CN103813575A - 新型智能化城市路灯全自动节能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型智能化城市路灯全自动节能装置，包括路灯前端节能单元、通讯网络和监控中心，其特征在于：所述路灯前端节能单元包括单片机、模数转换电路、环境光线检测电路、GPS定位模块和通讯串口模块，所述监控中心包括监控终端主机、通讯服务器、GSM通讯模块和通讯串口模块，所述监控终端主机包括电子地图；其中，所述环境光线检测电路连接模数转换电路，所述模数转换电路、GPS定位模块和通讯串口模块均与单片机相连，所述路灯前端节能单元和监控中心通过通讯网络连接，所述通讯服务器和GSM通讯模块均与监控终端主机相连。本发明利用单片机、通讯网络和监控终端主机组成的系统，实现了城市路灯远程监控和操作，解决了路灯照度和节能问题。

Description

新型智能化城市路灯全自动节能装置

技术领域

本发明属于电力系统节能和智能化技术领域，尤其是一种新型智能化城市路灯全自动节能装置。

背景技术

路灯建设和管理作为城市基础设施的重要工作之一，已引起各地政府的高度重视和社会的广泛关注。路灯工程的设计、施工、维护改造是一项具有一定技术含量的综合性工作，在很大程度上反映了一个城市的经济实力、人文特色和现代化水平。路灯建设完成以后，这些路灯遍布在城市的各条道路上，其运行管理和改造往往需要投入很大的人力和财力。

据不完全统计，目前国内城市道路照明的灯总数约1000万只，加上高速公路、工矿企业、机场、码头等非市政照明灯具约200万只，总数超过1200万只，并且每年以10％以上的速度递增。其中城市公共照明在我国照明耗电中占30％的比例，一年开支数额巨大，成为各地财政部门的一大负担。为节约开支，国内绝大部分的城市和地区几乎不约而同的采用了日本等国家在七十年代就抛弃了的路灯隔盏关灯的控制方式，其中的弊病不言而喻——不经导致了路面照度分布不均，给治安和交通安全埋下隐患，而且加剧因后半夜由电网电压的升高对路灯寿命造成的损减，因此是十分消极的节能方式。当发达国家已在实施“恰到好处的照度水平”的今天，我们这种路灯管理就显得太落后了。

另一方面，随着大中城市规模的不断扩大，城市市容的改善，照明路灯的数量越来越多，其用电量占城市的总用电量的比例不断增加。以往的路灯照明大多采用直接供电方式，人工送电人工关闭，这种方式有许多的不足，供电系统在不同的时间里电压是波动的，在用电高峰期，电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加。当低谷时，照明设备又不能正常工作；利用人工送电，增加人员开支，有时又不能及时关闭，即影响正常照明又浪费电能。

目前，由于路灯开关得不到可靠、准确的控制，需要不断的安排人员进行夜间巡查值班，报告路灯故障，增加了人力投入；由于路灯得不到合理控制，使灯具的使用寿命缩短，导致维护工作量和维修成本的增加；同时由于路灯线路及设备得不到有效地实时监测，造成频频被盗和损坏。因此，为了降低路灯的运行管理成本和提高亮灯率，除了选择好灯具之外，还应在路灯控制装置的设计、改进和管理工作上做大量的工作。

目前判断亮灯率的办法主要由以下两种：方法一，通过人工巡视，费用计算方法，亮灯率可以非常准确，但是费时费力；方法二，通过测量线路的整体电流来实现，计算方法，然而由于单灯中补偿电容的影响、环境温度的影响、光源老化而导致负载特性改变、更换光源后导致电流变化等诸多因素，再加上很多路灯是并联在一起的，因此根据整体电流分析亮灯率只能得到非常粗糙的结果。

为了缓解矛盾，国内不少路灯管理部门一直寻求解决方案。目前的路灯节电器大多采用以下两种方案：1、光控、微处理器控制系统加自耦变压器。采用光控容易受干扰和环境等因素的影响。只采用微处理器控制系统，开灯前节电器始终处于工作状态，因自耦变压器自身损耗，影响节电率。而且节电控制方案单一，不能有效的解决照度和节电之间的矛盾。2、钟控加自耦变压器，采用几段节电方案就用几个时间控制器，虽然能有效地解决照度和节电之间的矛盾，但采用多个时间控制器，控制协调性差，不能根据季节的变化自动改变开灯时间。且以上两种方案都不具备远程监控。因而有必要针对上述问题开发出一种智能化路灯全自动节能装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型智能化城市路灯全自动节能装置，其利用单片机、有线以及无线通讯网络和监控终端主机组成的系统，可以实现城市路灯的远程监控和操作，解决路灯照度和节能问题；同时利用GSM通讯模块可以实时将路灯的损坏以及被盗数据发送给相关工作人员。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型智能化城市路灯全自动节能装置，包括路灯前端节能单元、通讯网络和监控中心，其特征在于：所述路灯前端节能单元包括单片机、模数转换电路、环境光线检测电路、GPS定位模块和通讯串口模块，所述监控中心包括监控终端主机、通讯服务器、GSM通讯模块和通讯串口模块，所述监控终端主机包括电子地图；其中，所述环境光线检测电路连接模数转换电路，所述模数转换电路、GPS定位模块和通讯串口模块均与单片机相连，所述路灯前端节能单元和监控中心通过通讯网络连接，所述通讯服务器和GSM通讯模块均与监控终端主机相连。

