CN107424404A - 一种基于路灯配电线路的物联网平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电路通信技术领域，具体涉及一种基于路灯配电线路的物联网平台。所述物联网平台包括：至少一照明终端；至少一通信网关，所述通信网关与位于配电柜内的载波机连接，形成一区域数据通信子网，若干个区域数据通信子网分别通过通信网关将监测数据回传至云服务器中，在街道或城区内所有路灯线路上都按照上述方法，搭建物联网平台，由于路灯电力线遍布整个地区，所述路灯设置传感器/仪表，监测采集相应路灯区域的环境数据，所述载波机通过路由器将解调信号远程传输至云端服务器，搭建出该区域的物联网平台。整个物联网平台在不改变原先电力线布局的情况下，搭建物联网平台，无需重新布线，无需天线，十分容易普及推广，具有极强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电路通信技术领域，具体涉及一种基于路灯配电线路的物联网平台。
背景技术
在现有技术中，路灯作为城市的基础设施，分布于城市的每个角落。对于电力线载波通信来说，路灯的配电线路是天然、低成本、可靠而又兼顾的传输媒介，只要有路灯的地方，就可以通过电力线载波通信技术实现联网，这样变可以利用路灯线路构建覆盖整个城市的电力线载波通信网络，相较于无线技术，电力线载波通信同样无需重新布线，只依靠路灯配电线路进行通信；而且电力线载波通信无需天线，更便于施工，而目前市面上还没有出现相关的物联网平台。
发明内容
为了有效解决上述问题，本发明提供一种基于路灯配电线路的物联网平台。
本发明的具体技术方案如下：一种基于路灯配电线路的物联网平台，所述物联网平台包括：
至少一照明终端，每个所述照明终端都具有唯一位置信息，并通过电力线与配电柜连接；
至少两个具有调制、及解调信号的载波机，所述载波机分别与照明终端、及配电柜连接，并通过电力线进行载波信号的数据通信；
至少一通信网关，所述通信网关与位于配电柜内的载波机连接，形成一区域数据通信子网，若干个区域数据通信子网分别通过通信网关将监测数据回传至云服务器中，并搭建遍布整个地区的数据通信网络；
所述载波机上设置有通讯模块，所述通讯模块为PLC有线通讯模块，所述载波机上还设置有数据计量单元、及继电器，用于控制所述照明终端的工作状态、及通讯交互。
进一步地，所述载波机具备RS485/Can/SPI接口，并界定与配电柜连接的载波机为第一载波机，与照明终端连接的载波机为第二载波机；
所述物联网平台还包括传感单元，所述传感单元通过所述第二载波机的RS485/Can/SPI接口连接。
进一步地，所述智能网关为路由器，所述路由器通过以太网/光纤/4G设备与云端服务器相连接。
进一步地，所述第一载波机与第二载波机通过电力线加载调制信号进行数据通信。
进一步地，所述物联网平台还包括一显示终端，所述显示终端与所述云端服务器连接；
所述显示终端包括但不限于控制台、移动终端。
进一步地，所述数据计量单元包括一第一采样单元、一第二采样单元、及一第三采样单元，其中所述第一采样单元为通过铜锰电阻采集回路电流；所述第三采样单元为通过分压电阻采集火线和零线间电压；所述第二采样单元为通过电流互感器采集火线和零线的电流矢量和。
进一步地，所述照明终端与所述配电柜通过所述PLC有线通讯模块，进行电力线载波的信息传输。
进一步地，所述传感单元包括但不限于光线传感器、人体传感器。
进一步地，所述通信网关获取每个照明终端的工作状态、及亮灯位置，并根据亮灯习惯，预先规划亮灯路径。
进一步地，所述照明终端为路灯；
所述配电柜为路灯配电柜。
本发明的有益之处：在街道或城区内所有路灯线路上都按照上述方法，搭建物联网平台，由于路灯电力线遍布整个地区，所述路灯端设置传感器/仪表，监测采集相应路灯区域的环境数据，并通过第二载波机将该路灯的用电数据、及环境数据传递至第一载波机，所述第一载波机解调高频载波信号，并反馈至路灯配电柜，实现相应路灯的开关；所述第一载波机通过路由器将解调信号远程传输至云端服务器，搭建出该区域的物联网平台。整个物联网平台在不改变原先电力线布局的情况下，基于原有电力线网络进行二次升级，搭建物联网平台，无需重新布线，无需天线，十分容易普及推广，具有极强的实用性。
附图说明
图1为本发明一实施例的整体结构连接关系图；
图2所示，所述载波机内部的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
如图1所示，为本发明一实施例的整体结构连接关系图，该实施例提供了一种基于路灯2配电线路的物联网平台，所述物联网平台包括至少一载波机1、至少一路灯2、至少一通信网关3、至少一路灯2配电柜4、及云端服务器5，所述路灯2配电柜4通过电力线连接所述路灯2，并为路灯2供电，在每个路灯2配电柜4内的电路都单独连接一所述载波机1、及一通信网关3，在所述路灯2配电柜4内的载波机1界定为第一载波机11，每个所述路灯2都单独连接另一载波机1，与所述路灯2连接的载波机1界定为第二载波机12，所述第二载波机12可采集所述路灯2的用电数据，并将相对应的用电数据电力线载波通信技术传输至所述第一载波机11上，实现所述第一载波机11与第二载波机12的相互通信。
