CN104486876A - 一种基于ZigBee的路灯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ZigBee的路灯控制系统，属于路灯控制技术领域。本发明包括远程控制中心和路灯节点，所述远程控制中心和路灯节点通过Zigbee网络通信连接，所述路灯节点包括第一ZigBee模块，LED路灯、节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块和电源模块，所述远程控制中心包括第二ZigBee模块和路灯监控模块。本发明可以实时监控处于ZigBee网络中的路灯状况以及控制路灯的工作状态，动态调节路灯的照明亮度，可以大大地节省电量，对发生故障的路灯及时维修，及时提醒更换灯具。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于ZigBee的路灯控制系统，属于路灯控制技术领域。
背景技术
城市照明用路灯是人们日常生活中必不可少的公共设施。但路灯会因工作时间达到使用寿命、或者因其他原因导致其故障，致使其无法继续照明。因此需要对路灯的工作情况进行检测，以便在路灯达到使用寿命时及时更换灯泡，或者在路灯发生故障时能够及时维修，从而满足正常的城市照明需求。目前，对城市路灯的管理一般由维护工作人员定期对路灯进行巡回检修。由于没有有效的监控灯具使用寿命及故障检测手段，不能随时掌握路灯的运行情况，只有通过人工巡查才能发现处理，需要浪费大量人力物力并影响正常的道路照明，增加事故隐患，并且浪费电能。
申请号为201410084789.3 ，申请日为2014年3月10日的专利申请公开了一种基于多传感器信息融合的LED路灯故障诊断系统和方法。本系统包括光强传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、电流传感器、单片机、存储器、GPRS模块、城市路灯检测中心。本方法是光强传感器等多种传感器采集路灯的工作状态数据；存储器用来存储路灯正常工作状态的数据；单片机将传感器采集的数据与存储器中路灯正常工作状态的数据，进行融合处理；GPRS模块接收单片机处理后的数据，并通过GPRS网络传递给城市路灯检测中心；城市路灯检测中心对接收到的路灯工作状态数据，再进行融合处理，并进行故障决策，采取相应的措施。该故障诊断系统，能够加强LED路灯故障检测时效性，对出现故障的路灯迅速做出安全检查，提高LED路灯的可靠性。
申请号为201120265314.6 ，申请日为2011年7月25日的专利申请公开一种路灯灯管寿命监控系统,包括镇流系统和远程控制调度中心,镇流系统包括连接在灯管上的镇流电感L1、补偿电容C5以及高压启动器;远程控制调度中心通过通讯网络连接设置在灯管两端的电压检测电路,高压气体放电灯工作时灯管两端将有一个固定的管压,经分压电容C1,分压电容C2分压,稳压管Z1将电压钳位在一个固定值,以保护电压检测电路不被损坏,检波二极管D1、电阻R1、滤波电容C3组成的检波电路将分压后的高频低电压变换为直流电压V1,远程控制调度中心将直流电压值与预设的电压值比较判断灯管的寿命,在灯管使用寿命即将到期时,远程控制调度中心将检测到的灯管寿命信息提出报警,以便相关人员及时处理。
从现有技术来看，对于路灯照明系统科学高效的控制和资源整合的产品较少，且功能非常不全面，而已有的LED 路灯远程控制方案大多是基于无线通信技术、单一控制的。在无线通讯技术领域，Zigbee网络是一种低功耗、低成本和低复杂度的无线网络，数据传输具有较高的可靠性。因此，Zigbee无线网络非常适合应用到LED 路灯远程监控系统中。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于ZigBee的路灯控制系统，可以实时监控处于ZigBee网络中的路灯状况以及控制路灯的工作状态，动态调节路灯的照明亮度，可以大大地节省电量，对发生故障的路灯及时维修，及时提醒更换灯具。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种基于ZigBee的路灯控制系统，其包括远程控制中心和路灯节点，所述远程控制中心和路灯节点通过Zigbee网络通信连接，所述路灯节点包括第一ZigBee模块，LED路灯，LED路灯上装载有节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块和电源模块，所述第一ZigBee模块分别与节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块连接，所述远程控制中心包括第二ZigBee模块和路灯监控模块，所述第二ZigBee模块与路灯监控模块连接；
