CN108990240A - 一种路灯智能监控器及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路灯智能监控器，包括路灯监控上位机、主芯片以及分别与主芯片电性连接的电源模块、学习电路、GPRS通讯模块、GPS定位模块、调光电路、存储器、电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路、报警信号电路；GPRS通讯模块用于主芯片数据的接收与发送；路灯监控上位机通过GPRS通讯模块与主芯片通讯连接。本发明加入的学习电路可以通过路灯监控上位机或按键操作发送一定百分比的电流学习指令后，电流学习模块通过10分钟的学习后，确定故障电流基准值，在今后的运行中实际电流值小于故障电流基准值时，生成路灯故障信息，上报路灯告警信息。

Description

一种路灯智能监控器及其监控方法

技术领域

本发明涉及一种路灯通讯监测保护开关电器，尤其涉及一种路灯智能监控器机器监控方法。

背景技术

随着智慧城市的发展，一大批智能路灯控制监测设备应运而生，具有数据监测、故障上报、GPS定位、自动控制、远程控制、节能控制、防触电保护等多功能的单灯控制器得到有效发展和运用。产品功能越来越多的同时，在一些功能上也同样存在弊端。

现有的路灯智能监控器存在以下弊端：

在城市路灯领域，路灯监控器采用GPRS、LoRa、MB等通讯方式，与路灯后台系统建立联系，后台系统可以招读、下发相关数据及控制命令，路灯监控器也可主动上报故障信息，这样能及时掌握路灯当前运行的状态，这使得路灯管理得到全面智能化，给城市路灯管理带来便利。但在现实中往往因为通讯信号不好，配电系统停电等原因造成通讯中断，后台系统不能及时得到信息，且两者无法得到有效区分。在路灯运行中，因配电系统停电或路灯监控器供电电源出现故障，这使得通讯模块失电，无法及时实现故障上报及数据通讯，这样后台监控系统也无法判断是通讯信号消失还是路灯监控器无电源造成。

传统的路灯故障时通过管理部门人员巡查，或行人投诉而发现的，这样不仅造成管理部门的维护工作量，而且行人投诉造成不良的社会影响，同时故障路灯得不到及时的维修更换，交通照明得不到有效保障，存在交通安全隐患。

新型的路灯控制系统基本解决了上述问题，解决方案是采用单灯控制器检测路灯电流的变化来判断的，主要判断是电流为零，或设定按每个灯实际电流的百分比进行比较，低于多少值认为灯故障，然后通过无线网络上传至后台管理中心，由管理人员第一时间知晓故障灯杆，这显然解决了部分人工排查故障问题，节约了成本。然而路灯实际运行中，具有新型LED灯、节能灯及传统的高压钠灯等多样化产品共存的现象，功率大小参差不齐，总的来讲路灯的实际运行电流可在100mA～8000mA变化(节能灯一般在100mA～500mA,LED灯600mA～2000mA，高压钠灯2000mA～8000mA)，在故障检测时需要设定对应的故障电流基准值进行路灯故障的辨别，这样非常费时费力。而且现在大多LED灯都可通过调光来达到节能目的，主要是控制路灯的输入电压，调节路灯的亮度，当地的一些部门对调光节能要求程度也不一样，这样对设定故障电流基准值的把控很难做到，而且会造成路灯故障信息误报情况，这样反而得不偿失。在智慧路灯发展的今天，如何更加合理有效的解决路灯故障的准确辨别，提高工作效率，节约成本是当今社会必须解决的问题。

目前所有单灯控制器在控制路灯的开启与关闭主要采用定时控制、经纬度控制、光感控制、手动控制、远程控制等方式，其中经纬度控制路灯分合闸最为便捷，一年四季控制路灯的亮灯与灭灯随季节变化自动调整，只要是依据当地当天太阳的日升日落自动控制路灯的开启与关闭；这种控制方式在很大程度上提高了路灯的管理水平，不像定时控制需要根据季节变化人工调整时间，给智能化管理带了便利，一定程度上提高了工作效率。但随之而来的问题是，需要针对每个地区对路灯控制器输入准确的经纬度值才能得到准确控制，但因地域差异很大，特别是东西部地区太阳的日升日落时间相差很大，需要针对各个地区匹配经纬度才能达到精准控制，目前主要实现方式是厂家生产时单独针对某台区设置固定经纬度值或现场根据当地的经纬度值通过红外、RS485设置数据，这样花费大量的人力物力。在供货时容易造成各地区备货不及时，发货错误的现象，且现场设置经纬度数值都容易出错，导致当地经纬度控制路灯分合闸时间错位，这样造成路灯误动作，不该亮灯时亮灯，该亮灯时不亮灯。

