CN202799292U

CN202799292U - 基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备

Info

Publication number: CN202799292U
Application number: CN201220415713.0U
Authority: CN
Inventors: 周逊盛; 廖闻彬; 李晓炉; 彭阳
Original assignee: RUIQI INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd HANGZHOU
Current assignee: RUIQI INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd HANGZHOU
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-08-21

Abstract

本实用新型公开了基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备，包括单灯控制器、调光节能器，单灯控制器包括电源模块、微控制器等模块，电源模块提供电源；AD采样电路采样电压等，把采样信息传给微控制器；微控制器对接收的电压等信息进行处理，并把处理后的状态值通过UART1口发送给ZigBee通讯模块或载波通讯单元，由ZigBee通讯模块或电力线载波通讯单元转发给中心节点；调光节能器包括485通讯电路等模块，调光节能器的485通讯电路接收由单灯控制器发送来的调光命令，并传给主控CPU；主控CPU根据收到的调光命令，控制继电器的吸合、断开状态，得到变压器的电压值，使两路电源输入经过2个变压器后把电压值调节到指定的值，后通过两路电源输出。

Description

基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备

技术领域

本实用新型属于单灯节能控制设备制造技术领域，尤其是一种无线单灯节能设备，名称为基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备。

背景技术

随着现代化社会的高速发展和技术进步，节能减排被列入国家“十一五”规划纲要，然而实现节能减排目标面临的形势十分严峻。目前，我国照明用电约占社会总用电量的12%，而城市公共照明、厂区照明在我国照明耗电中约占30%，每年达到439亿度左右。然而，在城市照明中，后半夜供电电压上升，路灯亮度增加，但是车辆及行人稀少，此时对路灯的亮度要求反而下降。因此，目前状况是，普遍存在着过度照明的现象，而又缺乏科学有效的照明调节手段来解决此问题。目前，对路灯的控制方法主要采用在路灯开关箱中安装定时开关或手动开关进行开关灯操作，其存在的缺陷是：不能检测路灯，而只能控制单杆灯，其功能单一，且管理效率低下。因此，设计一种控制设备，以对每盏路灯进行开关灯、状态检测、节能调光控制等，显得非常必要。随着工控技术的发展，利用单灯节能模块对路灯进行调光节能控制提供了可能。

目前市场中已有的单灯模块，但现有的此类模块存在诸多缺陷，如通讯方式单一：仅支持电力线载波、无线通讯等通讯方式中的一种，单一的通讯方式使相关设备工作可靠性降低，维修更换率高；控制方法单一：仅能单独实现开关灯或单独实现节能功能，单一的控制方式使得节能效果不明显。因此，亟需设计一种同时支持电力线载波和无线通讯、集开关型和调光型于一体的单灯控制调光设备。

发明内容

本实用新型提供了一种基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备，其同时支持电力线载波和无线通讯，集开关型和调光型于一体，能对单灯进行开关灯、电流电压采样、单灯检测和节能控制。

本实用新型采取以下技术方案来实现：基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备，包括单灯控制器、调光节能器，单灯控制器包括电源模块、微控制器、485通讯电路、AD采样电路、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块，微控制器与电源模块、485通讯电路、AD采样电路、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块相连并通讯，电源模块提供电源；AD采样电路对电压、电流进行采样，并把采样信息传给微控制器；微控制器对接收的电压、电流进行处理，并把处理后的电压、电流、功率状态值通过UART1口发送给ZigBee通讯模块或者载波通讯单元，由ZigBee通讯模块或者电力线载波通讯单元转发给中心节点；调光节能器包括依次相联的485通讯电路、主控CPU、继电器和变压器，调光节能器的485通讯电路与单灯控制器的485通讯电路相连并通讯，调光节能器的485通讯电路接收由单灯控制器发送来的调光命令，并传给主控CPU；主控CPU根据收到的调光命令，控制继电器的吸合、断开状态，得到变压器的电压值，使两路电源输入经过2个变压器后把电压值调节到指定的值，然后通过两路电源输出，完成开关灯和调光的过程。

