CN109640484B - 单灯控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单灯控制器，电量采集模块检测路灯驱动电源电压、电流的实时数据并传输至处理单元；处理单元存储实时数据，当单灯运行状况发生改变时处理单元读取数据速率和发射功率，将相应的值设置到LoRa通信模块的寄存器内，并通过LoRa通信模块将数据发送到LoRaWAN网关；LoRaWAN网关接收数据后对信号强度进行判断，并生成自适应调整数据速率和发射功率的命令发送给处理单元，处理单元接收到命令后调整数据速率和发射功率。处理单元通过LoRa通信模块与LoRaWAN网关进行数据通信时，可以对LoRa通信模块数据速率和发射功率进行自适应调节，从而最大限度减小系统功耗。

Description

单灯控制器
技术领域
本发明涉及路灯照明技术领域，特别涉及一种单灯控制器。
背景技术
路灯是城市建设重要的基础设施，目前智能单灯控制系统通过单灯控制器实时对每一盏灯进行监测、调光等控制。良好的通信网络则是保证系统正常运行的前提，现阶段的单灯控制系统主要是采用电力载波（PLC）、ZigBee技术、NB-IOT技术进行网络通讯。电力载波通信是通过电力线传输信号，不用额外布线就可以实现对路灯的控制，一般在市政路灯上常使用电力载波单灯控制器，这种通信方式具有以下缺点：配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里，但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，在通信距离上存在一定的缺陷。NB-IOT技术是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术，现阶段还处于试运行阶段，产业链不成熟，使用成本高。
此外，多个单灯同时上电会导致节点同时入网，使数据拥堵，对于路灯这种实时性要求较高的场合，显得不太实用。现有的单灯控制系统采用上述三种通信方式都不能解决数据拥堵的问题，在环境复杂和实时性要求较高的场合，无法满足要求。
发明内容
本发明提供一种单灯控制器，能够长距离、低功耗且稳定快速的传输信号。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种单灯控制器，电量采集模块检测路灯驱动电源电压、电流的实时数据并传输至处理单元；
处理单元存储实时数据，并根据实时数据来判断单灯的运行状况，当单灯运行状况发生改变时处理单元读取数据速率和发射功率，将相应的值设置到LoRa通信模块的寄存器内，并通过LoRa通信模块将数据发送到LoRaWAN网关；
LoRaWAN网关接收数据后对信号强度进行判断，若信号强度高于预设信号强度的最大值，则生成提高数据速率或者降低发射功率的命令并发送给处理单元；若信号强度低于预设信号强度的最小值，则生成降低数据速率或者提高发射功率的命令并发送给处理单元；
处理单元接收到命令后调整数据速率和发射功率，下次发送数据时采用调整后的数据速率和发射功率。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：处理单元通过LoRa通信模块与LoRaWAN网关进行数据通信时，可以对LoRa通信模块数据速率和发射功率进行自适应调节，从而最大限度减小系统功耗。
附图说明
图1为本发明中的单灯控制器的结构示意图；
图2为本发明中的单灯控制器与LoRaWAN网关自适应数据速率流程图；
图3为本发明中的单灯控制器入网流程图。
具体实施方式
结合图1-3对本发明做进一步的说明：
一种单灯控制器，电量采集模块10检测路灯驱动电源电压、电流的实时数据并传输至处理单元20；
处理单元20存储实时数据，并根据实时数据来判断单灯的运行状况，当单灯运行状况发生改变时处理单元20读取数据速率和发射功率，将相应的值设置到LoRa通信模块30的寄存器内，并通过LoRa通信模块30将数据发送到LoRaWAN网关40；
LoRaWAN网关40接收数据后对信号强度进行判断，若信号强度高于预设信号强度的最大值，则生成提高数据速率或者降低发射功率的命令并发送给处理单元20；若信号强度低于预设信号强度的最小值，则生成降低数据速率或者提高发射功率的命令并发送给处理单元20；
处理单元20接收到命令后调整数据速率和发射功率，下次发送数据时采用调整后的数据速率和发射功率。因此，距离LoRaWAN网关40较近的单灯控制器可以采用较高的速率、较低的发射功率来传输数据，距离LoRaWAN网关40较远的单灯控制器采用较低的速率、较高的发射功率来传输数据，因此既保证了信号传输的稳定性还可以最大限度的减少系统功耗。
处理单元20包括通用异步收发传输器21、串行外设接口22、实时时钟单元23、中央处理器24和带电可擦写可编程读写存储器25；
通用异步收发传输器21用于将电量采集模块10采集到的实时数据传递给中央处理器24；
串行外设接口22用于中央处理器24与LoRa通信模块30直接的通
信；实时时钟单元23为系统提供实时时间；
中央处理器24用于判断单灯运行状态及调节LoRa通信模块30的数据速率和发射功率。
带电可擦写可编程读写存储器25用于存储入网信息、累计用电量、累计运行时间、单灯参数和运行策略等信息。
处理单元20入网前首先判断带电可擦写可编程读写存储器25中存储的入网信息是否合法，如果合法则直接载入入网信息，取消请求入网过程；如果入网信息不合法，则请求入网直至入网成功；入网成功后，处理单元20将入网信息保存到带电可擦写可编程读写存储器25内，以备下次入网使用。这种技术的改进可以最大限度减少多个单灯同时上电导致节点同时入网所引起的入网拥堵，并保证了入网的可靠性和安全性，满足路灯这种实时性要求较高的场合。
还包括与处理单元20的I/O接口26相连接的继电器50，继电器50根据接收到的处理单元20的控制信号来断开或闭合路灯驱动电源电路。

