CN1725925A - 城市路灯线路级监控终端 - Google Patents

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刘晓胜
牟英峰
胡永军
李琰
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Abstract

城市路灯线路级监控终端。本发明公开对城市路灯进行监控的终端装置。它解决了目前路灯难以实现远程监控的问题。它包括GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1、收发器2、MCU控制器3、交流接触器开合驱动电路4、交流接触器开合状态检测电路5和日光照度检测电路6，1的一个通信端连接2的一端，2的另一端连接3的一个通信端，3的一个输入端连接6的输出端，3的另一个输入端连接5的输出端，3的输出端连接4的输入端。本发明的终端工作时设置在远离路灯管理中心的地域，通过1实现与路灯管理中心的远程双向数据传输，实现路灯管理中心对本发明终端的远程控制、信息更新、状态查询和故障查询等。

Description

城市路灯线路级监控终端
技术领域：
本发明涉及对城市路灯进行监控的终端装置。
背景技术：
目前，随着城市面积的不断扩大，市政部门对街道和小区内路灯的管理难度越来越大。一方面路灯的数量在增大，另一方面路灯分布的区域也越来越广阔，而增加由人来操作的管理单位势必增加市政部门的管理经费。现在，移动通信技术(GSM)和无线数据传输技术(GPRS)已经十分普及，这两种通讯方式具有不受通信距离的限制和容易实现多用户区分的优点，为城市路灯的远程监控提供了技术基础。但现在还没有利用GSM和GPRS远程控制路灯的装置。
发明内容：
本发明的目的是提供一种城市路灯线路级监控终端，以解决目前路灯难以实现远程监控的问题。它包括GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1、收发器2、MCU控制器3、交流接触器开合驱动电路4、交流接触器开合状态检测电路5和日光照度检测电路6，GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1的一个通信端连接收发器2的一端，收发器2的另一端连接MCU控制器3的一个通信端，MCU控制器3的一个输入端连接日光照度检测电路6的输出端，MCU控制器3的另一个输入端连接交流接触器开合状态检测电路5的输出端，MCU控制器3的输出端连接交流接触器开合驱动电路4的输入端。本发明的终端工作时设置在远离路灯管理中心的地域，通过GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1实现与路灯管理中心的远程双向数据传输，实现路灯管理中心对本发明终端的远程控制、信息更新、状态查询和故障查询等，从而按照路灯管理中心远程设定的路灯通断时间，通过交流接触器开合驱动电路4控制交流接触器的通断，进而控制整条街道路灯的亮或灭。本发明还能在MCU控制器3中编制程序，该程序能根据城市地理位置计算其日照曲线，从而决定开关灯时间，还能根据远程设定的照度季节(根据地理位置和季节所决定的开关灯时间，对应于两个农历节气)确定开关灯及调整灯光的亮度。日光照度检测电路6能提供室外光线强弱的开关量信号，从而使本发明的终端能自动完成在特殊天气条件下，根据日光照度检测电路6的结果开灯或关灯。交流接触器开合状态检测电路5把交流接触器的现行状态通过GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1上传给路灯管理中心，使路灯管理中心能方便地了解交流接触器的状况。城市的路灯线路中设置了本发明的终端后，路灯管理中心能通过移动通讯或无线数据传输方式管理、监控远处的路灯线路，提高照明质量的同时节约了电能，节约了人力和物力。本发明设计合理、工作可靠，具有较大的推广价值。本发明的监控终端既可以给一条街道或小区的路灯组进行监控，也可以同时监控多条街道的路灯。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图，图2是实施方式四的结构示意图，图3是实施方式五的电路结构示意图，图4是实施方式六的结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式由GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1、收发器2、MCU控制器3、交流接触器开合驱动电路4、交流接触器开合状态检测电路5和日光照度检测电路6组成，GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1的一个通信端连接收发器2的一端，收发器2的另一端连接MCU控制器3的一个通信端，MCU控制器3的一个输入端连接日光照度检测电路6的输出端，MCU控制器3的另一个输入端连接交流接触器开合状态检测电路5的输出端，MCU控制器3的输出端连接交流接触器开合驱动电路4的输入端。
