CN114173455A - 一种智能化路灯照明监测终端系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能化路灯照明监测终端系统，路灯设备与市政电路交互通电进行照明，路灯设备上适配安装有路灯控制器并与之电性交互；路灯控制器收集智能网关下达的控制指令，并将控制指令下发至路灯设备执行；智能网关分别对路灯控制器和回路漏电监测模块进行监测，获取路灯控制器和回路漏电监测模块的相关数据分析并处理，智能网关中的事件处理模块为智能网关的核心控制中心，用于控制调整其他各工作模块的运行；智能网关与云端管理平台进行电性连接，云端管理平台用于调控智能网关的相关模块。本发明在不改变灯具，不增加布线的情况下，实现了路灯照明节能化、网络化、智能化。

Description

一种智能化路灯照明监测终端系统
技术领域
本发明是涉及路灯控制技术领域，具体地说是涉及一种智能化路灯照明监测终端系统。
背景技术
城市道路照明是人们日常生活中重要的公共设施，全国现有路灯约1亿盏，占照明耗电30％，达到全国耗电总量的10％，相当于1个三峡水电站的年发电量，超过大亚湾核电站年发电量7倍，大约35％的电能被浪费。
节能减排成为经济建设中的一个重要目标。随着科技的进步，节能灯具和控制方式都在不断发展。自“十城万盏”和193个“智慧城市”试点推广以来，以HPLC技术为核心的路灯控制系统有着巨大的发展潜力。
路灯控制系统发展阶段：路灯控制系统主要由灯具和控制系统两部分组成。除了采用节能灯具外，一个统一的高效的控制系统对路灯的节能和管理起着至关重要的作用。路灯的控制方式在不断发展和演变，主要有以下几个发展阶段：手动控制(即最原始的通过手动闭合/断开电源的方法实现开关操作)、时钟控制(通过时钟模块实现定时开关灯，分时段亮灯，但亮灯策略不便修改，灵活性差)、光敏控制(通过光敏探头感知光线的变化来进行开关灯，这种方式可自动操作，但受客观条件的影响导致稳定性不够)、区域控制(系统采用GPRS通信技术，可远程控制到每一个变压器区域及单条线路，结合了时钟控制和经纬度控制，能根据环境变化及特殊事件的照明需求，手动或自动实现区域性控制)、单灯控制(在区域控制的基础上，利用ZigBee、GPRS和WSN等无线物联网技术，感知任意一盏路灯的电参数，可对任意一盏路灯进行开关、调光、查询等)。
因此，现在亟需研发出一种智能化路灯照明监测终端系统，以用来对整体、对单个路灯设备进行调控，实现高效、稳定的控制方式，可以感知任意一盏路参数，在无人控制的情况下也可以自动实现功能需求，做到对定时亮灯、灭灯、回路漏电处理、调亮度、调色温、特定路灯控制、路灯状态数据上报等，在不改变灯具，不增加布线的情况下，实现了路灯照明节能化、网络化、智能化，解决现有技术中存在的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能化路灯照明监测终端系统，包括路灯设备、智能网关、路灯控制器、回路漏电监测模块和云端管理平台，所述路灯设备与市政电路交互通电进行照明，所述路灯设备上适配安装有路灯控制器并与之电性交互；所述路灯控制器收集智能网关下达的控制指令，并将控制指令下发至路灯设备执行；所述智能网关分别对路灯控制器和回路漏电监测模块进行监测，获取路灯控制器和回路漏电监测模块的相关数据分析并处理，所述智能网关包括事件处理模块、数据存储模块、灯光控制模块、通信模块和数据计量模块，所述事件处理模块同时与数据存储模块、灯光控制模块、通信模块和数据计量模块电性连接，所述事件处理模块为所述智能网关的核心控制中心，用于控制调整其他各工作模块的运行；所述智能网关与云端管理平台进行电性连接，所述云端管理平台用于调控所述智能网关的相关模块。
优选地，所述数据计量模块还分别与灯光控制模块和数据存储模块进行数据交互，所述数据计量模块用于获取灯控数据，如有数据异常则上报给事件处理模块进行处理；所述灯光控制模块用于自定义设置任意回路、分组、单点、广播以及隔盏亮灯等情景照明模式；所述数据存储模块用于存储整个智能网关在工作中产生的各种数据信息，并保存智能网关设置的参数；所述通信模块用于所述智能网关与所述云端管理平台之间相互数据传输。
优选地，所述数据计量模块包括规约解析模块、任务管理模块、异常告警模块、菜单界面和设备监测模块，所述规约解析模块与通信模块通信并进行数据交互，负责上行通信协议的解析工作，规约解析模块的数据来源于通信模块所接收的数据，同时还需要通过所述通信模块中包含的载波抄读模块提供的随抄接口获取实时数据或发送实时控制命令；任务管理模块从数据存储模块中先获取预先设置的参数，生成定时采集任务和控制任务，并将采集的数据通过数据存储模块进行保存，同时通过通信模块主动上报数据给云端管理平台；所述菜单界面通过从数据存储模块中获取参数和数据显示到外接液晶显示屏上；设备监测模块实时采集回路状态量信息，发生异常变位时产生异常事件发送给异常告警模块处理；所述异常告警模块还接收其它模块的异常信息，处理后通过所述通信模块上报给云端管理平台。
