CN111596631A - 隧道智能照明控制系统及方法、控制器 - Google Patents

隧道智能照明控制系统及方法、控制器 Download PDF

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CN111596631A CN202010512737.7A CN202010512737A CN111596631A CN 111596631 A CN111596631 A CN 111596631A CN 202010512737 A CN202010512737 A CN 202010512737A CN 111596631 A CN111596631 A CN 111596631A
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Abstract

本发明公开一种隧道智能照明控制系统及方法、控制器，该系统至少包括：上位机、集中器RTU、信号转换器SCU以及单灯控制器LCU，上位机，与集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；集中器RTU，与信号转换器SCU连接，用以根据控制指令输出RTU指令至信号转换器SCU；信号转换器SCU，与集中器RTU连接，用以将RTU指令下发至单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。采用本发明，通过上位机进行隧道内路灯的控制，使隧道的灯控系统具备了远程开灯/关灯/调光/电参数采集/故障判断等功能，可进行对单灯的控制和检测，也可进行对灯具的分组控制，提高了远程控制的灵活性。

Description

隧道智能照明控制系统及方法、控制器
技术领域
本发明涉及隧道智能照明领域，尤其涉及一种隧道智能照明控制系统及方法、控制器。
背景技术
在隧道照明中，会有一些特殊的视觉显现出现，例如在白天，驾驶员进入隧道时会遇到如下视觉问题：刚进入隧道由于白天隧道外的亮度相对于隧道内的高很多，如果隧道足够长，驾驶员看到的是黑乎乎的一个洞，这就是“黑洞”现象，所以需要对隧道内的照明进行特殊的控制，传统的隧道照明往往是简单分段照明，模式单一，不具备智能的调光功能，且大部分隧道照明系统不具备远程控制，在环境不允许或天气条件不允许的情况或紧急情况发生时，需要相关工作人员亲自到现场去处理灯的开关，危险指数高且很不方便。如遇特殊的情况需要及时打开或者关闭被控对象，很难做出及时处理。
发明内容
本发明实施例提供一种隧道智能照明控制系统及方法、控制器，可以解决背景技术中指出的隧道照明中存在的问题。
本发明第一方便实施例提供了一种隧道智能照明控制系统，该系统至少包括：上位机、集中器RTU、信号转换器SCU以及单灯控制器LCU，
所述上位机，与所述集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；
所述集中器RTU，基于PLC的通讯方式与所述信号转换器SCU连接，用以根据所述控制指令输出RTU指令至所述信号转换器SCU；
所述信号转换器SCU，与所述集中器RTU连接，用以将PLC的通讯方式转换为DALI总线的通讯方式，并将采用所述DALI总线的通讯方式将所述RTU 指令下发至所述单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。
进一步的，系统还包括：信号耦合器、阻波器和回路开关，
所述信号耦合器连接在所述RTU和所述SCU之间；
所述阻波器连接在所述RTU和所述回路开关之间。
进一步的，所述信号转换器SCU包括EMC抑制电路、AC-DC模块、DC-DC、 LDO、SCU-MCU、PLC模块以及DALI模块，
所述EC抑制电路，将交流供电传送至所述AC-DC模块，进行交流-直流的转换得到20V/1A的电流；
所述AC-DC模块，将转换后的电流输送至DC-DC、LDO；
所述DC-DC、LDO，将处理后5V/20V的两种电压输出至所述PLC模块，同时输出3.3V电压至所述SCU-MCU；
所述PLC模块，接收所述信号耦合器传递的交流信号，并与所述SCU-MCU 之间基于串口进行通信；
所述SCU-MCU，采用UART的方式与所述DALI模块连接；
所述DALI模块，输出两路DALI信号至所述LCU。
进一步的，所述单灯控制器LCU包括DALI转换电路、DC-DC、LCU-MCU、电流检测模块和数模转换器ADC，
所述DALI转换电路，接收所述SCU输入的DALI信号，通过UART的方式与所述LCU-MCU连接；
所述DC-DC，将所述SCU输入的电压转化为5V电压。
所述电流检测模块，进行交流电的采集检测，并将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC 的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
进一步的，所述单灯控制器LCU还包括：电压检测模块、E型变压器和继电器和LDO，
所述电压检测模块，进行交流电的采集检测，将电流数据传输至电流检测模块，同时将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述E型变压器，针对输入的交流电进行变压处理后传输至所述DC-DC和 LDO得到5V和3.3V电压；
