CN112153794A - 一种应用于路灯控制的智慧灯控终端 - Google Patents

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吴晓文
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Abstract

本发明公开了一种应用于路灯控制的智慧灯控终端，包括无线通信模块、调光模块、状态检测模块、电量检测模块、保护模块、AC‑DC电源模块和DC‑DC电源模块；各模块均连接于模块连接底板上；保护模块、AC‑DC电源模块和DC‑DC电源模块依次连接；DC‑DC电源模块分别连接无线通信模块、调光模块、状态检测模块和电量检测模块；无线通信模块带有无线通信和数据处理功能，无线通信模块分别连接调光模块、状态检测模块和电量检测模块。无线通信模块根据指令控制调光模块的工作，以及将状态检测模块和电量检测模块采集的数据经处理后上报到远端。本设计采用模块化电路设计，可灵活匹配需求，能对灯具进行较为全面的监控，能控制灯具保持低功耗的工作状态。

Description

一种应用于路灯控制的智慧灯控终端
技术领域
本发明涉及物联网领域，尤其是一种应用于路灯控制的智慧灯控终端。
背景技术
随着社会的发展，城市绿化节能越来越重要，大街小巷智慧节能路灯五彩缤纷，而针对物联网节能路灯却非常有限。目前，在物联网节能路灯方面的研究并也在慢慢增加。
目前市面上针对于智慧灯控多功能，高精度的模块化设计，短距离无线通信并不多见，且其普遍存在以下问题：数据采集精度不够高，控制精度低，硬件更新换代周期比较长，有线通信方式比较多，通信稳定性比较低，功能匹配不够灵活，硬件模块升级比较慢；部分产品防雷等级比较低，且不能根据用户需求进行灵活配置；通信方式单一，不能根据用户需求进行灵活的配置通信方式。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种应用于路灯控制的智慧灯控终端，以实现从远端对灯具进行较为全面的监控、保护与控制，并且能够方便地匹配不同用户的需求。
本发明采用的技术方案如下：
一种应用于路灯控制的智慧灯控终端，包括无线通信模块、调光模块、状态检测模块、电量检测模块、保护模块、AC-DC电源模块和DC-DC电源模块；各模块均连接于模块连接底板上；保护模块、AC-DC电源模块和DC-DC电源模块依次连接；所述DC-DC电源模块分别连接所述无线通信模块、调光模块、状态检测模块和电量检测模块；所述无线通信模块带有无线通信和数据处理功能，所述无线通信模块分别连接所述调光模块、状态检测模块和电量检测模块。
交流电经保护模块后进入所述AC-DC电源模块，AC-DC电源模块输出的第一直流电经DC-DC电源模块后，输出的第二直流电为无线通信模块、调光模块、状态检测模块和电量检测模块供电。保护模块对灯控终端以及灯具起到防雷保护和过流保护的作用，保护全面。无线通信模块对接收的指令进行解析并执行，包括执行动作、固件升级和回传数据，使得对于数据的采集、固件的上升级以及对灯具的控制都较为方便。调光模块根据执行解析的命令以对灯具进行开灯、关灯、亮度调节等控制，并采集灯具的状态信息，能够降低灯具的功耗，电量检测模块负责采集灯具的工作电压、电流及漏电流，状态检测模块负责采集灯杆的倾斜数据，两种方式相结合，使得对于灯具的状态掌控更为全面，无线通信模块将电量检测模块和状态检测模块采集的数据进行处理后，传输到远端，以便于远端准确掌控灯具的状态。
进一步的，灯控终端还包括应急电源模块，所述应急电源模块连接于所述模块连接板上，所述应急电源模块分别连接所述DC-DC电源模块和无线通信模块。应急电源起到应急供电的作用，通过DC-DC电源模块进行充电，以在需要时为无线通信模块上报断电等数据提供电源。
进一步的，应急电源模块由充电电路和超级电容构成。
进一步的，状态检测模块为三轴传感器。三轴传感器采集三轴数据，经通信模块计算处理后得出灯控终端(以及灯杆)的状态，从而可判断出灯杆的倾斜角度、移动、碰撞情况。
进一步的，电量监测模块由电量采集芯片和电压、电流互感器构成。设备对灯具电压、电流及漏电流进行检测，将模拟信号转换为数字信号，再经无线通信模块计算处理，以得到灯具电压、电流和漏电流值。