随着智慧路灯的发展，具有通讯功能的单灯控制器运用而生，为掌握每个路灯的相关情况，每个单灯控制器都具有一个固定的通讯地址，来实现数据的上传和接受后台系统发来的指令，这就需要产品在出厂前，都有统一的通讯地址编号，每个产品对应一个条码，否则在复杂的路灯通讯系统中将乱套，无法追踪具体灯杆的实际运行情况；同时在路灯系统运行前，需将配电台区管辖的路灯监控器通讯地址录入到系统中，不能重复地址录入，也不能漏设地址，错设地址，否则部分路灯将无法建立通讯渠道。在所有操作环节中，需要大量人工去实现落实，而且在整个过程中容易造成通讯地址设置错误，条码丢失，等现实情况，这样会导致路灯系统上报故障信息错误及信息丢失不全，有相同地址号故障不上报等。

发明内容

本发明的目的就是为了解决背景技术中的不足之处，通过一种路灯智能监控器及其监控方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种路灯智能监控器，包括路灯监控上位机、主芯片以及分别与主芯片电性连接的电源模块、学习电路、GPRS通讯模块、GPS定位模块、调光电路、存储器、电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路；

GPRS通讯模块用于主芯片数据的接收与发送；路灯监控上位机通过GPRS通讯模块与主芯片通讯连接；

学习电路：其用于学习路灯正常照明时当前的电流或功率参数，并将测量数据发送至主芯片；

学习电路包括数据处理器、继电器、电流互感器，路灯电源零线端与路灯电源火线端之间依次串接有电源驱动器、磁保持继电器、电流互感器，电源驱动器上设置有PWM调光口，主芯片通过调光电路与电源驱动器的PWM调光口电性连接，电源驱动器的正极端与负极端之间形成直流电源供电于路灯，电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路均与该直流电源电性连接；继电器的控制端与主芯片电性连接；电流互感器信号输出端经限流电阻及滤波电容后与数据处理器电性连接，将采集的电流信息输送至数据处理器，数据处理器与主芯片电性连接，将处理好的数据发送至主芯片，主芯片根据设定好的学习百分比，经判断计算出当前路灯故障电流基准值并保存在存储器中；

主芯片通过电流采样电路采集的路灯电流信息，并判断实际路灯运行电流值小于故障电流基准值时由报警信号电路生成路灯故障信息，通过GPRS通讯模块传送至路灯监控上位机；

电源模块包括主充电电源电路B、备用电源电路D；

主充电电源电路B：其用于对备用电源电路D的充电以及供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块；

备用电源电路D：其用于在主充电电源电路无法提供电源时，对主芯片、通讯模块、GPS定位模块的供电。

进一步的，备用电源电路D包括限流电阻R1、两个二极管D6、备用电源P3、稳压二极管D7、单向导通二极管D8、第一升压芯片U8；主充电电源电路B的输出端B1经限流电阻R1后串接两个二极管D6单向导通并降压后与备用电池P3正极相连，电池充电电压为3.7V，备用电池P3负极接地；备用电池P3正极端引出线路通过稳压二极管D7、单向导通二极管D8后与第一升压芯片U8的引脚A5和引脚A3相连，引脚C-与引脚C+之间连接储能电容C26，第一升压芯片U8引脚A1并入主充电电源电路的输出端B11，第一升压芯片U8引脚A3并接第一滤波电容C25正极，引脚A1并接第二滤波电容C27正极，第一滤波电容C25、第二滤波电容C27的负极分别与第一升压芯片U8接地端共同接地。

进一步的，主充电电源电路包括高压防雷电路、浪涌抑制电路、电源稳压电路；

高压防雷电路B1：采用压敏电阻VR1进行降压，其用于防止雷击高压击穿电路；

浪涌抑制电路B2：采用变压器经隔离降压经整流桥输送到稳压电路，其用于隔离浪涌脉冲电流，保护电源稳压电路；

电源稳压电路B3：经单向导通二极管及储能电容、滤波电容后输入第二稳压芯片U1，其用于稳定输出电源电压至备用电源电路D；

芯片稳压电路B4：来自电源稳压电路的电源电压经储能、滤波后输入第三稳压芯片U2，其用于稳定输出电压3.3V的电源并供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块。

进一步的，所述路灯智能监控器还包括与主芯片电性连接的485通讯模块、UART通讯模块，其他上位机通过485通讯模块、UART通讯模块与主芯片连接进行数据接收与下发。