优选的，单灯控制器有三芯输入线，分别为零线、火线、载波通讯线，零线、火线接在电源模块上，载波通讯线接在电力线载波通讯单元上。

优选的，单灯控制器引出ZigBee天线接头，天线接头的内端焊接在ZigBee通讯模块的天线焊盘上，ZigBee天线接头外接天线。

优选的，调光节能器有三芯输出线，其中，两路火线为调光节能器的两路输出，分别接两个变压器的输出端；一路为零线输入，接在2个变压器共同的零线端。

优选的，单灯控制器通过五芯线与调光节能器相联，其中，两路线连接单灯控制器的485通讯电路与调光节能器的485通讯电路；两路线连接单灯控制器的两路继电器输出端与调光节能器的两个变压器的电源输入端；零线为断路状态。

本实用新型基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备同时支持电力线载波和ZigBee无线通讯、集开关型和调光型于一体，可以对单灯进行开关、调光、电流电压采样以及单灯检修等。本实用新型可以由路灯监控远程终端RTU组网控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型单灯控制器的功能框图。

图3为本实用新型调光节能器的功能框图。

图4为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作详细说明。

参见图1-4，基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备包括单灯控制器1、调光节能器2，下面进行详述。

参见图2，单灯控制器包括电源模块、微控制器、485通讯电路、AD采样电路、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块，微控制器与电源模块、485通讯电路、AD采样电路、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块相连并通讯，电源模块提供电源。微控制器可以采用P89LPC936，ZigBee通讯模块可以采用CC2530。

单灯控制器的485通讯电路与调光节能器的485通讯电路相连并通讯，将调光命令发送给调光节能器。

ZigBee通讯模块、电力线载波通讯单元接收查询命令，如对电压、电流、功率进行查询。

AD采样电路(电压电流采样芯片)对电压、电流进行采样，并把采样信息传输给微控制器。

微控制器对接收的电压、电流等进行处理，并把处理后的电压、电流、功率等状态值通过UART1口（见图2）发送给ZigBee通讯模块或者载波通讯单元，由ZigBee通讯模块或者电力线载波通讯单元转发给中心节点，从而完成状态或配置的查询过程。

单灯控制器有三芯线(输入)即单灯控制器的输入线为三芯护套线4，分别为零线、火线、载波通讯线(火线)，这三根线接外部电线，为单灯控制器供电及提供载波通讯线，其中零线、火线接电源模块上，载波通讯线接在电力线载波通讯单元上（棕色接电源火线，蓝色接载波通讯线(火线)，黄绿接零线）。

单灯控制器有五芯线公头输出即用五芯线5与调光节能器相联，分别为两路火线输出，两根485通讯线，零线为断路状态，这五芯线可以用四芯线代替，因为其中的零线（黄绿线）为断路状态，其中，黑色和蓝色为485通讯线为调光模块提供调光命令，接在485通讯电路输出端，红色和棕色连接继电器两路输出端（见图2），为节能器提供两路电源输入。

单灯控制器引出ZigBee天线接头3，天线接头的内端焊接在ZigBee通讯模块的天线焊盘上，外部接一般天线。

参见图3，调光节能器包括主控CPU即微控制器、485通讯电路、继电器、变压器，485通讯电路接收由单灯控制器发送来的调光命令，并传输给微控制器。

微控制器根据收到的调光指令，对两组继电器进行操作：微控制器根据收到的调光命令，经过处理，对两组(每组中包括3个继电器，两组一共6个继电器)继电器的控制端提供高、低电平，即可控制继电器的吸合、断开状态，从而可以得到变压器相应的电压值；每组继电器控制一个变压器，使两路电源输入经过2个变压器后把电压值调节到指定的值，然后通过两路电源输出，完成开关灯和调光的过程。

调光节能器有护套三芯线即3芯输出线6，其中，两路火线输出即棕、蓝两根线为调光节能器两路输出，一根为调光节能器零线输入即黄绿线为调光节能器提供零线输入(即这三条线中的棕色和蓝色线分别接两个变压器的输出端，黄绿线接在两个变压器共同的零线端)；另外五芯线母头即五芯护套线与单灯控制器的五芯线公头连接，这里的五芯线可以用四芯线代替，因为其中的黄绿线为断路状态，其中的黑色和蓝色线接调光节能器的485通讯电路的通讯接口端，棕色和红色接两个变压器的电源输入端。