进一步的，调光模块至少包括0-10V调光、1KHz PWM波调光与RS485DMX512调光三种调光方式。调光模块对灯具亮度进行调节，以实现节能功能。
进一步的，灯控终端还包括防水外壳，该防水外壳成腔体结构，模块连接板及与所述模块连接板连接的各模块均安装于防水外壳的腔体中。防水外壳能够对腔体内的电子元件起到良好的防水作用，并且封装好的终端也便于安装。
进一步的，所述模块连接板及与所述模块连接板连接的各模块通过灌封胶安装于所述防水外壳的腔体中。灌封胶具备良好的防水防潮作用，能够稳固地固定住电子元件。
进一步的，所述灌封胶由A、B两种灌封胶混合调制而成。A、B两种灌封胶混合调制风干后会凝固为固体，防水等级可达IP67等级。
进一步的，防水外壳预留有出口，出口处设置有防水垫圈。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本设计的灯控终端采用模块化电路设计，对匹配不同用户的需求，以及产品单个功能模块增加、修改或删除，或则产品的优化升级更加便捷。
2、本设计的灯控终端使用无线通信方式，实现远程单灯的控制及现场数据的远程采集，终端固件的远程升级，便于远端对灯具的集中监控和维护。
3、本设计的灯控终端从电压、电流和位姿状态等多方面对灯具进行监控，便于远端全面掌控灯具的状况，以便于及时维护。
4、本设计的灯控终端能够实现灯具的低功耗工作，同时能够保障灯具长时间稳定工作。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是应用于路灯控制的智慧灯控终端的结构图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
一种应用于路灯控制的智慧灯控终端，如图1所示，包括灯控硬件电路和防水外壳两部分，灯控硬件电路部分安装于防水外壳的腔体内。灯控硬件电路部分包括AC-DC电源模块01、保护模块02、调光模块03、模块连接底板04、应急电源模块05(可选)、无线通信模块06、状态检测模块07、电量检测模块08，模块连接底板04上设置有DC-DC电源模块。模块连接地板04主要对AC-DC电源模块01、保护模块02、调光模块03、模块连接底板04、应急电源模块05、无线通信模块06、状态检测模块07和电量检测模块08进行固定，并实现各模块相互之间的通信连接和电源连接。
保护模块02、AC-DC电源模块01连接到模块连接底板04上的DC-DC电源模块，外接的交流电经保护模块02后，为AC-DC电源模块01提供85-305V交流电压，由AC-DC电源模块01输出稳定的15V直流电压，再经模块连接底板04上的DC-DC电源模块为调光模块03、应急电源模块05、无线通信模块06、状态检测模块07、电量检测模块08提供3.3V-10V的电压。
AC-DC电源模块01可输入85-305V,50Hz交流电压，输出15V直流电压，该模块输出电流默认最大是1A电流，也可根据客户需求进行任意更改，且具有防雷2KV功能，过EMC与EMI等测试标准。
保护模块02使用压敏电阻与放电管和PTC自恢复保险丝构成L-N(火线到零线)防雷4KV，L-G(火线到地线)与N-G(零线到地线)防雷6KV，过流保护最大10A，如果用户防雷等级要求比较高或者低，过流保护比较大或者小，均可对保护模块02进行器件更改来达到客户需求，不需要进行整机更改，这样更加便捷快速。
调光模块03，兼容0-10V调光、1KHz PWM波调光与RS485 DMX512调光三种调光方式，三种调光方式由DC-DC电源模块分别提供10V、15V、3.3V直流电压，由无线通信模块经模块连接底板控制调光模块实现灯0-100％的任意亮度调节。根据用户需求可任选一种方式，由无线通信模块06控制调光模块03实现对灯的亮度调节，实现节能功能。
应急电源模块05是在灯控终端突然断开交流电情况下为无线通信模块06提供上报断电等数据而使用的电源。该模块由一个3.6V充电电路与超级电容构成，当超级电容电量被耗用完后，灯控输入交流电会由充电电路再次为超级电容充电，该方式可工作在-40℃-85℃环境中。
