CN104363677A - 一种路灯控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路灯控制方法，包括：主站系统通过网络将控制策略发送给集中控制器；集中控制器接收并存储控制策略，根据对每个路灯每天不同时间点亮度的设定，发送不同的亮度控制命令给各单灯控制器；在各单灯控制器的进线侧均集成一个第一高频带阻滤波器，各单灯控制器接收相应的亮度控制命令并进行解析，将得到的调光信号经过调制后传输给对应的调光器；各调光器的出线侧均集成一个第二高频带阻滤波器，各调光器接收调光信号并进行解调后，再通过输出带反馈调节的0~10V信号来驱动路灯电源的输出功率。本发明单灯控制器与调光器之间采用封闭载波通信，使得各灯杆间的传输通道互相独立、互不干扰，实现对路灯亮度的不同控制。

Description

一种路灯控制方法

技术领域

本发明涉及户外交流供电线路的路灯控制领域，更具体地说，涉及一种基于交流供电线路并且可控载波通信范围的路灯控制方法。

背景技术

现在，路灯控制通常采用以下几种办法：1.采用时控器对整条路灯进行开关灯统一控制；2.在每盏灯灯头电源加装定时调光器，来分时段控制LED灯的亮度，总的开关灯时间还是由时控器控制；3.采用无线通信的方式，在每盏路灯装单灯控制器，用来监控每盏路灯的运行情况并进行调光控制；4.采用载波通信方式，在每盏路灯装单灯控制器，用来监控每盏路灯的运行情况并进行调光控制。

以上几种方法各具有特点，但也存在明显的问题：1.采用时控器方式，只能控制整条线路的开与关，不具备通信功能，也无调光功能，属于比较粗犷的路灯控制方式；2.采用灯头电源加定时调光器，调光方式只能在初次安装时固化，没办法修改，同时也无通信功能，无法实现智能控制；3.无线系统，这种方式可以进行灯具的智能控制，以及提高维护管理水平，由于这种方式的集中控制器与单灯控制器之间采用无线方式，所以通信会存在串扰问题，而且天线一般得装在灯杆靠近灯头位置，施工安装极不方便，防雷也成为问题，同时无线信号受环境干扰比较大，容易出现信号中断问题；4.采用传统的电力载波方式，这种方式与方式3的主要区别在于集中器与单灯控制器之间采用电力载波方式，这种方式通信相对稳定，但是，如果单灯控制器装在灯头，那么维护不方便，且灯头温度高，会导致控制器内部的计量模块精度下降或不能工作，若装在维修孔，那么得拉两个调光线到灯杆，这部分在现场部署时非常耗时耗力。所以，需要有一种通信可靠、安装维护方便的智能路灯控制系统。

目前存在的相关技术，比如2011-02-09公开的，公开号为101969713A的中国发明《一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统》，包括单灯控制器、集中控制器和管理中心三层网络结构；采用可编程占空比的PWM 输出信号调节LED 路灯的亮度；所述集中控制器与单灯控制器之间采用电力线载波技术进行数据传输，集中控制器与管理中心之间采用GPRS无线网络技术或者Internet有线网络技术进行数据传输；所述单灯控制器是以单片机为核心，负责路灯开关控制和路灯工作参数的采集；所述存储器部分存储每日控制策略时间表、季节划分时间表、季节控制策略时间表和节假日控制时间表；所述集中控制器采用嵌入式系统设计，运用电力线载波技术，按照预先设定好的照明策略和辅助的光照强度控制策略对区域内路灯进行群组或单一控制；此方案解决了对路灯的智能化管理问题，实现了节能效果，同时采用电力线载波通信技术，节约了布线成本，但是，1、该方案在实现电力载波通信的过程中并没有对外界的载波信号和路灯电源辐射的载波信号进行处理，这样在传输过程中，单灯控制器所发送的载波信号很容易受到干扰而产生错误，从而导致路灯调光不到位等状况；2、该方案采用可编程占空比的PWM输出信号来调节LED路灯的亮度，而本发明的技术方案采用的是通用性更好的0~10V信号，且采用带反馈调节的0~10V信号输出方法，能使得直流信号呈线性输出，即输出值与目标值非常接近，可以更加准确地控制路灯亮度。

