CN201700044U - Led照明智能无线远程控制系统 - Google Patents

Led照明智能无线远程控制系统 Download PDF

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袁清野
何琳
李盛远
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Abstract

本实用新型公开一种LED照明智能无线远程控制系统，包括有设置在中央控制室的中央控制器和分别设置在每个LED灯具上，并与所述中央控制器无线连接的多个控制节点，每个控制节点上设置有主控电路、无线信号传输电路、电源电路及LED驱动电路，所述多个控制节点与中央控制器之间形成网络拓扑控制结构；且该系统还包括有：设置在中央控制器上的灯具状态检测单元，及与所述灯具状态检测单元相连的灯具状态调节单元；设置在每个控制节点上，分别从交流电接入端引出并连接到所述主控电路的电压检测电路、电流检测电路。本实用新型简便、可靠、高度节能；并可保护灯具和供电电路的安全性。

Description

LED照明智能无线远程控制系统
技术领域
本实用新型涉及照明技术，尤其涉及一种LED照明智能无线远程控制系统。
背景技术
LED照明系统工程基本上是使用在交通道路、交通隧道，以及景观照明、装饰照明等方面，而这些环境地理位置、气候条件差异性很大，且外部环境亮度在变化，景观、装饰照明自定义时间段以及车流量大小不均匀，无法调节LED灯的亮度。并且在使用与维护方面极为不方便，检测与监控LED灯具状态优劣无处着手，造成高额的运营成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种LED照明智能无线远程控制系统，该系统可实现对路灯、隧道灯亮度的定时开关、分时段控制、无级调光等，避免敷设专用通讯线路，使用起来简便、可靠、高度节能；同时可智能检测灯具当前运行电压、电流及电网供电瞬间突变，保护路灯、隧道灯具和供电电路的安全性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种LED照明智能无线远程控制系统，包括有设置在中央控制室的中央控制器和分别设置在每个LED灯具上，并与所述中央控制器无线连接的多个控制节点，每个控制节点上设置有主控电路、无线信号传输电路、电源电路及LED驱动电路，所述多个控制节点与中央控制器之间形成网络拓扑控制结构；且该系统还包括有：
设置在中央控制器上的灯具状态检测单元，及与所述灯具状态检测单元相连的灯具状态调节单元；
设置在每个控制节点上，分别从交流电接入端引出并连接到所述主控电路的电压检测电路、电流检测电路。
其中，该系统还包括有与所述中央控制器相连的第一射频电路和GPRS中转电路，所述中央控制器通过所述第一射频电路和所述GPRS中转电路与控制节点之间建立无线连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的实施例通过设置中央控制器和各控制节点之间的网络拓扑控制结构自动组网，从而实现了对LED灯定时开关、分时段控制、无级调光等，避免了敷设专用通讯线路，使用起来简便、可靠；同时在智能控制中检测灯具当前运行电压、电流及电网供电瞬间突变来保护LED灯具和供电电路的安全性。根据不同的气候条件和地理位置差异性实行人工智能对LED灯检测与调节。交通道路、隧道、景观照明、装饰照明等照明系统可以多路进行无线交替控制，与GPRS组合无线智能控制可以多区域、长距离(达到几百公里)的范围内均能控制。
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例的组成结构图。
图2是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中中央控制室的组网架构示意图。
图3是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中中央控制器的组成结构图。
图4是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中控制节点的组成结构图。