进一步的，所述路灯智能监控器还包括显示电路、按键电路、时钟电路、状态检测电路、报警信号电路；

按键电路：用于查看、设置参数及直接命令触发；

显示电路：用于连接外部液晶屏，可显示当前相关数据；

时钟电路：用于路灯智能监控器的时间计时，配合主芯片记录故障发生时间及开关灯时间动作指令；

一种路灯智能监控器的监控方法，如下：

电流或功率学习功能方法，路灯监控平台对路灯监控器发送50％电流学习指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制继电器合闸“原已处于合闸时，状态不变”，此时路灯LD点亮，电流互感器检测到实际电流信号后信号输出一端经限流电阻R12，限流电阻R12另一端与采样电阻R11及数据处理器接收一端连接，采样电阻R11另一端与滤波电容C11及互感器信号输出另一端连接后与数据处理器另一端连接，滤波电容C11另一端接地，信号最终从采样电阻R11两端送到数据处理器，经过一段时间电流稳定后，数据处理器进行数据分析、放大、比较、换算后将实际电流数据送到主芯片,假设路灯正常亮灯时的平均电流为X，主芯片将X的50％数值记录并保存至存储系统中做路灯故障电流基准值；经过10分钟的电流学习结束，路灯监控器恢复原来状态；之后路灯监控器在正常合闸后，实时检测电流信号，当路灯运行电流小于50％X时，认为路灯处于故障状态，生成路灯故障信息，主动上报路灯告警信息至路灯监控上位机；

在经过调光机制时，故障电流基准值由主芯片自动计算生成新的基准值，通过路灯监控平台对路灯监控器发送一定时间段的60％调光指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制调光电路输出相应电压至路灯电源驱动器PWM调光口，路灯电源驱动器使输出端进行相应的限流，路灯变暗，达到节能效果；此时主芯片自动换算故障电流基准值为0.3X，在此基础上路灯运行电流小于0.3X时，生成路灯故障信息，主动上报路灯告警信息至路灯监控上位机；调光结束后自动恢复故障电流基准值为0.5X，在更换新的不同规格、不同类型的路灯后，重新发送电流学习指令会得到新故障电流基准值；

路灯监控平台对路灯监控器发送150％电流学习指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制继电器合闸开启学习模式，经过一段时间电流稳定后，数据处理器进行数据分析、放大、比较、换算后将实际电流数据送到主芯片,假设路灯正常亮灯时的平均电流为X，主芯片将X的150％数值记录并保存至存储系统中做为路灯电流超限基准值，路灯实际运行电流超过1.5X时，认为电流超限，疑似发生接地故障或偷电嫌疑，上报电流超限故障信息至路灯监控平台；

另外通过按键操作，在外部液晶屏中选择电流学习比例可直接触发主芯片发送电流学习指令。

进一步的，在进行定位情况时，路灯监控器通电正常运行时，GPS定位模块接收GPS卫星实时发送的信号，将定位经纬度坐标信息传输给主芯片，主芯片按特定的规约格式处理信息后生成控制路灯开关灯的经纬度值，并通过存储系统进行数据保存；在经纬度度控制模式下，主芯片调用存储系统中经纬度值，主芯片采用经纬度时间“地区经纬度坐标太阳日升日落时间表”计算函数计算每天路灯的开关灯时间，“时间随季节变化而变化”，通过时钟电路进行计时，自动控制路灯的开灯与关灯；GPS定位模块实时更新经纬度坐标，如果路灯监控器更换位置将生成新的坐标同时将原经纬度地址覆盖保存，无论路灯监控器安装在何处，自动获取经纬度地址，按当地每天太阳日升日落的时间自动控制路灯的开启与关闭。

进一步的，自动生成通讯地址方法，具体是通过网络运营商达成集团业务协议，领取固定号码段的物联网卡，物联网卡开通短信接收功能，将每个物联网卡安装到路灯监控器GPRS通讯模块的SIM卡卡槽中。固定号码段的物联网卡卡号录入到路灯监控平台系统中；

一大批路灯监控器首次通电正常运行时，GPRS通讯模块中的物联网卡与路灯监控平台建立通讯连接，路灯监控器出厂默认通讯地址如为“00000000”格式，那么通过GPRS与路灯监控平台进行通讯连接时，由于路灯监控通讯地址不唯一，GPRS通信通道大家相同，无法完成对应的数据下发和接收，所以路灯监控平台通过录入的物联网卡卡号，直接向每一个唯一的卡号发送短信命令，此短信命令为修改当前路灯监控器通信地址命令，在主芯片MCU接收到短信命令后，将原默认通讯地址自动覆盖生成新的通讯地址，并将信息保存到存储系统中，同时在显示电路中直接显示供操作人员后期查看；路灯监控平台系统按自然数递增的方式将每一个上线的监控器通过短信的形式发送唯一的通讯地址如00000001、00000002等，下发完成后主动按之前下发的通讯地址与路灯监控器完成数据招读，此时监控器具有唯一通讯地址后可通过GPRS信号与路灯监控平台完成数据交换；同时具有唯一通讯地址的路灯监控器将自动在路灯监控平台建立档案，这样所有上线的路灯监控器就自动生成了唯一的通讯地址，系统通过每一个路灯监控器的新地址完成数据招读后，就不在发送短信命令，之后就可通过GPRS信号进行数据传输。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1本发明在路灯监控器中增加电流学习模块，通过路灯监控上位机或按键操作发送一定百分比的电流学习指令后，电流学习模块通过10分钟的学习后，确定故障电流基准值，在今后的运行中实际电流值小于故障电流基准值时，生成路灯故障信息，上报路灯告警信息；具有调光输出时，结合调光节能机制自动计算当前故障电流基准值；提高路灯故障的判别准确性，提高工作效率节约大量的人工成本，做到精准检测和及时上报准确信息，同时省略设置故障值这些琐事，大大节省人力物力；另外在此基础上增加电流超限报警功能，超过实际电流的百分比如150％就认为电流超限，疑似发生接地故障或偷电嫌疑，上报电流超限信息；

