CN110475416A - 一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，包括：路灯控制系统以及分别与所述路灯控制系统电性连接的电源部分、时间控制部分、光照控制部分、无线传输模块、路灯运行工况检测单元、路灯照明灯头；时间控制部分和光照控制部分将亮灭指令发送给路灯控制系统，并由路灯控制系统控制路灯照明灯头的亮灭；无线传输模块用于路灯智能设备之间的信息交互；路灯运行工况检测单元判断路灯照明灯头是否正常运行；电源部分为所述路灯控制系统供电。本发明提供了一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，将计算机技术、网络和通信技术的进行有效的结合，构成了路灯智能控制设备，较好的解决了路灯在日常控制中出现的缺陷。

Description

一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，更具体的说是涉及一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备。

背景技术

目前城市照明大多采用传统的时控开关控制，在这种控制方式下，路灯的启停时间就已经按照预设的时间固定下来，没有随着季节的变换进行时间段的调整，这时候，为了满足路灯开启和关闭的时间要求，需要靠人工手动调整，人力成本大，操作繁琐。在一些特定场合的开启和关闭中，管理部门无法进行快速全面的调整控制，在日程的运行维护中，由于不能时时查看路灯该工作状况，即使路灯工作异常或被盗窃，运维人员均无法及时准确的做出反应，更无法进行远程控制和运行故障检测，导致设备的利用率偏低，也导致管理工作相对滞后。

传统的路灯控制设备存在以下方面的缺点：

1.手动、光控、钟控：易受季节、天气自然环境和人为因素影响，经常该亮时不亮，该灭时不灭，造成能源浪费和财政负担。

2.无法远程修改开关灯时间：不能根据实际情况(天气突变，重大事件，节日)及时校时和修改开关灯时间，也无法进行LED灯调光，无法实现二次节能。

3.不具备路灯状态监测：故障依据主要来源于巡视人员上报和市民投诉，缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况。

4.普通人工巡检：管理部门缺乏统一调度的能力，只能以逐个配电柜为单元进行调整，不仅费时费力，而且增加了人为误操作的可能性。

5.设备易丢失故障无法定位：无法准确发现电缆盗割、灯头被盗和断路，一旦出现以上情况将带来巨大的经济损失，同时影响市民的正常生活及出行安全。

因此，二次节能明显、具有智能化管理的户外照明方案也将成为路灯管理是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，采用一定的传感器技术、结合最新电子控制技术、将计算机技术、网络和通信技术的进行有效的结合，构成了路灯智能控制设备，较好的解决了路灯在日常控制中出现的缺陷，如光线暗淡下来路灯不亮，后半夜路灯亮度美颜降低，造成能源浪费，采用单片机控制，有效的节约了制造成本，且适合批量生产制造，路灯上采用SIM卡进行数据的传输，避免了通讯辐射导线的不变，更降低了材料成本，结合系统后台，使运维人员能够集中监控分布城市各个路段的设备，并根据实际的情况采取相应的措施，更有利于设备的管理，系统中能够根据路灯控制器的定位，为运维人员提供了及时准确的故障信息和位置服务，为运行维护提供了精准的位置信息。系统中的数据收集和整理，为路灯的能耗管理，提供了有利的数据支撑。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，包括：路灯控制系统以及分别与所述路灯控制系统电性连接的电源部分、时间控制部分、光照控制部分、无线传输模块、路灯运行工况检测单元、路灯照明灯头；所述时间控制部分和所述光照控制部分将亮灭指令发送给所述路灯控制系统，并由所述路灯控制系统控制路灯照明灯头的亮灭；所述无线传输模块用于路灯智能设备之间的信息交互；所述路灯运行工况检测单元判断所述路灯照明灯头是否正常运行；所述电源部分为所述路灯控制系统供电。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，所述时间控制部分包括：时间控制器；所述时间控制器内置经纬度算法自动计算开关时间，将亮灭指令发送给所述路灯控制系统。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，所述光照控制部分包括：光感元器件；所述光感元器件采集外部光照，当光照度小于启动数值时，光感元器件驱动路灯控制系统开启所述路灯照明灯头。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，所述路灯运行工况检测单元采用电流电压采集模块；所述电流电压采集模块依次与放大器、AD转换器和监测数据收集模块电性连接；并将监测数据传递给所述路灯控制系统。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，所述路灯控制系统，主处理器采用CISC结构的Intel8051系列单片机，并且所述路灯控制系统内置电池为所述主处理器供电。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，还包括一次电路保护元器件；所述一次电路保护元器件包括高分断快速型熔断器和可控硅；所述高分断快速型熔断器进行电流及短路保护；所述可控硅控制输出电压的通断和大小。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，还包括：拓展接口；所述拓展接口采用通用I/O接口。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，还包括上位机；所述路灯智能控制设备的所述无线传输模块依次与集中器、交换机、上位机连接。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，所述无线传输模块包括zigbee模块和GPRS无线传输模块；利用zigbee模块完成路灯与路灯的数据传输，再将数据利用GPRS无线传输模块，向所述上位机的接收端传输数据。