图5是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中控制节点的主控电路部分原理图。
图6是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中控制节点的第二射频电路部分原理图。
图7是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中控制节点的电压、电流检测电路部分原理图。
图8是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例中控制节点的LED驱动电路部分原理图。
具体实施方式
参考图1，该图是本实用新型提供的LED照明智能无线远程控制系统一个实施例的组成结构图；如图所示，本实施例主要包括有：
设置在中央控制室的中央控制器11；
分别设置在每个LED灯具上，并与所述中央控制器11无线连接的多个控制节点2，所述多个控制节点2与中央控制器11之间形成网络拓扑控制结构；
另外，本实施例的中央控制室还设置有与所述中央控制器11相连的第一射频电路12和GPRS中转电路13，所述中央控制器11通过第一射频电路12和GPRS中转电路12与控制节点2之间建立无线连接，如中央控制室离控制节点(灯具)路程远，就采用GRPS中转电路12转发通信，可以实现多区域、长距离(达到几百公里)的控制范围。
具体地，参考图3，中央控制器11上设置有：
灯具识别码分配单元111、灯具状态检测单元112、及与所述灯具状态检测单元相连112的灯具状态调节单元113；
所述灯具识别码分配单元111在初始化时给每个控制节点分配一个识别码，有了该识别码之后，中央控制器11可识别每个控制节点2并对其进行检测和调节；
具体实现时，灯具状态检测单元112包括有：
第一信号发送单元1121，用于以预设的时间间隔对待检测的控制节点发出状态检测信号；
第二信号发送单元1122，用于当超过预设的次数没有收到该控制节点的回应信号后，向其相邻的控制节点发出检测信号；
灯具状态判断单元1123，用于根据该控制节点及其相邻控制节点的回应信号判断灯具的状态，若接收到该控制节点的回应信号，则判定该控制节点的灯具状态正常；在接收不到该控制节点回应信号的情况下，若接收到相邻控制节点的回应信号，则表示该控制节点处于严重干扰环境中，否则，表示该控制节点的灯具已经损坏。
灯具状态调节单元113可按时间段和路段对LED驱动电流(亮度)进行0~100％调节，实现对路灯、隧道灯的分时分段无级调光。比如：24小时分为6阶段，每阶段4小时，每个时间阶段各路段的亮度如下表1(供参考)。
表1时间段和路段与LED灯亮度关系对应表
  路段亮度±间段   一段   二段   三段   四段   五段 n段
  18:00-22:00   60％   80％   100％   80％   60％  …
  22:00-02:00   40％   70％   100％   70％   40％  …
  02:00-06:00   30％   60％   100％   60％   30％  …
  06:00-10:00   40％   60％   100％   60％   40％  …
  10:00-14:00   50％   70％   100％   60％   50％ …
  14:00-18:00   60％   80％   100％   80％   60％ …
在需要时，还可以通过人工调控亮度时间参数，通过手动改变驱动电流值就可以改变整个路灯、隧道灯具的电流，达到无级调光(手工输入电流值后，对应的百分比值自动变化，反之输入了百分比值对应的电流值自动变化)。人工调控亮度后，该时间段内灯具亮度变为人工设定的亮度值，而该时间段结束后，灯具亮度将恢复到下一时间段的自动设置亮度值；若人工调控亮度后，该时间段快要完成，则可以在下一个时间段继续重调一次。具体实现时，可为每个路段建立一个用于显示调光设定值(包括驱动电流值调节电流的百分比值)的显示框。
另外，所述中央控制器11还设置有与所述灯具状态检测单元112相连的灯具异常报警单元114，该异常报警单元在中央控制器11的显示屏或其他指示装置上以不同的闪烁方式报出异常灯具的位置与编号。
每个控制节点2上设置有：