2.本发明在路灯监控器加入的备用电源电路，在路灯电路突然缺失时，由备用电源电路中备用电池给主芯片及通讯模块供电，同时通过检测口判断电源进线为低电平，这时及时上传失电前路灯监控器相关数据及路灯故障信息等，同时上报工作电源失电信息，备用电池具有足够维持所有数据的上传，支持后台系统数据的招读与下发所需的电量；

3.本发明在路灯监控器能自动生成当前位置的经纬度数值并保存，为路灯监控器控制路灯的亮灯与灭灯提供精准的位置，同时也大大减少人工设置经纬度的时间，减轻出错率；

4.本发明采用GPRS通讯模块与后台管理系统建立通讯渠道，通讯模块中安装目前较为普遍的物联网卡，利用物联网卡与GPRS通讯模块首次绑定后具有唯一性的特点，首次连接自动生成并下发通讯地址，使路灯监控器具有自动获得通讯地址的功能，从而保证每个路灯的唯一性，可以和路灯的真实灯杆号进行一一对应，及时掌握每个路灯的运行情况，出现故障路灯维修排查时也可立马找到具体灯杆。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的一种路灯智能监控器的系统流程示意图；

图2为本发明提出的一种路灯智能监控器中电源电路的电路(备用电池1)示意图；

图3为本发明提出的一种路灯智能监控器中电源电路的电路(备用电池2)示意图；

图4为本发明提出的一种路灯智能监控器中电源电路的电路(备用电池3)示意图；

图5为本发明提出的一种路灯智能监控器中学习电路的示意图；

图6为本发明提出的一种路灯智能监控器中定位模块的流程示意图；

图7为本发明提出的一种路灯智能监控器中通讯模块的流程示意图。

图中：B1-高压防雷电路、B2-电源稳压电路、B3-浪涌抑制电路、B4-芯片稳压电路、D-备用电源电路、U8-第一升压芯片、。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：参照图1-7；

一种路灯智能监控器，包括路灯监控上位机、主芯片以及分别与主芯片电性连接的电源模块、学习电路、GPRS通讯模块、GPS定位模块、调光电路、存储器、电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路、报警信号电路；

GPRS通讯模块用于主芯片数据的接收与发送；路灯监控上位机通过GPRS通讯模块与主芯片通讯连接；

学习电路：其用于学习路灯正常照明时当前的电流或功率参数，并将测量数据发送至主芯片；学习电路包括数据处理器、继电器、电流互感器，，路灯电源零线端与路灯电源火线端为强电输入端，一般接220V市电，路灯电源零线端与路灯电源火线端之间依次串接有电源驱动器、磁保持继电器、电流互感器，电源驱动器上设置有PWM调光口，主芯片通过调光电路与电源驱动器的PWM调光口电性连接，正极端与负极端为电源驱动器的直流输出端，电源驱动器的正极端与负极端之间形成直流电源供电于路灯，电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路均与该直流电源电性连接；继电器的控制端与主芯片电性连接；电流互感器信号输出端经限流电阻及滤波电容后与数据处理器电性连接，将采集的电流信息输送至数据处理器，数据处理器与主芯片电性连接，将处理好的数据发送至主芯片，主芯片根据设定好的学习百分比，经判断计算出当前路灯故障电流基准值并保存在存储器中；主芯片通过电流采样电路采集的路灯电流信息，并判断实际路灯运行电流值小于故障电流基准值时由报警信号电路生成路灯故障信息，通过GPRS通讯模块传送至路灯监控上位机；

调光电路：其用于控制与调节电源驱动器输出的电流流量或电压大小；

电源模块包括主充电电源电路B、备用电源电路D；主充电电源电路B：其用于对备用电源电路D的充电以及供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块；备用电源电路D：其用于在主充电电源电路无法提供电源时，对主芯片、通讯模块、GPS定位模块的供电；

数据处理器为单向多功能数据处理器，其型号为：ATT7053B；

主芯片为MCU主芯片或单片机或PLC；

调光指令可通过路灯监控平台或现场按键操作下发调光百分比；所述的调光百分比为0％～100％可调；

学习电路，电流或功率学习时间可以任意设定，一般为2～10分钟，电流或功率本稳定后自动结束；生成的故障电流基准值可以是电流学习时间段的电流平均值乘以设定的学习电流百分比，所诉的电流学习百分比一般为0％～100％任意调节。

