CN103781247A - 数字化路灯照明无线控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字化路灯照明无线控制系统，其包括主控端等，主控端和分控端之间通过第一GPRS通信模块、第二GPRS通信模块进行连接，主控端、分控端都与存储模块连接，主控端发送的控制指令，通过第一GPRS通信模块传送至数据中心，数据中心根据信息中的IMIE号将指令传送至相应的第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将接收到的指令转送至分控端，同时分控端给出相应的回应；分控端所采集到的信息传送到第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将信息传送到数据中心，数据中心将数据转发至第一GPRS通信模块，第一GPRS通信模块再将信息传送给主控端。本发明具有自动化程度高的特点，适应城市的现代化建设。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统，特别是涉及一种数字化路灯照明无线控制系统。
背景技术
城市路灯设施是一个城市的重要文明标志，城市路灯系统的管理也是一个地方经济、文化发展和现代化城市管理水平的体现。一直以来，城市路灯照明系统都是城市建设不可缺少的公用设备。城市路灯照明系统由电力变压器将高压供电电源降至三相380V或单相220V照明用电、经低压架空线或地下电缆送至各路灯供电，路灯开关控制则可由变压器一次或二次侧的开关设备实现。开关设在变压器一次侧可避免白天变压器空载损耗，但高压开关价格昂贵且使用维护不便，故多采用在变压器二次侧设置开关柜，由自动控制装置实现路灯的开关控制。国内大多数城市都采用时钟、光电控制的方式对路灯进行低压侧开关控制，通过人工巡视的办法对路灯工作状况进行监控。因此，每个开放地区的城建部门都在路灯的管理方面投入很大精力。然而，提高整个城市亮灯率的管理水平并非易事，目前，国内各地一直沿用传统落后的光控、钟控等技术手段，已不能适应现代化城市管理的要求；路灯管理中采取工作人员分工、分片巡查，甚至在白天亮灯检修等落后的维护手段带来的人力、物力、财力的严重浪费等，迫使人们去寻求新的路灯系统管理手段。传统的路灯控制与维护手段已经远远不能适应城市现代化发展的步伐。城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的夜间魅力。但是由于道路和路灯众多，传统的人工管理模式需要大量的人力、物力和财力，不能适应城市的现代化建设。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种数字化路灯照明无线控制系统，其具有自动化程度高、运行可靠、高效节电、智能化、信息化、数据化程度高、使用维护方便的特点，适应城市的现代化建设。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，其包括主控端、第一GPRS通信模块、数据中心、第二GPRS通信模块、分控端、存储模块，主控端和分控端之间通过第一GPRS通信模块、第二GPRS通信模块进行连接，主控端、分控端都与存储模块连接，主控端发送的控制指令通过第一GPRS通信模块传送至数据中心，数据中心根据信息中的IMIE号将指令传送至相应的第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将接收到的指令转送至分控端，同时分控端给出相应的回应；分控端所采集到的信息传送到第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将信息传送到数据中心，数据中心将数据转发至第一GPRS通信模块，第一GPRS通信模块再将信息传送给主控端。
优选地，所述分控端包括主控板、电流电压采集板、电源系统板，电流电压采集板、电源系统板都与主控板连接。
优选地，所述电源系统板包括依次连接的变压器、整流器和开关电源稳压器。
优选地，所述主控板包括第一显示器、第一RS232接口、第二RS232接口、第一存储器、处理器、第一光电隔离开关量输出模块、第一开关量输出模块、第一时钟电路，显示器、第一RS232接口、第二RS232接口、第一存储器、第一光电隔离开关量输出模块、第一时钟电路都与处理器连接，第一光电隔离开关量输出模块与第一开关量输出模块连接。
优选地，所述电流电压采集板包括功率采集模块、采集量输出模块、分流器、交流接触器，功率采集模块与第二RS232接口连接，采集量输出模块、分流器都与功率采集模块连接，第一开关量输出模块、分流器、路灯都与交流接触器连接。
优选地，所述主控端包括第二显示器、第三RS232接口、第二存储器、晶振、复位电路、第二开关量输出模块、第二光电隔离开关量输出模块、第二时钟电路、单片机，第二显示器、第三RS232接口、第二存储器、晶振、复位电路、第二开关量输出模块、第二光电隔离开关量输出模块、第二时钟电路都与单片机连接。
