CN107682989B - 基于rs485通讯的路灯控制系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RS485通讯的路灯控制系统及其应用，其中，系统包括服务器、集中控制器、中继器以及单灯控制器；中继器通过串口通信与对应的单灯控制器建立第二通讯链路；并且通过串口通信将中继器两两建立第一通讯链路；将第一通讯链路和第二通讯链路作为传输通道，将服务器中的控制指令通过集中控制器传输至中继器后，对控制指令进行转换得到串口指令信号对每个路灯进行管理。本发明不仅具有结构简单、安装方便、使用安全可靠；而且实现了设置两条通讯链路进行通讯管理，使得对路灯的控制时间短，抗信号串扰能力强，方便对路灯进行管理控制。

Description

基于RS485通讯的路灯控制系统及其应用

技术领域

本发明涉及路灯控制技术领域，尤其涉及一种基于RS485通讯的路灯控制系统及其应用。

背景技术

路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，隧道作为公路道路的一个组成部分，极大的方便了道路的运行，大大缩短了城市间的距离。通过国家有关道路控制规范，要求所有的隧道路灯都将具备智能化控制，可以实现道路按需照明，降低电力成本，提高维护能力。

传统的路灯控制系统一般采用了电力载波通讯或者无线通讯的控制方式。但是在隧道路灯照明智能控制中，电力载波通讯存在的问题是：电力载波通讯由于速率比较低，而且指令是通过电力线来进行传输，所以在大量路灯需要控制的前提下，无法做到高的时效性；并且随着路灯数量的增加会使电力线干扰增强，容易出现数据丢包的情况，导致控制时间比较长等问题。尤其是在需要查询所有路灯数据的情况下，需要的通讯时间更加长。

无线通讯在隧道路灯控制中存在的问题是，在隧道中容易出现隧道效应，即信号会收到隧道壁的不断反射，导致信号串扰，影响整个无线通讯。而且由于无线通讯的限制，尤其是ZIGBEE通讯方式，每个中心控制器所带的节点数量有限，最高只能达到255个节点，所以无线在隧道使用中，就需要多个中心控制器来进行分频点通讯，导致了成本的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于RS485通讯的路灯控制系统及其应用，不仅具有结构简单、安装方便、使用安全可靠；而且实现了设置两条通讯链路进行通讯管理，使得对路灯的控制时间短，抗信号串扰能力强，方便对路灯进行管理控制。

本发明提供了一种基于RS485通讯的路灯控制系统，包括服务器、集中控制器、中继器以及单灯控制器；

所述服务器，连接所述集中控制器，用于将路灯的控制指令发送至所述集中控制器；

所述集中控制器，连接在电力线的供电线路上，并通过串口通信与所述中继器连接，用于转发所述控制指令；

所述中继器，通过串口通信与对应的所述单灯控制器建立第二通讯链路；并且通过串口通信将所述中继器两两建立第一通讯链路；所述中继器用于将所述控制指令转换成串口指令信号，并根据所述第一通讯链路和第二通讯链路将所述串口指令信号转发至对应的所述单灯控制器；

所述单灯控制器，用于接收所述串口指令信号，并根据所述串口指令信号对路灯进行管理。

作为一种可实施方式，所述中继器包括第一中继器和第二中继器；

所述第一中继器，分别连接所述集中控制器、单灯控制器以及第二中继器；用于将所述控制指令转换成串口指令信号，并根据所述第二通讯链路将所述串口指令信号转发至对应的所述单灯控制器；同时根据所述第一通讯链路将所述串口指令信号转发至所述第二中继器；

所述第二中继器，连接所述单灯控制器；用于接收所述串口指令信号，并根据所述第二通讯链路将所述串口指令信号转发至对应的所述单灯控制器；同时根据所述第一通讯链路将所述串口指令信号转发至相连的第二中继器。

作为一种可实施方式，所述第一中继器包括第一数据通道和第二数据通道；

所述第一数据通道，一端连接所述集中控制器，另一端通过所述第一通讯链路连接第二中继器；

所述第二数据通道，一端连接所述集中控制器，另一端通过所述第二通讯链路连接所述单灯控制器。

作为一种可实施方式，所述第二中继器包括第三数据通道和第四数据通道；

所述第三数据通道，通过所述第一通讯链路连接相连的第二中继器；

所述第四数据通道，一端通过所述第一通讯链路连接所述第一中继器，另一端通过所述第二通讯链路连接单灯控制器。

作为一种可实施方式，所述串口通信为RS485通信。

作为一种可实施方式，所述服务器包括存储模块；

所述存储模块，用于保存与路灯控制有关的各种数据。

作为一种可实施方式，本发明提供的基于RS485通讯的路灯控制系统还包括管理中心；

所述管理中心，与服务器连接，用于根据预设的路灯控制方案生成各类对应的控制指令，通过所述控制指令对路灯进行远程管理。

作为一种可实施方式，所述服务器通过通信模块连接所述集中控制器；

所述通信模块为有线通信模块和/或无线通信模块。

作为一种可实施方式，所述无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块以及WIFI通信模块中的一种或多种。