实施例2：参照图1、图7；

学习电路，还包括设定一定百分比的电流超限基准值，电流超限基准值为当前电流学习时间段的电流平均值乘以设定的学习电流百分比，所诉的电流学习百分比一般为150％～200％任意调节，超过电流超限基准值，认为电流超限，疑似发生接地故障或偷电嫌疑，上报电流超限故障信息。

实施例3：参照图2、图3、图4、图7；

电源模块包括主充电电源电路B、备用电源电路D；

主充电电源电路B：其用于对备用电源电路D的充电以及供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块；

备用电源电路D：其用于在主充电电源电路无法提供电源时，对主芯片、通讯模块、GPS定位模块的供电；

备用电源电路D：(方案一)备用电源电路D包括限流电阻R1、两个二极管D6、备用电源P3、稳压二极管D7、单向导通二极管D8、第一升压芯片U8；主充电电源电路B的输出端B1经限流电阻R1后串接两个二极管D6单向导通并降压后与备用电池P3正极相连，电池充电电压为3.7V，备用电池P3负极接地；备用电池P3正极端引出线路通过稳压二极管D7、单向导通二极管D8后与第一升压芯片U8的引脚A5和引脚A3相连，引脚C-与引脚C+之间连接储能电容C26，第一升压芯片U8引脚A1并入主充电电源电路的输出端B11，第一升压芯片U8引脚A3并接第一滤波电容C25正极，引脚A1并接第二滤波电容C27正极，第一滤波电容C25、第二滤波电容C27的负极分别与第一升压芯片U8接地端共同接地；

参照图3。在实施例3的基础上，所述备用电源电路D包括限流电阻R1、备用电源P3、稳压二极管、单向导通二极管，备用电源P3的充电正极端依次串接限流电阻R1、稳压二极管、单向导通二极管(充电方向)，备用电源P3的放电正极端依次串接稳压二极管、单向导通二极管(放电方向)，备用电池P3负极接地；

参照图4。在实施例3的基础上，备用电源电路D只具备用电源P3、稳压二极管D7、单向导通二极管，备用电源P3正极端依次串接稳压二极管、单向导通二极管(放电方向)，备用电池P3负极接地；

参照主充电电源电路包括高压防雷电路B1、浪涌抑制电路B2、电源稳压电路、芯片稳压电路B4；高压防雷电路B1：采用压敏电阻VR1进行降压，其用于防止雷击高压击穿电路；浪涌抑制电路B2：采用变压器经隔离降压经整流桥输送到稳压电路，其用于隔离浪涌脉冲电流，保护电源稳压电路；电源稳压电路B3：经单向导通二极管及储能电容、滤波电容后输入第二稳压芯片U1，其用于稳定输出电源电压至备用电源电路D；芯片稳压电路B4：来自电源稳压电路的电源电压经储能、滤波后输入第三稳压芯片U2，其用于稳定输出电压3.3V的电源并供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块。

实施例4：参照图1-7；

路灯智能监控器还包括与主芯片电性连接的485通讯模块、UART通讯模块，其他上位机通过485通讯模块、UART通讯模块与主芯片连接进行数据接收与下发；

路灯智能监控器还包括显示电路、按键电路、时钟电路、状态检测电路、报警信号电路；

按键电路：用于查看、设置参数及直接命令触发；

显示电路：用于连接外部液晶屏，可显示当前相关数据；

时钟电路：用于路灯智能监控器的时间计时，配合主芯片记录故障发生时间及开关灯时间动作指令；

实施例5：参照图1-7；

电流或功率学习功能方法，路灯监控平台对路灯监控器发送50％电流学习指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制继电器合闸“原已处于合闸时，状态不变”，此时路灯LD点亮，电流互感器检测到实际电流信号后信号输出一端经限流电阻R12，限流电阻R12另一端与采样电阻R11及数据处理器接收一端连接，采样电阻R11另一端与滤波电容C11及互感器信号输出另一端连接后与数据处理器另一端连接，滤波电容C11另一端接地，信号最终从采样电阻R11两端送到数据处理器，经过一段时间电流稳定后，数据处理器进行数据分析、放大、比较、换算后将实际电流数据送到主芯片,假设路灯正常亮灯时的平均电流为X，主芯片将X的50％数值记录并保存至存储系统中做路灯故障电流基准值；经过10分钟的电流学习结束，路灯监控器恢复原来状态；之后路灯监控器在正常合闸后，实时检测电流信号，当路灯运行电流小于50％X时，认为路灯处于故障状态，生成路灯故障信息，主动上报路灯告警信息至路灯监控上位机；

在经过调光机制时，故障电流基准值由主芯片自动计算生成新的基准值，通过路灯监控平台对路灯监控器发送一定时间段的60％调光指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制调光电路输出相应电压至路灯电源驱动器PWM调光口，路灯电源驱动器使输出端进行相应的限流，路灯变暗，达到节能效果；此时主芯片自动换算故障电流基准值为0.3X，在此基础上路灯运行电流小于0.3X时，生成路灯故障信息，主动上报路灯告警信息至路灯监控上位机；调光结束后自动恢复故障电流基准值为0.5X，在更换新的不同规格、不同类型的路灯后，重新发送电流学习指令会得到新故障电流基准值；