又如2014-04-02公开的，公开号为203523079U的中国实用新型，公开了一种基于电力线载波通信的LED路灯智能控制系统，包括上位机、集中控制器、恒压恒流电源、LED路灯、电力线载波通信模块、电力线和单灯控制电路；还包括电力线载波通信模块、电力线和单灯控制电路；所述的上位机为计算机硬件设备，其内安装有监控软件以及用户操作界面；所述的上位机通过有线或无线网络的方式与集中控制器相连；所述的集中控制器通过电力线与电力线载波通信模块连接；所述的电力线载波通信模块、恒压恒流电源和LED 路灯依次连接。该技术方案通过设置于LED路灯上的单灯控制电路实现了对每一盏路灯亮度、开关、温度等状态的智能化管理。但是，该方案中的单灯控制器将单灯控制与调光功能合为一体，安装在路灯上，这样单灯控制器体积较大，维护不方便，且路灯工作时温度高，会导致单灯控制器的计量精度下降，而本发明将单灯控制器与调光器分开，单灯控制器装在检修孔，选用小体积的调光器安装在路灯灯头，单灯控制器与调光器之间再通过电力载波方式进行传输，这样既不需要额外再布调光线，使得路灯设计和生产成本大大降低，也保证了单灯控制器的计量精度，同时本发明在单灯控制器进线侧和调光器出线侧均集成一个高频带阻滤波器对外界载波信号进行吸收，阻隔了单灯控制器与调光器之间的载波信号，这样能最大限度的避免外界载波信号对所传输的载波信号的干扰，更加准确地实现路灯调光。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种路灯控制方法，通过设计单灯控制器与调光器之间形成封闭载波的独立信道，使得不同灯杆之间的调光传输信道互相独立、互不干扰，实现对各路灯亮度的不同控制。

本发明是这样实现的：一种路灯控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤10、主站系统通过网络将控制策略发送给集中控制器，所述控制策略是主站系统设定的每个路灯每天不同时间点对应的亮度；

步骤20、集中控制器接收并存储控制策略后，根据控制策略中对每个路灯每天不同时间点亮度的设定，在相应时间点通过电力载波方式发送不同的亮度控制命令到与各路灯一一对应的单灯控制器中；

步骤30、在各单灯控制器的进线侧均集成一个第一高频带阻滤波器，所述第一高频带阻滤波器在单灯控制器与进线侧之间形成一个阻隔，使得外界载波信号无法通过第一高频带阻滤波器干扰到单灯控制器与调光器之间的通信；各单灯控制器接收相应的亮度控制命令并进行解析，将得到的调光数字信号采用ASK（幅移键控）方式调制成调光载波信号后耦合到电力线上传输给对应的调光器；

步骤40、各调光器的出线侧均集成一个第二高频带阻滤波器，所述第二高频带阻滤波器对路灯电源辐射出的载波信号进行反向吸收，同时也阻隔了单灯控制器与调光器之间的调光载波信号，所述第一高频带阻滤波器和第二高频带阻滤波器共同作用使得单灯控制器与调光器之间的通信不受外界载波信号的干扰，从而在单灯控制器与调光器之间形成一个封闭独立的载波信道；各调光器接收调光载波信号并进行解调还原成调光数字信号后，再输出相应的PWM（脉宽调制）信号或者0-10V信号来驱动路灯电源的输出功率，从而控制对应路灯的亮度。

进一步的，每个单灯控制器通过计量对应路灯的电参数来获取路灯当前的工作状态，对于有异常情况的路灯，相应的单灯控制器会及时主动上报集中控制器，集中控制器再通过GPRS方式反馈给主站系统，主站系统将反馈回来的相关信息显示给用户进行处理。

进一步的，所述控制策略是用户通过主站系统手动配置，或者由主站系统根据路灯所在经纬度及天气情况自动生成的；若控制策略发生变化，则主站系统会重新发送控制策略给集中控制器，若控制策略没有改变，则集中控制器将继续按照前一天的控制策略执行操作。

进一步的，所述单灯控制器固定设有第一通道和第二通道：若一个灯杆上只有一个路灯，则默认连接第一通道；若一个灯杆上有多个路灯，则人为分为两组路灯，所述两组路灯分别对应连接第一通道和第二通道（即一组路灯对应连接其中的一个通道）。

进一步的，所述带反馈调节的0~10V信号是：PWM信号输出后，先整流成直流信号，再通过运放将直流信号进行放大输出，同时对放大输出的直流信号进行采样得到采样信号，最后根据采样信号值不断调节PWM信号的占空比，从而使得直流信号呈线性输出且不需要进行校正。

