CN103781226A - 利用电力线通信的路灯管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用电力线通信的路灯管理系统，在路灯控制装置中，变流器和零相变流器识别出各个路灯发生故障的情况、或者在供应电源的过程中导致短路、过电流或漏电等异常状态的发生与否，并且，在识别出异常状态时，通过继电器而切断供应至灯的镇流器的电源并在还原至正常状态时自动恢复供电，当检测出故障时，由PLC发送部和电力线而将相当于自身位置的地址和涉及故障种类的路灯信息传递至下一个路灯控制装置，且由下一个路灯控制装置的PLC接收部来接收，之后，再通过PLC发送部而传送至下一个路灯控制装置，从而传送至数据搜集器，不仅可以通过数据搜集器的面板视觉确认，还可以在无线输入输出端子与PC结合确认，从而迅速处理对路灯的故障。

Description

利用电力线通信的路灯管理系统

技术领域

本发明涉及一种利用电力线通信的路灯管理系统，具体涉及如下利用电力线通信的路灯管理系统，即，所述路灯管理系统当由路灯控制装置识别出，被设置于隧道或道路上的各个路灯发生故障、或者因线路的异常而发生短路、过电流或漏电等异常状态时，切断供应至灯的镇流器的电源并在还原至正常状态时自动恢复供电，并且，在各个路灯控制装置中，通过简单结构的PLC发送/接收部而周期性地传送至电力线，从而能够使指定的数据搜集器完成对涉及正常或故障的路灯信息的收集、以及对故障的处理，进而更加稳定地实现对路灯的监控。

背景技术

一般而言，被设置于路边等的放电灯用镇流器（例如，钠灯镇流器、水银灯镇流器、金属卤素灯镇流器等）具有由如下部件一体成型而形成的结构，所述部件包括：镇流器外壳，其与镇流器盖一体成型；高压钠灯用镇流器，其被设置于上述镇流器外壳内部；点灯器，其实施故障与否的判断以及对输出进行限制，以使向上述镇流器供应适当的脉冲电压；电容器，所述电容器的放电用电阻内置于上述点灯器下端部；线圈型变压器，其由在线轴的内部层叠的多个铁芯构成，所述线轴为了在点亮高压放电灯时获得感应电压而缠绕有线圈。

在此，因上述高压放电灯用点灯器外壳与镇流器盖一体地形成，因此，存在上述盖和外壳的制作工艺复杂，而且，点灯器的更换非常繁琐的问题。

因此，提出了2000年12月22日的专利申请第20-2000-0036172号（利用电力线的照明灯电路故障信息检测装置）。

其包括：照明灯电路；终端装置，其对照明灯电路的固定信息进行检测；中央装置，其接收并收集故障信息，并传递至远程主机。

并且，中央装置从主机接收规定的控制信号而进行处理。

而且，在中央装置和主机之间完成的状态信息以及控制信号的传递，通过向照明灯故障信息检测装置供应电力的电力线来实现，但是，由于在照明电路电力线上没有照明负载的期间，即在未点亮照明灯的期间，将未施加有交流电压的电力线作为通信电线而在主机和中央装置之间实现信息的发送和接收，因此，存在在夜间发生的状态完全不能识别的问题。

另外，又提出了2004年06月01日的专利申请第10-2004-0041085号（路灯用PLC系统及其终端PLC仪器控制箱结构）。

其具备路灯管理程序和数据库（DB）化的信息，从而能够在内部通信网上进行网上管理，并且，上述管理程序包括：远程控制命令信息、配电箱以及路灯位置信息（GPS）等，且根据不同配电箱电路的供应电压、电流、失效电量、漏电状态、灯点/灭等状态、根据不同电路的路灯数量、配电箱数量信息等被数据库（DB）化而对其进行管理。