路灯监控平台对路灯监控器发送150％电流学习指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制继电器合闸开启学习模式，经过一段时间电流稳定后，数据处理器进行数据分析、放大、比较、换算后将实际电流数据送到主芯片,假设路灯正常亮灯时的平均电流为X，主芯片将X的150％数值记录并保存至存储系统中做为路灯电流超限基准值，路灯实际运行电流超过1.5X时，认为电流超限，疑似发生接地故障或偷电嫌疑，上报电流超限故障信息至路灯监控平台；

另外通过按键操作，在外部液晶屏中选择电流学习比例可直接触发主芯片发送电流学习指令；

路灯智能监控器包括控制电路，所述控制电路用于执行主芯片发来的命令，根据学习电路检测的结果控制路灯的通断。

实施例6：参照图1-7；

定位模块与主芯片电连接；

定位模块：其用于定位经纬度坐标数据传输给主芯片,主芯片按固定格式处理数据后，生成控制路灯开关灯的经纬度值，并将数据发送至主芯片；还包括程序烧写电路，其用于主芯片的程序写入。

在进行定位情况时，路灯监控器通电正常运行时，GPS定位模块接收GPS卫星实时发送的信号，将定位经纬度坐标信息传输给主芯片，主芯片按特定的规约格式处理信息后生成控制路灯开关灯的经纬度值，并通过存储系统进行数据保存；在经纬度度控制模式下，主芯片调用存储系统中经纬度值，主芯片采用经纬度时间“地区经纬度坐标太阳日升日落时间表”计算函数计算每天路灯的开关灯时间，“时间随季节变化而变化”，通过时钟电路进行计时，自动控制路灯的开灯与关灯；GPS定位模块实时更新经纬度坐标，如果路灯监控器更换位置将生成新的坐标同时将原经纬度地址覆盖保存，无论路灯监控器安装在何处，自动获取经纬度地址，按当地每天太阳日升日落的时间自动控制路灯的开启与关闭；

定位模块可以为北斗定位模块，通过中国北斗导航系统进行经纬度地址确认，另外还有格洛纳斯(GLONASS)定位模块、伽利略定位模块；

主要是这样实现的，在路灯监控器中具有GPS模块，可在后台系统中监测到具体灯杆的准确位置，一旦锁定位置后，可准确输出经纬度值赋予路灯监控器单片机，并保存在存储系统中，作为经纬度控制路灯的参数，这样不论产品安装在全球的任何地方，通过GPS定位后路灯监控器就能够在当地的经纬度条件下，按照季节变化自动准确的控制路灯的亮灯与灭灯，完全达到智能化控制的目的，准确率高，减少人工设置等麻烦。

实施例7：参照图1-7；

自动生成通讯地址方法，具体是通过网络运营商达成集团业务协议，领取固定号码段的物联网卡，物联网卡开通短信接收功能，将每个物联网卡安装到路灯监控器GPRS通讯模块的SIM卡卡槽中。固定号码段的物联网卡卡号录入到路灯监控平台系统中；

一大批路灯监控器首次通电正常运行时，GPRS通讯模块中的物联网卡与路灯监控平台建立通讯连接，路灯监控器出厂默认通讯地址如为“00000000”格式，那么通过GPRS与路灯监控平台进行通讯连接时，由于路灯监控通讯地址不唯一，GPRS通信通道大家相同，无法完成对应的数据下发和接收，所以路灯监控平台通过录入的物联网卡卡号，直接向每一个唯一的卡号发送短信命令，此短信命令为修改当前路灯监控器通信地址命令，在主芯片MCU接收到短信命令后，将原默认通讯地址自动覆盖生成新的通讯地址，并将信息保存到存储系统中，同时在显示电路中直接显示供操作人员后期查看；路灯监控平台系统按自然数递增的方式将每一个上线的监控器通过短信的形式发送唯一的通讯地址如00000001、00000002等，下发完成后主动按之前下发的通讯地址与路灯监控器完成数据招读，此时监控器具有唯一通讯地址后可通过GPRS信号与路灯监控平台完成数据交换；同时具有唯一通讯地址的路灯监控器将自动在路灯监控平台建立档案，这样所有上线的路灯监控器就自动生成了唯一的通讯地址，系统通过每一个路灯监控器的新地址完成数据招读后，就不在发送短信命令，之后就可通过GPRS信号进行数据传输；