进一步的，所述用户通过主站系统手动配置控制策略，是用户在主站系统通过地图上选择或者直接搜索单灯控制器或路灯的编号来选定路灯，然后选择该路灯所在通道和亮度值，实现手动配置所选路灯的亮度。

进一步的，所述单灯控制器置于灯杆的检修孔中，所述调光器安装在路灯的灯头处。

本发明的有益效果如下：

1、单灯控制器与集中控制器之间采用电力载波通信，支持远程控制及主动上报方式，通信更稳定；

2、单灯控制器进线侧及调光器出线侧分别集成一个高频带阻滤波器，可以避免外界载波信号的干扰，同时吸收路灯电源辐射出的载波信号，阻隔了单灯控制器与调光器之间的调光载波信号，从而使得单灯控制器与调光器之间形成封闭独立的载波信道，抗干扰性强；

3、单灯控制器可以结合当前路灯的工作状态判断灯头是否出现故障，并将故障上报集中控制器，由集中控制器反馈主站系统，从而便于用户及时了解现场情况并进行处理；

4、主站系统根据路灯所在经纬度及天气情况自动生成或修改控制策略，能更好地根据实际情况控制路灯亮度，实现节能；

5、通过采用带反馈调节的0~10V信号输出办法，可以使得直流信号呈线性输出，更加准确地控制路灯亮度；

6、用户通过手动配置控制策略，可以根据需求实现对所选路灯的亮度控制，操作方便直接；

7、单灯控制器安装在检修孔，同时选用小体积的调光器安装在路灯的灯头，保证了单灯控制器的计量精度，方便安装且维护简单，单灯控制器与调光器之间采用ASK调制方式的载波通信，这样不需要额外再布调光线，使得路灯设计和生产成本大大降低，节省了资源和劳力。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明方法执行流程图。

图2为本发明方法一实施例的载波调制解调示意图。

图3为本发明方法一实施例的封闭载波通信示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明一种路灯控制方法，包括如下步骤：

步骤10、主站系统通过网络将控制策略发送给集中控制器，所述控制策略是主站系统设定的每个路灯每天不同时间点对应的亮度；

步骤20、集中控制器接收并存储控制策略后，根据控制策略中对每个路灯每天不同时间点亮度的设定，在相应时间点通过电力载波方式（例如，可以采用BFSK的电力载波方式）发送不同的亮度控制命令到与各路灯一一对应的单灯控制器中；在单灯控制器与集中控制器之间采用电力载波方式通信，支持远程控制及主动上报，通信更稳定；

步骤30、在各单灯控制器的进线侧均集成一个第一高频带阻滤波器，所述第一高频带阻滤波器在单灯控制器与进线侧之间形成一个阻隔，使得外界载波信号无法通过第一高频带阻滤波器干扰到单灯控制器与调光器之间的通信；各单灯控制器接收相应的亮度控制命令并进行解析，将得到的调光数字信号采用ASK（幅移键控）方式调制成调光载波信号后耦合到电力线上传输给对应的调光器；在单灯控制器与调光器之间采用ASK调制方式的载波通信，不需要额外布调光线，节省资源和劳力；

步骤40、各调光器的出线侧均集成一个第二高频带阻滤波器，所述第二高频带阻滤波器对路灯电源辐射出的载波信号进行反向吸收，同时也阻隔了单灯控制器与调光器之间的调光载波信号，所述第一高频带阻滤波器和第二高频带阻滤波器共同作用使得单灯控制器与调光器之间的通信不受外界载波信号的干扰，从而在单灯控制器与调光器之间形成一个封闭独立的载波信道；各调光器接收调光载波信号并进行解调还原成调光数字信号后，再通过带反馈调节的0~10V信号来驱动路灯电源的输出功率，从而控制对应路灯的亮度。

每个单灯控制器通过计量对应路灯的电参数来获取路灯当前的工作状态，判断路灯是否出现异常：若路灯出现异常情况（所述异常情况，包括缺相、断流、熔断丝故障等），则相应的单灯控制器会及时主动上报集中控制器，集中控制器再通过GPRS方式反馈给主站系统，主站系统将反馈回来的异常信息显示给用户进行处理；若路灯没有出现异常情况，则相应的单灯控制器将返回路灯的正常工作信息（所述正常工作信息包括亮度情况、用电情况等）给集中控制器，集中控制器再反馈给主站系统显示给用户进行查看，这样可以便于用户及时了解现场情况并处理。

