CN106163057B - 单灯控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单灯控制设备，属于物联网智能照明技术领域，该设备包括驱动电源数据采集单元、灯杆检测单元、处理单元、无线通信单元和外部通信接口；驱动电源数据采集单元用于检测驱动电源的实时数据信息并传输至处理单元；处理单元通过外部通信接口与路灯驱动电源进行通信，此设备外部通信接口支持TTL、RS232、RS485通信方式，也支持PWM和0‑10V直流输出方式，基本包含了现阶段所有驱动电源外部通信接口所采用的通信方式。此设备可以与不同类型的路灯驱动电源进行组合使用，对于具有通信功能的路灯驱动电源还可以通过修改处理单元通信协议对接不同厂家生产的路灯驱动电源。

Description

单灯控制设备
技术领域
本发明涉及物联网智能照明技术领域，特别涉及一种单灯控制设备。
背景技术
路灯是城市建设重要的基础设施，目前通过智能单灯控制系统实时对每一盏灯进行控制、监测以及调光，通过在每一盏灯(杆)内安装智能单灯设备，与灯具内的路灯驱动电源相连，实现对路灯的开关控制、状态监测和调光节能。
但目前的单灯控制设备仍存在明显的缺陷：第一，现有的单灯控制设备不具有普配性，不同通信方式路灯驱动电源需要与不同的单灯控制设备组合使用。第二，现有的单灯控制设备不能对灯杆的倾斜和带电状态进行监测，忽视了路灯灯杆故障存在的安全隐患，在路灯的使用过程中，灯杆带电和灯杆倾斜都极易引发安全事故，而灯杆发生倾斜或者带电的情况时非常普遍的，比如灯杆由于受到撞击或者地基塌陷都会发生倾斜现象，灯杆由于接地不良等原因容易导致灯杆带电隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单灯控制设备，以解决现有的单灯控制设备无法与不同通信方式的路灯驱动电源组合使用的问题。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种单灯控制设备，包括驱动电源数据采集单元、处理单元和外部通信接口；驱动电源数据采集单元用于采集驱动电源的状态信息并传输至处理单元；处理单元通过外部通信接口与路灯驱动电源进行通信来实现对路灯驱动电源的控制，所述控制包括调光、校时、温度采集、运行策略下载。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：将外部接口用于单灯控制设备与路灯驱动电源之间的通信，可以改写单灯控制设备的控制程序并通过外部通信接口与具有通信功能的路灯驱动电源进行通信，对路灯驱动电源的调光控制。因此本发明可以与具有通信功能的不同类型的路灯驱动电源进行组合使用。
附图说明
图1是本发明一实施例中的单灯控制设备的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的单灯控制设备的结构示意图；
图3是本发明一实施例中的单灯控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步详细叙述。
如图1所示，本实施例提供了一种单灯控制设备，包括路灯驱动电源数据采集单元10、处理单元20和外部通信接口1；路灯驱动电源数据采集单元10用于采集路灯驱动电源的状态信息并传输至处理单元20；处理单元20通过外部通信接口1与路灯驱动电源进行通信。该处的路灯驱动电源是指如数字电子镇流器等具有通信功能的路灯驱动电源。本实施例中的单灯控制设备可以根据路灯驱动电源的通信协议的不同来改写单灯控制设备的控制程序，并通过设置外部通信接口1，用于单灯控制设备与路灯驱动电源之间的通信，以使本实施例中的单灯控制设备能与具有通信功能的不同类型的路灯驱动电源进行组合使用，实现对路灯驱动电源的调光、校时等功能。本实施例中的外部通信接口支持TTL、RS232、RS485通信方式，以上三种方式主要用于智能照明系统，通过修改处理单元通信协议可以与不同厂家生产的路灯驱动电源组合使用。同时也支持PWM和0-10V直流输出方式，这两种方式可以实现对路灯驱动电源调光控制。