所述继电器，与所述电流检测模块连接，接收所述电流检测模块输出的电流，并将处理后的电流数据输出至电感；
所述DC-DC和LDO，将电压输出至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC 和LDO的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
进一步的，所述集中器LCU外接的传感器至少包括温度传感器、湿度传感器和车速检测器。
进一步的，所述单灯控制器LCU输出的调光方式为0-10V的PWM调光、 DALI调光。
本发明第二方便实施例提供了一种隧道智能照明控制方法，该方法包括：
上位机，与集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；
所述集中器RTU，基于PLC的通讯方式与信号转换器SCU连接，用以根据所述控制指令输出RTU指令至所述信号转换器SCU；
所述信号转换器SCU，与所述集中器RTU连接，用以将PLC的通讯方式转换为DALI总线的通讯方式，并将采用所述DALI总线的通讯方式将所述RTU 指令下发至单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。
本发明第三方便实施例提供了一种控制器，所述控制器包括DALI转换电路、DC-DC、LCU-MCU、电流检测模块和数模转换器ADC，
所述DALI转换电路，接收信号转换器SCU输入的DALI信号，通过UART 的方式与所述LCU-MCU连接；
所述DC-DC，将所述SCU输入的电压转化为5V电压。
所述电流检测模块，进行交流电的采集检测，并将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC 的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
进一步的，所述单灯控制器LCU还包括：电压检测模块、E型变压器和继电器和LDO，
所述电压检测模块，进行交流电的采集检测，将电流数据传输至电流检测模块，同时将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述E型变压器，针对输入的交流电进行变压处理后传输至所述DC-DC和 LDO得到5V和3.3V电压；
所述继电器，与所述电流检测模块连接，接收所述电流检测模块输出的电流，并将处理后的电流数据输出至电感；
所述DC-DC和LDO，将电压输出至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC 和LDO的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
本发明的有益效果：
通过上位机进行隧道内路灯的控制，使隧道的灯控系统具备了远程开灯/关灯/调光/电参数采集/故障判断等功能，可进行对单灯的控制和检测，也可进行对灯具的分组控制，提高了远程控制的灵活性，同时SCU和LCU之间采用DALI 总线的通讯方式，减少了布线。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种隧道智能照明控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的信号转换器SCU的内部结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种单灯控制器LCU的内部结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种单灯控制器LCU的内部结构示意图。
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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明实施例涉及的上位机可以是大型计算机、PC机、平板电脑、掌上电脑以及移动互联网设备(MID)等。
如图1所示，在本申请的第一个实施例中，隧道智能照明控制系统至少包上位机、集中器RTU、信号转换器SCU以及单灯控制器LCU。可选的，还可以包括信号耦合器、阻波器和回路开关。
具体实现中，上位机与所述集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；所述集中器RTU基于PLC的通讯方式与所述信号转换器SCU连接，用以根据上述控制指令输出RTU指令至所述信号转换器SCU；所述信号转换器SCU，与所述集中器RTU连接，用以将PLC的通讯方式转换为DALI总线的通讯方式，并将采用DALI总线的通讯方式将所述RTU 指令下发至所述单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。特别的，一个SCU可以连接多个LCU，在本申请中最多可连接50个LCU。可选的，信号耦合器连接在所述RTU和所述SCU之间；所述阻波器连接在所述RTU和所述回路开关之间。