另外，虽然路灯的异常状态信息、配电箱位置等作为服务器计算机的呼叫信息信号而通知给管理员（手机等），而且，在为了确保上述维护管理体系而构建路灯用PLC系统时，分别设置安装于配电箱上的专用远程PLC和安装于路灯上的终端PLC，以实现分别进行控制，而且，通过制作控制箱而将终端PLC简单附着固定于路灯外部，从而通过电力线来传送路灯的故障与否，但是，因通过终端PLC而完成的电力线通信的电路结构较复杂，因此，安装所需费用较高，另外，需要在各个路灯上分别安装一个终端PLC，因此过程繁琐且费用较高。

另外，提出了2007年03月05日的专利申请第10-2007-0021269号（路灯故障检测装置及其方法）。

其在由灯和镇流器构成的路灯中发生异常时，自动切断路灯的电源供应，并将故障状态实时传送至远程监控室，以实现迅速地完成修复。

上述装置包括：

检测部，其对供应电源的常用电源的电压、流过路灯镇流器和灯所消耗的电流、以及泄漏至外部的泄漏电流进行检测；

处理器，其对由上述检测部测量的电压、消耗电流、根据泄漏电流而灯所消耗的有效电力进行计算，从而判断过电流以及漏电与否，进而判断灯以及镇流器的故障与否；

切断部，其在上述处理器判定为灯或镇流器发生了故障时，从上述处理器接收控制命令，从而切断向镇流器的电源供应；

通信部，其将上述检测部的检测内容、上述处理器的计算、判断以及控制内容实时传送至上述监控室，

由此，能够迅速掌握路灯的危险情况并采取措施，从而防止事故以及故障的扩散，而且，在检测到危险情况时，切断路灯的电源供应，从而能够防止漏电等导致的火灾事故。

但是，虽然上述路灯故障检测装置及其方法，对成为路灯的故障原因的过电流以及漏电与否进行识别，并采取切断措施，但是无法准确识别出因线路断线或路灯故障而不被点亮时等的所有故障，而且，因故障信号的传送利用了另外的信号线或无线方式，因此，耗费传送信号所需的额外的费用，且无法实现有效的管理。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是为了解决上述的现有存在的问题而完成的，其目的在于提供一种利用电力线通信的路灯管理系统，其在由路灯控制装置识别出，被设置于隧道或道路上的各个路灯发生故障、或者因线路异常而导致短路、过电流或漏电等异常状态时，切断供应至灯的镇流器的电源并在还原至正常状态时自动恢复供电，并且，在各个路灯控制装置中通过简单结构的电力线PLC发送/接收部而周期性地传送至电力线，从而能够使指定的数据搜集器完成对涉及正常或故障的路灯信息的收集、以及对故障的处理，进而更加稳定地实现对路灯的监控。

本发明的另一目的在于，从一个路灯控制装置的发送部向下一个路灯控制装置的接收部传递路灯信息，从而数据搜集器也能够周期性地搜集路灯信息并进行管理。

用于解决课题的方法

为了达到上述目的的本发明的利用电力线通信的路灯管理系统，

在由第一变流器检测出从外部供应至路灯的继电器的电源时，对是否过电流或低电流进行判定，

在由第二变流器检测出从上述继电器经由镇流器而供应至路灯的电源时，对灯的故障与否进行判断，

在由零相变流器检测出从外部供应至继电器的电源时，对漏电与否进行判断，

在路灯控制装置的微处理器识别出上述的异常状态时，通过继电器而切断供应至灯的镇流器的电源并在还原至正常状态时自动恢复供电，其中，所述微处理器接收来自上述第一变流器、第二变流器以及零相变流器的故障与否的信号，

受到上述路灯控制装置的微处理器的控制的PLC发送部，通过电力线而周期性地将涉及故障与否的路灯信息以及相当于自身位置的地址传递至下一个路灯控制装置，并且，通过PLC接收部接收的上一个路灯控制装置的路灯信息也传送至下一个路灯控制装置，通过这种方式使数据搜集器搜集信息，

