CN107094334A - 一种智慧路灯控制模块及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智慧路灯控制模块及系统，所述智慧路灯控制模块包括：电力载波通信模块、网络交换机、传感器数据采集模块、调光控制器以及单片机，所述单片机通过串口与所述传感器数据采集接口连接，所述电力载波通信模块通过串口与所述单片机连接，所述网络交换机通过网口与所述电力载波通信模块连接，所述调光控制器通过串口与所述单片机连接。所述单片机，用以实现上述电力载波通信模块、网络交换机、传感器数据采集接口、调光控制器的通讯和控制。本发明提供了基于电力线组建高带宽通讯网络的一种智慧路灯控制模块，可大幅提高PLC通讯方案的带宽。此外，本发明的系统还能够实现路灯远程开关、传感器数据采集、视频监控传输以及电子广告内容推送显示。

Description

一种智慧路灯控制模块及系统

技术领域

本发明涉及物联网、照明领域，特别涉及一种智慧路灯系统以及实现方法。

背景技术

现有技术中的智慧路灯系统通常而言包括三个模块：

路灯控制模块，用以完成对路灯的智能控制，完成传感器等数据的采集功能；

集中控制器，一方面可以管理单灯控制模块，另一方面与平台进行远程交互；

平台数据服务中心，用以管理路灯控制模块和集中控制器，

市面上的单灯控制模块一般采用窄带PLC(电力线)、Zigbee(无线)等传输模式，并通过集中控制器与平台数据服务中心实现远程交互。无论是PLC还是Zigbee通讯模式，都存在带宽低(通常在几十Kb左右，只能用来对路灯实现远程的开关、传感器数据采集等小数据量传输的使用)的缺点，无法满足场景更为丰富的应用需求，比如路灯安装有视频监控、广播以及电子广告屏等终端的应用场景。

现有的解决方案中采用光纤或双绞线通讯的方式解决高带宽需求，这样做的缺点在于：会导致系统成本及造价的成倍提高。若路灯控制采用PLC或者zigbee，则只能走低带宽数据，应用场景单一且效率低。若高带宽数据采用光纤/网络交换机，则无法实现路灯控制。若使用wifi桥接，实际效果较差，无法满足应用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供基于电力线组建高带宽通讯网络的一种智慧路灯控制模块，可大幅提高PLC通讯方案的带宽。

解决上述技术问题，本发明提供了一种智慧路灯控制模块，包括：电力载波通信模块、网络交换机、传感器数据采集模块、调光控制器以及单片机，

所述单片机通过串口与所述传感器数据采集接口连接，所述电力载波通信模块通过串口与所述单片机连接，所述网络交换机通过网口与所述电力载波通信模块连接，所述调光控制器通过串口与所述单片机连接，