本实用新型安装于路灯的灯杆或灯头处，以开关箱控制范围内的所有单灯模块组成一个无线通讯网络(电力线载波为辅助通讯手段)。每个单灯控制调光设备具有手动(路灯监控远程终端RTU控制)和自动(单灯控制器本地策略)两种工作方式。在手动工作方式中，路灯监控远程终端RTU转发上位机控制命令给ZigBee网络中心节点(ZigBee路由器)，由其控制ZigBee网络内各个单灯控制器，单灯控制器中的ZigBee具有自动组网功能，不会因个别模块故障而终止网内指令传输。当单灯控制器收到中心节点发送来的数据后，ZigBee通讯模块(或者载波通讯单元)将接受到的数据通过GPIO口发送给单灯控制器的微控制器进行处理：

1、当进行开关灯或节能控制时，单灯控制器的微控制器控制它的两个继电器，并将调光指令通过485电路发送给调光节能器。当调光节能器通过其485电路收到由单灯控制器发送来的调光命令后，调光节能器的微处理器根据收到的调光指令对其两组继电器进行操作，从而使调光节能器的两路输入经过变压器把电压值调节到指定的值后输出，完成了开关灯和调光的过程。

2、当单灯控制器通过ZigBee模块或者载波通讯单元收到查询命令时，如对电压、电流、功率查询，则单灯控制器通过其AD采样电路(电压电流采样芯片)进行电压、电流采样，单灯控制器通过其微处理器处理后把电压、电流、功率等状态值通过GPIO口发送给ZigBee通讯模块或者载波通讯单元由其转发给中心节点，从而完成状态或配置的查询过程。

本实用新型可以通过ZigBee无线通讯和电力线载波两种通讯方式进行组网由路灯监控远程终端RTU组网控制，两种通讯方式为单灯模块的后期检修、更换提供了方便。

以上对本实用新型的优选实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在本实用新型的具体实施方式和应用范围上均会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.基于电力线载波和ZigBee混合应用的单灯调光设备，其特征是包括单灯控制器、调光节能器，单灯控制器包括电源模块、微控制器、485通讯电路、AD采样电路、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块，微控制器与电源模块、485通讯电路、AD采样电路、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块相连并通讯，电源模块提供电源；AD采样电路对电压、电流进行采样，并把采样信息传给微控制器；微控制器对接收的电压、电流进行处理，并把处理后的电压、电流、功率状态值通过UART1口发送给ZigBee通讯模块或者载波通讯单元，由ZigBee通讯模块或者电力线载波通讯单元转发给中心节点；

调光节能器包括依次相联的485通讯电路、主控CPU、继电器和变压器，调光节能器的485通讯电路与单灯控制器的485通讯电路相连并通讯，调光节能器的485通讯电路接收由单灯控制器发送来的调光命令，并传给主控CPU；主控CPU根据收到的调光命令，控制继电器的吸合、断开状态，得到变压器的电压值，使两路电源输入经过2个变压器后把电压值调节到指定的值，然后通过两路电源输出，完成开关灯和调光的过程。

2.如权利要求1所述的单灯调光设备，其特征是：所述的单灯控制器有三芯输入线，分别为零线、火线、载波通讯线，零线、火线接在电源模块上，载波通讯线接在电力线载波通讯单元上。

3.如权利要求1或2所述的单灯调光设备，其特征是：所述的单灯控制器引出ZigBee天线接头，天线接头的内端焊接在ZigBee通讯模块的天线焊盘上，ZigBee天线接头外接天线。

4.如权利要求1所述的单灯调光设备，其特征是：所述的调光节能器有三芯输出线，其中，两路火线为调光节能器的两路输出，分别接两个变压器的输出端；一路为零线输入，接在2个变压器共同的零线端。

5.如权利要求1或2或4所述的单灯调光设备，其特征是：所述的单灯控制器通过五芯线与调光节能器相联，其中，两路线连接单灯控制器的485通讯电路与调光节能器的485通讯电路；两路线连接单灯控制器的两路继电器输出端与调光节能器的两个变压器的电源输入端；零线为断路状态。