CN109413807A - 智慧城市路灯控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧城市路灯控制系统及控制方法，其特征包括智能逐日模块、智能调光模块、远程控制模块、LED控制模块、电源模块、LED光源组件及单片机处理器。有益效果在于：采用多种传感器配合工作，自动化、智能化程度高，在太阳能供电系统中采用逐日模块，提高太阳能供电系统的工作效率，同时采用智能传感器监控路面情况，根据路面情况实时调整路灯状态，提高路灯照明效率，同时在路灯的低利用率时段，减少能源的浪费，同时利用通信模块，和自组网模块，提升了大量路灯的管理效率，同时方便监测各个路灯的使用状态，出现故障时能够及时更换，方便安全，大大提高了城市路灯的使用和管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及路灯领域，特别是涉及一种智慧城市路灯控制系统。
背景技术
作为城市建设的一项重要内容，我国城市道路照明行业近年来得以迅速发展。传统路灯在各方面还存在诸多问题，开发新型城市路灯成为现阶段研究的热点。
目前城市路灯还存在以下不足之处：
1.太阳能路灯因其绿色节能等优点成为路灯研究领域的新兴产业，被大量应用到日常的道路照明，并且迅速投入到市场应用中。尽管太阳能路灯较传统的城市路灯有明显优势，但是目前同样存在光电转化效率不高、阴雨天无法持续供电的问题。
2.在绿色节能方面，大部分路灯智能化程度并不高，仅仅实现了定时自动开关灯、非智能调光，没有最大限度地发挥系统的节能效果。例如，无法准确实现人、车到则亮灯，人、车走则灭灯的动态控制理念，无法实现路灯精细化智能控制管理。还有些地域的路灯常开不关，无法根据光照强度的变化对路灯的亮暗程度进行实时地智能调控，造成了资源不必要的浪费。
3.目前，路灯仍旧以配电箱分散管理技术，工作人员配合管理的方式，因此，路灯系统需要花费较高的成本，跟进后期维护管理工作，不能实时监测路灯动态参数。在投入使用智能路灯控制系统的地方，仍然采用光控或者时控的旧式路灯开关方式，并没有新颖性和个性化的控制策略。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种智慧城市路灯控制系统，能够有效提升太阳能供电系统在路灯系统中的工作效率，同时能够提升路灯系统本身的工作效率，方便管理和路灯参数的实时监控。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种智慧城市路灯控制系统，包括智能逐日模块、智能调光模块、远程控制模块、LED控制模块、电源模块、LED光源组件及单片机处理器，所述的智能调光模块、电源模块、远程控制模块分别与单片机处理器相连接，所述的智能逐日模块、LED光源组件、LED控制模块及单片机处理器依次连接。
进一步的，所述的智能逐日模块包括太阳能电池板、光照强度传感器A、光照强度传感器B、驱动电路、步进电动机、蓄电池、AD模数转换模块，所述的AD模数转换模块、单片机处理器、驱动电路、步进电动机、太阳能电池板、蓄电池依次连接，所述的光照传感器A、光照传感器B分别于AD模数转换相连接。
进一步的，所述的智能调光模块包括环境亮度采集模块、运动状态采集模块、AD模数转换模块，所述的环境亮度采集模块、运动状态采集模块通过AD数模转换分别向单片机处理器发送数据。
进一步的，所述的远程控制模块包括ZigBee模块、网关接口、TCP/IP模块、远程服务器，所述的远程服务器通过TCP/IP连接到网关接口，所述的网关接口通过ZigBee模块、单片机处理器与LED控制模块进行通信。
一种智慧城市路灯控制方法，其特征如下：
包括当太阳能发电板未正对太阳时，各个光照强度传感器所接收的太阳光强度不同，将各自的光强转换成电压信号，AD模数转换模块将模拟电压信号转化成数字信号传递给单片机处理器，经运算处理，将控制信号发送给驱动电路，驱动电路控制步进电动机运转，控制太阳能发电板保持正对太阳的步骤；