所述路灯管理系统包括：

PLC发送部的第一调制部，其对通过微处理器的输出端而传递的数字信号进行调制；

PLC发送部的第一放大部，其放大由上述第一调制部调制的调制数字信号；

第一电力放大部，其再一次放大由上述第一放大部放大的调制数字信号的电流和电压；

PLC发送部的第一发送耦合变压器部，其对由上述第一电力放大部放大的调制数字信号进行耐压处理，并输出至电力线；

PLC接收部的第一接收耦合变压器部，其通过与上述电力线结合的变压器在内的LC调谐频率而感应调制数字信号；

PLC接收部的第二放大部，其对上述调制数字信号进行放大，以补正接收灵敏度；

PLC接收部的第一BPF（band-pass filter：带通滤波器），其仅使由上述第二放大部放大的调制数字信号中的数字频带的信号通过，并切断其余信号；

PLC接收部的第三放大部，其再一次放大通过了上述第一BPF的调制数字信号，以提高接收强度；

PLC接收部的第一解调部，其将由上述第三放大部放大的调制数字信号复原为原来的数字信号，并传递至微处理器的输入端（RX）。

发明的效果

在如上所述的本发明的利用电力线通信的路灯管理系统中，当路灯控制装置中的变流器和零相变流器识别出，被设置于隧道或道路上的各个路灯发生故障的情况、或者在供应电源的过程中导致短路、过电流或漏电等异常状态的发生时，通过继电器而切断供应至灯的镇流器的电源并在还原至正常状态时自动恢复供电，从而保护路灯内部的元件；

上述路灯控制装置的微处理器通过电力线而周期性地将地址和根据不同故障种类的路灯信息或正常情况的路灯信息传递至下一个路灯控制装置，并将通过接收部接收的来自上一个路灯控制装置的路灯信息，通过PLC发送部而传送至下一个路灯控制装置或数据搜集器，通过这样的方式，使连接的所有路灯控制装置的路灯信息被收集至数据搜集器，从而能够通过视觉来确认，且也能够通过与PC无线连接来确认；

上述PLC发送部在利用了与门的简单结构的调制部中，对通过微处理器的输出端而传递的数字信号进行调制，之后，在第一放大部进行放大，并通过发送耦合变压器部输出至电力线；

上述PLC接收部通过包括与上述电力线结合的接收耦合变压器部的变压器在内的LC调谐频率而感应数字信号，并经由第二放大部和BPF而在解调部复原为原来的数字信号，并且传递至微处理器的输入端（RX），从而能够迅速处理路灯的故障，而且，能够稳定地实现对路灯的管理。

附图说明

图1为表示本发明的整体结构的框图。

图2为表示本发明PLC发送部和PLC接收部的详细结构的框图。

符号说明

A：路灯控制装置           B：PLC发送部

C：PLC接收部              D：数据搜集器

2：镇流器                 3、5：变流器

6：零相变流器             7：微处理器

8：继电器                 11、31：调制部

12、22、24、32、36、38：放大部

13、33：电力放大部        14、34：发送耦合变压器部

21、35：接收耦合变压器部  23、37：BPF

25、39：解调部            40：控制器

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的较佳实施例进行说明。

图1为表示根据本发明的利用电力线通信的路灯管理系统的整体结构。

所述路灯管理系统，当路灯控制装置A在识别路灯和线路故障与否并对点灭进行控制的过程中，识别出因灯的故障或线路异常而导致的故障时，通过PLC发送部B而周期性地将路灯信息传递至数据搜集器D，

通过PLC接收部C接收从上一个路灯控制装置A1传递的路灯信息，并传递至下一个路灯控制装置A2或数据搜集器D，

上述路灯控制装置A，包括；

电源部1，其在供应从外部供应的AC 220V电源时，稳定供应为DC 5V和DC 12V的运行电源；

第一变流器3，其对从外部供应至镇流器2的电源的断线、过电流以及低电流与否进行检测；

第二变流器5，其对经由上述镇流器2而供应至路灯4的电源进行检测，并判断路灯4的故障与否；

零相变流器6，其对上述从外部供应的AC 220V电源进行检测，以判断流向地面的线路的电流的漏电与否；

微处理器7，其通过上述第一变流器3、第二变流器5以及零相变流器，而对路灯4的故障与否在内的断线、过电流、低电流或漏电等故障状态、以及能否还原至正常状态等进行判断，从而对经由镇流器2而供应至路灯4的电源进行控制，并对内部的运行进行控制；