优选地，所述回路漏电监测模块包括剩余电流监测装置和回路计量模块，所述事件处理模块内存有监测进程，实时与剩余电流监测装置进行数据交互，通过RS485串口走modbus协议来实时获取剩余电流监测装置中的剩余电流数值；所述智能网关将获取等到的数据与事件处理模块中内部设定阈值进行比较，若剩余电流监测装置检测到剩余电流数值超过阈值，则会触发预定处理机制，智能网关立刻断开相关的回路连接，并将此剩余电流数值进行本地存储、事件告警和利用MQTT协议上报云端管理平台；所述云端管理平台可以通过MQTT协议来对剩余电流阈值进行设定修改。
优选地，当剩余电流监测装置检测到存在漏电时，通过遥信通知路灯集中器，路灯集中器收到信息后，通过RS485去读取剩余电流监测装置中的剩余电流等信息，产生漏电事件，将此状态存储于自身数据库，同时由智能网关的通信模块主动上报给云端管理平台当前产生的漏电事件；当出现漏电事件时，整个监测终端系统将在30ms内断开回路。
优选地，所述智能网关通过RS485连接回路计量模块，通过回路计量模块实时获取整个回路中的电压、电流等数据信息，同时存储于数据存储模块中，并通过Q/GDW1376.1协议上报云端管理平台，使得云端管理平台可以实现随抄、定抄两种方式来主动获取回路计量数据。
优选地，还包括计量装置，所述智能网关定时去抄读计量装置，获取相关数据分析并处理。
优选地，所述通信模块的上行通信基于Q/GDW1376.1和MQTT协议扩展与所述云端管理平台进行通信，实现数据交互。
优选地，所述通信模块的下行通信基于DL/T 645和Q/GDW1376.2协议扩展，在DL/T645协议基础上实现智能网关与计量装置的数据交互，在Q/GDW1376.2协议基础上实现智能网关与路灯控制器的数据交互。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过设置智能网关、路灯控制器、回路漏电监测模块和云端管理平台，每个功能都是一个独立的模块，模块设计的原则为高内聚、低耦合，基础功能模块以公共库的方式存在，上层功能模块以进程方式存在，可以通过模块配置的方式适应不同功能应用场合的需要，可以用来对整体、对单个路灯设备进行调控，实现高效、稳定的控制方式，可以感知任意一盏路参数，在无人控制的情况下也可以自动实现功能需求，做到对定时亮灯、灭灯、回路漏电处理、调亮度、调色温、特定路灯控制、路灯状态数据上报等，在不改变灯具，不增加布线的情况下，实现了路灯设备照明节能化、网络化、智能化。
(2)本发明整体运行稳定、数据优先级处理，具备漏电监测、回路计量、大容量数据存储、数据远程、事件记录和上报等多种功能。
(3)本发明通过设置回路漏电监测模块用来对城市照明控制点的每条输出线缆进行实时监测和报警，与路灯控制器并行与智能网关产生数据交互，监测路灯线老化、漏电情况，在发生漏电故障时，现场自动断电，防止触电事故的发生，漏电故障消除后可远程消除漏电保护的断电，当漏电电流数据大于事件处理模块中人工设置的阈值时，会在30MS内触发数据上报和回路断电处理，整体反应速度快，处理及时。
附图说明
图1为本发明的整体流程图；
图2为本发明的回路漏电监测模块的工作流程图；
图3为本发明的智能网关与云端管理平台通信采用Q/GDW1376.1协议流程示意图；
图4为本发明的MQTT协议来实现云端管理平台和智能网关之间数据交互工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图4所示，路灯设备与市政电路交互通电进行照明，路灯设备上适配安装有路灯控制器并与之电性交互；路灯控制器收集智能网关下达的控制指令，并将控制指令下发至路灯设备执行，即在每盏路灯设备安装一个路灯控制器，仅需在配电柜内安装一个智能网关，每个智能网关最多可管理2024盏路灯(另可控制1-6个回路)，路灯控制器与智能网关通信使用HPLC技术，完全免费。
智能网关分别对路灯控制器和回路漏电监测模块进行监测，获取路灯控制器和回路漏电监测模块的相关数据分析并处理，智能网关包括事件处理模块、数据存储模块、灯光控制模块、通信模块和数据计量模块，事件处理模块同时与数据存储模块、灯光控制模块、通信模块和数据计量模块电性连接，事件处理模块为智能网关的核心控制中心，用于控制调整其他各工作模块的运行。