如图2所示，本实施例中的单灯控制设备还包括灯杆检测单元30、无线通信单元40；灯杆检测单元30与灯杆连接，灯杆检测单元30用于检测灯杆的角度信息和带电信息并传输至处理单元20；处理单元20根据接收到的灯杆的角度信息、带电信息来判断灯杆的倾斜状态、带电状态并将判灯杆的倾斜状态、带电状态通过无线通信单元40传输至路灯控制终端；路灯控制终端将灯杆的倾斜状态、带电状态上传至上位机以供客户端进行查看。通过增加灯杆检测单元30来对灯杆的倾斜状态及带电状态进行检测，并通过无线通信单元40、路灯控制终端上传至上位机，以使用户可以通过手机、电脑等设备查看灯杆的实时状态及故障信息，以便于维护人员能及时的发现故障灯杆，并对故障灯杆进行维护，以避免由于灯杆发生故障而引发安全事故，提高了路灯使用的安全性。
如图3所示，本实施例中的路灯驱动电源检测单元10包括电流互感器11、电压互感器12和电量计量器13；电流互感器11与电源连接以检测电路的电流信号并传输至电量计量器13；电压互感器12与电源连接以检测电路的电压信号并传输至电量计量器13；电量计量器13根据接收到的电流信号和电压信号，计算路灯驱动电源的状态信息并将路灯驱动电源的状态信息传输至处理单元20；其中，路灯驱动电源的状态信息包括路灯驱动电源的输入电压、输入电流、输入功率、功率因数和用电量。该处的交流电源是指用户使用的电压电源，我国的标准是220V。在单灯控制设备的使用过程中，电压电源的电源线分别与电流互感器11、电压互感器12的输入端连接，电流互感器11的输出端依次与继电器和路灯驱动电源相连。电流互感器11、电压互感器12分别将检测到路灯驱动电源的电流信号、电压信号输出至电量计量器13，电量计量器13可以根据电流信号和电压信号计算出路灯驱动电源的输入电压、输入电流、输入功率、功率因数和用电量等信息后传输至处理单元20。
如图3所示，在电流互感器11和路灯驱动电源之间还设置有继电器2；处理单元20控制继电器开关；继电器2根据接收到的控制信号动作以断开或闭合路灯驱动电源电路。通过设置继电器2，可以根据路灯环境的变化来断开或者闭合路灯驱动电源的电路，增加了路灯驱动电源工作的灵活性。比如，在深夜人流量或者车流量很少的情况下，可以通过对周围环境亮度的检测和车流量的检测来控制继电器2动作以闭合或断开路灯驱动电源的电路，来控制相应路段关闭辅道灯或者将路灯间隔点亮，既增加了路灯使用的灵活性而且还节能环保。
灯杆检测单元30包括三轴加速度传感器31和灯杆带电检测电路32；三轴加速度传感器31用于采集灯杆三维方向上的重力加速度信息并将传输至处理单元20；灯杆带电检测电路32用于采集灯杆的电压信息并传输至处理单元20。灯杆带电检测电路在对灯杆的带电情况进行检测时，灯杆带电检测电路与灯杆的连接线必须接触良好，以确保灯杆带电检测电路检测的准确性。
如图3所示，处理单元20包括ADC模块21、第一UART模块22、I2C模块24和SPI接口25；ADC模块21对灯杆带电检测电路32采集到的灯杆电压信息进行处理得到灯杆相对对火线的电压，通过处理单元20来判断灯杆的带电状态后通过第一UART模块22将灯杆的带电状态传输至无线通信单元40；三轴加速度传感器31将采集到的灯杆三维方向上的重力加速度信息通过I2C模块24传输至CPU 28；CPU 28对灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆倾斜角度值并将灯杆倾斜角度值与灯杆角度阈值进行比较来判断灯杆的倾斜状态后通过第一UART模块22将灯杆的倾斜状态传输至无线通信单元40。
需要说明的是，在将本实施例中的单灯控制设备安装好之后，通过上位机将预先设置的灯杆角度阈值下发至路灯控制终端并通过无线通信单元40传输至处理单元20，处理单元20保存灯杆角度阈值以与处理单元20计算出的灯杆的当前倾斜角度进行比较。并且处理单元20会根据该灯杆角度阈值对灯杆进行校准，此次校准的目的是为了让处理单元20保存安装后的三轴加速度传感器三维方向上的重力加速度值以作为灯杆倾斜比较的基准值。处理单元20根据灯杆空间三维方向上的重力加速度值计算得到三轴加速度传感器与灯杆相应的x、y、z轴的角度，通过与上述的基准值进行比较得到灯杆的倾斜角度。
为了避免灯杆因倾斜或者带电而对过往的车辆和行人造成危害，引发安全事故，本实施例中的单灯控制设备增加了报警单元60，报警单元60与处理单元20中的I/O接口26连接；CPU 28在判断灯杆倾斜或灯杆带电时通过I/O接口26输出报警信号至报警单元30以使报警单元30进行报警。通过报警单元60在灯杆倾斜或者带电时发出警报以提醒车辆和行人注意，避免引发安全事故。