优选的，在上述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备中，所述路灯照明灯头设置偶数个；所述路灯控制系统分别对偶数个所述路灯照明灯头进行控制。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于市政过程的在线式路灯智能控制设备，采用一定的传感器技术、结合最新电子控制技术、将计算机技术、网络和通信技术的进行有效的结合，构成了路灯智能控制设备和监测系统。较好的解决了路灯在日常控制中出现的缺陷，如光线暗淡下来路灯不亮，后半夜路灯亮度美颜降低，造成能源浪费，采用单片机控制，有效的节约了制造成本，且适合批量生产制造，路灯上采用SIM卡进行数据的传输，避免了通讯辐射导线的不变，更降低了材料成本，结合系统后台，使运维人员能够集中监控分布城市各个路段的设备，并根据实际的情况采取相应的措施，更有利于设备的管理，系统中能够根据路灯控制器的定位，为运维人员提供了及时准确的故障信息和位置服务，为运行维护提供了精准的位置信息，系统中的数据收集和整理，为路灯的能耗管理，提供了有利的数据支撑。

本发明的技术效果与现有技术相比：

1.采用单片机可编程控制器可以较大范围的实现控制和处理各个功能单元的逻辑关系；

2.路灯的控制启动采用循环启停，从基础控制的每个发光元器件的使用时间基本相同，避免灯头每个部分的亮灯使用不均衡的缺陷；

3.实现最小单元的自动化控制单元,并有良好的扩展空间,可以方便的与外围联网,实现设备之间的智能联动；

4.路灯上采用SIM卡进行数据的传输，避免了通讯辐射导线的不变，更降低了材料成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明的控制原理图；

图3为本发明的电流电压采集模块的原理图。

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。

本发明实施例公开了一种用于市政过程的在线式路灯智能控制设备，采用一定的传感器技术、结合最新电子控制技术、将计算机技术、网络和通信技术的进行有效的结合，构成了路灯智能控制设备和监测系统。较好的解决了路灯在日常控制中出现的缺陷，如光线暗淡下来路灯不亮，后半夜路灯亮度美颜降低，造成能源浪费，采用单片机控制，有效的节约了制造成本，且适合批量生产制造，路灯上采用SIM卡进行数据的传输，避免了通讯辐射导线的不变，更降低了材料成本，结合系统后台，使运维人员能够集中监控分布城市各个路段的设备，并根据实际的情况采取相应的措施，更有利于设备的管理，系统中能够根据路灯控制器的定位，为运维人员提供了及时准确的故障信息和位置服务，为运行维护提供了精准的位置信息，系统中的数据收集和整理，为路灯的能耗管理，提供了有利的数据支撑。

如图1所示，一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，包括：路灯控制系统以及分别与路灯控制系统电性连接的电源部分、时间控制部分、光照控制部分、无线传输模块、路灯运行工况检测单元、路灯照明灯头；时间控制部分和光照控制部分将亮灭指令发送给路灯控制系统，并由路灯控制系统控制路灯照明灯头的亮灭；无线传输模块用于路灯智能设备之间的信息交互；路灯运行工况检测单元判断路灯照明灯头是否正常运行；电源部分为路灯控制系统供电。