继电器8，其根据上述微处理器7的控制信号，对来自外部的AC 220V电源供应至上述镇流器2的状态进行控制；

故障显示驱动部9，其受到上述微处理器7的控制，并通过第一显示部10而分别告知正常状态、故障、断线、过电流、低电流或由于漏电而引起的故障与否，

在上述微处理器7将相当于自身的位置的地址、和根据正常或故障与否的路灯信息作为数字信息而输出时，上述PLC发送部B利用电力线通信而将其输出至下一个路灯控制装置，其中，所述PLC发送部包括：

PLC发送部的第一调制部11，其对通过微处理器7的输出端TX而传递的数字信号进行调制；

PLC发送部的第一放大部12，其放大由上述第一调制部11调制的调制数字信号；

第一电力放大部13，其再一次放大由上述第一放大部12放大的调制数字信号的电流和电压；

PLC发送部的第一发送耦合变压器部14，其对由上述第一电力放大部13放大的调制数字信号进行耐压处理，并输出至电力线100，

上述PLC接收部C将从上一个路灯控制装置A1传递的数字信号中的地址和路灯信息传递至上述微处理器7，从而通过PLC发送部B输出至下一个路灯控制装置A2，并且，上述PLC接收部C包括：

PLC接收部的第一接收耦合变压器部21，其通过与上述电力线100结合的变压器在内的LC调谐频率而感应调制数字信号；

PLC接收部的第二放大部22，其对上述调制数字信号进行放大，以补正接收灵敏度；

PLC接收部的第一BPF（band-pass filter）23，其仅使由上述第二放大部22放大的调制数字信号中的数字频带的信号通过，并切断其余信号；

第三放大部24，其再一次放大通过了上述第一BPF23的调制数字信号，以提高接收强度；

PLC接收部的第一解调部25，其将由上述第三放大部24放大的调制数字信号复原为原来的数字信号，并传递至微处理器7的输入端（RX），

上述数据搜集器D，包括：

控制器40，其将数据传送至上述PLC接收部C，以使通过第二调制部31、第四放大部32、第二电力放大部33以及第二发送耦合变压器部34而将根据路灯正常与否的路灯信息和地址传送至各个路灯控制装置，或者当上述PLC发送部B通过第二接收耦合变压器部35、第五放大部36、第二BPF37、第六放大部38以及第二解调部39而接收通过电力线100传递的数字信号的地址和路灯信息时，对数字信号的地址进行确认，并对内部的运行进行控制；

存储器41，其受到上述控制器40的控制，并对接收的地址和路灯信息的数字信号进行存储；

显示驱动部43，其在管理员接通键输入部42的确认键时，根据识别了上述动作的控制器40的控制而接收来自存储于上述存储器41中的数字信号，并使涉及路灯的序号和故障种类的信息以文字和数字的方式显示在第二显示部44上；

第一无线数据输入输出部45，其使无线通信连接的笔记本即便携式PC50的第二无线数据输入输出部51读取存储于上述存储器41中的路灯信息。

图2为根据本发明的PLC发送部和PLC接收部的详细结构的框图。

上述PLC发送部B，包括：

第一调制部11，其使来自载波频率发生器15的振荡频率，施加在由一侧端子接收通过微处理器7的输出端TX而传递的数字信号的与门IC1上，从而仅在从微处理器7输入PLC传送使能信号（TX-ENABLE）时，通过与门IC1的过程中在载波上加载上述数字信号；

第一放大部12，其利用放大器AMP1对由上述第一调制部11调制的调制数字信号进行放大；

第一电力放大部13，其对由上述第一放大部12放大的调制数字信号的电流和电压进行进一步放大；

第一发送耦合变压器部14，其使变压器T1的第二侧，根据由上述第一电力放大部13放大的调制数字信号经由电容器C1而施加至变压器T1的第一侧的状态，而感应调制数字信号，并且，在电容器C2中对第二侧感应的调制数字信号进行耐压处理，并输出至电力线100，