本发明的积极进步效果在于：本发明具有自动化程度高、运行可靠、高效节电、智能化、信息化、数据化程度高、使用维护方便的特点。采用基于微处理器的数字控制技术，通过符合路灯工作特性的专业节电优化，对路灯的运行环境进行动态的监测与控制，并根据其所采集的相关路灯运行参数适时调节路灯工作时所需的功率，在确保路灯正常工作的前提下，使其实际所需的功率与输入功率精确匹配，从而抑制了超标能耗，提高了灯具的工作效能，以此达到节电和灯具保护的双重目的，可实施远程监控和管理并及时反应和采取恰当措施保证低故障率。
附图说明
图1为本发明数字化路灯照明无线控制系统的原理框图。
图2为本发明中分控端的结构示意图。
图3为本发明中主控端的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明数字化路灯照明无线控制系统包括主控端、第一GPRS通信模块（主控端的GPRS模块）、第二GPRS通信模块（分控端的GPRS模块）、分控端、存储模块，主控端、分控端都与存储模块连接，主控端发送的控制指令通过第一GPRS通信模块传送至数据中心，数据中心根据信息中的IMIE号（一种序列号）将指令传送至相应的第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将接收到的指令转送至分控端，同时分控端给出相应的回应；分控端所采集到的信息传送到第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将信息传送到数据中心，数据中心将数据转发至第一GPRS通信模块，第一GPRS通信模块再将信息传送给主控端，主控端对接收到的数据进行处理之后以界面的形式显示出来，方便系统操作人员实时掌握系统的运行情况。
主控端能够显示整个系统的路灯分布情况，采用桌面控制界面对各个分控端进行具体参数的设置，然后通过第一GPRS通信模块、第二GPRS通信模块实现双向数据的实时交换，及时控制系统的能源使用率，是系统处于安全、节能的环境下运行。
如图2所示，分控端包括主控板、电流电压采集板、电源系统板，电流电压采集板、电源系统板都与主控板连接。电源系统板包括依次连接的变压器、整流器和开关电源稳压器。主控板包括第一显示器、第一RS232接口、第二RS232接口、第一存储器、处理器、第一光电隔离开关量输出模块、第一开关量输出模块、第一时钟电路，显示器、第一RS232接口、第二RS232接口、第一存储器、第一光电隔离开关量输出模块、第一时钟电路都与处理器连接，第一光电隔离开关量输出模块与第一开关量输出模块连接。电流电压采集板包括功率采集模块、采集量输出模块、分流器、交流接触器，功率采集模块与第二RS232接口连接，采集量输出模块、分流器都与功率采集模块连接，第一开关量输出模块、分流器、路灯都与交流接触器连接。主控板是系统的核心控制模块，其处理器是51单片机，型号是STC12C5A60S2，具有双串口，可以满足所设计通信的要求，而且价格便宜，能够满足该系统的功能需求；电流电压采集板以功率采集模块（功率采集模块是SD3003型芯片）为控制核心进行电压电流的采集，对系统中各路灯的工作状态进行实时监控，并通过GPRS模块传输到主控端。电源系统板采用220v-15v的变压器进行降压，然后通过整流器（型号为GBJ1510）进行交直流转化，最后通过开关电源稳压器（型号为LM2596-5）对系统中的各个模块提供正常的工作电压。
功率采集模块主要负责采集集中控制器的工作区段内的线路电流、电压等模拟量，然后送至A/D转换器进行模数转换，对当前的工作电压和电流进行监控。功率采集模块实际就是电表+电压表+电流表的一个集合体，实现方式采用SOC方式，因为SOC方式具有成本和可靠性的优势。下面介绍采用SOC芯片SD3003的方案。功率采集模块中电源部分采用经典的阻容降压电路；电压采用电阻分压采样；电流是采用锰铜采样；显示可以选择LCD或者LED，时钟采用32.768KHZ时钟，内部有PLL进行倍频，也可以采用外部的高频时钟；需要外接EEPROM进行电量、校正系数等的存储。芯片自带两路Σ-Δ型ADC，对交流电压、电流信号进行采集，并进行低通和高通滤波，计算出电压有效值，电流有效值；电压和电流相乘并经过滤波处理得到功率信号和电量脉冲信号；芯片内部带有计数器对电量脉冲信号进行累加计数，从而得到总电量；另外芯片内部自带RTC电路，可以自己记录24小时的时间，并可以用来分析用电高峰。
如图3所示，主控端包括第二显示器、第三RS232接口、第二存储器、晶振、复位电路、第二开关量输出模块、第二光电隔离开关量输出模块、第二时钟电路、单片机，第二显示器、第三RS232接口、第二存储器、晶振、复位电路、第二开关量输出模块、第二光电隔离开关量输出模块、第二时钟电路都与单片机连接。
第一时钟电路、第二时钟电路时钟都是给下位机提供一个时间信息，时间信息比较详细，包括年、月、日、时、分、秒和星期。有了时间信息后，如果下位机发生故障时，我们可以读取下位机时间，再加上故障记录发送至上位机，方便工作人员掌握故障发生时间和快速做出故障诊断。