一种所述基于RS485通讯的路灯控制系统的应用，用于对隧道中的路灯进行控制管理。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明提供的基于RS485通讯的路灯控制系统及其应用，其中，系统包括服务器、集中控制器、中继器以及单灯控制器；中继器通过串口通信与对应的单灯控制器建立第二通讯链路；并且通过串口通信将中继器两两建立第一通讯链路；将第一通讯链路和第二通讯链路作为传输通道，将服务器中的控制指令通过集中控制器传输至中继器后，对控制指令进行转换得到串口指令信号对每个路灯进行管理。本发明不仅具有结构简单、安装方便、使用安全可靠；而且实现了设置两条通讯链路进行通讯管理，使得对路灯的控制时间短，抗信号串扰能力强，方便对路灯进行管理控制。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的基于RS485通讯的路灯控制系统的流程示意图；

图2为图1中第一中继器的结构示意图。

图中：1、服务器；2、集中控制器；3、中继器；31、第一中继器；311、第一接口芯片；312、第二接口芯片；313、第三接口芯片；314、第四接口芯片；315、单片机；32、第二中继器；4、单灯控制器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1，本发明实施例一提供的基于RS485通讯的路灯控制系统，包括以下步骤：包括服务器1、集中控制器2、中继器3以及单灯控制器4；

服务器1连接集中控制器2，用于将路灯的控制指令发送至集中控制器2；

集中控制器2连接在电力线的供电线路上，并通过串口通信与中继器3连接，用于转发控制指令；

中继器3通过串口通信与对应的单灯控制器4建立第二通讯链路；并且通过串口通信将中继器3两两建立第一通讯链路；中继器3用于将控制指令转换成串口指令信号，并根据第一通讯链路和第二通讯链路将串口指令信号转发至对应的单灯控制器4；

单灯控制器4用于接收串口指令信号，并根据串口指令信号对路灯进行管理。

需要说明的是，本发明中，服务器1可以用云平台替代，较优的，如图1所示采用服务器1，用于将路灯的控制指令发送至集中控制器2，并且在服务器1中设有存储模块用于保存与路灯控制有关的各种数据。而路灯的控制指令可以是控制路灯的开关、调功率、查询各种路灯的工作状态以及对于单灯控制器4的地址信息等指令，在此就不一一列举。通过这些控制控制快速准确寻址，实现对路灯的智能化管理。串口通信为可以为RS485通信、I2C通信以及SPI通讯的一种。

在一条路灯线中，集中控制器2可以设置一个，也可以设置多个。于本实施例中，只设置一个集中控制器2通过中继器3和单灯控制器4对整条路灯线中的路灯进行管理。通过串口通信根据中继器3、单灯控制器4建立第一通讯链路和第二通讯链路；第一通讯链路只是将接收的串口指令信号从一个中继器3中转发至下一个中继器3中；而第二通讯链路将接收的串口指令信号进行转发至对应的单灯控制器4中，实现对路灯进行管理。两条通讯链路相互独立，互补干扰，实现快速稳定控制。从中继器3中直接将接收到的数据进行分路处理，这里的分路处理可以是通过中继器3内部设置的通道实现，也可以是通过内置的处理模块进行控制。如果是通过处理模块进行控制，在接收到数据时，通过其内置的处理模块对接收到是数据进行判断，如果已经是串口指令信号则直接对其进行转发；如果接收到的数据是控制指令，则将控制指令转换成串口指令信号，再进行后续处理。于其他实施例中，设置多个集中控制器2，则只需要把每个集中控制器2连接其对应的中继器3；将路灯线进行划分，每个集中控制器2控制一块区域即可，实现过程可以参照本发明的实施例一。

而一个中继器3可以与多个单灯控制器4连接，而单灯控制器4直接设置在路灯上，对该路灯进行管理。这里管理可以是控制路灯的开关、调功率等各种控制路灯的工作状态。

本发明提供的基于RS485通讯的路灯控制系统，包括服务器1、集中控制器2、中继器3以及单灯控制器4；中继器3通过串口通信与对应的单灯控制器4建立第二通讯链路；并且通过串口通信将中继器3两两建立第一通讯链路；将第一通讯链路和第二通讯链路作为传输通道，将服务器1中的控制指令通过集中控制器2传输至中继器3后，对控制指令进行转换得到串口指令信号对每个路灯进行管理。本发明不仅具有结构简单、安装方便、使用安全可靠；而且实现了设置两条通讯链路进行通讯管理，使得对路灯的控制时间短，抗信号串扰能力强，方便对路灯进行管理控制。