具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：它还包括电力载波通信接口电路7，电力载波通信接口电路7的一个通信端连接在MCU控制器3的另一个通信端上。如此设置，本发明的终端能通过给每个路灯供电的低压电力线与设置在每个路灯上的单灯监控装置通信，实现真正意义上的单灯控制和故障检测，精确地计算亮灯率参数，实现按照时间控制策略表进行多时段多情景(路灯亮或灭的间隔变化以及亮度变化)模式的自动控制。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式三：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：它还包括485总线收发器8，485总线收发器8的一端连接在MCU控制器3的再一个通信端上。如此设置，在给每个路灯连接上485总线的前提下，本发明的终端能通过485总线与单灯监控装置通信。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式四：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：它还包括MCU控制器输出状态记忆单元9，MCU控制器3的输出端连接MCU控制器输出状态记忆单元9的输入端，MCU控制器输出状态记忆单元9的输出端连接交流接触器开合驱动电路4的输入端。如此设置，当MCU控制器3因意外情况掉电或需要进行复位操作时，MCU控制器输出状态记忆单元9保留着MCU控制器3原来的输出状态，系统不会失控，不会影响控制路灯线路的交流接触器的原来的工作状态。MCU控制器输出状态记忆单元9通常选用具有记忆功能并且结构简单的触发器元件。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式五：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一、二、三或四的不同点是：MCU控制器3包括控制器芯片U6A、时钟芯片U1和存储器芯片U2，控制器芯片U6A的型号选用PIC16F877-20I/P或PIC18F452，时钟芯片U1的型号选用DS1302N，存储器芯片U2的型号选用AT24C641。时钟芯片U1的脚5连接控制器芯片U6A的脚21以接收复位命令，时钟芯片U1的脚6和脚7分别连接控制器芯片U6A的脚19和脚20从而分别传递时钟脉冲，存储器芯片U2的脚7连接控制器芯片U6A的脚24以接收“写”控制信号，存储器芯片U2的脚6连接控制器芯片U6A的脚18以接收时钟信号，存储器芯片U2的脚5连接控制器芯片U6A的脚23以传递数据；收发器2选用型号是MAX232EPE的RS-232接口芯片U7，RS-232接口芯片U7的脚9连接控制器芯片U6A的脚25以向其传递串行数据，RS-232接口芯片U7的脚10连接控制器芯片U6A的脚26以接收传递过来的串行数据，RS-232接口芯片U7的脚7连接GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1的输出端以接收串行数据，RS-232接口芯片U7的脚8连接GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块1的输入端以向其发送串行数据；GSM数据收发模块的型号选用台湾威力普公司的MA8-3产品，GPRS数据收发模块1的型号选用北京经纬科技的JWOD2-DTU GPRS DTU/RTU型号的产品；日光照度检测电路6由光敏开关6-1、半波整流电路6-2、220V交流电源6-3和一号光电耦合器U25和第十七电阻R17组成，光敏开关6-1的一端连220V交流电源6-3的一个接线端，光敏开关6-1的另一端连接半波整流电路6-2的一个输入端，220V交流电源6-3的另一个接线端连接半波整流电路6-2的另一个输入端，半波整流电路6-2的正极输出端连接一号光电耦合器U25控制边的输入端，半波整流电路6-2的负极输出端连接一号光电耦合器U25控制边的输出端，一号光电耦合器U25被控边的输入端连接电源+VA，一号光电耦合器U25被控边的输出端连接第十七电阻R17的一端和控制器芯片U6A的脚15，第十七电阻R17的另一端接地。本实施方式工作时，室外光线“明”或“暗”的改变会使光敏开关6-1发生通或断的改变，从而会造成一号光电耦合器U25导通或关断，从而给控制器芯片U6A一个低电平或高电平，控制器芯片U6A据此给出开灯或关灯的决定。交流接触器开合状态检测电路5由半波整流电路5-1、二号光电耦合器U17和五号电阻R5组成，半波整流电路5-1的正极输出端连接二号光电耦合器U17控制边的输入端，半波整流电路5-1的负极输出端连接二号光电耦合器U17控制边的输出端，二号光电耦合器U17被控边的输入端连接电源+VA，二号光电耦合器U17被控边的输出端连接五号电阻R5的一端和控制器芯片U6A的脚37，五号电阻R5的另一端接地。