CN201174803Y - 节能路灯智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能路灯智能控制系统，包括有数据采集显示电路，其一端与主控制电路连接；时钟控制电路，其一端与主控制电路连接，另一端与节能路灯连接；调压电路，其一端与主控制电路连接并互为传递电信号，一端与时钟控制电路连接，一端与节能路灯连接；光控电路，其一端与主控制电路连接并互为传递电信号，另一端与节能路灯连接。这种节能路灯智能控制系统在阴雨或者多雾的白天，可通过判断光线的明暗来自动开启或关闭路灯，并使路灯的亮度适合于阴雨天气的照明；可在晚上适当的时候开启，并按照不同时段人们的生活习惯对应的亮度需求进行照明亮度控制，一方面节约电能，另一方面延长节能路灯的使用寿命。

Description

节能路灯智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及到一种智能控制系统，尤其是应用于路灯照明的控制系统。

背景技术

在现有的路灯照明中，一般来说，路灯在白天是不会开启的，当遇上恶劣天气造成道路光照度不足的时候，路灯不及时开启就容易发生意外交通事故；而在傍晚天色暗下时，如果路灯不能够及时开启，也会使道路能见度降低，给行车和行人带来安全隐患；在白天天亮后如果不及时关闭路灯，会造成能源和资源的浪费；而在后半夜，电网用电量大大减少，路灯的供电电压升高，如果不对路灯电压进行降压控制，路灯就会变得特别的亮，而这段时间道路上行车和行人稀少，不但造成能源浪费，路灯也因为长时间承受过高电压而缩短寿命。

现有技术中的节能路灯的控制方式较为单一，只使用声音控制、感光控制或者时间控制中的一种，这些方式仅仅能解决当前节能路灯出现的某一方面问题，但总体控制效果仍不能令人满意。比如在后半夜电网电压升高、路上行人稀少的时间段内，大部分节能路灯都没有降压控制，这样会造成电能的浪费。有些通过路灯的串并联组合变化，或者间隔关闭一半路灯的方法来节约电能，但这样会减少节能路灯的使用寿命，不够科学合理；还有少部分采用声音时间组合控制、感光时间组合控制的，但都不能科学合理地设计路灯的控制规律，这些组合控制都无法在电网电压升高时稳定和降低路灯的电压，于是，在半夜以后，节能路灯上电压过高，道路上行人稀少，不但造成电能的浪费，而且缩短了节能路灯的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，通过优化组合不同的控制方案，使得节能路灯能通过判断光线的明暗来自动开启或关闭，以节约电路，延长路灯的使用寿命，提供一种节能路灯智能控制系统。

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：一种节能路灯智能控制系统，包括有数据采集显示电路，其一端与主控制电路连接；时钟控制电路，其一端与主控制电路连接，另一端与节能路灯连接；调压电路，其一端与主控制电路连接并互为传递电信号，一端与时钟控制电路连接，一端与节能路灯连接；光控电路，其一端与主控制电路连接并互为传递电信号，另一端与节能路灯连接。

所述光控电路包括有光敏电阻和运算放大器。光敏电阻根据外界光照的强弱来改变电阻值的大小，根据大小来判断当前路面的光照情况，将其光照情况传回给主控制电路，由主控制电路来判断是否开启或关闭路灯。设定对应的电阻值之后，不管白天还是晚上，只要光照不足，路灯都能够提供有效的照明，保证行车和行人的安全。其工作原理是：首先是将外界的光信号转化为电信号，然后将采集到的电信号送入到由运算放大器构成的滞环比较电路中，使被判断的电压信号范围变宽，这样可以避免微小光线变化引起的误动作，使得路灯工作更加稳定。光控电路输出高电平或者低电平送给主控制电路，从而判断节能路灯开启或者关闭。

调压电路主要由数模转换电路和调压模块构成。其工作原理是：由主控制电路(可采用89S 52单片机)接收调节电压的条件信号，这些条件信号分别是：来自光控电路的电压信号、电压采集电路的电网电压信号、时钟电路的时间信号，通过对数字信号进行处理，并通过数模转换芯片MAX 527转化为模拟信号，输入到调压模块。调压器为单相全隔离一体化交流调压器，调压模块根据0至5伏控制信号线性控制0至220伏的电压信号，该主控制电路时刻保持接收光控电路传来的电压信号，一旦光照有变化，主控制电路就会通过接收到的电平信号判断此时是否该开启或者关闭路灯。与此同时，主控制电路会不停的判断当前的时间，当指定调压时间到来时，它会根据要求将数字信号传递给数模转换芯片，数模转换芯片将数字信号转化为模拟信号，送到调压器中，调压器根据输入信号的大小对应成比例的调整路灯上的电压。于是，调节模块可以根据输入的控制信号灵活地调整节能路灯上的电压，使得路灯可以提供合适的照明亮度。