第一GPRS（General PacketRadio Service）通信模块、第二GPRS通信模块与GSM网络一样，具有同样的频带、无线调制标准、调频规则、突发结构和TDMA帧结构。GPRS是一种无线远程数据通信应用，它允许用户在端到端的模式下，采用分组转移的方式进行数据的发送与接收，不必使用基于电路交换模式下的网络资源，降低了数据通信的成本，提高了数据传输率。在进行系统测试的时候，需要两张SIM手机卡，这两张卡都必须支持GPRS网络功能，因为数据是通过GPRS网络通道进行端到端的收发传输的。
第一存储器和第二存储器都采用EEPROM，第一存储器的型号和第二存储器的型号都为AT24CXX。第一存储器和第二存储器都可以直接读取这些不易失的重要信息，方便系统的管理与维护。
第一显示器和第二显示器都可以是液晶显示屏，可以显示一些重要的数据信息，通过液晶屏可以直观的显示相关信息，比如时间信息，电压信息，电流信息和功率信息等。
本发明取得了如下的效果：（1）节约电力资源和保护路灯。本发明减少了“全夜灯”、“后夜灯”、电灯在后半夜的高电压状态下工作的情况，这样不仅节约了电能资源，而且还保护了电灯，延长了其使用寿命。（2）可实施远程监控和管理。智能控制路灯系统的采用将可对全部路灯进行实时、全程全天候地监控和管理，集中控制、监视和检查，大大减少了后期人力、物力、财力的投入，同时提高了巡查设备和路灯时的工作效率。（3）及时反应和采取恰当措施保证低故障率。由于能实时对分站设备和路灯进行远程遥控、遥测和摇视，同时它们也能自己通过报警系统将数据反馈给主站系统，这样能及时发现故障和问题，并联系工人点对点地进行维修，避免逐站逐点巡查和发现问题、反应缓慢的情况。（4）智能化、信息化、数据化程度高。由于主站和分站大量采用电脑和网络技术，路灯的整体控制智能化、信息化程度相当高，且从分站收集、反馈给主站的数据量也较大，这为智能系统开发决策和优化、维修和维护提供了基础。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
Claims (6)
1.一种数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，其包括主控端、第一GPRS通信模块、数据中心、第二GPRS通信模块、分控端、存储模块，主控端和分控端之间通过第一GPRS通信模块、第二GPRS通信模块进行连接，主控端、分控端都与存储模块连接，主控端发送的控制指令通过第一GPRS通信模块传送至数据中心，数据中心根据信息中的IMIE号将指令传送至相应的第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将接收到的指令转送至分控端，同时分控端给出相应的回应；分控端所采集到的信息传送到第二GPRS通信模块，第二GPRS通信模块将信息传送到数据中心，数据中心将数据转发至第一GPRS通信模块，第一GPRS通信模块再将信息传送给主控端。
2.如权利要求1所述的数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，所述分控端包括主控板、电流电压采集板、电源系统板，电流电压采集板、电源系统板都与主控板连接。
3.如权利要求2所述的数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，所述电源系统板包括依次连接的变压器、整流器和开关电源稳压器。
4.如权利要求3所述的数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，所述主控板包括第一显示器、第一RS232接口、第二RS232接口、第一存储器、处理器、第一光电隔离开关量输出模块、第一开关量输出模块、第一时钟电路，显示器、第一RS232接口、第二RS232接口、第一存储器、第一光电隔离开关量输出模块、第一时钟电路都与处理器连接，第一光电隔离开关量输出模块与第一开关量输出模块连接。
5.如权利要求4所述的数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，所述电流电压采集板包括功率采集模块、采集量输出模块、分流器、交流接触器，功率采集模块与第二RS232接口连接，采集量输出模块、分流器都与功率采集模块连接，第一开关量输出模块、分流器、路灯都与交流接触器连接。
6.如权利要求1所述的数字化路灯照明无线控制系统，其特征在于，所述主控端包括第二显示器、第三RS232接口、第二存储器、晶振、复位电路、第二开关量输出模块、第二光电隔离开关量输出模块、第二时钟电路、单片机，第二显示器、第三RS232接口、第二存储器、晶振、复位电路、第二开关量输出模块、第二光电隔离开关量输出模块、第二时钟电路都与单片机连接。
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