上述PLC接收部C，包括：

第一接收耦合变压器部21，其在通过电容器C3而与上述电力线100连接的变压器T2的第一侧感应上述调制数字信号时，使变压器T2的第二侧通过变压器T2的感应系数和电容器C4的LC调谐频率而感应调制数字信号；

第二放大部22，其在利用放大器AMP2、AMP3对上述调制数字信号进行两个阶段的放大的过程中，为了补正接收灵敏度而进行放大；

第一BPF（band-pass filter）23，其仅使由上述第二放大部22放大的调制数字信号中的数字频带的信号通过，并切断其余信号；

第三放大部24，其再一次放大通过了上述第一BPF23的调制数字信号，以提高接收强度；

第一解调部25，其将由上述第三放大部24放大的调制数字信号复原为原来的数字信号，并传递至微处理器7的输入端（RX）。

由此构成的本发明的利用电力线通信的路灯管理系统，在由路灯控制装置A的微处理器7检测路灯和线路的故障与否，并在控制点灭的过程中，检测到路灯发生故障或因线路异常而导致的故障时，能够通过PLC发送部B而将路灯信息传递至数据搜集器D，并且，能够通过PLC接收部C而接收从上一个路灯控制装置A1传递的路灯信息，并传递至下一个路灯控制装置A2或数据搜集器D，

从外部接收AC 220V电源的电源部1，在接收到AC 220V电源时，稳定供应DC 5V和DC 12V运行电源。

由与接收从上述电源部1供应的AC 220V电源的继电器8连接的第一变流器3，检测供应至镇流器2的电源的断线、过电流以及低电流与否。

另外，由第二变流器5检测从上述镇流器2供应至路灯4的电源，并对路灯4的故障与否进行判断。

由零相变流器6对上述的从外部供应至继电器8的电源进行检测，以判断流向地面的线路的电流的漏电与否。

微处理器7对供应至路灯4的电源进行控制，并对内部运行进行控制，其中，所述微处理器7通过上述第一变流器3和第二变流器5以及零相变流器，而对路灯2的故障与否在内的断线、过电流、低电流或漏电等故障状态、以及能够还原至正常等进行判断。

接收来自上述微处理器7的控制信号的继电器8，对在发生故障时电源经由上述镇流器2而供应至路灯4的状态进行控制。

受到上述微处理器7的控制的故障显示驱动部9，通过第一显示部10而告知正常状态、故障、断线、过电流、低电流或因漏电而导致的故障与否。

另外，从上述微处理器7传递至PLC发送部B的、如地址等的根据故障种类的路灯信息的数字信号，输入至第一调制部11的与门IC1的第一端子，并且由第二端子接收来自载波频率发生器15的载波。

在此状态下，第一调制部，在上述与门IC1的输出端，将上述数字信号加载在载波中，并且输出经调制的调制数字信号，其中，所述第一调制部仅在PLC传送使能信号（TX-ENABLE）从上述微处理器7输入至第三端子时，通过与门IC1的过程中在载波上加载上述数字信号并进行调制。

通过上述第一调制部11而调制的调制数字信号，由第一放大器12放大之后，又通过第一电力放大器13而对电流和电压均进行放大，之后，通过经由上述第一发送耦合变压器部14的电容器C1而施加至变压器T1的第一侧的状态，而在第二侧感应调制数字信号，并且，在电容器C2中对第二侧感应的调制数字信号进行耐压处理，并输出至电力线100。

另外，当通过电力线100接收的调制数字信号，经由电容器C3而由第一接收耦合变压器部21的变压器T2的第一侧感应时，在第二侧通过变压器T2的感应系数和电容器C4的LC调谐频率，而感应调制数字信号。