需要说明的是，SCU的作用是其可以输出一条DALI总线(包含DALI+与 DALI-)来给终端供电，该总线不光具有供电功能，还具有通讯功能，既解决了隧道中接线难的问题，还减少了线路，便于前期设计和后期维护。
需要说明的是，在图1所示的系统中，RTU与SCU之间通过PLC通讯方式进行信息交互，单独拉线，也可以采用LORA－MESH的通讯方式。SCU与 LCU之间采用DALI电平进行通讯，SCU读取/控制LCU信息，单独拉线。 AC_IN2-AC_IN4为原隧道共线电缆，接灯源时使用，图中的灯源可以是LED 灯具。
特别的，集中器RTU的型号可以是RTU200，可外接各类隧道使用传感器，如温度传感器、湿度传感器、车速检测器等。信号转换器SCU的型号可以是 SCU04，具备DALI接口，电压电平为20V，可以轮询单灯控制器LCU，RTU 查询SUC时上报LCU故障信息。LCU，具备电流检测，故障判断，两路调光输出等功能。
在可选实施例中，上位机10可以通过PLC(电力载波)/4G/WAN通讯方式与集中器RTU进行数据通信，SCU通过PLC与RTU200进行连接，接收RTU 指令并下发指令到LCU、轮询LCU信息、LCU的故障上报、LCU异常判断、通讯异常判断；LCU接收/回复SCU指令，输出0-10V电压对灯具进行调光，并检测灯具故障；基于上述实现方式可以管理到每个灯具并监控每个灯具的状态，实现对单灯的控制，也可以任意分组进行控制。需要说明的是，LCU输出调光方式可为0-10V的PWM调光、DALI调光。
需要说明的是，在以下的介绍中，为了区分不同控制器或者信号转换器中的MCU，在MCU前增加了前缀描述，如SCU中的MCU为SCU-MCU，LCU 中的MCU为LCU-MCU。
在一种具体的实现方式中，系统中的信号转换器SCU的结构如图2所示，至少包括EMC抑制电路、AC-DC模块、DC-DC、LDO、SCU-MCU、PLC模块以及DALI模块。其中，SCU通过PLC与RTU200(集中器)相连，交流供电通过EMC抑制电路传送到AC-DC模块，将交流电源转换为直流20V电源，并由DC-DC、LDO分别输出20V/5V到PLC模块，输出3.3V给MCU供电，主控板MCU通过UART(异步串口通讯方式)与DALI模块相连并输出两路DALI 信号给LCU。
在本申请的一个实施例中，单灯控制器LCU的结构如图3所示，至少包括 DALI转换电路、DC-DC、LCU-MCU、电流检测模块和数模转换器ADC。具体的，通过SCU输入DALI信号进入DALI转换电路，并将数据通过UART方式传送给MCU，MCU输出0-10V电压对灯具进行调光，交流输入给电流检测模块，电流检测模块可进行电流的采集，将电流数据通过数模转换器ADC发送到 MCU；具备上述结构的LCU具有调光功能、灯具电流采集、判断灯具故障等功能。
在本申请的另一个实施例中，单灯控制器LCU的结构如图4所示，除了包括上述实施例中的结构，还可以包括电压检测模块、E型变压器和继电器和LDO。具体的，通过SCU输入DALI信号进入DALI转换电路，并将数据通过UART 方式传送给MCU，交流输入给电压检测模块、电流检测模块，并通过ADC将电流电压的值返回MCU，交流输入通过E型变压器、通过DC-DC、LDO输出 5V、3.3V给MCU；DC-DC转换MCU输出0-10V电压对灯具进行调光。
需要说明的是，在图3和图4所示的两种控制器中，图3所示的控制器具备调光功能、灯具电流采集、判断灯具故障等功能，而图4所示的控制器通过增加电压检测模块，增加了电压检测功能。
特别的，控制器LCU在进行故障判断时，可以通过电流检测/电压检测模块测量灯具的电流与电压，将得到的数据与正常数据做对比，超出正常范围则判断为故障，并向上位机报告。
在本申请的另一个实施例中，隧道智能照明控制方法的流程主要是上位机平台(SCCS系统)、信号转换器SCU和单灯控制器LCU之间的数据交互过程：
具体实现中，所述上位机与所述集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；所述集中器RTU，与所述信号转换器 SCU连接，用以根据所述控制指令输出RTU指令至所述信号转换器SCU；所述信号转换器SCU，与所述集中器RTU连接，用以将所述RTU指令下发至所述单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。
需要说明的是，控制方法中的控制流程已经在上述控制系统中进行详细介绍，此处不再赘述。
在本发明实施例中，通过上位机进行隧道内路灯的控制，使隧道的灯控系统具备了远程开灯/关灯/调光/电参数采集/故障判断等功能，可进行对单灯的控制和检测，也可进行对灯具的分组控制，提高了远程控制的灵活性，同时SCU 和LCU之间采用DALI总线的通讯方式，减少了布线。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory， ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种隧道智能照明控制系统，其特征在于，所述系统至少包括：上位机、集中器RTU、信号转换器SCU以及单灯控制器LCU，
