CN112437517A

CN112437517A - 一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统

Info

Publication number: CN112437517A
Application number: CN202011155336.7A
Authority: CN
Inventors: 梁熹
Original assignee: Chengdu Huati Huicheng Technology Co ltd
Current assignee: SICHUAN HUATI LIGHTING TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2040-10-26
Also published as: CN112437517B

Abstract

本发明提供一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，灯杆上设置有亮度自动调节装置，亮度自动调节装置包括亮度调节器、光照度传感器和集成电路芯片，光照度传感器和亮度调节器均与集成电路芯片连接，亮度调节器与LED光源连接；灯杆内设置有弧形导轨，弧形导轨延伸至灯头内部，弧形导轨安装在灯杆安装有灯头一侧的对侧的内壁，弧形导轨延伸至灯头内部的部分安装在灯头内部顶侧，弧形导轨设置有滑块，LED光源安装在滑块上。本发明解决了路灯在使用时，不能根据车流量来调整路灯的亮度，在维修灯头时，需要进行高空作业，非常容易引起安全事故，导致维修成本高的问题。

Description

一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统

技术领域

本发明涉及路灯技术领域，更具体地涉及一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统。

背景技术

智慧路灯是指通过应用先进、高效、可靠的电力线载波通信技术和无线GPRS/CDMA通信技术等，实现对路灯的远程集中控制与管理的路灯，智慧路灯具有根据车流量自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能，能够大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，节省维护成本。

目前，在各种道路上均安装有不同型号的路灯，但是一般的路灯在使用时，其不能根据车流量的多少来调整路灯的亮度，进而在一定程度上，会造成资源的浪费，同时，也给路过人群带来不便。而且目前的路灯在维修或更换灯头，维修或更换光源时，都需要进行高空作业，非常容易引起安全事故，不能保障维修人员的人身安全，也会导致维修成本高，给路灯的运营者带来较高的运营成本。因此，有必要提供一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，以克服上述问题。

发明内容

本发明提供了一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，以解决目前一般的路灯在使用时，其不能根据车流量的多少来调整路灯的亮度，进而在一定程度上，会造成资源的浪费，同时，也给路过人群带来不便的问题；而且目前的路灯在维修或更换灯头，维修或更换光源时，都需要进行高空作业，非常容易引起安全事故，不能保障维修人员的人身安全，也会导致维修成本高，给路灯的运营者带来较高的运营成本的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，包括灯头和灯杆，灯头内设置有LED光源，灯头安装在灯杆上，灯杆上设置有亮度自动调节装置，亮度自动调节装置包括亮度调节器、光照度传感器和集成电路芯片，光照度传感器和亮度调节器均与集成电路芯片连接，亮度调节器与LED光源连接；

光照度传感器用于接收车辆的灯照射出来的光，并将对应的光照强度信息传输到集成电路芯片，集成电路芯片用于根据接收光照度传感器传输的光照强度信息控制亮度调节器对LED光源进行亮度调节，亮度调节器用于对LED光源进行亮度调节；

灯杆内设置有弧形导轨，弧形导轨沿灯杆下部至灯头的路径设置，且弧形导轨延伸至灯头内部，弧形导轨安装在灯杆安装有灯头一侧的对侧的内壁，弧形导轨延伸至灯头内部的部分安装在灯头内部顶侧，弧形导轨设置有滑块，LED光源安装在滑块上，LED光源的发光端背向滑块，当滑块沿弧形导轨移动到灯头内部时，LED光源的发光端朝下。

进一步地，灯杆下部设置有驱动弧形导轨的滑块移动的电机。

进一步地，灯杆上搭载有广播模块，广播模块设有防水音柱、监控室麦克风轮询话系统、定时启动系统，广播模块用于接入城市应急广播服务器。

进一步地，灯杆上搭载有环境监测系统，环境监测系统包括噪音传感器、亮度传感器、风力风向传感器以及降水量测量器。

进一步地，灯杆上搭载有WIFI热点模块，WIFI热点模块包括有2.4G、5G通信模式，WIFI热点模块内置搭载有认证入网系统、运营系统、可扩展探针应用系统以及人流量统计系统。

