CN201839488U - 节能型路灯无线网络监控系统 - Google Patents

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Abstract

一种路灯无线网络监控系统，实现对每盏路灯的自动化遥测和遥控，包括无线监控终端，中继器和中央控制系统平台。无线监控终端串接在每杆路灯的供电回路中，内置了ARM控制系统，两个固态继电器控制回路，传感器和数据采集模块，无线网络通讯模块，终端可以自动组网。中继器完成监控终端与中央控制系统的远程通讯。中央控制系统配置了GIS地理信息系统，有自动和手动两种控制模式，允许设置多种控制预案，具有路灯故障报警和定位功能。本实用新型适用于城市公共照明系统和景观照明系统的自动化监控，可以大幅降低照明系统的能耗，提高维护效率，有利于路灯照明系统网络化，智能化，精确化管理的实现。

Description

节能型路灯无线网络监控系统
技术领域
本实用新型涉及一种路灯的自动化监测和控制装置，特别是一种通过无线网络通讯的方式，实现对每盏路灯的远距离遥测和遥控。 
背景技术
目前，在路灯工作状态监测领域，绝大部分采用人工定期巡检和发动市民向路灯管理部门报告的方式，工作强度大，效率低下，反应迟缓，使得损坏的路灯不能被及时的发现和修复；部分采用了自动化监测的城市，也只能做到对路灯供电回路的监测，仍然无法实现对单灯的监测，使得监测的有效性大打折扣。目前，在路灯控制领域，无论是人工手动控制还是自动控制，绝大部分都是回路控制方式，无法实现对单灯的控制，所以整个街区的路灯只能工作在全开或者全闭两种方式，当深夜人车稀少的情况下，全部路灯仍在工作状态，造成能源的极大浪费，特别不利于全社会的节能减排，也无法根据具体需要提供针对性强的个性化照明服务。而且，整个街区路灯供电回路的整体启停对电网的冲击也比较大，不利于电网的安全运行。 
发明内容
为了克服现有的路灯监测和控制方法效率低下，工作强度大，反应速度慢，特别是不能实现对单灯的有效监测和控制，电能浪费巨大的缺陷， 本实用新型提供一种基于无线网络通讯技术的全自动的遥测遥控系统，实现对每盏路灯的自动化监测和控制，从而实现路灯故障自动报警，路灯工作电流、电压、功率参数自动采集；通过中央控制系统编程，实现对单灯的任意控制，可以在深夜夜选择性地关闭半数路灯，使得路灯系统的总体电能消耗下降50%。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 
一种路灯无线网络监控系统，包括无线监控终端，GPRS/Internet中继器和中央控制系统平台。
使用时，路灯的工作状态信息通过无线监控终端传递给就近的GPRS/Internet中继器，再由GPRS/Internet中继器通过无线或有线的方式传送到设在路灯管理部门的中央控制系统进行数据处理，中央控制系统根据编程设定的控制方案把控制信息通过无线或有线的方式发送到GPRS/Internet中继器，中继器再将控制信息通过无线网络发送到每个无线监控终端。 
本实用新型所采用的技术方案其特征在于： 
无线监控终端串接在每杆路灯的供电回路中，使用路灯供电电源。
无线监控终端内部配置了ARM控制系统。 
无线监控终端内部配置两个固态继电器控制回路，每个终端同时可以控制两个灯泡。 
无线监控终端内部配置了传感器和数据采集模块。 
无线监控终端内部配置了基于IEE802.15.4标准的无线通讯模块。 
中继器配置了用于连接公共无线网络的GPRS通讯接口，用于连接有线网络的TCP/IP网络接口，用于连接无线监控终端的基于IEE802.15.4标准的无线通讯模块。 
中继器配置了单片机控制系统，内部自带256K高速FLASH和SRAM。 
中央控制系统配置了GIS地理信息系统。 
中央控制系统有自动和手动两种控制模式。 
中央控制系统配置了大型数据库，记录路灯的运行状态和参数。 
中央控制系统设置了路灯故障报警和定位功能。 
上述的无线监控终端串接在每盏路灯灯泡供电电路中。 
上述的传感器是电流信号传感器、电压信号传感器或通断传感器。 
上述的固态继电器是无触点的继电器。 
上述的中继器可以与无线控制终端组成的基于IEE802.15.4标准的无线网络连接，也可以通过GPRS通讯模块或者Internet与中央控制系统远程服务器相连。 
上述的无线监控终端和中继器也可以与配备同样无线模块的电脑直接通讯。 
与现有技术相比，本实用新型的的特点和有益效果是： 
由于实现了对路灯单灯级的控制，因此可以在深夜以隔杆亮灯的方式关闭半数的路灯，这意味着节能50%，实际上在许多街区，夜半以后可以关闭的路灯不止一半，那么节能的潜力也就不止50%。这对于整个城市的公共照明系统节能有重大效果，经济效益和社会效益显著。
系统采用无线网络通讯技术，结构简单，体积小巧，无需对现有路灯电气系统做任何改造，无需铺设电缆，使得工程安装极为容易，极大地降低了设备和工程的成本，同时也提升了系统的可靠性和易维护性。 
在系统的控制下，路灯不必整夜开启，还可以交替休眠，从而可以大幅延长灯具的使用寿命。 