而且，所述的路灯前端节能单元还包括步进电机驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、防盗检测电路、抗雷击保护电路、显示器和键盘，所述步进电机驱动电路连接单片机，所述电压检测电路和电流检测电路连接模数转换电路，所述防盗检测电路和抗雷击保护电路连接单片机，所述显示器连接键盘。

而且，所述的显示器采用LCD显示器。

而且，所述的模数转换电路包括A/D转换电路和信号调理电路。

而且，所述的A/D转换电路采用TLC2543转换器。

而且，所述的单片机采用P89C51RD2单片机。

而且，所述的监控中心还包括报警终端、UPS电源、投影机和屏幕，其中，所述报警终端连接监控终端主机，所述UPS电源连接监控终端主机和通讯服务器，所述投影仪和屏幕相连。

而且，所述的GSM通讯模块连接手机。

而且，所述的通讯网络包括无线通讯网GPRS网络、GSM网络和3G网络，以及光缆传输。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明成功的解决了传统的“城市路灯节能装置”普遍存在的只能控制到路灯回路、亮灯率计算不准、电压过高/过低影响灯具寿命等问题，达到了路灯无论在用电高峰还是用电低谷，始终能使供电电压稳定在额定值范围内；同时在不同地区不同季节，昼夜交替时间不同的情况下，系统能根据地区和季节自动调节开关路灯时间；真正实现了路灯的节能。

2、本发明管理效益高：采用新型智能化城市路灯全自动节能装置后，监控终端主机可根据用户的需要随时将该市所有的故障灯数及故障灯编号、故障灯出现时间、位置等信息由打印机打印，给维修人员带来了极大的方便；同时，还可以针对每盏路灯进行直接单独控制，从而可避免路灯维修过程中试灯时，成片亮灯所造成的浪费。

3、本发明实行工作线路及设备的24小时安全防盗监测，保证路灯安全、可靠的运行，同时本发明还具有抗雷击保护电路，可有效地保护路灯不受雷电情况的影响。对路灯故障信息自动报告，不必经过夜间寻灯值班；同时对路灯的运行状态进行全自动的监控，即在最合理的时间亮灯、关灯，监控运行状态与命令是否一致，状态不一致时可以通过GSM通讯模块将以上信息发送到运行人员的手机上，自行通知运行人员，使运行人员有目的的维修，从而提高工作效率，避免大量人力及其他资源的浪费。通过合理的控制路灯供电参数和合理的控制路灯的开关，延长了灯具和相关辅助设备的使用寿命，从而减少了维护工作和材料的耗损。

4、本发明设计合理，其利用单片机、有线以及无线通讯网络和监控终端主机组成的系统，可以实现城市路灯的远程监控和操作，解决路灯照度和节能问题；从根本上改变了城市路灯的管理方式，把传统路灯管理智能控制到路段上升到可直接控制到具体的每盏灯；新型智能化城市路灯全自动节能装置能够自动监测出有故障的光源，并判断出有故障的部件，把该灯杆的编码发送到监控中心以及维护人员的手机上，维护人员可以及时带上设备，到指定编号的灯杆处维修，这样大大的方便了维护工作。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种新型智能化城市路灯全自动节能装置，包括路灯前端节能单元、通讯网络和监控中心，其特征在于：所述路灯前端节能单元包括单片机、模数转换电路、环境光线检测电路、GPS定位模块和通讯串口模块，所述监控中心包括监控终端主机、通讯服务器、GSM通讯模块和通讯串口模块，所述监控终端主机包括电子地图；其中，所述环境光线检测电路连接模数转换电路，所述模数转换电路、GPS定位模块和通讯串口模块均与单片机相连，所述路灯前端节能单元和监控中心通过通讯网络连接，所述通讯服务器和GSM通讯模块均与监控终端主机相连。所述的路灯前端节能单元还包括步进电机驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、防盗检测电路、抗雷击保护电路、显示器和键盘，所述步进电机驱动电路连接单片机，所述电压检测电路和电流检测电路连接模数转换电路，所述防盗检测电路和抗雷击保护电路连接单片机，所述显示器连接键盘；所述的显示器采用LCD显示器；所述的模数转换电路包括A/D转换电路和信号调理电路；所述的A/D转换电路采用TLC2543转换器；所述的单片机采用P89C51RD2单片机；所述的监控中心还包括报警终端、UPS电源、投影机和屏幕，其中，所述报警终端连接监控终端主机，所述UPS电源连接监控终端主机和通讯服务器，所述投影仪和屏幕相连；所述的GSM通讯模块连接手机；所述的通讯网络包括无线通讯网GPRS网络、GSM网络和3G网络，以及光缆传输。