所述控制策略是用户通过主站系统手动配置，或者由主站系统根据路灯所在经纬度及天气情况自动生成的；若控制策略发生变化，则主站系统会重新发送控制策略给集中控制器，若控制策略没有改变，则集中控制器将继续按照前一天的控制策略执行操作，这样能更好地根据实际情况控制路灯亮度，实现节能。

所述单灯控制器固定设有第一通道和第二通道：若一个灯杆上只有一个路灯，则默认连接第一通道；若一个灯杆上有多个路灯，则人为分为两组路灯，所述两组路灯分别对应连接第一通道和第二通道（即一组路灯对应连接其中的一个通道）。

所述带反馈调节的0~10V信号是：PWM信号输出后，先整流成直流信号，再通过运放将直流信号进行放大输出，同时对放大输出的直流信号进行采样得到采样信号，MCU根据采样信号值不断调节PWM信号的占空比，从而使得直流信号呈线性输出且不需要进行校正，更加准确地控制路灯亮度。

所述用户通过主站系统手动配置控制策略，是用户在主站系统通过地图上选择或者直接搜索单灯控制器或路灯的编号来选定路灯，然后选择该路灯所在通道和亮度值，实现手动配置所选路灯的亮度，这样可以根据需求实现对所选路灯的亮度控制，操作方便直接。

所述单灯控制器置于灯杆的检修孔中，所述调光器安装在路灯的灯头处，保证了单灯控制器的计量精度，同时方便安装且维护简单。

例如，将一灯杆上的多个路灯分为两组，一组为车道路灯，一组为人行道路灯，设置该灯杆对应的单灯控制器上第一通道连接车道路灯，第二通道连接人行道路灯。若用户要实现手动将该灯杆上的人行道路灯亮度调到80%，那么可以首先在主站系统上通过地图上选择或者直接搜索单灯控制器的编号或该人行道路灯编号来选定路灯，然后选择第二通道和亮度值，最后由主站系统下发该手动设定的亮度控制命令。集中控制器收到命令后转发对目标单灯控制器上第二通道的调光值，该单灯控制器接收到命令后将调光值通过电力载波的方式耦合到第二通道，那么第二通道连接的人行道路灯对应的调光器接收到命令后就执行调光操作，而第一通道连接的车道路灯没收到命令，则不执行调光操作。

为减少通信距离，提高通信信道的可靠性，单灯控制器与调光器之间采用简单ASK调制方式的载波通信，中心频率选择440KHz，调制解调过程如图2所示：单灯控制器的MCU首先将调光数字信号调制成调光载波信号，然后输出到放大电路进行信号放大后，由耦合电路耦合到电力线中，再通过选频电路进行选频滤波后经整形电路处理成调光数字信号，最后将调光数字信号输入到调光器的MCU比较器输入端：MCU控制AD输出作为比较器的比较电平，通过调节AD输出来获得可靠的比较电平，使得在供电线路通信信号不理想的情况下仍然能保持可靠的通信效果，MCU通过获取比较器的比较结果，结合对每个bit的时间判断来解调数据位，这就完成一次调光信号发送与接收的过程。

如图3所示，以一单灯控制器和与之对应的调光器为例，单灯控制器的MCU上行通信单元接收到亮度控制命令并进行解析后，将得到的调光数字信号（所在位置如图中                                               所示，波形如图中A所示）由载波调制单元经ASK调制成调光载波信号（所在位置如图中所示，波形如图中B所示）后，耦合到供电线路上进行传输。同时单灯控制器进线侧上的第一高频带阻滤波器对外界载波信号进行吸收，并阻止调光载波信号辐射到单灯控制器进线侧外，将调光载波信号限制在单灯控制器与路灯之间的供电线路上，所以在图中标示为的位置处无调光载波信号。调光器的载波调制单元接收到调光载波信号后进行解调，还原成调光数字信号（所在位置如图中所示，波形如图中C所示），再由调光器的MCU调光单元发出经反馈调节后的0~10V信号来驱动路灯电源的输出功率，实现调光。同时调光器出线侧上的第二高频带阻滤波器对路灯电源辐射出的载波信号进行吸收，既防止调光载波信号向外辐射，也防止路灯电源对调光载波信号的干扰，所以在图中标示为的位置处也无调光载波信号。