主控电路22、无线信号传输电路21、分别从交流电接入端引出并连接到所述主控电路21的电压检测电路25、电流检测电路26、电源电路及与主电路21相连的LED驱动电路27；
具体实现时，控制节点2上设置的无线信号传输电路21为与所述第一射频电路12相对应的第二射频电路21。所述第一RF电路与第二RF电路的控制电路与功能相同。
下面参考图4详细描述本实施例中的控制节点。具体地，如图所示，每个控制节点2主要包括有主控电路22、第二射频(RF)电路21、由AC-DC转电路24，开关电源23组成的电源电路、电压检测电路25、电流检测电路26、LED恒流驱动电路27、及光度、温度等检测电路28。
所述电源电路为主控电路22、第二RF电路21、LED恒流驱动电路27和LED模组供电，并根据各部分电压的不同要求提供不同的电压值。
下面参考图5详细描述本实施例中控制节点的主控电路部分的工作原理。
主控电路22主要由内部控制器MCU构成，内部控制器MCU烧入主控程序后，中央控制器11给该内部控制器MCU(灯具)分配一个识别码(UID)，按控制指令要求对第二RF电路21进行控制管理。
每个灯具的内部控制器MCU的ADC转换部分(脚位为ADC0-0、ADC0-1、ADC0-2和ADC1-0、ADC1-1、ADC1-2)可实现对该灯具的LED驱动电流(亮度)、LED模组电压、MCU芯片温度、电源温度、灯体温度等侦测电路的控制，其脚位的分配由软件自定，输出脚位用于检测外部模拟信号(0~1.22V)；其中，灯具LED驱动电流(亮度)的调节由ADC收到外部模拟信号一定的电压值后，经内部控制器MCU处理，发出对应的PWM信号到LED驱动电路27(从GPIO3脚位输出)，由于不同的电压值对应的PWM信号占空比不同，使得LED驱动电流变化，达到了亮度调节功能。
内部控制器MCU自身温度感应电路可实现MCU芯片温度、电源温度、灯体温度的侦测。具体实现时，将温度感应器件分别放在灯具电源框体、灯具散热片上，内部控制器MCU的ADC收到外部模拟信号一定的电压值后，对其进行处理，并根据处理结果发出相对应的指令信号，在检测到温度过高或过低的情况下，则指令第二RF电路21将信号发射到中央控制处理器11进行判断，确定超出异常即让GPIO3PWM信号输出为0V，关断灯具亮度。
下面参考图6详细描述本实施例中控制节点的第二射频电路部分的工作原理。
本实施例中，第二RF电路21的主要作用是接收从中央控制器MCU 11发出的指令，实现RF载波发射、载波接收功能，与上述内部控制器MCU组合一起形成的控制发射电路。
具体实现时，如图6所示，第二RF电路21具体包括有收发双路控制发射模块、该电路与内部控制器MCU一起，构成控制发射电路，简称为RFCU。
该电路采用三线制串行通讯与内部控制器MCU进行连接，由RF-DATAI
XO、RF-CTRL-SIO、RF-CTRL-CS和RF-DATACLK、RF-CTRL-SCLK两路时钟信号实现，并通过RF-RSSI实现无线信号侦测功能。
中央控制器MCU 11发出的指令信号经第一RF电路(RFCU)12发射后，经第二RF电路RFCU天线接收放大，并由第二RF电路RFCU的内部控制器MCU响应后，从RF-DATAIXO、RF-CTRL-SIO、RF-CTRL-CS传输到中央控制器MCU处理。
第一RF电路与第二RF电路的内部控制器MCU的主要作用是将来自中央控制器MCU的指令进行存储与分配，产生FFK信号，并将该信号从内部控制器MCU的ANT脚位发射；同时根据RF-RSSI侦测输出的无线信号强弱程度，判断是否需要通知中央控制器MCU改变频率重新发射，保证其发出的无线信号能让中央控制器MCU接收到。该变频发射功能可配合中央控制器的灯具状态检测单元实现对灯具状态的检测，当所述灯具状态检测单元向该控制节点发送了状态检测信号而未收到回应信号时，则要求该控制节点变频发射，若在预设的间隔时间内连续三次以上发出要求该控制节点变频发射而仍未收到回应信号，则改变路径通知相邻的控制节点(灯具)对该控制节点(灯具)进行传呼；如仍没有响应，说明此灯具已损坏；如能响应，证明此灯具在噪声源严重干扰中，同时在中央控制器显示屏以不同的闪烁方式报出此灯具的位置与编号。
本实施例中，RFCU单颗模块发射功率0.5W，射程为200m，符合国家公共无线频率控制范围要求。