所述电力载波通信模块，用以进行信号传输，并与网关组成局域网；

所述调光控制器，用以控制路灯的开/关以及亮度调节；

所述网络交换机，用以扩展网络设备；

所述传感器数据采集模块，用以提供传感器的数据接入接口；

所述单片机，用以实现上述电力载波通信模块、网络交换机、传感器数据采集接口、调光控制器的通讯和控制。

更进一步，所述网关为物联网网关。

更进一步，所述电力载波通信模块通过交流电力线、同轴线或者双绞线连接进行信号传输。

更进一步，所述调光控制器采用：0-10VDC电平控制和/或PWM波控制的方式，并输出至于其连接的LED路灯。

更进一步，所述调光控制器，包括：LED路灯状态采集器和LED路灯控制驱动器，

所述LED路灯状态采集器，用以采集LED路灯的电压、电流以及功率，

所述LED路灯控制驱动器，用以控制LED路灯。

更进一步，所述网络交换机，用以作为网络摄像机、广告屏、语音通信设备中的一种或者多种扩展网络设备。

更进一步，所述传感器数据采集模块还包括：RS485通信接口和DC-DC转换器。

更进一步，智慧路灯控制模块还包括：一数字拨码开关，

所述数字拨码开关通过IO接口与所述单片机相连，用以提供智慧路灯控制模块ID的识别和认证。

基于上述，本申请提供了一种智慧路灯控制系统，包括：所述的多个智慧路灯控制模块、平台数据服务中心以及多个物联网网关，

多个所述智慧路灯控制模块通过电力线、同轴线或者双绞线进行连接，

所述智慧路灯控制模块通过电力线、同轴线或者双绞线与所述物联网网关连接，

所述物联网网关通过4G、5G或者光纤的方式接入运营商基站，并与所述平台数据服务中心连接进行双向通信。

更进一步，多个所述智慧路灯控制模块安装g.hn通讯模组。

本发明的有益效果：

本申请中的智慧路灯控制模块，由于所述单片机通过串口与所述传感器数据采集接口连接，所述电力载波通信模块通过串口与所述单片机连接，所述网络交换机通过网口与所述电力载波通信模块连接，所述调光控制器通过串口与所述单片机连接。可以通过所述电力载波通信模块，用以进行信号传输，并与网关组成局域网；所述调光控制器，用以控制路灯的开/关以及亮度调节，调光控制器具备PWM及0-10V模拟输出，用于LED的调光控制；所述网络交换机，用以扩展网络设备，从而具备了网络扩展功能，对外提供网口用于其他网络设备的扩展；所述传感器数据采集模块，用以提供传感器的数据接入接口，具备RS-485串口，可用于连接带RS-485/或者带有转接设备的232数据输出接口的传感器。此外，智慧路灯控制模块具备数字拨码模块，从而保证模块ID可识别及认证；

本申请中的智慧路灯控制系统，由于包括：所述的多个智慧路灯控制模块、平台数据服务中心以及多个物联网网关，在本发明中所述的智慧路灯控制模块，采用了新一代的载波通讯g.hn协议，通过电力线或者同轴线或者双绞线在路灯之间组成一张具备高带宽传输能力的传输网络，并与物联网通讯网关连接，物联网网关与平台数据服务中心通过4G/5G或者光纤进行通讯。通过本发明可实现路灯远程开关、传感器数据采集、视频监控传输以及电子广告内容推送显示等智慧路灯功能等等。

附图说明

图1是本发明一实施例中的智慧路灯控制模块结构示意图；

图2是图1产品架构示意图；

图3是本发明一实施例中的智慧路灯控制系统架构示意图。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。

图1是本发明一实施例中的智慧路灯控制模块结构示意图，本实施例中的一种智慧路灯控制模块，包括：电力载波通信模块2、网络交换机3、传感器数据采集模块4、调光控制器5以及单片机1，所述单片机1通过串口与所述传感器数据采集模块4连接，所述电力载波通信模块2通过串口与所述单片机1连接，所述网络交换机3通过网口与所述电力载波通信模块2连接，所述调光控制器通过串口与所述单片机连接，所述电力载波通信模块2，用以进行信号传输，并与网关组成局域网；所述调光控制器5，用以控制路灯的开/关以及亮度调节；所述网络交换机3，用以扩展网络设备；所述传感器数据采集模块4，用以提供传感器的数据接入接口；所述单片机1，用以实现上述电力载波通信模块2、网络交换机3、传感器数据采集接口4、调光控制器5的通讯和控制。单片机1作为电力载波通讯模块2、调光控制器5、传感器数据采集模块4的通讯控制单元，实现各个模块之间的通讯及控制。

作为本实施例中的优选，所述电力载波通信模块2通过交流电力线、同轴线或者双绞线连接进行信号传输。电力线通信全称是电力线载波(Power Line Carrier，PLC)通信，是指利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级)、中压电力线(指10kV电压等级)或低压配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。

在一些实施例中，所述网络交换机3通过网络交换机扩展多种网络设备包括但不限于，网络摄像机、广告屏、语音通信设备等，并利用载波通信模块2的高带宽，实现视频监控、广告发布、语音播放等高带宽数据传输要求。