Claims (3)

1.一种单灯控制器，其特征在于：电量采集模块（10）检测路灯驱动电源电压、电流的实时数据并传输至处理单元（20）；
处理单元（20）存储实时数据，并根据实时数据来判断单灯的运行状况，当单灯运行状况发生改变时处理单元（20）读取数据速率和发射功率，将相应的值设置到LoRa通信模块（30）的寄存器内，并通过LoRa通信模块（30）将数据发送到LoRaWAN网关（40）；
LoRaWAN网关（40）接收数据后对信号强度进行判断，若信号强度高于预设信号强度的最大值，则生成提高数据速率或者降低发射功率的命令并发送给处理单元（20）；若信号强度低于预设信号强度的最小值，则生成降低数据速率或者提高发射功率的命令并发送给处理单元（20）；
处理单元（20）接收到命令后调整数据速率和发射功率，下次发送数据时采用调整后的数据速率和发射功率；
处理单元（20）包括带电可擦写可编程读写存储器（25），带电可擦写可编程读写存储器（25）用于存储入网信息、累计用电量、累计运行时间、单灯参数和运行策略信息；
处理单元（20）入网前首先判断带电可擦写可编程读写存储器（25）中存储的入网信息是否合法，如果合法则直接载入入网信息，取消请求入网过程；如果入网信息不合法，则请求入网直至入网成功；入网成功后，处理单元（20）将入网信息保存到带电可擦写可编程读写存储器（25）内，以备下次入网使用。
2.如权利要求1所述的单灯控制器，其特征在于：处理单元（20）包括通用异步收发传输器（21）、串行外设接口（22）、实时时钟单元（23）、中央处理器（24）；
通用异步收发传输器（21）用于将电量采集模块（10）采集到的实时数据传递给中央处理器（24）；
串行外设接口（22）用于中央处理器（24）与LoRa通信模块（30）直接的通信；实时时钟单元（23）为系统提供实时时间；
中央处理器（24）用于判断单灯运行状态及调节LoRa通信模块（30）的数据速率和发射功率。
3.如权利要求2所述的单灯控制器，其特征在于：还包括与处理单元（20）的I/O接口（26）相连接的继电器（50），继电器（50）根据接收到的处理单元（20）的控制信号来断开或闭合路灯驱动电源电路。
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