对电网安全极为有利。通过中央控制系统的编程，可以逐次点亮每个路灯，也可以逐次关闭每个路灯，这样路灯的开关对电网的冲击就由群组的冲击变为单个路灯的冲击，这样微弱的冲击可以忽略不计，极大地改善了电网的安全。而现有技术只能实现对街区路灯群组的开关控制，这样的用电设备群组的集中启停对电网的冲击和干扰是很大的。 
系统可以对每盏路灯的运行状况进行自动巡检，发现故障能够自动报警并记录故障状态，将过去的巡逻式维护报警改为预防式等待报警，省去人工巡检。 
故障出现后，控制中心可以准确获知故障灯的位置，工作人员可以在最短时间内赶到现场进行维护、处理，有利于提高城市管理效率和形象。 
应用本系统可以对每盏路灯的运行参数如电流、电压、功率因数等自动采集和记录，方便管理者进行有功功率、无功功率的计算，掌握负载状况，为管理决策打下数据基础。 
由于可以实现单灯控制，不仅可以对每杆路灯控制，如果是多头路灯的话，还可以对单杆上的不同灯头进行控制。这样通过上位管理计算机系统的软件编程，就可以根据需要实现不同的路灯开关组合方案，我们甚至可以设计更为艺术的路灯组合开关方式，这样浪漫艺术的控制方式特别适合用于景观照明的控制，从而为城市添加更为浪漫、变幻的灯彩，实现照明的智能化管理乃至艺术化管理。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。 
图1是本实用新型的系统结构示意图。 
图2是无线监控终端的功能结构示意图。 
图3是中继器的功能结构示意图。 
图4是中央控制系统的功能结构示意图。 
图5是网状路由的网络结构示意图。 
示意图中英文符号说明： 
RPT：GPRS/Internet中继器；TM: 无线监控终端；SSR:固态继电器。
具体实施方式
实施例：一种路灯无线网络监控系统，基于无线网络通讯技术的全自动的遥测遥控系统，实现对每盏路灯的自动化监测和控制，包括无线监控终端，GPRS/Internet中继器和中央控制系统平台。 
如图1所示，所有的无线监控终端和中继器组成了一个无线的通讯网络，路灯的工作状态信息通过这个无线网络传递给就近的GPRS/Internet中继器，再由GPRS/Internet中继器通过无线或有线的方式传送到设在路灯管理部门的中央控制系统进行数据处理；中央控制系统根据编程设定的控制方案把控制信息通过无线或有线的方式发送到GPRS/Internet中继器，中继器再将控制信息通过无线网络发送到每个无线监控终端，从而实现对每盏路灯的控制。 
如图2 所示，无线监控终端串接在每杆路灯的供电回路中，使用路灯的交流220V供电电源，终端内置的交直流转换装置，将交流电变换成终端所需的低压直流电。终端内部的两个固态继电器，由ARM控制器控制通断，从而实现对路灯的开关控制。每个终端同时可以分别控制两个灯泡，适合路灯单杆有一或两个灯泡的应用情况。终端内置的电流、电压传感器和通断传感器将采集到的路灯工作状态信息由数据采集模块进行A/D变换后传送给无线通讯模块进行数据向中央控制系统的报送。无线监控终端内部配置的基于IEE802.15.4标准的无线通讯模块，使得终端可以自动组网，形成一个网状路由的无线网络，信息在网络内自动寻找路径传递，没有固定的传输路由，特别的灵活，同时大大提高了通讯的可靠性。关于这个网状路由的网络结构，请参见图5所示。 
如图3所示，中继器主要由连接公共无线网络的GPRS通讯接口，用于连接有线网络的TCP/IP网络接口，用于连接无线监控终端的基于IEE802.15.4标准的无线通讯模块和ARM控制系统组成。ARM控制器内部自带256K高速FLASH和64KSRAM，在控制器的控制下，由无线终端传送来的路灯监测信息，通过GPRS或者TCP/IP的方式上传到中央控制系统；由中央控制系统下传的控制指令，通过GPRS或者TCP/IP的方式下传到中继器，再由中继器的无线通讯模块转发的每个无线监控终端，从而实现对路灯的单灯控制。 
中央控制系统的功能结构参见图4。用户既可以在本地访问服务器，也可以通过网络远程访问服务器，方便路灯管理人员以及政府领导的工作。中央控制系统配置了大型数据库系统，所有的路灯工作状态历史信息以及发出的控制指令都存储在数据库之中，以备统计查询。中央控制系统主要有以下功能模块： 
信息显示查询模块：显示当前的路灯工作状态信息，用户可以设定具体区域，查询该区域内路灯的工作状态信息。该模块有三种显示查询方式，一种是基于GIS地图的显示查询方式，将路灯的位置和亮灭信息等直接标注在城市GIS地图上，特别形象和直观；一种是基于表格的显示查询方式，信息容量大，便于统计分析；一种是综合显示查询方式，用户可以设定查询显示条件，便于查询显示用户最关心的信息。
控制方案管理模块：用户可以设定多种自动控制方案，根据需要调用。 
人工控制管理模块：用户可以通过人工的方式干预正在执行的控制方案或者直接设定控制命令。 
报警信息显示查询模块：路灯的故障信息会在中央控制系统工作站上报警显示，用户也可以查询故障的时间位置等信息。 
历史记录模块：记录所有的路灯工作状态历史信息以及发出的控制指令信息。 
报表打印模块：打印各种管理报表。 
系统维护管理模块：系统软件的维护和管理。 