所述路灯寿命检测模块用于检测LED路灯的灯具使用寿命，并通过第一ZigBee模块与第二ZigBee模块通信通知远程控制中心；
所述路灯故障检测模块用于实时检测LED路灯是否出现故障，并通过第一ZigBee模块与第二ZigBee模块通信通知远程控制中心；
所述时钟模块用于提供时钟信号；
所述亮度调节模块用于调节LED路灯的亮度；
所述节点控制器用于根据时钟模块提供的信号控制LED路灯的开闭；
所述电源模块用于向LED路灯、节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块和亮度调节模块供电；
所述路灯监控模块用于监控Zigbee网络中的每一个LED路灯的运行情况。
作为本发明的一种优选技术方案：所述Zigbee模块为F8913DZigbee模块。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述节点控制器为可编程控制器。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述路灯故障检测模块包括温度传感器、半波提取模块、半波检测模块、继电器和保护电路，其中温度传感器、半波提取模块、半波检测模块、继电器和保护电路顺序连接。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述保护电路包括过流保护电路和过压保护电路。
本发明所述一种基于ZigBee的路灯控制系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1） 本发明通过设置路灯寿命检测模块，实时检测灯泡工作时的电压或电流，从而判断灯泡是否到达使用寿命，方便及时更换灯泡，又防止不必要的浪费。
（2） 本发明通过设置路灯故障检测模，从而判断灯泡在点亮时是否出现故障，对路灯出现的故障，能够及时地排查并采取措施。
（3） 本发明通过设置亮度调节模块，当路灯下有人经过时路灯照明亮度提高，路灯下无人时，路灯照明亮度降低，大大节约了电能。
（4） 本发明的自愈功能强，城市中每增加一个路灯，都可以随时加入已存在的ZigBee路灯控制网络，网络无需对其中的路灯进行再编号，整个系统仍然能正常工作。
（5）本发明采用ZigBee 无线网络，这样不仅省去了架设线路的费用，维护管理开支也比较低，而且可以通过远程控制中心整合控制全城的路灯照明系统，实时监视路灯状况以及控制路灯的工作状态，对发生故障的路灯及时维修，及时提醒更换灯具，动态调节路灯的照明亮度。
具体实施方式
下面对本发明创造做进一步详细说明。
一种基于ZigBee的路灯控制系统，其包括远程控制中心和路灯节点，所述远程控制中心和路灯节点通过Zigbee网络通信连接，所述路灯节点包括第一ZigBee模块，LED路灯，LED路灯上装载有节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块和电源模块，所述第一ZigBee模块分别与节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块连接，所述远程控制中心包括第二ZigBee模块和路灯监控模块，所述第二ZigBee模块与路灯监控模块连接；
所述路灯寿命检测模块用于检测LED路灯的灯具使用寿命，并通过第一ZigBee模块与第二ZigBee模块通信通知远程控制中心；
所述路灯故障检测模块用于实时检测LED路灯是否出现故障，并通过第一ZigBee模块与第二ZigBee模块通信通知远程控制中心；
所述时钟模块用于提供时钟信号；
所述亮度调节模块用于调节LED路灯的亮度；
所述节点控制器用于根据时钟模块提供的信号控制LED路灯的开闭；
所述电源模块用于向LED路灯、节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块和亮度调节模块供电；
所述路灯监控模块用于监控Zigbee网络中的每一个LED路灯的运行情况。
作为本发明的一种优选技术方案：所述Zigbee模块为F8913DZigbee模块。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述节点控制器与LED路灯一一对应。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述路灯故障检测模块包括温度传感器、半波提取模块、半波检测模块、继电器和保护电路，其中温度传感器、半波提取模块、半波检测模块、继电器和保护电路顺序连接。
作为本发明的一种优选技术方案： 所述保护电路包括过流保护电路和过压保护电路。