主要是这样实现的，后台系统按照特定通讯地址格式进行统一编排，地址按小到大的顺序依次下发，建立的通讯越多，生成的通讯地址越多，这样无论产品安装何处都可自动生成通讯地址，无需再生产时逐个进行地址录入，在现场运行时，也无需逐个录入系统建立档案，这样大大缩减人工操作时的错误率以及节省人力资源，具体是这样实现的，在当地路灯管理系统中，向当地通讯部门申请该地区段的物联网卡，将物联网卡装入路灯监控器GPRS通讯模块中，这样只要路灯监控器通电就能自动与路灯后台系统建立通讯渠道，主动按系统连接顺序挨个发送通讯地址，对应物联网卡的路灯监控器将接收指令，生成通讯地址，并保存在存储系统中，同时在路灯监控器显示窗口直接显示通讯地址。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种路灯智能监控器，其特征在于包括路灯监控上位机、主芯片以及分别与主芯片电性连接的电源模块、学习电路、GPRS通讯模块、GPS定位模块、调光电路、存储器、电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路；

GPRS通讯模块用于主芯片数据的接收与发送；路灯监控上位机通过GPRS通讯模块与主芯片通讯连接；

学习电路：其用于学习路灯正常照明时当前的电流或功率参数，并将测量数据发送至主芯片；

学习电路包括数据处理器、继电器、电流互感器，路灯电源零线端与路灯电源火线端之间依次串接有电源驱动器、磁保持继电器、电流互感器，电源驱动器上设置有PWM调光口，主芯片通过调光电路与电源驱动器的PWM调光口电性连接，电源驱动器的正极端与负极端之间形成直流电源供电于路灯，电压采样电路、电流采样电路、漏电流采样电路均与该直流电源电性连接；继电器的控制端与主芯片电性连接；电流互感器信号输出端经限流电阻及滤波电容后与数据处理器电性连接，将采集的电流信息输送至数据处理器，数据处理器与主芯片电性连接，将处理好的数据发送至主芯片，主芯片根据设定好的学习百分比，经判断计算出当前路灯故障电流基准值并保存在存储器中；

主芯片通过电流采样电路采集的路灯电流信息，并判断实际路灯运行电流值小于故障电流基准值时由报警信号电路生成路灯故障信息，通过GPRS通讯模块传送至路灯监控上位机；

电源模块包括主充电电源电路B、备用电源电路D；

主充电电源电路B：其用于对备用电源电路D的充电以及供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块；

备用电源电路D：其用于在主充电电源电路无法提供电源时，对主芯片、通讯模块、GPS定位模块的供电。

2.根据权利要求1所述的路灯智能监控器，其特征在于：备用电源电路D包括限流电阻R1、两个二极管D6、备用电源P3、稳压二极管D7、单向导通二极管D8、第一升压芯片U8；主充电电源电路B的输出端B1经限流电阻R1后串接两个二极管D6单向导通并降压后与备用电池P3正极相连，备用电池P3负极接地；备用电池P3正极端引出线路通过稳压二极管D7、单向导通二极管D8后与第一升压芯片U8的引脚A5和引脚A3相连，引脚C-与引脚C+之间连接储能电容C26，第一升压芯片U8引脚A1并入主充电电源电路的输出端B11，第一升压芯片U8引脚A3并接第一滤波电容C25正极，引脚A1并接第二滤波电容C27正极，第一滤波电容C25、第二滤波电容C27的负极分别与第一升压芯片U8接地端共同接地。