结合图1，阐述本发明的工作原理：产品依据人体工程学中的视觉理论，采用现代控制的最优控制方法，实现对路灯照度的动态智能化管理。基本思路如下：在道路交通繁忙的时候或特殊的地点、场合、道路照明的要求标准较高，控制路灯保持较强的照度；而接近午夜时分，在车稀人少或不需要高标准照明的地点、场合，控制路灯降功率进行，在保证道路交通安全要求的前提下，降低道路照明的照度。

监控中心的监控终端主机连接打印机、投影仪、GSM通讯模块、通讯服务器及其他通讯设备，该监控终端主机和通讯服务器由UPS电源供电。监控终端主机配有专用系统软件，采用数据库系统，并安装有城市路灯测控自动化软件系统，动态数据模拟显示，根据路灯站点分布在城市行政地图上的位置及其传送回的数据，模拟显示各站点运行状态及运行数据；实现数据采集、处理，对路灯前端节能单元实行各种控制和接受远程访问，并有良好的人机交互界面。

在每个路灯杆内，设置路灯前端单灯节能单元，检测每盏灯的亮灯情况，并响应单灯监测终端的命令，通过路灯前端单灯节能单元还可以适时进行降电流等节能操作，将信息反馈给单片机；路灯开关箱内同时设置单灯检测终端，及时采集环境光线检测电路、电压检测电路、电流检测电路的数据信息，通过信号调理电路发送给A/D转换电路，之后发送给单片机，经单片机处理后，由LCD显示器进行就地显示，同时可以通过通讯串口模块将数据上传与监控终端主机，从而准确地反映亮灯情况。

路灯前端节能单元具有键盘、显示器和通讯接口，能进行就地显示，同时可以就地进行路灯前端节能单元与监控中心各模块的交互与设置；同时还能够配合“城市路灯监控系统”使用，连接到开关控制箱中的单片机，并通过其把检测结果发送到监控中心。最终操作员只要在路灯的监控中心就可以看到每个路灯的工作状态，及时发现并维修有故障的灯，及时调节各条路各盏灯的状态。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种新型智能化城市路灯全自动节能装置，包括路灯前端节能单元、通讯网络和监控中心，其特征在于：所述路灯前端节能单元包括单片机、模数转换电路、环境光线检测电路、GPS定位模块和通讯串口模块，所述监控中心包括监控终端主机、通讯服务器、GSM通讯模块和通讯串口模块，所述监控终端主机包括电子地图；其中，所述环境光线检测电路连接模数转换电路，所述模数转换电路、GPS定位模块和通讯串口模块均与单片机相连，所述路灯前端节能单元和监控中心通过通讯网络连接，所述通讯服务器和GSM通讯模块均与监控终端主机相连。

2.根据权利要求1所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的路灯前端节能单元还包括步进电机驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、防盗检测电路、抗雷击保护电路、显示器和键盘，所述步进电机驱动电路连接单片机，所述电压检测电路和电流检测电路连接模数转换电路，所述防盗检测电路和抗雷击保护电路连接单片机，所述显示器连接键盘。

3.根据权利要求1或2所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的显示器采用LCD显示器。

4.根据权利要求1所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的模数转换电路包括A/D转换电路和信号调理电路。

5.根据权利要求1或4所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的A/D转换电路采用TLC2543转换器。

6.根据权利要求1所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的单片机采用P89C51RD2单片机。

7.根据权利要求1所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的监控中心还包括报警终端、UPS电源、投影机和屏幕，其中，所述报警终端连接监控终端主机，所述UPS电源连接监控终端主机和通讯服务器，所述投影仪和屏幕相连。

8.根据权利要求1所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的GSM通讯模块连接手机。

9.根据权利要求1所述的新型智能化城市路灯全自动节能装置，其特征在于：所述的通讯网络包括无线通讯网GPRS网络、GSM网络和3G网络，以及光缆传输。

Images