CN105636306A - 一种路灯节能管理装置 - Google Patents
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Abstract
一种路灯节能管理装置，包括微控制器、供电单元、LDO稳压模块、Zigbee通信单元、路灯控制模块、传感器组、电流检测单元，所述微控制器分别连接Zigbee通信单元、路灯控制模块、电流检测单元，所述微控制器上设置有数字信号输入/输出接口和AD转换单元，所述传感器组中的传感器的输出端连接数字信号输入/输出接口或AD转换单元，所述供电单元通过LDO稳压模块连接微控制器。本发明的路灯节能管理装置提供了一种节能措施，在没有人和车经过时自动关闭路灯，具有明显的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体地，涉及一种路灯节能管理装置。
背景技术
路灯是城市照明工程的主要组成部分，在夜晚，路灯的照明起到非常重要的作用。但是路灯在起着重要作用的同时，也在消耗着大量的能源。目前一般的传统路灯，主要是高压钠灯，一盏路灯的功率约为100W-400W，一些大型路灯功率可以达到1000W以上。以一盏路灯200W，一晚上照明12个小时计，一盏路灯就要消耗200×12/1000=2.4度电能。假设路灯之间的间距是20米，一条长2公里的街道就有2×2000/20=200盏路灯，那么这条街道一晚上消耗的电能就有200×2.4=480度，1年消耗的电能是480×365=17.52万度。
在一个城市中，除了主干道外，还有很多次干道和小的路段，这些街道在夜晚的人流量和车流量都比较小。特别是一些郊区和比较偏僻的路段，在半夜1点钟以后，人流量和车流量一般非常少。但是即使没有人或车经过，这些路灯也是长期点亮的，这时电能就被白白浪费掉了。很多路段真正有效的照明时间只占到整个照明时间的20%-30%，也就是说大部分电能被浪费掉了。
如果有效照明时间是30%，那么一条街道浪费的电能就有17.52×0.7=12万度。一个中等规模的城市这样的街道可能就有100个以上，一个大城市往往有数百个这样的街道，那么就是说一个城市每年在路灯上浪费的电能就有数百到数千万度以上。而全国有数百个大型城市，中小规模的城市更多，浪费的电能是非常巨大的。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种路灯节能管理装置，在没有人和车经过时自动关闭路灯，节省电能。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种路灯节能管理装置，包括微控制器、供电单元、LDO稳压模块、Zigbee通信单元、路灯控制模块、传感器组、电流检测单元，所述微控制器分别连接Zigbee通信单元、路灯控制模块、电流检测单元，所述微控制器上设置有数字信号输入/输出接口和AD转换单元，所述传感器组中的传感器的输出端连接数字信号输入/输出接口或AD转换单元，所述供电单元通过LDO稳压模块连接微控制器。
进一步，所述传感器组包括红外传感器、压力传感器、光敏传感器、声音传感器、振动传感器。
进一步，所述供电单元包括蓄电池、太阳能电池，蓄电池、太阳能电池的输出端均与LDO稳压模块相连。
进一步，所述路灯控制模块为继电器。
进一步，所述微控制器采用MC9S08QE64单片机。
综上，本发明的有益效果是：本发明的提路灯节能管理装置提供了一种节能措施，在没有人和车经过时自动关闭路灯，具有明显的节能效果，在能源日益紧张的今天，特别是很多城市存在电力不足的矛盾情况下，意义重大。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，一种路灯节能管理装置，包括微控制器、供电单元、LDO稳压模块、Zigbee通信单元、路灯控制模块、传感器组、电流检测单元，所述微控制器分别连接Zigbee通信单元、路灯控制模块、电流检测单元，所述微控制器上设置有数字信号输入/输出接口和AD转换单元，所述传感器组中的传感器的输出端连接数字信号输入/输出接口或AD转换单元，所述供电单元通过LDO稳压模块连接微控制器。
所述传感器组包括红外传感器、压力传感器、光敏传感器、声音传感器、振动传感器。
所述供电单元包括蓄电池、太阳能电池，蓄电池、太阳能电池的输出端均与LDO稳压模块相连。
所述路灯控制模块为继电器。
本发明的智能节能路灯的原理：
系统由两个部分组成：节能控制和Zigbee控制。
节能控制包含有下面两个部分：
一、使用LED作为路灯照明，比传统的高压钠灯或高压水银灯有更高的效率，可以显著节约能源。因为LED是使用AD/DC稳压后供电的，允许较宽的电源输入范围，照明效率不受电网电压波动的影响，这也可以提高照明的效率。而且传统的高压水银灯和高压钠灯，因为需要预热，启动时间长，不适合频繁的开关控制，所以不在考虑的范围之内。
二、智能感应控制
当有人或车辆经过时，控制路灯自动控制打开路灯或者增强路灯的亮度;而在一段时间内没有人或车辆经过，自动延时后关闭路灯或者减弱路灯亮度，这样就可以最大限度的提高路灯的照明效率，达到节约能源的目的。
Zigbee控制：Zigbee是一种新兴的无线控制技术，它具有可靠性高、抗干扰性能好、功耗低、自动路由等特点。在一般情况下，使用芯片自身的信号发射强度，信号可靠的传递距离为40-100米。路灯的间距一般都在20-30米，而且路灯之间没有障碍物，不会对无线信号造成阻挡。这使得在路灯管理中非常适合使用Zigbee技术。使用Zigbee无线通信，我们可以实现以下一些功能：
无线控制：通过Zigbee可以快速将路灯开关的控制信号从控制中心发送到整个路灯照明系统的每个节点，可以实现每个路灯的精确控制。
信号传递：将本路段人和车辆的情况传递到下一个路段，可以通知下一个路段提前点亮路灯。
快速巡检：检修人员可以不用对每个路灯逐一检查维修，通过Zigbee在监控中心就可以迅速查看每个路灯的工作状况以及历史工作情况。并且利用路灯中带有的传感器实时检测，可以进行故障预警，及时通知进行维护。