本发明的实施例中，时间控制部分包括：时间控制器；时间控制器内置经纬度算法自动计算开关时间，将亮灭指令发送给路灯控制系统。

进一步，时间控制部分：时间控制部分分年月日时分秒，该时间控制功能的主要作用是根据一年四季变化规律，运用经纬度算法自动计算开关时间，随季节变化合理控制，无需定期人工调节，并有开关时间人工微调，能够在恰当的时候开启路灯，避免现有路灯控制中，路灯的开启时间和关闭时间都是一样的，造成冬天天气黑暗之后，路灯还迟迟不能开启，而在夏季的时候，天气光线较亮的情况下，路灯过早的开启，白白浪费了大量的电能，时控器中的年月功能设置成为后期路灯开启及关闭做季节性调整的技术支撑；时分秒的作用是在预定的时间段，结合单片机控制系统，控制路灯电源开启和关闭路灯。时间控制部分主要根据GPS定位和时间，自动计算每天的日出日落时间，并根据设定值自动控制开关。

本发明的实施例中，光照控制部分包括：光感元器件；光感元器件采集外部光照，当光照度小于启动数值时，光感元器件驱动路灯控制系统开启路灯照明灯头。

进一步，光照控制部分是路灯开启控制部分的旁路应急部分，且受时控部分逻辑命令的控制，运行条件为当天气突变时，光感元器件采集外部光照度，当光照度小于启动数值时，光照控制部分逻辑命令执行启动路灯控制单元，开启路灯，执行该命令的条件为时空部分程序默认的白天状态，当检测到时间控制部分的时间阶段为夜间段时，则再次检测是前半夜或后半夜，据此来控制路灯启动单元的输出，此次的光照控制部分作为应急启动，弥补了时控开关定时启停的缺陷。

本发明的实施例中，路灯运行工况检测单元采用电流电压采集模块；电流电压采集模块依次与放大器、AD转换器和监测数据收集模块电性连接；并将监测数据传递给路灯控制系统。其中电流电压采集模块由电压传感器和电流传感器组成，电压传感器采用LV25-P(10-500V)；电流传感器采用ACS712；运算放大器ad8628；AD转换器ad4003。

进一步，路灯开启时，电压、电流经取样电路分别取样后，由专用集成电路缓冲放大，经A/D转换器转换成数字信号，给监测回路提供检测数据，再由数字乘法器运算后，转换成和电能大小成正比的脉冲，驱动计度器进行电能累加和驱动脉冲指示灯，并输出脉冲，供计量，计量数据信号在给监测数据收集模块提供计量数据，路灯运行工况检测单元能够在路灯控制系统循环输出路灯启动回路中，自动对比额定电流和实际的检测电流，从而判断路灯运行是否正常。

本发明的实施例中，路灯控制系统，主处理器采用CISC结构的Intel8051系列单片机，并且路灯控制系统内置电池为主处理器供电。

进一步，硬件烧录按照预设的程序，经过软件结合外部时间、光照监测、运行电能监测、经过控制系统的逻辑判断后，执行预置操着程序，从而实现对路灯智能控制，并能在路灯运行电流、电压灯参数不正常时，进行预置运维人员短信通知和报警，在路灯启停控制部分采用循环投切的方式，避免输出回路使用不均衡的缺陷。路灯控制系统内置1块3V纽扣电池，纽扣电池能够在使用周期中有效的保证运行参数不丢失。

另一实施例中，还包括一次电路保护元器件；一次电路保护元器件包括高分断快速型熔断器和可控硅；高分断快速型熔断器进行电流及短路保护；可控硅控制输出电压的通断和大小。

进一步，为了更好的保护路灯电路，防止路灯在严酷条件下运行造成负荷短路事故，在一次输入电路中采用高分断快速型熔断器做电流及短路保护，采用可控硅调压的方式控制输出电路的通断及输出电压的高低，从而实现路灯照明灯头的灯光控制，达到合理输出光照亮度节约电能的目的。