在白天，道路处于使用高峰，天气良好的时候自然光线已经可以提供足够的照明；在傍晚，应该根据光照的情况开启路灯，天黑的早应该早开，天黑的晚可以晚开；在晚上零点以后，行人行车减少，可以降低路灯的照明亮度；晚上2点以后，行人行车更加稀少，可以让路灯进行低亮度照明。不过，如果白天出现十分恶劣的天气，导致路面光线太暗，应该开启路灯至最亮，避免路面在人流车流的高峰期发生交通意外。本实用新型提出了的基于人们生活习惯的分段组合式优化控制程序，采用自然光照亮度与时间作为组合条件，设计出分段组合的优化控制算法。

该节能路灯智能控制系统将单片机技术、自动调压技术、光电传感技术结合，实现节能路灯的智能化控制。系统的硬件主要由光控电路、调压电路、数据采集显示电路、主控制电路四个部分构成。

本实用新型相对于现有技术，具备以下的优点：本实用新型的节能路灯智能控制系统在阴雨或者多雾的白天，可通过判断光线的明暗来自动开启或关闭路灯，并使路灯的亮度适合于阴雨天气的照明；可在晚上适当的时候开启，并按照不同时段人们的生活习惯对应的亮度需求进行照明亮度控制，特别是在后半夜行车行人稀少的时候，供电网却在非用电高峰时期，电网电压升高，需要将路灯上的电压稳定和控制在指定亮度的电压值上，避免因为电网电压上升造成路灯电压过高的问题，一方面尽最大可能节约电能，另一方面延长节能路灯的使用寿命，同时保障汽车和行人的安全。

附图说明

图1为本实用新型节能路灯控制系统结构框图；

图2为本实用新型光控电路结构图；

图3为本实用新型感光检测流程图；

图4为本实用新型调压电路框图；

图5为本实用新型调压电路原理图；

图6为本实用新型分段组合式电压优化控制流程图；

图7为本实用新型分段组合式电压优化控制曲线；

图8为本实用新型数据采集显示电路框图；

图9为本实用新型数据采集显示电路原理图；

图10为本实用新型线性调压电路曲线图；

图11为本实用新型时钟控制电路原理图；

图12为本实用新型主控制电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例一

请参阅图1所示，一种节能路灯智能控制系统，包括有数据采集显示电路102，其一端与主控制电路连接101；时钟控制电路103，其一端与主控制电路101连接，另一端与节能路灯104连接；调压电路105，其一端与主控制电路101连接并互为传递电信号，一端与时钟控制电路103连接，一端与节能路灯104连接；光控电路106，其一端与主控制电路101连接并互为传递电信号，另一端与节能路灯104连接。

图2为光控电路结构图，其包括有光敏电阻R1、运算放大器U1、多个电阻和电容以及滞环比较电路201，该滞环比较电路201包括运算放大器U2和电阻R3、电阻R4、电阻R5，运算放大器U1是电压跟随并起到隔离的作用。

电容C1的一端接地，其另一端与光敏电阻R2的连接点与电阻R1连接，电阻R1的另一端接直流5V电源，光敏电阻R2的另一端接地，其电阻R1与光敏电阻R2的连接点与运算放大器U1的正向输入端3连接，该放大器U1的接地端4接地，其第8输出端输出与5V直流电源连接，并通过电容C2接地，其反向输入端2与输出端1的连接点与滞环比较电路201中的运算放大器U2的方向输入端6连接，该放大器U2的正向输入端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端与放大器U2的输出端8连接后接直流5V电源，放大器U2的正向输入端5还与电阻R4连接后接地，电阻R5的一端连接在电阻R3和R4之间，其另一端与放大器U2的输出端7连接并输出到路灯。

本实施例中运算放大器U1和U2均采用LM358芯片。

为避免瞬时光线瞬间的变化引起路灯的频繁开、停，本实施例设计了检测光线变化的验证流程，保证在光线稳定变化以后再改变路灯的照明状态。检测的流程如图3所示，该检测流程由主控制电路来实现，据此判断是需要提供高亮度照明还是应该关闭路灯。