智能网关与云端管理平台进行电性连接，云端管理平台用于调控智能网关的相关模块，具体地，通信模块的上行通信基于Q/GDW1376.1和MQTT协议扩展与云端管理平台进行通信，实现数据交互；通信模块的下行通信基于DL/T 645和Q/GDW1376.2协议扩展，在DL/T645协议基础上实现智能网关与计量装置的数据交互，在Q/GDW1376.2协议基础上实现智能网关与路灯控制器的数据交互，需要解释的是，在本实施例中，云端管理平台包括可实现上网功能的智能电子设备，如电脑或手机等，在电脑或手机上安装相关的管理软件，即可实现对智能网关和路灯控制器的调控。智能网关和云端管理平台使用GPRS通信，所以每台智能网关需开通上网流量功能。
数据计量模块还分别与灯光控制模块和数据存储模块进行数据交互，数据计量模块用于获取灯控数据，如有数据异常则上报给事件处理模块进行处理；灯光控制模块用于自定义设置任意回路、分组、单点、广播以及隔盏亮灯等情景照明模式，具体地，系统运行后，早晚定时、回路控制、统一开关灯等由智能网关调控实现，后半夜调光、隔一亮一等由路灯控制器实现，可对任意一盏、一路或自定义的一组路灯进行远程开关、调光控制，实现高效、稳定的控制方式，可以感知任意一盏路参数，在无人控制的情况下也可以自动实现功能需求，做到对定时亮灯、灭灯、回路漏电处理、调亮度、调色温、特定路灯控制、路灯状态数据上报等，在不改变灯具，不增加布线的情况下，实现了路灯设备照明节能化、网络化、智能化。
数据存储模块用于存储整个智能网关在工作中产生的各种数据信息，并保存智能网关设置的参数；通信模块用于智能网关与云端管理平台之间相互数据传输。
数据计量模块包括规约解析模块、任务管理模块、异常告警模块、菜单界面和设备监测模块，规约解析模块与通信模块通信并进行数据交互，负责上行通信协议的解析工作，规约解析模块的数据来源于通信模块所接收的数据，同时还需要通过通信模块中包含的载波抄读模块提供的随抄接口获取实时数据或发送实时控制命令；任务管理模块从数据存储模块中先获取预先设置的参数，生成定时采集任务和控制任务，并将采集的数据通过数据存储模块进行保存，同时通过通信模块主动上报数据给云端管理平台；菜单界面通过从数据存储模块中获取参数和数据显示到外接液晶显示屏上；设备监测模块实时采集回路状态量信息，发生异常变位时产生异常事件发送给异常告警模块处理；异常告警模块还接收其它模块的异常信息，处理后通过通信模块上报给云端管理平台。
回路漏电监测模块包括剩余电流监测装置和回路计量模块，事件处理模块内存有监测进程，实时与剩余电流监测装置进行数据交互，通过RS485串口走modbus协议来实时获取剩余电流监测装置中的剩余电流数值；智能网关将获取等到的数据与事件处理模块中内部设定阈值进行比较，若剩余电流监测装置检测到剩余电流数值超过阈值，则会触发预定处理机制，智能网关立刻断开相关的回路连接，并将此剩余电流数值进行本地存储、事件告警和利用MQTT协议上报云端管理平台；云端管理平台可以通过MQTT协议来对剩余电流阈值进行设定修改。
当漏电电流数据大于人工设置的阈值时会在30MS内触发数据上报和回路断电处理。整体运行稳定、反应速度快、数据优先级处理，具备漏电监测、回路计量、大容量数据存储、数据远程、事件记录和上报等多种功能。
当剩余电流监测装置检测到存在漏电时，通过遥信通知路灯集中器，路灯集中器收到信息后，通过RS485去读取剩余电流监测装置中的剩余电流等信息，产生漏电事件，将此状态存储于自身数据库，同时由智能网关的通信模块主动上报给云端管理平台当前产生的漏电事件；当出现漏电事件时，整个监测终端系统将在30ms内断开回路，整体反应速度快，处理及时。
智能网关通过RS485连接回路计量模块，通过回路计量模块实时获取整个回路中的电压、电流等数据信息，同时存储于数据存储模块中，并通过Q/GDW1376.1协议上报云端管理平台，使得云端管理平台可以实现随抄、定抄两种方式来主动获取回路计量数据。
本发明为路灯设备照明的控制点进行数据计量和意外漏电情况监测。回路漏电监测模块用来对城市照明控制点的每条输出线缆进行实时监测和报警，与路灯控制器并行与智能网关产生数据交互，监测路灯线老化、漏电情况，在发生漏电故障时，现场自动断电，防止触电事故的发生，漏电故障消除后可远程消除漏电保护的断电。
还包括计量装置，智能网关定时去抄读计量装置，获取相关数据分析并处理。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：包括路灯设备、智能网关、路灯控制器、回路漏电监测模块和云端管理平台，所述路灯设备与市政电路交互通电进行照明，所述路灯设备上适配安装有路灯控制器并与之电性交互；所述路灯控制器收集智能网关下达的控制指令，并将控制指令下发至路灯设备执行；所述智能网关分别对路灯控制器和回路漏电监测模块进行监测，获取路灯控制器和回路漏电监测模块的相关数据分析并处理，所述智能网关包括事件处理模块、数据存储模块、灯光控制模块、通信模块和数据计量模块，所述事件处理模块同时与数据存储模块、灯光控制模块、通信模块和数据计量模块电性连接，所述事件处理模块为所述智能网关的核心控制中心，用于控制调整其他各工作模块的运行；所述智能网关与云端管理平台进行电性连接，所述云端管理平台用于调控所述智能网关的相关模块。