在对应的路灯2配电柜4中，所述通信网关3与所述第一载波机11相互连接，进行数据交互，并所述通信网关3与云端服务器5相互连接，进行数据交互，所述云端服务器5获得覆盖对应区域的数据通信网络，并搭建相应的物联网平台，实现云端服务器5可远程实时监测、及操纵所述路灯2的工作状态。
具体为，所述第一载波机11、及第二载波机12为具有电力线通信功能的载波机1，所述载波机1将要传输的数据调制成高频载波信号，通过电力线发送出去；在电力线另一端的载波机1接收的高频载波信号，并解调出传输数据，进一步地，所述载波机1具备RS485/Can/SPI等接口，并通过通信接口连接传感器和仪表等设备，实现数据交换。
所述通信网关3具体为设置在所述路灯2配电柜4内的路由器，所述路由器通过通过SPI/UART等接口与所述第一载波机11相连接，进行数据交换；所述路由器通过以太网/光纤/4G等设备与云端服务器5相连，实现将路灯2处采集的用电数据、环境数据通过电力线载波通信传输至路由器，并通过路由器将数据回传至云端服务器5。
在所述物联网平台中，所述路灯2配电柜4连接路灯2，实现路灯2的供电、及开关控制，所述路灯2为的最小管理单元，即一条路灯2电力线路为一条传输信号途径，所述第一载波、第二载波机12分别设置在路灯2电力线路的两端，通过路灯2电力线路实现数据传输，在所述路灯2电力线路覆盖的范围搭建一个数据传输网络，实现区域物联。
进一步地，在所述路灯2上安装传感器/仪表等设备，并通过第二载波机12的RS485/CAN/SPI接口，与设置在路灯2上的第二载波机12相连接，所述传感器包括但不限于光线传感器、人体传感器，所述第二载波机12与第一载波机11通过路灯2电力线进行数据传输，所述第一载波机11读取所述传感器/仪表的监测数据，实现在该路灯2线路覆盖的区域内搭建出可监测环境的区域物联网。
如图2所示，所述载波机内部的电路图，所述第一载波机11与第二载波机12的内部电路相同，在此仅以第一载波机11的内部电路进行阐述原理，所述载波机1上设置有通讯模块，所述通讯模块为PLC有线通讯模块1101，所述载波机1上还设置有数据计量单元1103、及继电器1107，用于控制所述照明终端的工作状态、及通讯交互；所述PLC有线通讯模块1101加载在电力线上，并通过滤波保护电路1102，进行过滤电路噪音，所述滤波保护电路1102为常规的滤波电路模块，同时所述数据计量单元1103加载在载波机1上，检测相应的信息，具体为，所述第二载波机12的数据计量单元1103检测收集对应照明终端的用电数据，并通过PLC有线通讯模块1101将用电信息传输至所述第一载波机11内，所述第一载波机11内的数据计量单元检测每一条线路的用电数据，并将收集的用电数据通过通信网关3，回传至云端服务器5，从而检测每条照明终端的电路线的用电数据，防止偷电、漏电，实现智能化控制每一个所述照明终端；
所述数据计量单元1103包括一第一采样单元1106、一第二采样单元1104、及一第三采样单元1105，其中所述第一采样单元1106具体为通过铜锰电阻采集回路电流；所述第三采样单元1105具体为通过分压电阻采集火线和零线间电压；实现电能计量(有功、无功和功率因数)和电压、电流的采集，所述第二采样单元1104具体为通过电流互感器采集火线和零线的电流矢量和，实现负载漏电检测。
所述滤波保护电路1102阻止电力线上的雷击、浪涌等干扰进入载波机1内部，能够为PLC有线通讯模块1101的高频电力线载波信号提供耦合通道并将高压信号和低压信号隔离，发送时，将高频载波信号从PLC有线通讯模块1101传输到电力线上，接收时，将高频载波信号从电力线上传送到PLC有线通讯模块1101上。
所述PLC有线通讯模块1101为一PLC单元；本发明提供的控制单元能够实现采集负载的数据包括：负载的电压、负载的电流、功率、开关状态、故障信息、及PLC固有的工作信息(包括ID、中继级数等)。
所述继电器1107连接电力线上，并通过接收所述载波机1控制信号后，控制所述照明终端的开关、及亮度调节，具体为，所述照明终端可通过所述载波机1控制动作，也可以通过传感器/仪表等设备，由环境变化触发所述载波机1启动继电器1107工作，实现所述照明终端的启动，并将所述照明终端的工作状态，通过PLC有线通讯模块1101回传至云端服务器5。
所述保护滤波单元阻止电力线上的雷击、浪涌等干扰进入控制电源内部，能够为PLC通讯单元的高频电力线载波信号提供耦合通道并将高压信号和低压信号隔离，发送时，将高频载波信号从PLC通讯单元传输到电力线上，接收时，将高频载波信号从电力线上传送到PLC通讯单元上。
所述物联网平台还包括一显示终端，所述显示终端与所述云端服务器5连接，所述显示终端包括但不限于控制台、移动终端，用户通过所述显示终端可远程获取整个物联网内的路灯2的照明情况、及路灯2周围的环境变化，实现远程监测、及操纵所述路灯2的工作状态。