3.根据权利要求1所述的路灯智能监控器，其特征在于：主充电电源电路包括高压防雷电路B1、浪涌抑制电路B2、电源稳压电路、芯片稳压电路B4；

高压防雷电路B1：采用压敏电阻VR1进行降压，其用于防止雷击高压击穿电路；

浪涌抑制电路B2：采用变压器经隔离降压经整流桥输送到稳压电路，其用于隔离浪涌脉冲电流，保护电源稳压电路；

电源稳压电路B3：经单向导通二极管及储能电容、滤波电容后输入第二稳压芯片U1，其用于稳定输出电源电压至备用电源电路D；

芯片稳压电路B4：来自电源稳压电路的电源电压经储能、滤波后输入第三稳压芯片U2，其用于稳定输出电压3.3V的电源并供电于主芯片、通讯模块、GPS定位模块。

4.根据权利要求1所述的路灯智能监控器，其特征在于：其特征在于还包括与主芯片电性连接的485通讯模块、UART通讯模块。

5.根据权利要求1所述的路灯智能监控器，其特征在于还包括显示电路、按键电路、时钟电路、状态检测电路、报警信号电路；

按键电路：用于查看、设置参数及直接命令触发；

显示电路：用于连接外部液晶屏，可显示当前相关数据；

时钟电路：用于路灯智能监控器的时间计时，配合主芯片记录故障发生时间及开关灯时间动作指令。

6.一种如权利要求1-5路灯智能监控器的监控方法，其特征在于：电流或功率学习功能方法，路灯监控平台对路灯监控器发送50％电流学习指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制继电器合闸“原已处于合闸时，状态不变”，此时路灯LD点亮，电流互感器检测到实际电流信号后信号输出一端经限流电阻R12，限流电阻R12另一端与采样电阻R11及数据处理器接收一端连接，采样电阻R11另一端与滤波电容C11及互感器信号输出另一端连接后与数据处理器另一端连接，滤波电容C11另一端接地，信号最终从采样电阻R11两端送到数据处理器，经过一段时间电流稳定后，数据处理器进行数据分析、放大、比较、换算后将实际电流数据送到主芯片,假设路灯正常亮灯时的平均电流为X，主芯片将X的50％数值记录并保存至存储系统中做路灯故障电流基准值；经过10分钟的电流学习结束，路灯监控器恢复原来状态；之后路灯监控器在正常合闸后，实时检测电流信号，当路灯运行电流小于50％X时，认为路灯处于故障状态，生成路灯故障信息，主动上报路灯告警信息至路灯监控上位机；

在经过调光机制时，故障电流基准值由主芯片自动计算生成新的基准值，通过路灯监控平台对路灯监控器发送一定时间段的60％调光指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制调光电路输出相应电压至路灯电源驱动器PWM调光口，路灯电源驱动器使输出端进行相应的限流，路灯变暗，达到节能效果；此时主芯片自动换算故障电流基准值为0.3X，在此基础上路灯运行电流小于0.3X时，生成路灯故障信息，主动上报路灯告警信息至路灯监控上位机；调光结束后自动恢复故障电流基准值为0.5X，在更换新的不同规格、不同类型的路灯后，重新发送电流学习指令会得到新故障电流基准值；

路灯监控平台对路灯监控器发送150％电流学习指令，GPRS通讯模块接收信号后传输至主芯片，主芯片控制继电器合闸开启学习模式，经过一段时间电流稳定后，数据处理器进行数据分析、放大、比较、换算后将实际电流数据送到主芯片,假设路灯正常亮灯时的平均电流为X，主芯片将X的150％数值记录并保存至存储系统中做为路灯电流超限基准值，路灯实际运行电流超过1.5X时，认为电流超限，疑似发生接地故障或偷电嫌疑，上报电流超限故障信息至路灯监控平台；

另外通过按键操作，在外部液晶屏中选择电流学习比例可直接触发主芯片发送电流学习指令。

7.根据权利要求6所述路灯智能监控器的监控方法，其特征在于：在进行定位情况时，路灯监控器通电正常运行时，GPS定位模块接收GPS卫星实时发送的信号，将定位经纬度坐标信息传输给主芯片，主芯片按特定的规约格式处理信息后生成控制路灯开关灯的经纬度值，并通过存储系统进行数据保存；在经纬度度控制模式下，主芯片调用存储系统中经纬度值，主芯片采用经纬度时间“地区经纬度坐标太阳日升日落时间表”计算函数计算每天路灯的开关灯时间，“时间随季节变化而变化”，通过时钟电路进行计时，自动控制路灯的开灯与关灯；GPS定位模块实时更新经纬度坐标，如果路灯监控器更换位置将生成新的坐标同时将原经纬度地址覆盖保存，无论路灯监控器安装在何处，自动获取经纬度地址，按当地每天太阳日升日落的时间自动控制路灯的开启与关闭。

8.根据权利要求6所述路灯智能监控器的监控方法，其特征在于：自动生成通讯地址方法，具体是通过网络运营商达成集团业务协议，领取固定号码段的物联网卡，物联网卡开通短信接收功能，将每个物联网卡安装到路灯监控器GPRS通讯模块的SIM卡卡槽中。固定号码段的物联网卡卡号录入到路灯监控平台系统中；

一大批路灯监控器首次通电正常运行时，GPRS通讯模块中的物联网卡与路灯监控平台建立通讯连接，路灯监控器出厂默认通讯地址如为“00000000”格式，那么通过GPRS与路灯监控平台进行通讯连接时，由于路灯监控通讯地址不唯一，GPRS通信通道大家相同，无法完成对应的数据下发和接收，所以路灯监控平台通过录入的物联网卡卡号，直接向每一个唯一的卡号发送短信命令，此短信命令为修改当前路灯监控器通信地址命令，在主芯片MCU接收到短信命令后，将原默认通讯地址自动覆盖生成新的通讯地址，并将信息保存到存储系统中，同时在显示电路中直接显示供操作人员后期查看；路灯监控平台系统按自然数递增的方式将每一个上线的监控器通过短信的形式发送唯一的通讯地址如00000001、00000002等，下发完成后主动按之前下发的通讯地址与路灯监控器完成数据招读，此时监控器具有唯一通讯地址后可通过GPRS信号与路灯监控平台完成数据交换；同时具有唯一通讯地址的路灯监控器将自动在路灯监控平台建立档案，这样所有上线的路灯监控器就自动生成了唯一的通讯地址，系统通过每一个路灯监控器的新地址完成数据招读后，就不在发送短信命令，之后就可通过GPRS信号进行数据传输。