CN202218455U - 一种用于城市照明的单灯控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于城市照明的单灯控制装置，包括电源模块，所述电源模块分别连接无线通讯控制模块、时钟模块、开关量输入输出模块和模拟量采集电路，所述无线通讯控制模块分别连接时钟模块、开关量输入输出模块和模拟量采集模块。单灯控制装置通过无线传感网技术，实现了单灯控制装置与远程监控设备之间的自主组网，通信质量可靠，主动上报故障，无需人工巡检，降低维护成本，同时，基于WSN技术模块化硬件设计，成本低，体积小，安装和维护都很方便。

Description

一种用于城市照明的单灯控制装置
技术领域
本实用新型属于城市照明技术领域，尤其涉及一种用于路灯上面的新型的单灯控制装置。
背景技术
目前城市照明控制方式主要有集中控制和单灯控制两种，根据建设部、国家发展和改革委员会《关于加强城市照明管理促进节约用电工作意见》(建城[2004]204号)的要求，大城市亮灯率要达到97％，中小城市亮灯率要达到95％。城市景观照明要讲究亮度与色彩的科学配置，集中控制方式不能准确判断亮灯率，不能准确定位有故障的路灯，不能随意控制单盏路灯的开关等，显然不能很好的满足国家发展和改革委员会的要求。
现有的单灯控制器主要由控制模块、电源模块、通信模块、开关量输入输出电路、模拟量采集电路组成。其通过电力载波通信，根据上级设备的命令开关所控的单灯，可以准确判断亮灯率，准确定位有故障的路灯，并能随意控制单盏路灯的开关。但是，单灯控制器存在下列缺点：
1)电力载波通讯效率不高，当电力线上负荷很重时，线路阻抗较大，对载波信号削减较大，电缆超过500米稳定性差。
2)其次电力载波通信环境适应性较差，一般下雨后线路对地电阻变化，对载波信号影响较大。
3)白天防盗和供电故障告警采用充电电池供电方式，充放电不超过1000次，一般1年左右需要更换电池，维护成本较高。
发明内容
发明目的：本实用新型的目的是提供一种基于最新的WSN技术的用于城市照明的单灯控制装置，无需布线，安装方便，能够很好的解决现有单灯控制装置的上述缺点。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种用于城市照明的单灯控制装置，包括电源模块，所述电源模块分别连接无线通讯控制模块、时钟模块、开关量输入输出模块，所述无线通讯控制模块分别连接时钟模块、开关量输入输出模块和模拟量采集模块。
其中，所述电源模块包括模块电源，模块电源通过二极管与停电供电电路相连；所述稳压器分别连接模块电源和停电供电电路；所述的停电供电电路为超级电容充放电电路。
其中，所述无线通讯控制模块包括处理器、无线收发模块、复位电路、编程电路和状态指示电路；所述的处理器分别与无线收发模块、复位电路、编程电路和状态指示电路相连，所述无线收发模块通过无线网络连接远程控制设备；所述的时钟模块、开关量输入输出模块和模拟量采集模块均与处理器连接。
与现有单灯控制器相比，本实用新型具有以下优点：
1)单灯控制装置融合无线WSN(Wireless Sensor Network：无线传感网)技术，实现了单灯控制装置与远程监控设备之间的自主组网，通信质量可靠，主动上报故障，无需人工巡检，降低维护成本，同时，基于WSN技术模块化硬件设计，成本低，体积小，安装和维护都很方便。
2)电源电路采用超级电容，可放电10万次，供单灯控制装置供电，掉电后主动上报停电故障，比普通的电池使用时间更持久，减少用户维护或更换电池的工作。
3)时钟电路可保证单灯控制装置在通信失败的情况下，根据内存中的时间曲线进行正常的开关灯。
4)无线通讯控制模块中编程电路的设计，使得用户可以通过手持设备，对单灯控制装置进行编程或节点编号，方便快捷。
附图说明
图1为本实用新型的模块连接示意图。
图2为电源模块的结构示意图。
图3为无线通讯控制模块的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1所示，本实用新型的一种用于城市照明的单灯控制装置包括电源模块1、无线通讯控制模块2、时钟模块3、开关量输入输出模块4和模拟量采集模块5。电源模块1的输入端连接市电，电源模块1的输出端分别连接无线通讯控制模块2、时钟模块3、开关量输入输出模块4和模拟量采集模块5，用于提供各个单元模块所需的工作电压，并保证停电或电缆被盗时单灯控制装置的正常工作。无线通讯控制模块2分别连接时钟模块3、开关量输入输出模块4和模拟量采集模块5，其可对照明路灯进行定时开关、并与远程监控设备之间进行无线通讯。开关量输入输出模块4的输出端连接照明单灯，根据命令对照明单灯进行开关。本实用新型的单灯控制装置主要是安装在路灯的灯杆上。通过无线通讯控制模块2，单灯控制装置接受远程监控设备的指令，再由无线通讯控制模块2控制开关量输入输出模块4，实现对路灯的开、关。模拟量采集模块5将检测的模拟量信息传输给无线通讯控制模块2，无线通讯控制模块2将测得的路灯模拟量信息转化为数字信号，通过无线通讯网络上传远程监控设备。