进一步的方案是：包括运用基于多普勒效应的微波雷达检测仪对运动物体进行状态检测，微波雷达检测仪的前端信号检测模块通过雷达波获取因运动目标所产生的信号频移差，AD模数转换模块将该频移差量化为数字信号，该数字信号传输给单片机处理器进行分析处理，得到运动目标的速度和距离，当微波雷达测速仪无数据发送给单片机时，即当前无行人或车辆经过，路灯亮度会经由 PWM 调光方式慢慢调暗，如果在亮度调整过程中检测到有行人或车辆经过，路灯会迅速恢复到额定亮度的步骤。
进一步的方案是：包括将每盏路灯设置一个终端节点，实时采集太阳能电池板的电压、电流参数，终端节点与网关通过ZigBee模块自行组建成 Mesh 型网络拓扑结构，太阳能电池板经单片机控制器与终端节点相连，终端节点中的路灯上的传感器采集的数据，可经ZigBee模块传递到网关接口，网关接口接收数据并通过TCP/IP网络将数据发送到远程服务器的步骤。
进一步的方案是：包括当长时间没有检测到行人或者汽车经过的情况下，单片机处理器会控制路灯最终会维持在额定亮度的30％工作，直到早上照明时间结束，关闭路灯的步骤。
本发明的有益效果，采用多种传感器配合工作，自动化、智能化程度高，在太阳能供电系统中采用逐日模块，提高太阳能供电系统的工作效率，同时采用智能传感器监控路面情况，根据路面情况实时调整路灯状态，提高路灯照明效率，同时在路灯的低利用率时段，减少能源的浪费，同时利用通信模块，和自组网模块，提升了大量路灯的管理效率，同时方便监测各个路灯的使用状态，出现故障时能够及时更换，方便安全，大大提高了城市路灯的使用和管理效率。
附图说明
图1为本发明逻辑结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种智慧城市路灯控制系统，包括智能逐日模块1、智能调光模块2、远程控制模块3、LED控制模块4、电源模块5、LED光源组件6及单片机处理器7，所述的智能调光模块2、电源模块5、远程控制模块3分别与单片机处理器7相连接，所述的智能逐日模块1、LED光源组件6、LED控制模块4与单片机处理器依次连接。
进一步的，所述的智能逐日模块1包括太阳能电池板11、大于等于2个光照强度传感器12、驱动电路13、步进电动机14、蓄电池15、AD模数转换模块，所述的AD模数转换模块、单片机处理器7、驱动电路13、步进电动机14、太阳能电池板11、蓄电池15依次连接，所述的各光照传感器分别于AD模数转换模块相连接。当太阳能发电板未正对太阳时，各个光照强度传感器12所接收的太阳光强度不同，将各自的光强转换成电压信号，AD模数转换模块将模拟电压信号转化成数字信号传递给单片机处理器7，经运算处理，将控制信号发送给驱动电路13，驱动电路13控制步进电动机14运转，控制太阳能发电板11保持正对太阳，实现对太阳光的实时追踪和全方位监控从而提高设备的光电转化效率。
进一步的，所述的智能调光模块2包括环境亮度采集模块21、运动状态采集模块22、AD模数转换模块，所述的环境亮度采集模块21、运动状态采集模块22通过AD数模转换分别向单片机处理器7发送数据。所述的环境亮度采集模块21包括光敏传感器，采用BH1750芯片组成电路。所述的运动状态采集模块22采用微波雷达检测仪。该检测运用了多普勒效应对运动物体进行状态检测，运动状态采集模块22的前端信号检测模块通过雷达波获取因运动目标所产生的信号频移差，该频移差经过AD模数转换模块量化为数字信号，该信号被传输给单片机处理器进行分析处理，得到运动目标的速度和距离，当运动状态采集模块22不发送数据给单片机，即一段时间内无行人经过，路灯亮度会经由 PWM 调光方式慢慢调暗，如果在亮度调整过程中检测到有行人或车辆经过，路灯会迅速恢复到额定亮度；长时间没有检测到行人或者汽车经过的情况下，路灯最终会维持在额定亮度的30％工作，直到早上照明时间结束，关闭路灯。