进一步地，灯杆上设置有USB接口，USB接口用于有USB接口的电子设备充电。

进一步地，灯杆上设置有充电桩，充电桩用于电动汽车和电动自行车的充电。

进一步地，灯杆上搭载有显示屏，显示屏用于显示环境监测系统监测的环境信息。

进一步地，环境监测系统还包括空气污染检测器，空气污染检测器用于检测空气质量。

进一步地，环境监测系统还包括温湿度传感器，温湿度传感器用于检测空气的温湿度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过设置的光照度传感器，可以在夜晚检测车辆的灯照明在道路上的亮度，并通过亮度调节器，来实现对路灯的亮度进行调整，方便操作。

本发明通过设置弧形导轨，使得需要更换或维修LED光源时，可以直接通过移动滑块将LED光源移动下来，不需要进行高空作业，保障了维修人员的人身安全，降低维修成本，降低运营成本。

附图说明

图1为本发明的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统的亮度自动调节装置的原理示意图。

图2为本发明的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统的灯头和灯杆的连接示意图。

图3为本发明的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统的弧形导轨和LED光源的连接示意图。

图4为本发明的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统的LED光源亮度调节电路的电路示意图。

附图标记：1为灯头，2为灯杆，3为显示屏，4为环境监测系统，5为广播模块，6为亮度自动调节装置，7为充电桩，8为弧形导轨，9为滑块，10为LED光源。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

请参阅图1至图4，图中所示者为本发明所选用的实施例结构，此仅供说明之用，在专利申请上并不受此种结构的限制。

实施例一

一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，如图1和图2所示，包括灯头1和灯杆2，灯头1内设置有LED光源10，灯头1安装在灯杆2上，灯杆2上设置有亮度自动调节装置6，亮度自动调节装置6包括亮度调节器、光照度传感器和集成电路芯片，光照度传感器和亮度调节器均与集成电路芯片连接，亮度调节器与LED光源10连接；

光照度传感器用于接收车辆的灯照射出来的光，并将对应的光照强度信息传输到集成电路芯片，集成电路芯片用于根据接收光照度传感器传输的光照强度信息控制亮度调节器对LED光源10进行亮度调节，亮度调节器用于对LED光源10进行亮度调节；

如图3所示，灯杆2内设置有弧形导轨8，弧形导轨8沿灯杆2下部至灯头1的路径设置，且弧形导轨8延伸至灯头1内部，弧形导轨8安装在灯杆2安装有灯头1一侧的对侧的内壁，弧形导轨8延伸至灯头1内部的部分安装在灯头1内部顶侧，弧形导轨8设置有滑块9，LED光源10安装在滑块9上，LED光源10的发光端背向滑块9，当滑块9沿弧形导轨8移动到灯头1内部时，LED光源10的发光端朝下。

灯杆2下部设置有驱动弧形导轨8的滑块9移动的电机。

灯杆2上搭载有广播模块5，广播模块5设有防水音柱、监控室麦克风轮询话系统、定时启动系统，广播模块5用于接入城市应急广播服务器。

灯杆2上搭载有环境监测系统4，环境监测系统4包括噪音传感器、亮度传感器、风力风向传感器以及降水量测量器。环境监测系统4还包括空气污染检测器，空气污染检测器用于检测空气质量。环境监测系统4还包括温湿度传感器，温湿度传感器用于检测空气的温湿度。环境监测系统4用于检测风向、风速、温湿度、降雨量、水位、PM2.5、PM10和噪音等，实现对城市环境和气象的智能监测。

灯杆2上搭载有WIFI热点模块，WIFI热点模块包括有2.4G、5G通信模式，WIFI热点模块内置搭载有认证入网系统、运营系统、可扩展探针应用系统以及人流量统计系统。方便运维工作人员管理WIFI热点，防止木马病毒植入以及过多的接入点造成的上网慢，为行人提供好最佳上网体验，并发接入200点，距离70m，支持多种认证入网方式，方便绝大多数无线终端机的联网。

灯杆2上设置有USB接口，USB接口用于有USB接口的电子设备充电。灯杆2上设置有充电桩7，充电桩7用于电动汽车和电动自行车的充电。

灯杆2上搭载有显示屏3，显示屏3用于显示环境监测系统4监测的环境信息。显示屏3还用于显示广播模块5接收城市应急广播服务器输出的信息，例如：播报气象、环境等城市综合信息、或者用于广告运营，一旦出现紧急事故，可用于发布紧急信息，运用智能化的局域网使得不同社区街道可根据实际需求投放不同内容。