在一些实施例中，传感器数据采集模块4中包括数据采集接口，用以提供RS485通信接口和DC12V电源，从而实现传感器的数据接入。包括但不限于：光度计、温度计、湿度计、PM2.5传感器、噪声传感器、风力风向计、车流量检测等。

所述光度计，用以检测出路灯部署范围内的光照强度

所述温度计，用以检测出路灯部署范围内的温度，

所述湿度计，用以检测出路灯部署范围内的湿度，

所述PM2.5传感器，用以检测出路灯部署范围内的PM2.5数值，

所述噪声传感器，用以检测出路灯附近位置处的噪声，

所述风力风向计，用以检测出路灯部署范围内的风力强度，

所述车流量检，用以检测出路灯部署范围内的经过车辆。

在一些实施例中，上述的电力载波通信模块2通过交流电力线，或者同轴线或者双绞线进行信号传输，实现所述智慧路灯控制模块与物联网网关的通信，从而组成小型局域网。

在一些实施例中，上述的调光控制器5中，所述单片机1通过电力载波通信模块2接收平台数据中心的控制命令实现路灯的开关、亮度调节控制，控制方式包括但不限于：电平(0-10V DC)或者PWM波控制。

作为本实施例中的优选，所述网关为物联网网关。所述物联网网关将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备，物联网网关可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换既可以实现广域互联也可以实现局域互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能，平台运营商或者使用者可了解各节点的相关信息，并实现远程控制。物联网网关具有广泛的接入能力，目前用于近程通信的技术标准很多，包括但不限于，Lonworks、ZigBee、6LowPAN、RUBEE等。

物联网网关首先要对网关进行管理，如注册管理、权限管理、状态监管等。网关实现子网内的节点的管理，如获取节点的标识、状态、属性、能量等，以及远程实现唤醒、控制、诊断、升级和维护等。由于子网的技术标准不同，协议的复杂性不同，所以网关具有的管理性能力不同。物联网网关可以从不同的感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。

在一些实施例中，所述调光控制器5采用：0-10VDC电平控制和/或PWM波控制的方式，并输出至与其连接的LED路灯。

如图2所示，在一些实施例中，所述调光控制器5，包括：LED路灯状态采集器和LED路灯控制驱动器，所述LED路灯状态采集器，用以采集LED路灯的电压、电流以及功率，所述LED路灯控制驱动器，用以控制LED路灯。

如图2所示，作为本实施例中的优选，所述网络交换机3，用以作为网络摄像机、广告屏、语音通信设备中的一种或者多种扩展网络设备。

如图2所示，所述传感器数据采集模块4还包括：RS485通信接口和DC-DC转换器。

作为本实施例中的优选，所述图2是图1产品架构示意图，在智慧路灯控制模块中还包括：一数字拨码开关，所述数字拨码开关通过IO接口与所述单片机相连，用以提供智慧路灯控制模块ID的识别和认证。由于智慧路灯控制模块具备数字拨码开关，从而保证智慧路灯模块ID可识别及认证。

图3是本发明一实施例中的智慧路灯控制系统架构示意图，本实施例中的一种智慧路灯控制系统，包括：所述的多个智慧路灯控制模块100、平台数据服务中心300以及多个物联网网关200能够等同于集中控制器，多个所述智慧路灯控制模块100通过电力线、同轴线或者双绞线进行连接，所述智慧路灯控制模块100通过过电力线、同轴线或者双绞线与与所述物联网网关200连接，所述物联网网关200通过4G、5G或者光纤的方式接入运营商基站，并与所述平台数据服务中心300连接进行双向通信。本实施例中的智慧路灯控制系统，采用了新一代的载波通讯g.hn协议，通过电力线或者同轴线或者双绞线在路灯之间组成一张具备高带宽传输能力的传输网络，并与物联网通讯网关连接，物联网网关与平台数据服务中心通过4G/5G或者光纤进行通讯。通过本实施例可实现路灯远程开关、传感器数据采集、视频监控传输以及电子广告内容推送显示等智慧路灯功能。本是实施例中智慧路灯控制系统，基于电力线组建高带宽通讯网络的目标，相较于低带宽PLC方案，大幅提高了PLC通讯方案的带宽。

