CN105704871A - 基于gprs的路灯节能监控装置 - Google Patents

Abstract

基于GPRS的路灯节能监控装置，包括微控制器和与微控制器相连的供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、传感器组、单灯监测单元，LED驱动电路包括驱动电路和过温度保护电路，驱动电路和过温度保护电路均同时连接微控制器和路灯。本发明的路灯节能监控装置，在没有人和车经过时自动关闭路灯，具有明显的节能效果，并且实现了遥控、遥测、遥讯和数据采集与监控，实现了智能亮灯，支持控制中心能及时获得反馈信息，可以进行故障反演，降低运行费用，减少人员开支，达到经济节能的目的。

Description

基于GPRS的路灯节能监控装置

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体地，涉及基于GPRS的路灯节能监控装置。

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。

而且，目前城市特别是中小城市目前路灯照明总体规划滞后，灯光控制方法和管理手段落后。

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，提供基于GPRS的路灯节能监控装置，该装置现场采集路灯信号，并能通过GPRS网络将数据传输给控制中心，从而达到遥控、遥测、遥讯的目的，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：

基于GPRS的路灯节能监控装置，包括微控制器、供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、传感器组、单灯监测单元，所述微控制器分别连接供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、单灯监测单元，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LED驱动电路包括驱动电路和过温度保护电路，驱动电路和过温度保护电路均同时连接微控制器和路灯。

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、太阳能电池和两个LDO稳压模块，蓄电池、太阳能电池各通过一个LDO稳压模块连接控制器。

进一步，所述GPRS通信模块通过RS232串口连接微控制器。

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：

1、本发明的路灯节能监控装置，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。

2、本发明的路灯节能监控装置把GPRS、大功率LED技术应用在路灯节能监控装置中，该装置现场采集路灯信号后能通过GPRS网络将数据传输给控制中心，解决了目前中国路灯控制所不能解决的实际节能问题，实现了遥控、遥测、遥讯和数据采集与监控，实现了智能亮灯，使控制中心能及时获得反馈信息，支持控制中心进行故障反演，降低运行费用，减少人员开支，达到经济节能的目的。

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，基于GPRS的路灯节能监控系统，包括控制中心上位机和多个安装在路灯的灯杆上的基于GPRS的路灯节能监控装置，所述基于GPRS的路灯节能监控装置和控制中心上位机通过GPRS网络进行远程通信。

所述基于GPRS的路灯节能监控装置包括微控制器、供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、传感器组、单灯监测单元，所述微控制器分别连接供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、单灯监测单元，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LED驱动电路包括驱动电路和过温度保护电路，驱动电路和过温度保护电路均同时连接微控制器和路灯。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、太阳能电池和两个LDO稳压模块，蓄电池、太阳能电池各通过一个LDO稳压模块连接控制器。所述GPRS通信模块通过RS232串口连接微控制器。

以下给出路灯节能监控装置的具体实施方式：

路灯控制系统主要由LED节能控制中心、中国移动GPRS网络及路灯RTU（基于GPRS的路灯节能监控装置）三大部分组成。

在路灯节能监控装置中，微控制器通过RS-232与移动GPRS通信模块相连，控制中心上位机通过特种路由器接入移动GPRS，路灯RTU进行功率信号采集，最终由移动GPRS网络将数据传给控制中心，控制中心连接UPS电源，采用UPS供电设计，使控制中心能够断电继续工作，保证系统可靠运行。

控制中心作为整个系统的主要核心部分，不仅要与路灯RTU进行密切的通信，还要对采集到的数据进行分类、存储、加工、传输等处理，同时还要给出相应的报警(语音、声光)以及要求定位的节点路灯信息，并且可以通过GPRS短消息将故障信息和(或)路灯检修信息发送到相关指定的人员手机中，以及时掌握路段信息。

路灯节能监控装置的LED照明驱动电路主要包括驱动电路和过温度保护电路两部分。驱动电路主要采用MAX5033芯片，该芯片可以提供高达500mA的输出电流。MAX5033D提供1.25~13.2V的可调电压。过温度保护电路主要采用芯片是MBI1801。该芯片内部有温度感应器，可感应到芯片的温度。LED照明驱动电路可自动调整输出电流，这样就可以改变LED上的电流，从而可以降低LED的温度，起到过温度保护的作用。

本路灯节能监控装置可以支持无线监控系统实现以下功能：

　　(1)遥控：各个节点和路段的工作参数，如开/关灯、照度等;

　　(2)遥测：手动、自动采集路灯系统的各监控点参数;

　　(3)监控：对路段和路灯等及其周围进行监控;

　　(4)报警信息：可提供多种参数的自动报警查询：例如高报，低报。

　　(5)数据查询：可查询某一节点和(或)路段任意某分/时/天/月/年的相关历史数据。

　　本发明把GPRS、大功率LED技术应用了在路灯节能监控装置中，解决了目前中国路灯控制所不能解决的实际节能问题，实现了“三遥”和数据采集和监控，实现了智能亮灯，支持控制中心能及时获得反馈信息，可以进行故障反演，降低运行费用，减少人员开支，达到经济节能的目的。

节能控制除上述的要点外，还包含自动开关灯功能：

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。

路灯节能监控装置采用MC9S08QE64单片机作为基于GPRS的路灯节能监控装置的控制器，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、GPRS通信等多种功能。

为了可靠的检测到人或者车辆的经过，本发明使用了红外、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装置的影响。图1显示了整个装置的结构。

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.基于GPRS的路灯节能监控装置，其特征在于，包括微控制器、供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、传感器组、单灯监测单元，所述微控制器分别连接供电单元、GPRS通信模块、LED驱动电路、单灯监测单元，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LED驱动电路包括驱动电路和过温度保护电路，驱动电路和过温度保护电路均同时连接微控制器和路灯。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS的路灯节能监控装置，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所述的基于GPRS的路灯节能监控装置，其特征在于，所述供电单元包括蓄电池、太阳能电池和两个LDO稳压模块，蓄电池、太阳能电池各通过一个LDO稳压模块连接控制器。

4.根据权利要求3所述的基于GPRS的路灯节能监控装置，其特征在于，所述GPRS通信模块通过RS232串口连接微控制器。

5.根据权利要求3所述的基于GPRS的路灯节能监控装置，其特征在于，所述微控制器采用MC9S08QE64单片机。