光照度传感器可以采用JXBS-3001-GZ系列光照度传感器，亮度调节器可以采用GNW66B51系列亮度调节器，集成电路芯片可以采用AT89S52系列单片机。

实施例二

为了进一步丰富调节LED光源亮度的方式，以及为了简化多路LED光源亮度调节电路的电路结构，亮度自动调节装置6设置有LED光源亮度调节电路，如图4所示，LED光源亮度调节电路包括电源V1、单片机P1、与非门U1、芯片U2、选择开关SW1、三极管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、二极管D1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、LED1、LED2、LED3和多个切换电阻(Rn、Rn+1……Rm)，选择开关SW1包括至少一个空载端DIM和多个负载连接端，多个切换电阻(Rn、Rn+1……Rm)的一端分别与多个负载连接端连接，多个切换电阻(Rn、Rn+1……Rm)的另一端共接地，空载端DIM为选择开关SW1的输出端。

电源V1分别与MOS管Q5的源极、电阻R1的一端、电阻R13的一端、二极管D2的负极、电容C4的一端、芯片U2的V_IN引脚、电阻R9的一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端和电阻R6的一端连接，MOS管Q5的漏极均与电感L3的一端和二极管D3的负极连接，MOS管Q5的栅极与与非门U1的输出端连接，与非门U1的两个输出端相连接后与单片机P1连接，二极管D3的正极接地，电感L3的另一端与二极管D4的正极和MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的栅极与单片机P1连接，二极管D4的负极均与电阻R14的一端、电容C8的一端和单片机P1连接，电容C8的另一端接地，电阻R14的另一端均与单片机P1、LED1的输入端和LED2的输入端连接，LED1的输出端与MOS管Q3的漏极连接，LED2的输出端与MOS管Q4的漏极连接，MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的栅极与单片机P1连接，MOS管Q4的源极接地，MOS管Q4的栅极与单片机P1连接，单片机P1与空载端DIM连接，单片机P1均与电阻R2的一端、二极管D1的负极和三极管Q1的基极连接，电阻R1的另一端均与电阻R2的另一端和三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端均与电容C1的一端、电阻R5的一端、空载端DIM和电阻R12的一端连接，电容C1的另一端均与电阻R4的一端和电阻R5的另一端连接且共接地，电阻R4的另一端与二极管D1的正极连接，电阻R12的另一端均与电容C3的一端和芯片U2的TM引脚连接，电容C3的另一端接地，电阻R13的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端均与二极管D2的正极、芯片U2的LX引脚和电感L1的一端连接，电阻R6的另一端均与电阻R7的一端和芯片U2的EN引脚连接，电阻R7的另一端与电容C4的另一端连接且共接地，电感L1的另一端均与电容C5的一端、电容C6的一端和电感L2的第一绕组的一端连接，电感L2的第一绕组的另一端均与电容C7的一端和LED3连接，芯片U2的SEN引脚均与电阻R9的另一端、电阻R10的另一端、电阻R11的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端和电感L2的第二绕组的一端连接，电感L2的第二绕组的另一端均与电容C7的另一端和LED3连接。

其中，LED1和LED2表示为不同的路灯上的LED光源，或者表示为不同回路上的路灯的LED光源；LED3表示为路灯上的LED光源，即为需要进行调节亮度的路灯上的LED光源，在本电路，LED3也表示为LED1和LED2的组合，是为了简化电路的表达。根据实际情况，可在LED2后接上多个路灯上的LED光源，或者接上多个回路上的路灯的LED光源，实现更多数量的路灯的亮度调节，实现不同回路的灯的亮度调节。