本实施方式工作时，半波整流电路5-1的两个输入端分别连接控制整条线路电灯的交流接触器二次侧的一根相线和零线之间，如果有相电压存在，本实施方式就向控制器芯片U6A输出高电平，否则就输出低电平信号。如此设置，本发明的装置能很方便地查询交流接触器是否断开。MCU控制器输出状态记忆单元9由“D”触发器U8、三号光电耦合器U22、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44和第四十五电阻R45组成，第四十五电阻R45的一端连接控制器芯片U6A的脚9，第四十五电阻R45的另一端连接三号光电耦合器U22控制边的输入端，三号光电耦合器U22控制边的输出端连接控制器芯片U6A的脚10和第四十四电阻R44的一端，第四十四电阻R44的另一端连接电源+VA和三号光电耦合器U22受控边的输入端，三号光电耦合器U22受控边的输出端连接第四十三电阻R43的一端和“D”触发器U8的时钟信号输入端，“D”触发器U8的数据输入端连接控制器芯片U6A的脚8。本实施方式工作时，只有控制器芯片U6A的脚10输出低电平同时控制器芯片U6A的脚9输出高电平时，才有改变“D”触发器U8状态的脉冲产生，才有可能改变“D”触发器U8的输出状态，因此当控制器芯片U6A掉电或复位时不会影响交流接触器。交流接触器开合驱动电路4由交流接触器线圈K3、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20和三极管Q5组成，交流接触器线圈K3的一端连接电源+VA，交流接触器线圈K3的另一端通过第十八电阻R18连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的基极连接第十九电阻R19的一端和第二十电阻R20的一端，第十九电阻R19的另一端连接“D”触发器U8的正输出端，第二十电阻R20的另一端连接三极管Q5的发射极并接地。
具体实施方式六：下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式五的不同点是：电力载波通信接口电路7由中央控制器7-1、调制/解调器7-2、谐振滤波器7-3、继电器7-4、耦合变压器7-5和高通滤波器7-6组成，中央控制器7-1的输入端RX连接控制器芯片U6A的脚7以接收串行数据，中央控制器7-1的输出端TX连接控制器芯片U6A的脚6向其传递串行数据，中央控制器7-1的另一个通信端连接调制/解调器7-2的一端，调制/解调器7-2的另一端连接谐振滤波器7-3的一端，谐振滤波器7-3的另一端通过继电器7-4连接在耦合变压器7-5的一边线圈的两端上，耦合变压器5-5的另一边线圈的两端连接高通滤波器7-6的一端，继电器7-4的线圈7-4-1连接在控制器芯片U6A的脚2上以接受其控制。本实施方式工作时，高通滤波器7-6的另一端连接在给路灯供电的低压电力线上，电力载波通信接口电路7采用FSK的调制方式。如此设置，能通过低压电力线建立MCU控制器3与设置在每个路灯上的单灯监控装置的通信联系，从而实现单灯的控制和故障查询、非常精确的亮灯率计算以及路灯的多时段、多情景(如路灯的间隔明暗等)开闭控制。中央控制器7-1和调制/解调器7-2选用意法电器公司制造的型号是ST7538的模块。高通滤波器7-6主要把工频信号以及工频信号的奇数倍频率的信号滤掉，谐振滤波器7-3把66±5KHZ以外的信号滤掉。

Claims (6)

1、城市路灯线路级监控终端，其特征在于它包括GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块(1)、收发器(2)、MCU控制器(3)、交流接触器开合驱动电路(4)、交流接触器开合状态检测电路(5)和日光照度检测电路(6)，GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块(1)的一个通信端连接收发器(2)的一端，收发器(2)的另一端连接MCU控制器(3)的一个通信端，MCU控制器(3)的一个输入端连接日光照度检测电路(6)的输出端，MCU控制器(3)的另一个输入端连接交流接触器开合状态检测电路(5)的输出端，MCU控制器(3)的输出端连接交流接触器开合驱动电路(4)的输入端。
2、根据权利要求1所述的城市路灯线路级监控终端，其特征在于它还包括电力载波通信接口电路(7)，电力载波通信接口电路(7)的一个通信端连接在MCU控制器(3)的另一个通信端上。
3、根据权利要求1所述的城市路灯线路级监控终端，其特征在于它还包括485总线收发器(8)，485总线收发器(8)的一端连接在MCU控制器(3)的再一个通信端上。
4、根据权利要求1所述的城市路灯线路级监控终端，其特征在于它还包括MCU控制器输出状态记忆单元(9)，MCU控制器(3)的输出端连接MCU控制器输出状态记忆单元(9)的输入端，MCU控制器输出状态记忆单元(9)的输出端连接交流接触器开合驱动电路(4)的输入端。