进一步的，所述的远程控制模块3包括ZigBee模块31、网关接口32、TCP/IP模块33、远程服务器34，所述的远程服务器34通过TCP/IP模块33连接到网关接口32，所述的网关接口32通过ZigBee模块31、单片机处理器7与LED控制模块4进行通信。将每盏路灯设置一个终端节点，实时采集太阳能电池板的电压、电流参数，终端节点与网关接口通过ZigBee模块31网络自行组建成 Mesh 型网络拓扑结构，太阳能电池板经单片机控制器与终端节点相连，终端节点中的传感器采集的数据，经 ZigBee模块31传递到网关接口32，网关接收数据并通过TCP/IP网络将数据发送到远程服务器。实时上报数据，节约人工巡检成本，节约能源。
Claims (10)
1.一种智慧城市路灯控制系统，其特征包括智能逐日模块、智能调光模块、远程控制模块、LED控制模块、电源模块、LED光源组件及单片机处理器，所述的智能调光模块、电源模块、远程控制模块分别与单片机处理器相连接，所述的智能逐日模块、LED光源组件、LED控制模块与单片机处理器依次连接。
2.如权利要求1所述的一种智慧城市路灯控制系统，其特征是所述的智能逐日模块包括太阳能电池板、大于等于2个光照强度传感器、驱动电路、步进电动机、蓄电池、AD模数转换模块，所述的AD模数转换模块、单片机处理器、驱动电路、步进电动机、太阳能电池板、蓄电池依次连接，所述的各光照传感器分别于AD模数转换相连接。
3.如权利要求1或2所述的一种智慧城市路灯控制系统，其特征是所述的智能调光模块包括环境亮度采集模块、运动状态采集模块、AD模数转换模块，所述的环境亮度采集模块、运动状态采集模块通过AD数模转换分别向单片机处理器发送数据。
4.如权利要求1或2所述的一种智慧城市路灯控制系统，其特征是所述的远程控制模块包括ZigBee模块、网关接口、TCP/IP模块、远程服务器，所述的远程服务器通过TCP/IP模块连接到网关接口，所述的网关接口通过ZigBee模块、单片机处理器与LED控制模块进行通信。
5.如权利要求1或2所述的一种智能安全窗控制系统，其特征是所述的环境亮度采集模块包括由采用BH1750集成芯片组成电路的光敏传感器。
6.如权利要求1或2所述的一种智能安全窗控制系统，其特征是所述的运动状态采集模块为微波雷达检测仪。
7.一种智慧城市路灯控制方法，其特征如下：
包括当太阳能发电板未正对太阳时，各个光照强度传感器所接收的太阳光强度不同，将各自的光强转换成电压信号，AD模数转换模块将模拟电压信号转化成数字信号传递给单片机处理器，经运算处理，将控制信号发送给驱动电路，驱动电路控制步进电动机运转，控制太阳能发电板保持正对太阳的步骤。
8.如权利要求7所述的一种智能安全窗控制系统，其特征是：包括运用基于多普勒效应的微波雷达检测仪对运动物体进行状态检测，微波雷达检测仪的前端信号检测模块通过雷达波获取因运动目标所产生的信号频移差，AD模数转换模块将该频移差量化为数字信号，该数字信号传输给单片机处理器进行分析处理，得到运动目标的速度和距离，当微波雷达测速仪无数据发送给单片机时，即当前无行人或车辆经过，路灯亮度会经由 PWM 调光方式慢慢调暗，如果在亮度调整过程中检测到有行人或车辆经过，路灯会迅速恢复到额定亮度的步骤。
9.如权利要求7所述的一种智能安全窗控制系统，其特征是：包括将每盏路灯设置一个终端节点，实时采集太阳能电池板的电压、电流参数，终端节点与网关通过ZigBee模块自行组建成 Mesh 型网络拓扑结构，太阳能电池板经单片机控制器与终端节点相连，终端节点中的路灯上的传感器采集的数据，可经ZigBee模块传递到网关接口，网关接口接收数据并通过TCP/IP网络将数据发送到远程服务器的步骤。
10.如权利要求7所述的一种智能安全窗控制系统，其特征是：包括当长时间没有检测到行人或者汽车经过的情况下，单片机处理器会控制路灯最终会维持在额定亮度的30％工作，直到早上照明时间结束，关闭路灯的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190301 |