此外，本实施例中由于包括多个智慧路灯控制模块100，实现基于电力线组建高带宽通讯网络，无需额外部署光纤等传统方案，大幅降低了成本。

本实施例中所述的智慧路灯系统包括路灯远程控制，状态监测，传感器数据采集，视频传输、广告数据传输以及语音传输等高带宽类型的数据采集和传输功能，丰富了智慧路灯系统的多样性。

作为本实施例中的优选，多个所述智慧路灯控制模块100安装g.hn通讯模组，g.hn国际标准将电源线、双绞线和同轴电缆都纳入到家庭网络有线传输媒质中，能够最大程度地利用已布设的各种线缆，在网络覆盖及终端接入层面上为物联网的普及提供了现实的实体支撑。由于采用g.hn通讯模组，可以把现有的双绞线，同轴电缆以及电源线(电力线)进行资源整合，实现统一传输，从而显著降低安装和运营成本。简单地说，就是G.hn标准及其产品可以尽可能地利用现有的已布设的各种常见线缆，大幅减少物联网的基础设施建设成本和工期，从而在根本上跨越了物联网大规模商业化应用的最大障碍。

作为本实施例中的优选，智慧路灯控制模块100中的调光控制器5的LED状态采集模块具备采集LED路灯的电压、电流和功率等功能，定时上传至平台数据中心。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。

此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。

Claims (10)

1.一种智慧路灯控制模块，其特征在于，包括：电力载波通信模块、网络交换机、传感器数据采集模块、调光控制器以及单片机，

所述单片机通过串口与所述传感器数据采集接口连接，所述电力载波通信模块通过串口与所述单片机连接，所述网络交换机通过网口与所述电力载波通信模块连接，所述调光控制器通过串口与所述单片机连接，

所述电力载波通信模块，用以进行信号传输，并与网关组成局域网；

所述调光控制器，用以控制路灯的开/关以及亮度调节；

所述网络交换机，用以扩展网络设备；

所述传感器数据采集模块，用以提供传感器的数据接入接口；

所述单片机，用以实现上述电力载波通信模块、网络交换机、传感器数据采集接口、调光控制器的通讯和控制。

2.根据权利要求1所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，所述网关为物联网网关。

3.根据权利要求1所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，所述电力载波通信模块通过交流电力线、同轴线或者双绞线连接进行信号传输。

4.根据权利要求1所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，所述调光控制器采用：0-10VDC电平控制和/或PWM波控制的方式，并输出至于其连接的LED路灯。

5.根据权利要求4所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，所述调光控制器，包括：LED路灯状态采集器和LED路灯控制驱动器，

所述LED路灯状态采集器，用以采集LED路灯的电压、电流以及功率，

所述LED路灯控制驱动器，用以控制LED路灯。

6.根据权利要求1所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，所述网络交换机，用以作为网络摄像机、广告屏、语音通信设备中的一种或者多种扩展网络设备。

7.根据权利要求1所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，所述传感器数据采集模块还包括：RS485通信接口和DC-DC转换器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的智慧路灯控制模块，其特征在于，还包括：一数字拨码开关，

所述数字拨码开关通过IO接口与所述单片机相连，用以提供智慧路灯控制模块ID的识别和认证。

9.一种智慧路灯控制系统，其特征在于，包括：如权利要求1所述的多个智慧路灯控制模块、平台数据服务中心以及多个物联网网关，

多个所述智慧路灯控制模块通过电力线、同轴线或者双绞线进行连接，

所述智慧路灯控制模块通过电力线、同轴线或者双绞线与所述物联网网关连接，

所述物联网网关通过4G、5G或者光纤的方式接入运营商基站，并与所述平台数据服务中心连接进行双向通信。

10.根据权利要求9所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，多个所述智慧路灯控制模块安装g.hn通讯模组。