所述通信网关3获取每个照明终端的工作状态、及亮灯位置，并根据亮灯习惯，预先规划亮灯路径。具体为，每个所述照明终端在安装时，都被设置有唯一的地理位置信息，所述通信网关3内输入对应的每一个照明终端的地理位置信息，形成照明终端的分布地图，所述通信网关3具有微处理芯片，所述微处理芯片具有学习功能，记忆学习每一个所述照明终端依次被触发的亮灯顺序、及相应的亮灯时间，在收集到大量数据后，搭建相应的亮灯路径模型；
在某一位置的照明终端被触发时，所述通信网关3基于以往的亮灯规律，通过第一载波机11、及第二载波机12的电力线载波通信，远程传输控制指令，控制该亮灯路径上的照明终端，依次亮起，实现智能照明，构建智慧型城市照明系统。
通过本发明可实现以下功能具体为：
搭建物联网平台：在街道或城区内所有路灯2线路上都按照上述方法，搭建物联网平台，由于路灯2电力线遍布整个地区，所述路灯2端设置传感器/仪表，监测采集相应路灯2区域的环境数据，并通过第二载波机12将该路灯2的用电数据、及环境数据传递至第一载波机11，所述第一载波机11解调高频载波信号，并反馈至路灯2配电柜4，搭建数据传输通信网络；
负载漏电保护功能：通过检测负载火线和零线的电流矢量和，实现对负载的漏电流检测和保护；
电能计量功能：实时采集负载火线和零线电流，对负载的电压、电流、有功功率、无功功率进行测量；
电力网络的智能升级：所述第一载波机11通过路由器将解调信号远程传输至云端服务器5，搭建出该区域的物联网平台。整个物联网平台在不改变原先电力线布局的情况下，基于原有电力线网络进行二次升级，搭建物联网平台，无需重新布线，无需天线，十分容易普及推广，具有极强的实用性。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述物联网平台包括：
至少一照明终端，每个所述照明终端都具有唯一位置信息，并通过电力线与配电柜连接；
至少两个具有调制、及解调信号的载波机，所述载波机分别与照明终端、及配电柜连接，并通过电力线进行载波信号的数据通信；
至少一通信网关，所述通信网关与位于配电柜内的载波机连接，形成一区域数据通信子网，若干个区域数据通信子网分别通过通信网关将监测数据回传至云服务器中，并搭建遍布整个地区的数据通信网络；
所述载波机上设置有通讯模块，所述通讯模块为PLC有线通讯模块，所述载波机上还设置有数据计量单元、及继电器，用于控制所述照明终端的工作状态、及通讯交互。
2.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述载波机具备RS485/Can/SPI接口，并界定与配电柜连接的载波机为第一载波机，与照明终端连接的载波机为第二载波机；
所述物联网平台还包括传感单元，所述传感单元通过所述第二载波机的RS485/Can/SPI接口连接。
3.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述智能网关为路由器，所述路由器通过以太网/光纤/4G设备与云端服务器相连接。
4.根据权利要求2所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述第一载波机与第二载波机通过电力线加载调制信号进行数据通信。
5.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述物联网平台还包括一显示终端，所述显示终端与所述云端服务器连接；
所述显示终端包括但不限于控制台、移动终端。
6.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述数据计量单元包括一第一采样单元、一第二采样单元、及一第三采样单元，其中所述第一采样单元为通过铜锰电阻采集回路电流；所述第三采样单元为通过分压电阻采集火线和零线间电压；所述第二采样单元为通过电流互感器采集火线和零线的电流矢量和。
7.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述照明终端与所述配电柜通过所述PLC有线通讯模块，进行电力线载波的信息传输。
8.根据权利要求2所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述传感单元包括但不限于光线传感器、人体传感器。
9.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述通信网关获取每个照明终端的工作状态、及亮灯位置，并根据亮灯习惯，预先规划亮灯路径。
10.根据权利要求1所述一种基于路灯配电线路的物联网平台，其特征在于，所述照明终端为路灯；
所述配电柜为路灯配电柜。
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