在本发明方法中，将单灯控制器与调光器分开，单灯控制器安装在检修孔，同时选用小体积的调光器安装在路灯的灯头，保证了单灯控制器的计量精度，方便安装且维护简单，单灯控制器与调光器之间采用ASK调制方式的载波通信，这样不需要额外布调光线，使路灯设计和生产成本大大降低，节省资源和劳力。本发明通过设计单灯控制器与调光器之间形成封闭载波的独立信道，使得不同灯杆之间的调光传输信道互相独立、互不干扰，实现对路灯亮度的不同控制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种路灯控制方法，其特征在于：单灯控制器与调光器之间采用封闭载波通信，所述方法包括如下步骤：

步骤10、主站系统通过网络将控制策略发送给集中控制器，所述控制策略是主站系统设定的每个路灯每天不同时间点对应的亮度；

步骤20、集中控制器接收并存储控制策略后，根据控制策略中对每个路灯每天不同时间点亮度的设定，在相应时间点通过电力载波方式发送不同的亮度控制命令到与各路灯一一对应的单灯控制器中；

步骤30、在各单灯控制器的进线侧均集成一个第一高频带阻滤波器，所述第一高频带阻滤波器在单灯控制器与进线侧之间形成一个阻隔，使得外界载波信号无法通过第一高频带阻滤波器干扰到单灯控制器与调光器之间的通信；各单灯控制器接收相应的亮度控制命令并进行解析，将得到的调光数字信号采用ASK方式调制成调光载波信号后耦合到电力线上传输给对应的调光器；

步骤40、各调光器的出线侧均集成一个第二高频带阻滤波器，所述第二高频带阻滤波器对路灯电源辐射出的载波信号进行反向吸收，同时也阻隔了单灯控制器与调光器之间的调光载波信号，所述第一高频带阻滤波器和第二高频带阻滤波器共同作用使得单灯控制器与调光器之间的通信不受外界载波信号的干扰，从而在单灯控制器与调光器之间形成一个封闭独立的载波信道；各调光器接收调光载波信号并进行解调还原成调光数字信号后，再通过输出带反馈调节的0~10V信号来驱动路灯电源的输出功率，从而控制对应路灯的亮度。

2.根据权利要求1所述的一种路灯控制方法，其特征在于：每个单灯控制器通过计量对应路灯的电参数来获取路灯当前的工作状态，判断路灯是否出现异常：若路灯出现异常情况，则相应的单灯控制器会及时主动上报集中控制器，集中控制器再通过GPRS方式反馈给主站系统，主站系统将反馈回来的异常信息显示给用户进行处理；若路灯没有出现异常情况，则相应的单灯控制器将返回路灯的正常工作信息给集中控制器，集中控制器再反馈给主站系统显示给用户进行查看。

3.根据权利要求1所述的一种路灯控制方法，其特征在于：所述控制策略是用户通过主站系统手动配置，或者由主站系统根据路灯所在经纬度及天气情况自动生成的；若控制策略发生变化，则主站系统会重新发送控制策略给集中控制器，若控制策略没有改变，则集中控制器将继续按照前一天的控制策略执行操作。

4.根据权利要求1所述的一种路灯控制方法，其特征在于：所述单灯控制器固定设有第一通道和第二通道：若一个灯杆上只有一个路灯，则默认连接第一通道；若一个灯杆上有多个路灯，则人为分为两组路灯，所述两组路灯分别对应连接第一通道和第二通道。

5.根据权利要求1所述的一种路灯控制方法，其特征在于：所述带反馈调节的0~10V信号是：PWM信号输出后，先整流成直流信号，再通过运放将直流信号进行放大输出，同时对放大输出的直流信号进行采样得到采样信号，最后根据采样信号值不断调节PWM信号的占空比，从而使得直流信号呈线性输出且不需要进行校正。

6.根据权利要求3或4所述的一种路灯控制方法，其特征在于：所述用户通过主站系统手动配置控制策略，是用户在主站系统通过地图上选择或者直接搜索单灯控制器或路灯编号来选定路灯，然后选择该路灯所在通道和亮度值，实现手动配置所选路灯的亮度。

7.根据权利要求1所述的一种路灯控制系统，其特征在于，所述单灯控制器置于灯杆的检修孔中，所述调光器安装在路灯的灯头处。