所述上位机，与所述集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；
所述集中器RTU，基于PLC的通讯方式与所述信号转换器SCU连接，用以根据所述控制指令输出RTU指令至所述信号转换器SCU；
所述信号转换器SCU，与所述集中器RTU连接，用以将PLC的通讯方式转换为DALI总线的通讯方式，并将采用所述DALI总线的通讯方式将所述RTU指令下发至所述单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：信号耦合器、阻波器和回路开关，
所述信号耦合器连接在所述RTU和所述SCU之间；
所述阻波器连接在所述RTU和所述回路开关之间。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号转换器SCU包括EMC抑制电路、AC-DC模块、DC-DC、LDO、SCU-MCU、PLC模块以及DALI模块，
所述EC抑制电路，将交流供电传送至所述AC-DC模块，进行交流-直流的转换得到20V/1A的电流；
所述AC-DC模块，将转换后的电流输送至DC-DC、LDO；
所述DC-DC、LDO，将处理后5V/20V的两种电压输出至所述PLC模块，同时输出3.3V电压至所述SCU-MCU；
所述PLC模块，接收所述信号耦合器传递的交流信号，并与所述SCU-MCU之间基于串口进行通信；
所述SCU-MCU，采用UART的方式与所述DALI模块连接；
所述DALI模块，输出两路DALI信号至所述LCU。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述单灯控制器LCU包括DALI转换电路、DC-DC、LCU-MCU、电流检测模块和数模转换器ADC，
所述DALI转换电路，接收所述SCU输入的DALI信号，通过UART的方式与所述LCU-MCU连接；
所述DC-DC，将所述SCU输入的电压转化为5V电压。
所述电流检测模块，进行交流电的采集检测，并将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述单灯控制器LCU还包括：电压检测模块、E型变压器和继电器和LDO，
所述电压检测模块，进行交流电的采集检测，将电流数据传输至电流检测模块，同时将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述E型变压器，针对输入的交流电进行变压处理后传输至所述DC-DC和LDO得到5V和3.3V电压；
所述继电器，与所述电流检测模块连接，接收所述电流检测模块输出的电流，并将处理后的电流数据输出至电感；
所述DC-DC和LDO，将电压输出至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC和LDO的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述集中器LCU外接的传感器至少包括温度传感器、湿度传感器和车速检测器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述单灯控制器LCU输出的调光方式为0-10V的PWM调光、DALI调光。
8.一种隧道智能照明控制方法，其特征在于，所述方法包括：
上位机，与集中器RTU通信连接，用以接收RTU反馈的传感器信息，并响应相应的控制指令；
所述集中器RTU，基于PLC的通讯方式与信号转换器SCU连接，用以根据所述控制指令输出RTU指令至所述信号转换器SCU；
所述信号转换器SCU，与所述集中器RTU连接，用以将PLC的通讯方式转换为DALI总线的通讯方式，并将采用所述DALI总线的通讯方式将所述RTU指令下发至单灯控制器LCU，对灯具进行控制和检测。
9.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括DALI转换电路、DC-DC、LCU-MCU、电流检测模块和数模转换器ADC，
所述DALI转换电路，接收信号转换器SCU输入的DALI信号，通过UART的方式与所述LCU-MCU连接；
所述DC-DC，将所述SCU输入的电压转化为5V电压。
所述电流检测模块，进行交流电的采集检测，并将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述单灯控制器LCU还包括：电压检测模块、E型变压器和继电器和LDO，
所述电压检测模块，进行交流电的采集检测，将电流数据传输至电流检测模块，同时将电流数据通过数模转换器ADC发送至所述LCU-MCU；
所述E型变压器，针对输入的交流电进行变压处理后传输至所述DC-DC和LDO得到5V和3.3V电压；
所述继电器，与所述电流检测模块连接，接收所述电流检测模块输出的电流，并将处理后的电流数据输出至电感；
所述DC-DC和LDO，将电压输出至所述LCU-MCU；
所述LCU-MCU，在综合所述DALI转换电路、所述ADC和所述DC-DC和LDO的输入后，输出调光电压对所述灯具进行调光。
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