Zigbee 无线技术采用了CSMA-CA 的碰撞避免机制，避免了发送数据时的竞争和冲突，同时采用了完全确认的数据传输机制，保证了信息传输的可靠性。Zigbee 网络有强大的自组织能力，自愈能力强，自组织功能表现为：无需人工干预，网络节点能感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络。Zigbee 的自愈功能表现为：增加、删除或移动节点，节点发生故障等等，网络都能够自我修复无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。Zigbee 成本低廉，设备的复杂程度低，且Zigbee 协议是免专利费的，这些可以有效地降低设备成本；Zigbee 的工作频段灵活，为免执照频段的2.4GHz，就是没有使用费的无线通信。Zigbee 的网络容量大，一个Zigbee 网络可以容纳最多254 个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在200 多个Zigbee 网络。另外，Zigbee 的功耗很小，很适合分布控制系统的应用。Zigbee 的特点决定了它很适合在各类低功耗控制系统中运用。
本发明通过设置路灯寿命检测模块，实时检测灯泡工作时的电压，将直流电压值与预设的电压值比较判断灯管的寿命，在灯管使用寿命即将到期时，远程控制中心根据检测到的灯管寿命信息及时提出报警，以便相关人员及时处理。方便及时更换灯泡，又防止不必要的浪费。
本发明通过设置路灯故障检测模，采用温度传感器检测所述路灯的温度变化来检测所述路灯是否正常工作，从而判断灯泡是否出现故障，对路灯出现的故障，能够及时地维修，减少了事故的隐患。
本发明通过设置亮度调节模块，当路灯下有人经过时路灯照明亮度提高，路灯下无人时，路灯照明亮度降低，大大节约了电能。
本发明的自愈功能强，城市中每增加一个路灯，都可以随时加入已存在的ZigBee路灯控制网络，网络无需对其中的路灯进行再编号，整个系统仍然能正常工作。
本发明采用ZigBee 无线网络，这样不仅省去了架设线路的费用，维护管理开支也比较低，而且可以通过远程控制中心整合控制全城的路灯照明系统，实时监视路灯状况以及控制路灯的工作状态，提高了路灯的管理效率，节约了大量的人力资源。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种基于ZigBee的路灯控制系统，其特征在于，包括远程控制中心和路灯节点，所述远程控制中心和路灯节点通过Zigbee网络通信连接，所述路灯节点包括第一ZigBee模块，LED路灯，所述LED路灯上装载有节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块和电源模块，所述第一ZigBee模块分别与节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块、亮度调节模块连接，所述远程控制中心包括第二ZigBee模块和路灯监控模块，所述第二ZigBee模块与路灯监控模块连接；
所述路灯寿命检测模块用于检测LED路灯的灯具使用寿命，并通过第一ZigBee模块与第二ZigBee模块通信通知远程控制中心；
所述路灯故障检测模块用于实时检测LED路灯是否出现故障，并通过第一ZigBee模块与第二ZigBee模块通信通知远程控制中心；
所述时钟模块用于提供时钟信号；
所述亮度调节模块用于调节LED路灯的亮度；
所述节点控制器用于根据时钟模块提供的信号控制LED路灯的开闭；
所述电源模块用于向LED路灯、节点控制器、路灯寿命检测模块、路灯故障检测模块、时钟模块和亮度调节模块供电；
所述路灯监控模块用于监控Zigbee网络中的每一个LED路灯的运行情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的路灯控制系统，其特征在于，所述Zigbee模块为F8913DZigbee模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的路灯控制系统，其特征在于，所述节点控制器为可编程控制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的路灯控制系统，，其特征在于，所述路灯故障检测模块包括温度传感器、半波提取模块、半波检测模块、继电器和保护电路，其中温度传感器、半波提取模块、半波检测模块、继电器和保护电路顺序连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于ZigBee的路灯控制系统，其特征在于，所述保护电路包括过流保护电路和过压保护电路。
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