在实际应用中，灯杆在户外容易受到风吹等外部因素的影响，灯杆虽然发生了倾斜，但是在短时间内就可以恢复到正常的使用状态，此时是不需要进行报警的。因此为了提高故障监测的准确性，技术人员在算法上进行优化处理，其中，CPU 28在判断灯杆发生倾斜时，开始计时以检测灯杆维持倾斜的时间，如果灯杆维持倾斜的时间超过预设时间，则通过I/O接口26输出报警信号至报警单元60，报警单元60进行报警；如果灯杆维持倾斜的时间不超过预设的时间，那么报警单元60不进行报警。这样可以提高故障检测的准确性，避免因为灯杆的暂时倾斜而导致浪费人力物力去进行维护。

Claims (8)

1.一种单灯控制设备，其特征在于：包括路灯驱动电源数据采集单元(10)、处理单元(20)和外部通信接口(1)；
路灯驱动电源数据采集单元(10)用于检测路灯驱动电源的实时数据信息并传输至处理单元(20)；
处理单元(20)通过外部通信接口(1)与路灯驱动电源进行通信来实现对路灯驱动电源的控制，所述控制包括调光、校时、温度采集、运行策略下载，外部通信接口(1)支持TTL、RS232、RS485通信方式，通过修改处理单元通信协议可以与不同通信方式路灯驱动电源组合使用；
还包括灯杆检测单元(30)、无线通信单元(40)；
灯杆检测单元(30)与灯杆连接，灯杆检测单元(30)用于检测灯杆的倾斜角度信息和带电信息并传输至处理单元(20)；
处理单元(20)根据接收到的灯杆的倾斜角度信息、带电信息来判断灯杆的倾斜状态、带电状态并将判灯杆的倾斜状态、带电状态通过无线通信单元(40)传输至路灯控制终端；
路灯控制终端将灯杆的倾斜状态、带电状态上传至上位机以供客户端进行查看。
2.如权利要求1所述的单灯控制设备，其特征在于：所述的路灯驱动电源数据采集单元(10)包括电流、电压互感器(11、12)和电量计量器(13)；
电流互感器(11)与电源连接以检测电路的电流信号并传输至电量计量器(13)；
电压互感器(12)与电源连接以检测电路的电压信号并传输至电量计量器(13)；
电量计量器(13)根据接收到的电流信号和电压信号，计算路灯驱动电源的状态信息并将路灯驱动电源的状态信息传输至处理单元(20)；
其中，路灯驱动电源的状态信息包括路灯驱动电源的输入电压、输入电流、输入功率、功率因数和累计用电量数据。
3.如权利要求2所述的单灯控制设备，其特征在于：还包括设置在电流互感器(11)和路灯驱动电源之间的继电器(2)；
继电器(2)根据接收到处理单元(20)的控制信号来断开或闭合路灯驱动电源电路。
4.如权利要求3所述的单灯控制设备，其特征在于：所述的灯杆检测单元(30)包括三轴加速度传感器(31)和灯杆带电检测电路(32)；
三轴加速度传感器(31)用于采集灯杆三维方向上的重力加速度信息并将传输至处理单元(20)；
灯杆带电检测电路(32)用于采集灯杆相对火线电压信息并传输至处理单元(20)。
5.如权利要求4所述的单灯控制设备，其特征在于：处理单元(20)包括ADC模块(21)、第一UART模块(22)、I2C模块(24)和SPI接口(25)；
ADC模块(21)对灯杆带电检测电路(32)采集到的灯杆电压信息进行处理，得到数字信号并传输至CPU(28)；
CPU(28)根据数字信号计算得到灯杆相对火线的电压并将灯杆相对火线的电压与交流电源相电压和线电压进行比较来判断灯杆的带电状态后通过第一UART模块(22)将灯杆的带电状态传输至无线通信单元(40)；
三轴加速度传感器(31)将采集到的灯杆三维方向上的重力加速度信息通过I2C模块(24)传输至CPU(28)；
CPU(28)对灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆角度值并将灯杆的角度值与灯杆角度阈值进行比较来判断灯杆的倾斜状态后通过第一UART模块(22)将灯杆的倾斜状态传输至无线通信单元(40)。
6.如权利要求5所述的单灯控制设备，其特征在于：所述的上位机将预先设置的灯杆角度阈值下发至路灯管理单元(50)并通过无线通信单元(40)传输至处理单元(20)，处理单元(20)保存灯杆角度阈值并对灯杆进行校准。
7.如权利要求5所述的单灯控制设备，其特征在于：还包括报警单元(60)，报警单元(60)与处理单元(20)中的I/O接口(26)连接；
ADC模块(21)在判断灯杆倾斜或灯杆带电时通过I/O接口(26)输出报警信号至报警单元(30)以使报警单元(30)进行报警。
8.如权利要求7所述的单灯控制设备，其特征在于：ADC模块(21)还用于在判断灯杆倾斜超过预设时间时通过I/O接口(26)输出报警信号至报警单元(30)。
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