理论上一个Zigbee网络可以有65000个节点，但是实际使用中，考虑到速度和其他因素，一般的Zigbee网络可以有1000个节点。而一个路段的路灯总数一般不会超出1000(即使有超过的，也可以人为的划分为多个小路段处理)，正好适合。这样每一条街道都是一个独立的小ZigBee系统，同一街道的路灯之间可以进行通信，传递信息，而不同街道的路灯之间是不直接联系的，互不干扰。对于每个路段，我们还设置Zigbee网关，网关包含两个独立的Zigbee系统，一个和本路段的Zigbee相连，另外一个和控制中心相连。和控制中心连接的部分使用外部功率放大器来增强发射功率，增加通信距离(目前有的厂家的ZigBee模块可以达到数十公里的距离，完全可以满足覆盖一个城市的要求)，这样多个路段的ZigBee网关又组成一个大范围的ZigBee网络。
本实施例中采用MC9S08QE64单片机作为现场管理装置的控制器，利用单片机自身集成的中断、ADC、PWM等功能模块，实现了环境信号检测、LED控制、ZigBee通信等多种功能。Zigbee部分使用了MC13202作为控制芯片，使用SPI接口和单片机连接。
LED驱动部分利用MC9S08单片机带有的增强的TPM模块来产生PWM信号，驱动多路白光LED进行照明(使用多路LED是为了保证照明的亮度)。通过调节PWM信号的占空比，就可以调整LED的亮度。同时对LED的电流和照明光强进行检测，并反馈到PWM控制中，这样可以保证照明的亮度。
为了可靠的检测到人或者车辆的经过，我们使用了红外、压力、振动、声音等多种传感器来感知人体和车辆的运动，并综合进行判断，这样可以有效的检测到人和车辆的经过，同时减少了干扰信号对系统的影响。图1显示了整个系统的结构。
红外传感器：当人或车辆经过时，会产生不可见的红外信号。利用集成了菲利尔透镜的红外传感器，就可以有效的检测出有人或车辆的经过。目前使用的红外传感器有效的检测距离是8-10米。
压力传感器：用于检测车辆和人经过时在地面产生的压力，压力传感器分布在道路的主要位置的路面下。
光敏传感器：有两个作用，检测环境光和检测LED光强。在LED关闭时检测环境光强度，在LED点亮时检测LED发光亮度;当LED老化导致发光亮度下降时可以产生一个调整信号，使得照明亮度不变。如果始终亮度不足，将产生一个告警信号，提示及时更换和维护。
振动传感器：在车辆经过时，会产生振动信号。检测这个信号可以判断是否有车辆经过。
声音传感器：主要检测车辆经过时产生的噪声。
因为实际使用环境是非常复杂的，传感器不但需要灵敏度高，还要有一定的感应距离(不小于10米)。使用单一的传感器很难兼顾各种情况，很容易造成一些错误判断。因此本发明综合多个传感器的信号，并按照一定的算法进行综合判断，这样可以得到比较准确的结果，有效的控制路灯状态。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种路灯节能管理装置，其特征在于，包括微控制器、供电单元、LDO稳压模块、Zigbee通信单元、路灯控制模块、传感器组、电流检测单元，所述微控制器分别连接Zigbee通信单元、路灯控制模块、电流检测单元，所述微控制器上设置有数字信号输入/输出接口和AD转换单元，所述传感器组中的传感器的输出端连接数字信号输入/输出接口或AD转换单元，所述供电单元通过LDO稳压模块连接微控制器。
2.根据权利要求1所述的一种路灯节能管理装置，其特征在于，所述传感器组包括红外传感器、压力传感器、光敏传感器、声音传感器、振动传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种路灯节能管理装置，其特征在于，所述供电单元包括蓄电池、太阳能电池，蓄电池、太阳能电池的输出端均与LDO稳压模块相连。
4.根据权利要求3所述的一种路灯节能管理装置，其特征在于，所述路灯控制模块为继电器。
5.根据权利要求1所述的一种路灯节能管理装置，其特征在于，所述微控制器采用MC9S08QE64单片机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410696078.1A CN105636306A (zh) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 一种路灯节能管理装置 |
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Publications (1)
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| CN201410696078.1A Pending CN105636306A (zh) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 一种路灯节能管理装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN105636306A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106376160A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 张家港沙工科技服务有限公司 | 一种节能型路灯系统 |
| CN106879144A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-20 | 合肥仁德电子科技有限公司 | 一种智能路灯控制器 |
| CN108401342A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-08-14 | 袁鹰 | 智能路灯控制系统 |
| CN109640456A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-16 | 中航华东光电有限公司 | Led路灯节能控制器 |
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2014
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