5、根据权利要求1、2、3或4所述的城市路灯线路级监控终端，其特征在于MCU控制器(3)包括控制器芯片(U6A)、时钟芯片(U1)和存储器芯片(U2)，时钟芯片(U1)的脚5连接控制器芯片(U6A)的脚21以接收复位命令，时钟芯片(U1)的脚6和脚7分别连接控制器芯片(U6A)的脚19和脚20从而分别传递时钟脉冲，存储器芯片(U2)的脚7连接控制器芯片(U6A)的脚24以接收“写”控制信号，存储器芯片(U2)的脚6连接控制器芯片(U6A)的脚18以接收时钟信号，存储器芯片(U2)的脚5连接控制器芯片(U6A)的脚23以传递数据；收发器(2)选用RS-232接口芯片(U7)，RS-232接口芯片(U7)的脚9连接控制器芯片(U6A)的脚25以向其传递串行数据，RS-232接口芯片(U7)的脚10连接控制器芯片(U6A)的脚26以接收传递过来的串行数据，RS-232接口芯片(U7)的脚7连接GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块(1)的输出端以接收串行数据，RS-232接口芯片(U7)的脚(8)连接GSM数据收发模块或GPRS数据收发模块(1)的输入端以向其发送串行数据；日光照度检测电路(6)由光敏开关(6-1)、半波整流电路(6-2)、220V交流电源(6-3)和一号光电耦合器(U25)和第十七电阻(R17)组成，光敏开关(6-1)的一端连220V交流电源(6-3)的一个接线端，光敏开关(6-1)的另一端连接半波整流电路(6-2)的一个输入端，220V交流电源(6-3)的另一个接线端连接半波整流电路(6-2)的另一个输入端，半波整流电路(6-2)的正极输出端连接一号光电耦合器(U25)控制边的输入端，半波整流电路(6-2)的负极输出端连接一号光电耦合器(U25)控制边的输出端，一号光电耦合器(U25)被控边的输入端连接电源(+VA)，一号光电耦合器(U25)被控边的输出端连接第十七电阻(R17)的一端和控制器芯片(U6A)的脚15，第十七电阻(R17)的另一端接地；交流接触器开合状态检测电路(5)由半波整流电路(5-1)、二号光电耦合器(U17)和五号电阻(R5)组成，半波整流电路(5-1)的正极输出端连接二号光电耦合器(U17)控制边的输入端，半波整流电路(5-1)的负极输出端连接二号光电耦合器(U17)控制边的输出端，二号光电耦合器(U17)被控边的输入端连接电源(+VA)，二号光电耦合器(U17)被控边的输出端连接五号电阻(R5)的一端和控制器芯片(U6A)的脚37，五号电阻(R5)的另一端接地；MCU控制器输出状态记忆单元(9)由“D”触发器(U8)、三号光电耦合器(U22)、第四十三电阻(R43)、第四十四电阻(R44)和第四十五电阻(R45)组成，第四十五电阻(R45)的一端连接控制器芯片(U6A)的脚9，第四十五电阻(R45)的另一端连接三号光电耦合器(U22)控制边的输入端，三号光电耦合器(U22)控制边的输出端连接控制器芯片(U6A)的脚10和第四十四电阻(R44)的一端，第四十四电阻(R44)的另一端连接电源(+VA)和三号光电耦合器(U22)受控边的输入端，三号光电耦合器(U22)受控边的输出端连接第四十三电阻(R43)的一端和“D”触发器(U8)的时钟信号输入端，“D”触发器(U8)的数据输入端连接控制器芯片(U6A)的脚8；交流接触器开合驱动电路(4)由交流接触器线圈(K3)、第十八电阻(R18)、第十九电阻(R19)、第二十电阻(R20)和三极管(Q5)组成，交流接触器线圈(K3)的一端连接电源(+VA)，交流接触器线圈(K3)的另一端通过第十八电阻(R18)连接三极管(Q5)的集电极，三极管(Q5)的基极连接第十九电阻(R19)的一端和第二十电阻(R20)的一端，第十九电阻(R19)的另一端连接“D”触发器(U8)的正输出端，第二十电阻(R20)的另一端连接三极管(Q5)的发射极并接地。
6、根据权利要求5所述的城市路灯线路级监控终端，其特征是在于电力载波通信接口电路(7)由中央控制器(7-1)、调制/解调器(7-2)、谐振滤波器(7-3)、继电器(7-4)、耦合变压器(7-5)和高通滤波器(7-6)组成，中央控制器(7-1)的输入端(RX)连接控制器芯片(U6A)的脚7以接收串行数据，中央控制器(7-1)的输出端(TX)连接控制器芯片(U6A)的脚6向其传递串行数据，中央控制器(7-1)的另一个通信端连接调制/解调器(7-2)的一端，调制/解调器(7-2)的另一端连接谐振滤波器(7-3)的一端，谐振滤波器(7-3)的另一端通过继电器(7-4)连接在耦合变压器(7-5)的一边线圈的两端上，耦合变压器(5-5)的另一边线圈的两端连接高通滤波器(7-6)的一端，继电器(7-4)的线圈(7-4-1)连接在控制器芯片(U6A)的脚2上以接受其控制。
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