实施例三

电阻R14检测两端的电压，将检测的电压信号反馈给单片机P；当电阻R14反馈给单片机P1的电压值为零时，单片机P1控制MOS管Q2关断，单片机P1输出PWM信号，通过与非门U1控制MOS管Q5以最小脉宽打开，以降压形式工作；当MOS管Q5以降压形式工作后，电阻R14反馈给单片机P1的电压值没有达到预设值，则单片机P1输出PWM信号，通过与非门控制MOS管Q5增大脉宽，直至电阻R14反馈给单片机P1的电压值达到所述预设值；当在MOS管Q5的脉宽值达到最大值时，若电阻R14反馈给单片机P1的电压值没有达到所述预设值，则单片机P1在MOS管Q5的脉宽值为最大值的情况下，控制MOS管Q2以最小脉宽打开，以升压形式工作；当在MOS管Q2以升压形式工作后，电阻R14反馈给单片机P1的电压值没有达到预设值，则单片机P1控制MOS管Q2增大脉宽，直至电阻R14反馈给单片机P1的电压值达到所述预设值。

实施例四

在选择开关SW1选择不同阻值的负载，即选择不同阻值的切换电阻，选择开关SW1将阻值改变所生成的模拟信号输入单片机P1，单片机P1生成与该模拟信号对应的PWM信号，将该PWM信号分别输入到MOS管Q3的栅极与MOS管Q4的栅极，通过控制MOS管Q3的工作状态与MOS管Q4的工作状态，以控制与MOS管Q3的漏极相连的LED1的做功时间和MOS管Q4的漏极相连的LED2的做功时间，从而实现LED1的工作状态的调节与LED1的工作状态的调节。

同理，再通过选择开关SW1的另一个空载端DIM输出与上述不同阻值改变所生成的模拟信号输入单片机P1，从而控制MOS管Q3的工作状态与MOS管Q4的工作状态的比例，控制与MOS管Q3的漏极相连的LED1的做功时间和MOS管Q4的漏极相连的LED2的做功时间的比例，从而实现LED1与LED2的工作状态的调节。

下面示出了选择开关SW1的一个空载端DIM，选择开关SW1的另一个空载端DIM，MOS管Q3和MOS管Q4的工作状态，与LED1和LED2的做功时间比的关系，LED1和LED2功率均为10W，选择开关SW1的一个空载端DIM表示为DIM1，选择开关SW1的另一个空载端DIM表示为DIM2。

DIM1调为100％时，DIM2为100％时，Q3开100％，Q4开0％，LED1为10W，LED2为0W，总功为10W；

DIM1调为100％时，DIM2为0％时，Q3开0％，Q4开100％，LED1为0W，LED2为10W，总功为10W；

DIM1调为100％时，DIM2为50％时，Q3开50％，Q4开50％，LED1为5W，LED2为5W，总功为10W；

DIM1调为100％时，DIM2为25％时，Q3开25％，Q4开75％，LED1为2.5W，LED2为7.5W，总功为10W；

DIM1调为50％时，DIM2为100％时，Q3开50％，Q4开0％，LED1为5W，LED2为0W，总功为5W；

DIM1调为50％时，DIM2为0％时，Q3开0％，Q4开50％，LED1为0W，LED2为5W，总功为5W；

DIM1调为50％时，DIM2为50％时，Q3开25％，Q4开25％，LED1为2.5W，LED2为2.5W，总功为5W；

DIM1调为50％时，DIM2为25％时，Q3开25％，Q4开75％，LED1为1.25W，LED2为3.75W，总功为5W。

实施例五

电源V1向电阻R1输出第一直流电，电阻R5向电阻R12输出第二直流电，在对LED光源进行调光时，选择开关SW1对第二直流电的电压进行调节；或者单片机P1向三极管Q1输出PWM信号，进而对第二直流电的电压进行调节；或者在选择开关SW1对第二直流电的电压进行调节后，单片机P1向三极管Q1输出PWM信号，进而对第二直流电的电压进行调节。通过选择开关SW1选择不同阻值的负载，进而降低或升高电阻R5的输出电压，实现对第二直流电的电压大小的选择或切换。

当电阻R5向电阻R12输出第二直流电时，通过选择开关SW1进而改变电阻R12输入端的电压，由于LED光源输入的电流为一定值，因此当电阻R12输入端的电压变化时，为了保持LED光源输入的电流的电流不变，电阻R12输入端的第二直流电的功率大小也随电阻R12输入端的电压变化而变化，即通过选择开关SW1使得电阻R5输出端的电压发生变化，以实现对第二直流电的功率大小的选择。

当第二直流电的功率确定时，通过单片机P1输出不同的PWM信号以改变第二直流电的电压大小，进而使得第二直流电的电流大小随着第二直流电的电压大小变化而变化，实现对LED光源的调光。

