CN108770145A - 一种集合环境监测功能的路灯控制系统 - Google Patents

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徐洋
刘帅
向敏
彭赢
赵旭东
谭童
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Abstract

本发明涉及一种集合环境监测功能的路灯控制系统，属于智慧照明控制技术领域。该系统包括MCU、传感器模块、电能测量模块、通信模块、路灯控制模块、显示模块和电源；所述通信模块包括GPRS/nbiot模块和基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块；所述传感器模块包括温湿度传感器和环境监测传感器。本发明通过设置路灯终端、集中控制系统、云服务器后台以及控制终端的模式，通过GPRS/nbiot技术以及LORA扩频技术等物联网技术来实现城市路灯智能化远程集中管理，通过路灯监控平台，对属下任意路段路灯状态及环境情况实现实时监控，并对区域路灯亮度进行控制。

Description

一种集合环境监测功能的路灯控制系统
技术领域
本发明属于智慧照明控制技术领域，涉及一种集合环境监测功能的路灯控制系统。
背景技术
城市居民生活中广泛关注环境参数主要包括温度、湿度、PM2.5、环境噪声和光污染， 如何科学、准确、及时获取环境监测数据，既是环境管理的重要手段，又是环境决策的重要 依据。因此选择城市照明路灯为拓展节点，城市室外照明具有分布广泛、数量众多、供电方 便和易于扩展的特点，同时引入GPRS/nbiot、LORA等物联网技术，通过室外照明装置附加相 应的环境检测传感器(温度、湿度、PM2.5和噪声等)，则可实现广范围、大数量、长期的 环境参数监测和路灯控制，并且成本较低，性价比高。
因此，发明一种集合环境监测功能的新型路灯控制系统很有必要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集合环境监测功能的新型路灯控制系统，实现广 范围、大数量、长期的环境参数监测和路灯控制，降低成本，提升性价比。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种集合环境监测功能的路灯控制系统，包括MCU、传感器模块、电能测量模块、通信 模块、路灯控制模块、显示模块和电源；所述通信模块包括GPRS/nbiot模块和基于LORA扩 频技术的433MHz小无线模块；
所述路灯控制系统通过基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块将所有路灯构成一个 物联网网络，将路灯运行状态、路灯电压、电流、功率及环境参数通过GPRS/nbiot模块传递 给云服务器后台，路灯监控平台能够查询到每个路灯的开关状态以及所在区域的环境信息； 路灯监控平台根据路灯所在经纬和实时气候情况，控制相应路灯的亮度，实现路灯全功率和 半功率开关。
所述路灯监控平台用于实时监控路灯数据和状态，实现定时执行任务，可以对任意一盏， 或多盏路灯进行开关灯、亮度调节，能自动检测故障，并发送报警信息；历史数据查询模块 集成在路灯监控平台里，实时查询任意段路灯的开关状态、亮度、电流、电压、有功功率、 无功功率数据信息，并统计用电量。
进一步，所述MCU采用STM32f105。
进一步，所述传感器模块包括温湿度传感器和环境监测传感器；所述温湿度传感器采用 AM2301，与MCU通信方式为GPIO；所述环境监测传感器采用485型气象百叶箱多功能环 境传感器，与MCU通信方式为UART，用于获取环境参数(如气压、光照、PM2.5、PM10 等环境信息)。
进一步，所述电能测量模块采用VS9013，电能测量模块与MCU通信方式为UART，用于测量三相电压、电流、频率、有过功率和无功功率。
进一步，所述GPRS/nbiot模块与MCU通信方式为UART，用于与云服务器后台进行信息交互，将路灯控制系统采集到的信息传递给云服务器后台；所述基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块与MCU通信方式为UART，与路灯终端组成小无线局域网，用于控制路 灯的亮度。
进一步，所述路灯控制模块采用3路控制路灯开关的继电器模组，与MCU通信方式为 GPIO，用于控制线路路灯的开关。
进一步，所述显示模块为LCD显示模组，采用LCD12864，与MCU通信方式为GPIO。 电源(9)为路灯控制器自带电源底板，可以3相/单相供电。
进一步，所述基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块将所有的路灯构成了一个物联 网网络，组网极限距离为8km。所述GPRS/nbiot模块采用移动SIM卡或物联网卡，能够自动 入网，价格便宜，成本较低。
本发明的有益效果在于：本发明通过设置路灯灯端控制器、集中控制系统、云服务器后 台以及控制终端的模式，通过GPRS/nbiot技术以及LORA扩频技术等物联网技术来管理城市 照明系统，实现智能化管理，对整个城市的路灯进行远程集中管理、监视和控制，通过路灯 监控平台，可以对属下任意路段路灯状态及环境情况实现每天24小时实时监控，查询任意路 段灯具的各项历史数据及状态，并对区域路灯亮度进行控制。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述路灯控制系统的框架图；