状态检测模块07是由一个三轴传感器电路构成，对灯杆的三轴数据进行检测，三轴数据由I2C通信传输给无线通信模块06，由无线通信模块06进行相应处理，对灯杆倾角、移动与碰撞进行判定，再将数据传输到远端控制平台，由管理人员进行及时处理，保障灯杆处于安全状态。
电量检测模块08主要对灯具的工作电流、电压进行检测，并可计算出灯具功率等参数。电量检测模块08是由电量采集芯片与精密电压、电流互感器构成，通过电压互感器对输入的交流电压进行采集，对输出给灯具的电源通过电流互感器采集灯具工作电流，对输入的交流电通过电流互感器对漏电流进行采集，实现漏电保护功能，防止行人触电。
无线通信模块06兼有无线短距离通信和数据处理功能，将状态检测模块07采集的三轴数据由无线通信模块06的数据处理功能对数据进行换算，得出电杆的倾斜角度、移动与碰撞情况，同时将电量检测模块08采集的输入交流电压、灯具工作电流与漏电流进行计算，得出精确的电压、电流与漏电流值，并将数据经网关上报到控制平台，供管理人员实时了解灯工作情况。控制平台也可发送无线通信指令，经无线通信模块06解析后，根据指令操作调光模块03对灯进行开、关与灯亮度调节；无线通信模块06具有低功耗、低成本、宽工作电压、可实时监控的优点。无线通信模块06还在断电时，在应急电源模块05供电下，将断电数据通过无线通信功能发送给控制平台。无线通信模块06的无线通信功能部分，也可以使用有线通信功能替换。
防水外壳采用尼龙玻纤材质塑料制成，天线与电源线出口处采用防水垫圈，内部采用A、B灌封胶，两种胶混合调制风干后会凝固为固体，防水等级可达IP67等级，可以防老化和防止雨水浸泡。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，包括无线通信模块、调光模块、状态检测模块、电量检测模块、保护模块、AC-DC电源模块和DC-DC电源模块；各模块均连接于模块连接底板上；
保护模块、AC-DC电源模块和DC-DC电源模块依次连接；所述DC-DC电源模块分别连接所述无线通信模块、调光模块、状态检测模块和电量检测模块；
所述无线通信模块带有无线通信和数据处理功能，所述无线通信模块分别连接所述调光模块、状态检测模块和电量检测模块。
2.如权利要求1所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，还包括应急电源模块，所述应急电源模块连接于所述模块连接板上，所述应急电源模块分别连接所述DC-DC电源模块和所述无线通信模块。
3.如权利要求2所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述应急电源模块由充电电路和超级电容构成。
4.如权利要求1～3任一所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述状态检测模块为三轴传感器。
5.如权利要求1～3任一所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述电量监测模块由电量采集芯片和电压、电流互感器构成。
6.如权利要求1～3任一所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述调光模块至少包括0-10V调光、1KHz PWM波调光与RS485 DMX512调光三种调光方式。
7.如权利要求1～3任一所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，还包括防水外壳，所述防水外壳成腔体结构，所述模块连接板及与所述模块连接板连接的各模块均安装于所述防水外壳的腔体中。
8.如权利要求7所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述模块连接板及与所述模块连接板连接的各模块通过灌封胶安装于所述防水外壳的腔体中。
9.如权利要求8所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述灌封胶由A、B两种灌封胶混合调制而成。
10.如权利要求7所述的应用于路灯控制的智慧灯控终端，其特征在于，所述防水外壳预留有出口，所述出口处设置有防水垫圈。
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