于，所述控制模块由控制电路和与其相连的继电器构成，所述信号采集模块由光电耦合器、光电耦合器输入端限流电阻、光电耦合器输出端限流电阻、二极管构成，所述电源、控制模块以及信号采集模块分别与微处理器相连，所述光电耦合器包括输出端光敏三极管和输入端发光二极管，所述光电耦合器输入端发光二极管与二极管反向并联，所述二极管经光电耦合器输入端限流电阻及继电器跨接到供电线路上，所述照明装置经继电器跨接到供电线路上，所述光电耦合器输出端限流电阻为上拉电阻的电路形式时，光电耦合器输出端限流电阻一端连接电源，另一端与光电耦合器光敏三极管的集电极、微处理器的监测引脚相连接，所述光电耦合器输出端光敏三极管的发射极连接电源地，所述光电耦合器输出端光敏三极管的集电极与微处理器的监测引脚、光电耦合器输出端限流电阻相连；所述光电耦合器输出端限流电阻为下拉电阻的电路形式，光电耦合器输出端限流电阻一端连接电源地，另一端与微处理器的监测引脚、光电耦合器输出端光敏三极管的发射极相连，信号采集过程中，控制电路控制继电器闭合使照明装置处于工作状态，连接照明装置与继电器的供电线路就会有交流电压，交流电压经光电耦合器输入端限流电阻产生交流电流，交流电流的流向与光电耦合器中的发光二极管导通方向一致时光敏三极管导通，使得微处理器监测引脚的电平发生翻转；交流电流的流向与光电耦合器中的发光二极管导通方向不一致时，光敏三极管处于截止状态，使得微处理器监测引脚电平再次翻转，周而复始，交流电流会在微处理器监测引脚产生一定频率的脉冲信号，微处理器监测引脚只要在规定时间内监测到有频率信号产生，就说明照明装置控制器工作状态正常，反之则说明照明装置控制器出现了故障，这时微处理器将故障报警信息通过通信电路发送给监测中心，实现远程报警。

2.根据权利要求1所述的一种照明装置控制器故障监测装置，其特征在于：所述通信电路与微处理器相连。

3. 根据权利要求1所述的一种照明装置控制器故障监测装置，其特征在于：所述微处理器通过控制电路控制继电器开合，进而控制照明装置的亮与灭。

4. 根据权利要求1所述的一种照明装置控制器故障监测装置，其特征在于：所述电源为照明装置控制器故障监测装置提供直流电源。