图4为调压电路框图，图5为调压电路原理图，为了使得路灯的亮度满足人们生活习惯的要求，本实施例设计了基于人们生活习惯的分段组合式优化控制算法，方便地根据所设计的亮度需求控制路灯电压到指定数值。另一方面，为了使得路灯在电网电压波动时，尤其是在下半夜电网供电电压升高较多的时候，能够将路灯电压稳定在所设计的亮度对应的电压数值，本实施例设计了抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制算法。基于以上两个算法的结合，节能路灯的智能控制系统能够稳定可靠地控制路灯的电压。

如图6所示基于人们生活习惯的分段组合式优化控制流程图，通过该算法的控制，本实施例可方便系统在感光控制和时间控制两种方式中切换。如图7所示为本实用新型分段组合式电压优化控制曲线流程图；从图7所示曲线可见：白天自然光照充足时，节能路灯关闭；白天遇到大雨大雾等恶劣天气，自然光照不足时，节能路灯开启，节能路灯电压调至最高电压220伏；夜晚0点以前，人流高峰时，节能路灯处于开启状态，电压为220伏；半夜0点以后，人流减少，节能路灯降压至200伏；半夜2点以后，人流稀少，节能路灯降压至180伏；傍晚或者黎明，节能路灯根据光照度的变化自动开启或者关闭节能路灯，而且在开启路灯时，为了避免大电流对路灯的冲击，采用无级电压调节电路控制路灯缓慢升压达到指定值。其中的各段电压数值可以通过程序设置灵活地改变。

不过，基于人们生活习惯的分段组合式优化控制电路是基于电网电压是理想的220伏稳定电压而设计的。实际上，电网电压并不稳定，在用电高峰，电网电压不断波动，在用电低峰，电网电压升高很多，电网电压的波动不但会影响节能路灯的使用寿命，而且会浪费资源。为了稳定路灯电压至指定数值，本实施例设计了抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制算法，使得路灯在电网电压在大范围变化时，系统依然能够将路灯电压控制在指定的数值。

所设计的抑制电网电压波动的路灯电压大范围稳定控制算法可以通过PWM调制和线性电压控制方式实现无级调压控制。为了降低成本，本实施例采用线性调压控制。如图10所示来实现无级调压控制。

线性调压主要采用调压器来实现。调压器接收控制板输出的0至5伏的模拟控制信号，输出0至实时最大电网电压值。由于最大和最小段都留有0.7伏的余量，实际线性调压范围为0.7至4.3伏。

图8为数据采集显示电路框图，其包括有接受路灯电压的电压/电流互感器，接受电网电压的电压/电流互感器，互感器的作用是将接在原边的电网和路灯上的高电压，感应到副边成低电压，使得低电压符合电能芯片的输入量程。电能芯片的作用是将采集到的路灯和电网上的瞬时电压值计算为有效值，然后经过模数转换，传输给主控制电路的数字信号，主控制电路的将电压值显示在数码管上；

图9为数据采集显示电路原理图。数据采集显示电路主要是由单片机、电压采集芯片、电压/电流互感器、数码管等构成。由两个电流互感器分别采集路灯上实际电压和电网电压，并传输给电能芯片ATT 7022B，它对采集到的两路数据同时处理并输送给单片机，单片机对数据再进行处理后将采集到的路灯电压值通过数码管显示出来，采集到的电网电压值通过串行通讯的方式输送给另外一块单片机。

如图11所示，本实施例还包括有时钟控制电路，该电路的主要作用是从晚上八点至早晨六点之间控制单片机运行，在指定时间给单片机信号，单片机会相应调整路灯上电压。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1、一种节能路灯智能控制系统，其特征在于：包括有数据采集显示电路，其一端与主控制电路连接；

时钟控制电路，其一端与主控制电路连接，另一端与节能路灯连接；

调压电路，其一端与主控制电路连接并互为传递电信号，一端与时钟控制电路连接，一端与节能路灯连接；

光控电路，其一端与主控制电路连接并互为传递电信号，另一端与节能路灯连接。

2、根据权利要求1所述的节能路灯智能控制系统，其特征在于：所述光控电路包括有光敏电阻、运算放大器和滞环比较电路。

3、根据权利要求2所述的节能路灯智能控制系统，其特征在于：所述滞环比较电路包括有运算放大器。

4、根据权利要求1所述的节能路灯智能控制系统，其特征在于：所述调压电路包括有数模转换电路和调压模块。

5、根据权利要求1所述的节能路灯智能控制系统，其特征在于：所述数据采集显示电路包括有电压采集芯片、电压/电流互感器、数码管。

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