图2为本发明所述路灯控制系统所在的大系统框架图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，一种集合环境监测功能的路灯控制系统，包括MCU、传感器模块、电能测 量模块、通信模块、路灯控制模块、显示模块和电源；所述通信模块包括GPRS/nbiot模块和 基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块；所述传感器模块包括温湿度传感器和环境监测 传感器。
其中MCU为STM32f105rbt6，温湿度传感器为AM2301，与MCU通信方式为GPIO， 获取环境中的温度和湿度信息。环境监测传感器为485型气象百叶箱多功能环境传感器，与 MCU通信方式为UART，可获取环境中的气压、光照、PM2.5、PM10等环境信息。电能测 量模块为VS9013，与MCU通信方向为UART，可以测量负载三相电压、电流、频率、有功 功率、无功功率。GPRS/nbiot模块与MCU通信方式为UART，用来与服务器后台进行信息 交互。基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块与MCU通信方式为UART，用来与路灯 终端进行信息交互，发送亮度命令。路灯控制器为继电器控制模组，与MCU通信方式为GPIO， 可以控制线路路灯的开关。LCD显示模块为LCD12864，与MCU通信方式为GPIO。电源(9) 为路灯控制器自带电源底板，可以3相/单相供电。
本发明所述控制系统所在大系统，如图2所示，路灯控制系统将采集到的环境数据及电 量系统通过GPRS/nbiot网络传递给云服务器后台，路灯监控平台可以查询到每个路灯的开关 状态以及所在区域的环境信息，同时通过433MHzLORA小无线模块控制路灯终端的亮度，并可 在后半夜实现路灯的半功率控制，实现节能控制。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述 优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和 细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：该系统包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、传感器模块、电能测量模块、通信模块、路灯控制模块、显示模块和电源；所述通信模块包括GPRS/nbiot模块和基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块；
所述路灯控制系统通过基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块将所有路灯构成一个物联网网络，将路灯运行状态、路灯电压、电流、功率及环境参数通过GPRS/nbiot模块传递给云服务器后台，路灯监控平台能够查询到每个路灯的开关状态以及所在区域的环境信息；路灯监控平台根据路灯所在经纬和实时气候情况，控制相应路灯的亮度，实现路灯全功率和半功率开关。
2.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述MCU采用STM32f105。
3.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述传感器模块包括温湿度传感器和环境监测传感器；
所述温湿度传感器采用AM2301，与MCU通信方式为GPIO；
所述环境监测传感器采用485型气象百叶箱多功能环境传感器，与MCU通信方式为UART，用于获取环境参数。
4.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述电能测量模块采用VS9013，电能测量模块与MCU通信方式为UART，用于测量三相电压、电流、频率、有过功率和无功功率。
5.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述GPRS/nbiot模块与MCU通信方式为UART，用于与云服务器后台进行信息交互，将路灯控制系统采集到的信息传递给云服务器后台；
所述基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块与MCU通信方式为UART，与路灯终端组成小无线局域网，用于控制路灯的亮度。
6.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述路灯控制模块采用3路控制路灯开关的继电器模组，与MCU通信方式为GPIO，用于控制线路路灯的开关。
7.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述显示模块为LCD显示模组，采用LCD12864，与MCU通信方式为GPIO。
8.根据权利要求1所述的一种集合环境监测功能的路灯控制系统，其特征在于：所述基于LORA扩频技术的433MHz小无线模块将所有的路灯构成了一个物联网网络，组网极限距离为8km；
所述GPRS/nbiot模块采用移动SIM卡或物联网卡。
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