进一步的，中继器3包括第一中继器31和第二中继器32；

第一中继器31分别连接集中控制器2、单灯控制器4以及第二中继器32；用于将控制指令转换成串口指令信号，并根据第二通讯链路将串口指令信号转发至对应的单灯控制器4；同时根据第一通讯链路将串口指令信号转发至第二中继器32；

第二中继器32连接单灯控制器4；用于接收串口指令信号，并根据第二通讯链路将串口指令信号转发至对应的单灯控制器4；同时根据第一通讯链路将串口指令信号转发至相连的第二中继器32。

在串口通信为RS485通信时，集中控制器2的RS485通讯只针对与2个第一中继器31；也就是只针对2个RS485节点，所以只要考虑到集中控制器2与第一中继器31之间以及两两相连的第二中继器32之间连接线不要超过极限的通讯线缆长度就可以。而且每个第一中继器31与第二中继器32的控制节点都能达到255个，使得整个路灯控制系统中控制的路灯数量翻倍增加。并且由于有两条通讯链路的存在，那么在故障判断的情况下，可以不影响整个智能控制。第一通讯链路中，只要有一个中继器出现了故障，那么该中继器一下的所有控制都将失效，所以可以直接判断出那个中继器出现了故障，可以直接更换或者维修。第二通讯链路中，只要有一个单灯控制器4出现了故障，那么只会影响到该第二通讯链路中的终端路灯无法控制，由于每个第二通讯链路都是独立的，所以可以很快的定位故障，直接排除该第二通讯链路下的单灯控制器4即可。

进一步的，通过中继器3内部设置的通道实现分路处理，可以是第一中继器31包括第一数据通道和第二数据通道；

第一数据通道，一端连接集中控制器2，另一端通过第一通讯链路连接第二中继器32；

第二数据通道，一端连接集中控制器2，另一端通过第二通讯链路连接单灯控制器4。

进一步的，通过中继器3内部设置的通道实现分路处理，可以是第二中继器32包括第三数据通道和第四数据通道；

第三数据通道，通过第一通讯链路连接相连的第二中继器32；

第四数据通道，一端通过第一通讯链路连接第一中继器31，另一端通过第二通讯链路连接单灯控制器4。

需要说明的是，第一中继器31和第二中继器32的内部结构是相同的，即第一数据通道和第三数据通道相同，该数据通道由两个接口芯片相连成。对接收到的控制指令转换成串口指令信号后进行转发给相连的第二中继器32。第二数据通道和第四数据通道相同，该数据通道由两个接口芯片和处于两个接口芯片中的处理器相连成。对于不同控制数量的单灯控制器4，所采用的接口芯片根据需求选择。比如，如果需要的单灯控制器4只要50个，则只要采用128位的节点数RS485接口芯片，提高单灯控制器4的稳定性。

如图2所示，对上述第一中继器31的具体结构组成结合通讯链路进行说明：

第一通讯链路，其中，第一中继器31的RS485第一接口芯片311与RS485第三接口芯片313与集中控制器2连接，接口芯片内部具有自动转换发送与接收模块；由RS485第三接口芯片313转换成RS485串口指令信号传输给第二中继器32，形成通讯链路，第二中继器32内部也具有两片RS485接口芯片来接收信号，其中一路通过同样的结构传输至下一级的第二中继器32。

第二通讯链路，RS485第二接口芯片312接收到集中控制器2发送过来的控制指令，RS485第二接口芯片312将控制指令转换为串口信号TX/RX，传输给单片机315，单片机315解析处理指令，再传输给RS485第四接口芯片314，通过RS485第四接口芯片314转换为RS485串口指令信号发送给单灯控制器4。

进一步的，服务器1包括存储模块；存储模块，用于保存与路灯控制有关的各种数据。有利于实现对路灯的智能管理，还可以根据这些数据建立数据库，完成对历史数据的追溯，方便统计研究，分析路灯的使用效果。

进一步的，本发明实施例二提供的基于RS485通讯的路灯控制系统还包括管理中心；管理中心与服务器1连接，用于根据预设的路灯控制方案生成各类对应的控制指令，通过控制指令对路灯进行远程管理。根据路灯智能化的管理需求，可以直接根据路灯的控制方案对路灯进行管理，方便使用，智能化程度高。比如在需要对路灯照明增加控制时，根据日照度、夜间或者白天，节假日或者通过车流量进行判断，制定相应的路灯控制方案，再根据路灯控制方案生成具体的控制指令来进行路灯的控制，实现路灯的开关、调功率、查询各种路灯的工作状态等功能，使隧道具备了智能化管理的能力。

进一步的，服务器1通过通信模块连接集中控制器2；通信模块为有线通信模块和/或无线通信模块。而无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块以及WIFI通信模块中的一种或多种。根据应用场景和使用需求，选择相应的通信模块。于本实施例中，对通信模块的选择并不进行限制。