2.根据权利要求1所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：所述数据计量模块还分别与灯光控制模块和数据存储模块进行数据交互，所述数据计量模块用于获取灯控数据，如有数据异常则上报给事件处理模块进行处理；所述灯光控制模块用于自定义设置任意回路、分组、单点、广播以及隔盏亮灯等情景照明模式；所述数据存储模块用于存储整个智能网关在工作中产生的各种数据信息，并保存智能网关设置的参数；所述通信模块用于所述智能网关与所述云端管理平台之间相互数据传输。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：所述数据计量模块包括规约解析模块、任务管理模块、异常告警模块、菜单界面和设备监测模块，所述规约解析模块与通信模块通信并进行数据交互，负责上行通信协议的解析工作，规约解析模块的数据来源于通信模块所接收的数据，同时还需要通过所述通信模块中包含的载波抄读模块提供的随抄接口获取实时数据或发送实时控制命令；任务管理模块从数据存储模块中先获取预先设置的参数，生成定时采集任务和控制任务，并将采集的数据通过数据存储模块进行保存，同时通过通信模块主动上报数据给云端管理平台；所述菜单界面通过从数据存储模块中获取参数和数据显示到外接液晶显示屏上；设备监测模块实时采集回路状态量信息，发生异常变位时产生异常事件发送给异常告警模块处理；所述异常告警模块还接收其它模块的异常信息，处理后通过所述通信模块上报给云端管理平台。
4.根据权利要求1所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：所述回路漏电监测模块包括剩余电流监测装置和回路计量模块，所述事件处理模块内存有监测进程，实时与剩余电流监测装置进行数据交互，通过RS485串口走modbus协议来实时获取剩余电流监测装置中的剩余电流数值；所述智能网关将获取等到的数据与事件处理模块中内部设定阈值进行比较，若剩余电流监测装置检测到剩余电流数值超过阈值，则会触发预定处理机制，智能网关立刻断开相关的回路连接，并将此剩余电流数值进行本地存储、事件告警和利用MQTT协议上报云端管理平台；所述云端管理平台可以通过MQTT协议来对剩余电流阈值进行设定修改。
5.根据权利要求4所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：当剩余电流监测装置检测到存在漏电时，通过遥信通知路灯集中器，路灯集中器收到信息后，通过RS485去读取剩余电流监测装置中的剩余电流等信息，产生漏电事件，将此状态存储于自身数据库，同时由智能网关的通信模块主动上报给云端管理平台当前产生的漏电事件；当出现漏电事件时，整个监测终端系统将在30ms内断开回路。
6.根据权利要求4所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：所述智能网关通过RS485连接回路计量模块，通过回路计量模块实时获取整个回路中的电压、电流等数据信息，同时存储于数据存储模块中，并通过Q/GDW1376.1协议上报云端管理平台，使得云端管理平台可以实现随抄、定抄两种方式来主动获取回路计量数据。
7.根据权利要求1所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：还包括计量装置，所述智能网关定时去抄读计量装置，获取相关数据分析并处理。
8.根据权利要求1所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：所述通信模块的上行通信基于Q/GDW1376.1和MQTT协议扩展与所述云端管理平台进行通信，实现数据交互。
9.根据权利要求8所述的一种智能化路灯照明监测终端系统，其特征在于：所述通信模块的下行通信基于DL/T 645和Q/GDW1376.2协议扩展，在DL/T 645协议基础上实现智能网关与计量装置的数据交互，在Q/GDW1376.2协议基础上实现智能网关与路灯控制器的数据交互。
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