下面参考图7详细描述本实施例中控制节点的电压、电流检测电路部分的工作原理。
电流检测电路是接在电源接入端来侦测出灯具的实时工作状态，由灯具主控器ADC转换脚位ADC0-0、ADC0-1、ADC0-2和ADC1-0、ADC1-1、ADC1-2来控制，脚位分配由软件自定，输出脚位用于检测外部模拟信号(0~1.22V)。
该电路由电流互感器HGA1从电源接入口同相位感应出一定的电流值；经过D6、D7半波整流得到一定的电压值；经U3A(LM324)进行电压比较后获得一定的电压范围值。电压范围在0~1.22V之间。
从电流互感器HGA1互感出来电流值经过D6、D7半波整流得到的电压值让RV1调整，使U3A得到恒定的一个电压值，该电压值可给软件定义为标准值。
电压检测电路是由变压器HGV1从交流电源获取电压，经过D4、D5半波整流得到一个电压值，经U3B(LM324)进行电压比较后获得一定的电压范围值。在0~1.22V之间，调整RV2电位器，使U3A得到恒定的一个电压值，该电压值可给软件定义为标准值。
当电路电网电压突变或瞬间电流陡增、开关电源损坏或异常时，该电路能及时捕获到异常的电压与电流，通过主控器MCU指令RFCU载波发射到中央控制器进行处理；中央控制器在极短时间对此灯具进行多次侦测判断，无误后对灯具进行亮度调节为0(调整PWM占空比为0)，使灯具处于空载状态。
由于电压、电流检测电路和RFCU电路供电是接在电源接入端，故即使灯具电路处于损坏状态中，电压、电流检测电路和RFCU电路仍可供电正常，保证无线组网通畅。
在电网突然性断电或者是不可抗拒的关电(电网错峰、工程维修、消防检查等)情况下，供电恢复后，整个工程路灯、隧道灯亮度全部为100％。由于中央控制器具有时钟记忆功能，可实现自动地按预设的亮度比例对所有灯具进行亮度调节。
下面参考图8详细描述本实施例中控制节点的LED驱动电路的工作原理。
本实施例中LED驱动电路为恒流驱动电路，是LED灯具发光恒流源，该电路接收与响应主控器MCU发出的PWM信号进行对灯具的亮度调节。LED驱动电路PWM输入脚接入灯具主控MCU的GPIO3脚位上，LED驱动电路供电由开关电源供给。
本实用新型可广泛应用于交通道路、隧道、景观照明、装饰照明等LED照明系统。还可使用在室内照明系统，如：酒店、酒吧、灯光舞台、学校、影剧院、停车场等照明系统。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种LED照明智能无线远程控制系统，包括有设置在中央控制室的中央控制器和分别设置在每个LED灯具上，并与所述中央控制器无线连接的多个控制节点，每个控制节点上设置有主控电路、无线信号传输电路、电源电路及LED驱动电路，其特征在于：
所述多个控制节点与中央控制器之间形成网络拓扑控制结构；且该系统还包括有：
设置在中央控制器上的灯具状态检测单元，及与所述灯具状态检测单元相连的灯具状态调节单元；
设置在每个控制节点上，分别从交流电接入端引出并连接到所述主控电路的电压检测电路、电流检测电路。
2.如权利要求1所述的LED照明智能无线远程控制系统，其特征在于：该系统还包括有与所述中央控制器相连的第一射频电路和GPRS中转电路，所述中央控制器通过所述第一射频电路和所述GPRS中转电路与控制节点之间建立无线连接。
3.如权利要求2所述的LED照明智能无线远程控制系统，其特征在于：所述控制节点上设置的无线信号传输电路为与所述第一射频电路相对应的第二射频电路。
4.如权利要求1所述的LED照明智能无线远程控制系统，其特征在于：所述中央控制器还设置有与所述灯具状态检测单元相连的灯具异常报警单元。
5.如权利要求1所述的LED照明智能无线远程控制系统，其特征在于：所述灯具状态检测单元包括有：
第一信号发送单元，用于以预设的时间间隔对待检测的控制节点发出状态检测信号；
第二信号发送单元，用于当超过预设的次数没有收到该控制节点的回应信号后，向其相邻的控制节点发出检测信号；
灯具状态判断单元，用于根据该控制节点及其相邻控制节点的回应信号判断灯具的状态。
6.如权利要求1所述的LED照明智能无线远程控制系统，其特征在于：所述中央控制器还设置有灯具识别码分配单元。 
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