如图2所示，电源模块1包括模块电源11、二极管12、稳压器13和停电供电电路14。与市电连接的模块电源11通过二极管12连接停电供电电路14的输入端；所述模块电源11的输出端和停电供电电路14的输出端均连接稳压器13的输入端。
模块电源11将220V交流电转化为开关量输入输出模块4和模拟量采集电路5所需的5V直流电源，并通过二极管12给停电供电电路14充电。
稳压器13采用ASM1117稳压器，将模块电源11输出的5V电压转换成3.3V电压，为无线通讯控制模块2和时钟模块3供电。为防止停电后，停电供电电路14对单灯控制装置供电时，电流回流给模块电源11，在模块电源11与停电供电电路14之间串联二极管12，利用二极管的单向导电性，防止电流回流。
为确保线路停电后，即市电无输出(例如电缆被盗，白天、晚间停电等情况)，通过停电供电电路14提供单灯控制装置所需的电压，保证单灯控制装置能够正常工作。停电供电电路14为超级电容充放电电路，采用超级电容充放电方式提供单灯控制装置各模块所需电压；超级电容可充放电10万次以上。当线路有电时对超级电容充电；没电时，超级电容器通过继电器的线圈放电供单灯控制装置工作。
如图3所示，无线通讯控制模块2主要实现单灯控制装置之间的无线自组网和处理相关信息，根据上级设备的指示控制单灯控制装置的运作，根据检测的模拟量信息上报相应的信息给给上级设备。无线通讯控制模块2包括处理器21、无线收发模块22、复位电路23、编程电路24和状态指示电路25。处理器21分别连接无线收发模块22、复位电路23、编程电路24和状态指示电路25；同时处理器21还与时钟模块3、开关量输入输出模块4和模拟量采集模块5相连；无线收发模块22通过无线网络连接远程控制设备。
状态指示电路25用以指示电路的工作状况、无线组网情况、开关量输入输出模块4的输出情况。复位电路23用以实现无线通讯模块的复位功能。编程电路24可通过编程接口对无线通讯模块烧录程序，用户使用时，可以通过手持式设备对单灯控制装置进行程序烧录和单灯控制装置的编号，方便快捷。
处理器21和无线收发模块22采用英国Jennic公司出品的军品级JN5139集成芯片，它内含CPU、RAM、ROM、EEPROM、A/D和D/A转换电路，支持ZigBee协议栈，集成度更高，可靠性更高。
时钟模块3的一端与无线通讯控制模块2相连，主要由晶体振荡器、晶体控制芯片组成，提供单灯控制装置精密时钟，单灯控制装置按内存中的时间曲线进行开关灯。
开关量输入输出模块4的一端与无线通讯控制模块2相连，另一端与照明路灯相连，主要由三极管放大电路和继电器构成。，三极管放大电路接受通讯控制电路的信号输出，用以控制继电器的开合，从而实现照明路灯的开关。
模拟量采集模块5与无线通讯控制模块2相连，模拟量采集模块5主要由电压采集电路和电流采集电路组成。电压采集电路采集的电压信息经无线通讯控制模块2处理，用来判断是否停电(即市电有无输出)：若停电，则电压采集电路所得的电压为0V，无线通讯控制模块2可据此判断电路处于停电状态，并向上级设备发送停电报警信息。电流采集电路采集到的电流信息经无线通讯控制模块2处理，用来判断单灯控制装置是否正常开关灯，即白天关灯，夜晚开灯：若白天时，电流采集电路采集到电流，则说明白天异常开灯，无线通讯控制模块2向上级设备发送异常开灯报警信息；若夜晚时，电流采集电路未采集到电流，则说明夜晚时异常关灯，无线通讯控制模块2向上级设备发生异常关灯报警信息。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于城市照明的单灯控制装置，特征在于：包括电源模块(1)，所述电源模块(1)分别连接无线通讯控制模块(2)、时钟模块(3)、开关量输入输出模块(4)，所述无线通讯控制模块(2)分别连接时钟模块(3)、开关量输入输出模块(4)和模拟量采集模块(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于城市照明的单灯控制装置，特征在于：所述电源模块(1)包括模块电源(11)，模块电源(11)通过二极管(12)与停电供电电路(14)相连；所述稳压器(13)分别连接模块电源(11)和停电供电电路(14)。
3.根据权利要求2所述的一种用于城市照明的单灯控制装置，特征在于：所述的停电供电电路(14)为超级电容充放电电路。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于城市照明的单灯控制装置，特征在于：所述无线通讯控制模块(2)包括处理器(21)、无线收发模块(22)、复位电路(23)、编程电路(24)和状态指示电路(25)；所述的处理器(21)分别与无线收发模块(22)、复位电路(23)、编程电路(24)和状态指示电路(25)相连，所述无线收发模块(22)通过无线网络连接远程控制设备；所述的时钟模块(3)、开关量输入输出模块(4)和模拟量采集模块(5)均与处理器(21)连接。
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