同时，本发明还提供了上述基于RS485通讯的路灯控制系统的应用，用于对隧道中的路灯进行控制管理。克服了在隧道中路灯控制的使用难题，比如，传统的路灯控制系统一般采用了电力载波通讯或者无线通讯的控制方式。但是在隧道路灯照明智能控制中，电力载波通讯存在的问题是：电力载波通讯由于速率比较低，而且指令是通过电力线来进行传输，所以在大量路灯需要控制的前提下，无法做到高的时效性；并且随着路灯数量的增加会使电力线干扰增强，容易出现数据丢包的情况，导致控制时间比较长等问题。尤其是在需要查询所有路灯数据的情况下，需要的通讯时间更加长。无线通讯在隧道路灯控制中存在的问题是，在隧道中容易出现隧道效应，即信号会收到隧道壁的不断反射，导致信号串扰，影响整个无线通讯。而且由于无线通讯的限制，尤其是ZIGBEE通讯方式，每个中心控制器所带的节点数量有限，最高只能达到255个节点，所以无线在隧道使用中，就需要多个中心控制器来进行分频点通讯，导致了成本的提升。

本发明的基于RS485通讯的路灯控制系统不仅具有结构简单、安装方便、使用安全可靠；而且实现了设置两条通讯链路进行通讯管理，使得对路灯的控制时间短，抗信号串扰能力强，方便对路灯进行管理控制。而且基于RS485通讯避免了由电力载波通讯和无线通讯时出现的各种弊端。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，包括服务器、集中控制器、中继器以及单灯控制器；

所述服务器，连接所述集中控制器，用于将路灯的控制指令发送至所述集中控制器；

所述集中控制器，连接在电力线的供电线路上，并通过串口通信与所述中继器连接，用于转发所述控制指令；

所述中继器，通过串口通信与对应的所述单灯控制器建立第二通讯链路；并且通过串口通信将所述中继器两两建立第一通讯链路；所述中继器用于将所述控制指令转换成串口指令信号，并根据所述第一通讯链路和第二通讯链路将所述串口指令信号转发至对应的所述单灯控制器，所述中继器包括第一中继器和第二中继器；

所述第一中继器，分别连接所述集中控制器、单灯控制器以及第二中继器；用于将所述控制指令转换成串口指令信号，并根据所述第二通讯链路将所述串口指令信号转发至对应的所述单灯控制器；同时根据所述第一通讯链路将所述串口指令信号转发至所述第二中继器，所述第一中继器包括第一数据通道和第二数据通道；

所述第一数据通道，一端连接所述集中控制器，另一端通过所述第一通讯链路连接第二中继器，所述第一中继器包括第一接口芯片和第三接口芯片，其中，集中控制器与第一接口芯片的一端连接，第一接口芯片的另一端与第三接口芯片连接，第三接口芯片的另一端与第二中继器连接；

所述第二数据通道，一端连接所述集中控制器，另一端通过所述第二通讯链路连接所述单灯控制器，所述第一中继器还包括第二接口芯片、单片机和第四接口芯片，其中，集中控制器与第二接口芯片的一端连接，第二接口芯片的另一端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与第四接口芯片连接，第四接口芯片的另一端与单灯控制器连接；

所述第二中继器，连接所述单灯控制器；用于接收所述串口指令信号，并根据所述第二通讯链路将所述串口指令信号转发至对应的所述单灯控制器；同时根据所述第一通讯链路将所述串口指令信号转发至相连的第二中继器；

所述单灯控制器，用于接收所述串口指令信号，并根据所述串口指令信号对路灯进行管理。

2.如权利要求1所述的基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，所述第二中继器包括第三数据通道和第四数据通道；

所述第三数据通道，通过所述第一通讯链路连接相连的第二中继器；

所述第四数据通道，一端通过所述第一通讯链路连接所述第一中继器，另一端通过所述第二通讯链路连接单灯控制器。

3.如权利要求1所述的基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，所述串口通信为RS485通信。

4.如权利要求1所述的基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，所述服务器包括存储模块；

所述存储模块，用于保存与路灯控制有关的各种数据。

5.如权利要求1所述的基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，还包括管理中心；

所述管理中心，与服务器连接，用于根据预设的路灯控制方案生成各类对应的控制指令，通过所述控制指令对路灯进行远程管理。

6.如权利要求1所述的基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，所述服务器通过通信模块连接所述集中控制器；

所述通信模块为有线通信模块和/或无线通信模块。

7.如权利要求6所述的基于RS485通讯的路灯控制系统，其特征在于，所述无线通信模块为GPRS通信模块、3G通信模块、4G通信模块以及WIFI通信模块中的一种或多种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于RS485通讯的路灯控制系统的应用，用于对隧道中的路灯进行控制管理。