实施例六

令第一直流电的电压值为10V，三极管Q1的管压降为0.6V，当电源V1向电阻R1输出第一直流电时，三极管Q1的低电位端与地之间的电压Verf＝10V-0.6V＝9.4V。

当拨动选择开关SW1至空载端DIM时，三极管Q1的低电位端与地之间的电压Verf经过电阻R3和电阻R5被分压后得到第二直流电，令该第二直流电的电压为V1，其中，V1＝Verf×R5/(R3+R5)；其中，Verf为三极管Q1的低电位端与地之间的电压值，R5为电阻R5的电阻值，R3为电阻R3的电阻值。

当拨动选择开关SW1至切换电阻Rn端时，三极管Q1的低电位端与地之间的电压Verf经过电阻R3与电阻R5同切换电阻Rn组成的并联网络被分压，得到第二直流电，令该第二直流电的电压为Vn，其中，Vn＝Verf×(R5//Rn)/(R3+R5//Rn)；其中，Verf为三极管Q1的低电位端与地之间的电压值，(R5//Rn)为电阻R5同切换电阻Rn组成的并联网络的电阻值，R3为电阻R3的电阻值。

相同的，当拨动选择开关SW1至切换电阻Rm端时，三极管Q1的低电位端与地之间的电压Verf经过电阻R3与电阻R5同切换电阻Rm组成的并联网络被分压，得到第二直流电，令该第二直流电的电压为Vm，Vm＝Verf×(R5//Rm)/(R3+R5//Rm)；Verf为三极管Q1的低电位端与地之间的电压值，(R5//Rm)为电阻R5同切换电阻Rm组成的并联网络的电阻值，R3为电阻R3的电阻值。

电阻R5向电阻R12输出第二直流电，通过电阻R12输入至芯片U2的信号输入端TM。由于芯片U2的电压输入端V_IN与芯片U2的负电流检测端SEN之间依次并联有电阻R9、电阻R10以及电阻R11，使得芯片U2的电压输入端V_IN与芯片U2的负电流检测端SEN之间形成压差。

芯片U2根据第二直流电驱动LED光源工作的过程中，第二电感L2用于进行滤波，再由电容C7的两端输出给LED光源。

其中，电源V1可以为恒压电源、来自太阳能额电源、蓄电池和市电等电源。

单片机P1为ATMEGA8单片机。三极管Q1为NPN型三极管。MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4均为P沟道MOS管，MOS管Q5为N沟道MOS管。

以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。

由以上详细说明，可使本领域普通技术人员明了本发明的确可达成前述目的，实已符合专利法的规定。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，包括灯头和灯杆，灯头内设置有LED光源，灯头安装在灯杆上，其特征在于，灯杆上设置有亮度自动调节装置，亮度自动调节装置包括亮度调节器、光照度传感器和集成电路芯片，光照度传感器和亮度调节器均与集成电路芯片连接，亮度调节器与LED光源连接；

2.如权利要求1所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆下部设置有驱动弧形导轨的滑块移动的电机。

3.如权利要求1所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆上搭载有广播模块，广播模块设有防水音柱、监控室麦克风轮询话系统、定时启动系统，广播模块用于接入城市应急广播服务器。

4.如权利要求3所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆上搭载有环境监测系统，环境监测系统包括噪音传感器、亮度传感器、风力风向传感器以及降水量测量器。

5.如权利要求1所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆上搭载有WIFI热点模块，WIFI热点模块包括有2.4G、5G通信模式，WIFI热点模块内置搭载有认证入网系统、运营系统、可扩展探针应用系统以及人流量统计系统。

6.如权利要求1所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆上设置有USB接口，USB接口用于有USB接口的电子设备充电。

7.如权利要求1所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆上设置有充电桩，充电桩用于电动汽车和电动自行车的充电。

8.如权利要求4所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，灯杆上搭载有显示屏，显示屏用于显示环境监测系统监测的环境信息。

9.如权利要求4所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，环境监测系统还包括空气污染检测器，空气污染检测器用于检测空气质量。

10.如权利要求4所述的一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统，其特征在于，环境监测系统还包括温湿度传感器，温湿度传感器用于检测空气的温湿度。