另一实施例中，还包括：拓展接口；拓展接口采用通用I/O接口。

进一步，扩展接口通过数据的连接从而达到输入和输出的功能。配置为输出/输入以控制相应操作，使用工程调试工具软件ETS，完成系统的调试。

另一实施例中，还包括上位机；路灯智能控制设备的无线传输模块依次与集中器、交换机、上位机连接。

另一实施例中，还包括后台系统分为手机APP软件系统和电脑上位机软件系统，运维人员通过登录系统，输入用户名和登录密码，即能查看所属范围的监控设备运行各个监测参数，系统使运维人员能够集中监控分布城市各个路段的设备，并根据实际的情况采取相应的措施，更有利于设备的管理，系统中能够根据路灯控制器的定位，为运维人员提供了及时准确的故障信息和位置服务，为运行维护提供了精准的位置信息。系统中的数据收集和整理，为路灯的科学化管理提供了数据上的支持依据。

进一步，无线传输模块内置SIM卡，路灯控制系统采用GPRS无线通讯方式，实现了控制设备和监控中心系统的互联，即解决了采用通讯线连接的不便，又能方便设备的定位，更降低了施工成本，运维人员可通过手机APP软件和PC端上位机软件通过互联网进行远程实时监测和控制，也可以在云端的数据存储中心进行历史数据的查看。

本发明的实施例中，无线传输模块包括zigbee模块和GPRS无线传输模块；利用zigbee模块完成路灯与路灯的数据传输，再将数据利用GPRS无线传输模块，向上位机的接收端传输数据。

本发明的实施例中，路灯照明灯头设置偶数个；路灯控制系统分别对偶数个路灯照明灯头进行控制。

进一步，路灯照明灯头采用LED，路灯照明灯头4路控制，由路灯控制系统输出4路启动信号，分别控制4路灯头照明的启动与停止，路灯控制系统可以分别启动4路灯头的1-4路，从而实现路灯能耗的降低，比如前半夜可以采用100％亮度，即4路全部启动，半夜可以停止2路启动，从而节约能耗，后半夜可以根据实际需求，启动1路或两路灯头的照明部分，路灯的控制启动采用循环启停，从基础控制的每个发光元器件的使用时间基本相同，避免灯头每个部分的亮灯使用不均衡的缺陷。

进一步，如图2所示，多路路灯照明灯头之间通过zigbee模块进行数据交互，然后通过zigbee集中器将数据进行汇总，再通过GPRS无线传输模块发送给交换机，交换机将数据上传到上位机。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，包括：路灯控制系统以及分别与所述路灯控制系统电性连接的电源部分、时间控制部分、光照控制部分、无线传输模块、路灯运行工况检测单元、路灯照明灯头；所述时间控制部分和所述光照控制部分将亮灭指令发送给所述路灯控制系统，并由所述路灯控制系统控制路灯照明灯头的亮灭；所述无线传输模块用于路灯智能设备之间的信息交互；所述路灯运行工况检测单元判断所述路灯照明灯头是否正常运行；所述电源部分为所述路灯控制系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，所述时间控制部分包括：时间控制器；所述时间控制器内置经纬度算法自动计算开关时间，将亮灭指令发送给所述路灯控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，所述光照控制部分包括：光感元器件；所述光感元器件采集外部光照，当光照度小于启动数值时，光感元器件驱动路灯控制系统开启所述路灯照明灯头。

4.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，所述路灯运行工况检测单元采用电流电压采集模块；所述电流电压采集模块依次与放大器、AD转换器和监测数据收集模块电性连接；并将监测数据传递给所述路灯控制系统。

5.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，所述路灯控制系统，主处理器采用CISC结构的Intel8051系列单片机，并且所述路灯控制系统内置电池为所述主处理器供电。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，还包括一次电路保护元器件；所述一次电路保护元器件包括高分断快速型熔断器和可控硅；所述高分断快速型熔断器进行电流及短路保护；所述可控硅控制输出电压的通断和大小。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，还包括：拓展接口；所述拓展接口采用通用I/O接口。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，还包括上位机；所述路灯智能控制设备的所述无线传输模块依次与集中器、交换机、上位机连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，所述无线传输模块包括zigbee模块和GPRS无线传输模块；利用zigbee模块完成路灯与路灯的数据传输，再将数据利用GPRS无线传输模块，向所述上位机的接收端传输数据。

10.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于市政工程的在线式路灯智能控制设备，其特征在于，所述路灯照明灯头设置偶数个；所述路灯控制系统分别对偶数个所述路灯照明灯头进行控制。