Claims (2)

1.一种路灯无线网络监控系统，包括无线监控终端，GPRS/Internet中继器和中央控制系统平台，其特征在于：
无线监控终端串接在每杆路灯的供电回路中，使用路灯供电电源；
无线监控终端内部配置了ARM控制系统；
无线监控终端内部配置两个固态继电器控制回路，每个终端同时可以控制两个灯泡；
无线监控终端内部配置了传感器和数据采集模块；
无线监控终端内部配置了基于IEE802.15.4标准的无线通讯模块；
中继器配置了用于连接公共无线网络的GPRS通讯接口，用于连接有线网络的TCP/IP网络接口，用于连接无线监控终端的基于IEE802.15.4标准的无线通讯模块；
中继器配置了单片机控制系统，内部自带256K高速FLASH和SRAM；
中央控制系统配置了GIS地理信息系统；
中央控制系统有自动和手动两种控制模式；
中央控制系统配置了大型数据库，记录路灯的运行状态和参数；
中央控制系统设置了路灯故障报警和定位功能。
2.根据权利要求1所述的路灯无线网络监控系统，其特征在于：上述的无线监控终端串接在每盏路灯灯泡供电电路中。
3. 根据权利要求1所述的路灯无线网络监控系统，其特征在于：上述的传感器是电流信号传感器、电压信号传感器或通断传感器。
4. 根据权利要求1所述的路灯无线网络监控系统，其特征在于：上述的固态继电器是无触点的继电器。
5. 根据权利要求1所述的路灯无线网络监控系统，其特征在于：上述的中继器可以与无线控制终端组成的基于IEE802.15.4标准的无线网络连接，也可以通过GPRS通讯模块或者Internet与中央控制系统远程服务器相连。
6. 根据权利要求1所述的路灯无线网络监控系统，其特征在于：上述的无线监控终端和中继器也可以与配备同样无线模块的电脑直接通讯。
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