在利用第二放大部22的放大器而对上述调制数字信号进行放大时，为了补正接收灵敏度而进行放大。

另外，对于由上述第二放大部22放大的调制数字信号，在第一BPF（band-pass filter）23中仅通过数字频带的信号，并切断其余信号。

另外，在第三放大部24进一步放大通过了上述第一BPF 23的调制数字信号，从而提高接收灵敏度。

对于由上述第三放大部24放大的调制数字信号，在第一解调部25将上述信息和相当于原来的路灯控制装置A的位置的地址均复原为根据故障种类的路灯信息，并传递至微处理器7的输入端（RX）。

另外，当将数据传送至上述PLC接收部C，以使通过第二调制部31、第四放大部32、第二电力放大部33以及第二发送耦合变压器部34而将涉及路灯正常与否的路灯信息和地址均传送至各个路灯控制装置，或者通过第二接收耦合变压器部35、第五放大部36、第二BPF37、第六放大部38以及第二解调部39而接收通过上述PLC发送部B的电力线100传递的、涉及地址和故障种类的路灯信息的数字信号时，数据搜集器D的控制器40对数字信号的地址和路灯信息进行确认，并对内部运行进行控制。

在受到上述控制器40的控制的存储器41，存储上述地址和路灯信息的数字信号。

在此状态下，当管理员接通键输入部42的确认键时，根据识别了上述动作的控制器40的控制而接收到存储于上述存储器41中的数字信号的显示驱动部43，使涉及路灯的序号和故障种类的信息以文字方式显示在第二显示部44上。

从而，通过与上述数据搜集器D的第一无线数据输入输出部45无线连接的笔记本即便携式PC50的第二无线数据输入输出部51，而能够在外部读取存储于上述存储器41中的路灯信息。

以上，对本发明的较佳实施例进行图示而进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离本发明的请求范围之内，本领域的普通技术人员可以对本发明进行多种变形，且该变形也包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (1)

1.一种利用电力线通信的路灯管理系统，其特征在于，

当路灯控制系统（A）在识别路灯和线路故障与否并对点灭进行控制的过程中，识别出因灯的故障或线路异常而导致的故障时，通过PLC发送部（B）而周期性地将路灯信息传递至数据搜集器（D），

通过PLC接收部（C）接收从上一个路灯控制装置（A1）传递的路灯信息，并传递至下一个路灯控制装置（A2）或数据搜集器（D），

上述PLC发送部（B），包括：

第一调制部（11），其使来自载波频率发生器（15）的振荡频率施加在，由一侧端子接收通过微处理器（7）的输出端（TX）而传递的数字信号的与门（IC1）上，从而仅在从微处理器（7）输入PLC传送使能信号（TX-ENABLE）时，通过与门（IC1）的过程中在载波上加载上述数字信号；

第一放大部（12），其利用放大器（AMP1）对由上述第一调制部（11）调制的调制数字信号进行放大；

第一电力放大部（13），其对由上述第一放大部（12）放大的调制数字信号的电流和电压进行进一步放大；

第一发送耦合变压器部（14），其使变压器（T1）的第二侧，根据由上述第一电力放大部（13）放大的调制数字信号经由电容器（C1）而施加至变压器（T1）的第一侧的状态，而感应调制数字信号，并且，在电容器（C2）中对第二侧感应的调制数字信号进行耐压处理，并输出至电力线（100），

上述PLC接收部（C），包括：

第一接收耦合变压器部（21），其在通过电容器（C3）而与上述电力线（100）连接的变压器（T2）的第一侧感应上述调制数字信号时，使变压器（T2）的第二侧通过变压器（T2）的感应系数和电容器（C4）的LC调谐频率而感应调制数字信号；

第二放大部（22），其在利用放大器（AMP2、AMP3）对上述调制数字信号进行两个阶段的放大的过程中，为了补正接收灵敏度而进行放大；

第一BPF（23），其仅使由上述第二放大部（22）放大的调制数字信号中的数字频带的信号通过，并切断其余信号；

第三放大部（24），其再一次放大通过了上述第一BPF（23）的调制数字信号，以提高接收强度；

第一解调部（25），其将由上述第三放大部（24）放大的调制数字信号复原为原来的数字信号，并传递至微处理器（7）的输入端（RX）。

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