CN203851331U - 高效节能智能路灯控制装置 - Google Patents

高效节能智能路灯控制装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种高效节能智能路灯控制装置。它包括排布在主干道路以及各个交叉路口的多盏路灯,各盏路灯串联在主供电线路上,各盏路灯还均串接有内置单片机的路灯控制器,路灯控制器由一个电源模块供电,路灯控制器和电源模块之间串接有能够将路灯控制器与电源模块、主供电线路接通或断开的光敏控制模块,各个路灯控制器的输入端口上串接有红外探测器,各个路灯控制器的输出端口上串接有极化继电器,各个路灯控制器上还串接有数据发射模块以及数据接收模块。其优点在于:解决了晚上无人与无车辆时路灯照明系统工作效率低下的问题,满足了在需要时保证照明效果,不需要照明时,节约能耗的目的;更换改造成本非常低;减少交通事故。

Description

高效节能智能路灯控制装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种路灯的控制装置,具体地说是一种高效节能智能路灯控制装 置。
背景技术
[0002] 随着人们生活水平的提高,夜间照明设施应用越来越广泛,路灯作为常见的照明 设施为人们夜间出行提高了很大的便利,然而,城市中现有的路灯大多以耗电量非常大的 黄色灯存在,采用现有的这些照明灯一方面因功率都在百瓦级别,照明灯本身耗电量非常 大;另外一方面,其控制结构以及控制方式落后,不能进行智能控制,当夜深之后,车流量、 人流量较少的情况下,路灯依然持续照明,必然又会造成大量的能源浪费,同时也降低了路 灯的使用寿命,使其更换改造成本较高。
发明内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单,成本低廉,且能够根据车流 人流状况实时照明的高效节能智能路灯控制装置。
[0004] 为了解决上述技术问题,本实用新型的高效节能智能路灯控制装置,包括排布在 主干道路以及各个交叉路口的多盏路灯,其特征在于:各盏所述路灯并联在主供电线路上, 各盏路灯还均串接有内置单片机的路灯控制器,所述路灯控制器由一个电源模块供电,路 灯控制器和电源模块之间串接有能够将路灯控制器与电源模块接通或断开的光敏控制模 块,各个所述路灯控制器的输入端口上串接有能够探测红外信号的红外探测器,所述各个 路灯控制器的输出端口上串接有继电器,所述各个路灯控制器上还串接有能够发出数据信 号的数据发射模块以及能够接收数据信号的数据接收模块。
[0005] 所述数据发射模块经过GPRS控制模块连接到中央控制器或手机终端上。
[0006] 所述继电器为极化继电器。
[0007] 所述各个路灯控制器上均设置有用于检测路灯是否正常点亮的故障检测模块,所 述故障检测模块能够将检测到的故障信息传输给数据发射模块并经过GPRS控制模块输送 到中央控制器上。
[0008] 所述路灯控制器上串接有能够感应空气湿度的湿度传感器。
[0009] 所述路灯控制器上串接温度传感器。
[0010] 所述路灯控制器上还串接有能够检测雨量大小的雨量检测电路,雨量检测电路上 串接有一个雨量测量槽,所述雨量检测电路的电极分别安装在雨量测量槽的顶部和底部或 槽顶内的两侧。
[0011] 所述红外传感器下方设置有能够增加探测距离的光学凸透镜。
[0012] 各个所述路灯控制器的输出端口上串接有红外激光束。
[0013] 本实用新型的优点在于:
[0014] 1、通过设置的与路灯控制器串接的红外探测器,通过红外探测器能够感应到车 辆、行人通过信息并由路灯控制器串控制路灯亮灭,解决了晚上无人与无车辆时路灯照明 系统工作效率低下的问题,同时节约了大量电能,减少了煤炭的燃烧增加了环境效益;
[0015] 2、可以增设更多路灯来提高照明效果,又由于路灯控制器能够控制各盏路灯,使 其满足了在需要时保证照明效果,不需要照明时,节约能耗的目的;
[0016] 3、根据实际状况进行实时控制,对于繁忙地带至少后半夜能起到节约一半的电 能,对于前半夜控制策略则很灵活,可以采用前半夜一定时间内连续照明,后半夜时间后人 少车稀后,进入智能模式,即有人车则亮,否则不亮;对于人车稀少的地方则可以采用直接 进入智能模式,不再延时进入,这样路灯的电力损耗就少之又少,节约大量电能;
[0017] 4、即使路灯采用节能灯,它们的功率也在数十瓦,以二十瓦举例,一晚上亮着,节 能灯仍有可以节约的地方,所以该控制器也可以来控制节能灯,以便更加节能;
[0018] 5、路灯增设简单方便,对于新道路的不断铺就,增加的路灯不会对原有的路灯控 制器进行干扰或不需要对原有路灯控制器进行修改,更换改造成本非常低;
[0019] 6、减少交通事故,由于设置的红外探测器,只要有人车时就会点亮,若一辆疾驰而 来的汽车看到对面的远方的路灯(在能照亮的视野区夕卜)亮起,则说明对面远方有人或车接 近,这样反而能起到预警作用驾驶者就会主动降低速度或提高注意力观测前方。
[0020] 7、能够适应各种天气严寒、高温、大雨、大雾等恶劣天气,在上述天气下能自动调 节控制策略,保证照明系统不会干扰到行驶车辆与行人,可以根据路面繁忙状况自动调节 延时熄灭时间。
附图说明
[0021] 图1为本实用新型高效节能智能路灯控制装置的原理框图;
[0022] 图2为本实用新型高效节能智能路灯控制装置中光敏控制模块电路图;
[0023] 图3为本实用新型高效节能智能路灯控制装置中雨量检测电路图;
[0024] 图4为本实用新型高效节能智能路灯控制装置中故障检测单元的电路图;
[0025] 图5为本实用新型高效节能智能路灯控制装置中红外激光束照射状态示意图。
[0026] 图6为本实用新型高效节能智能路灯控制装置的电路图;
[0027] 图中,photol为光敏电阻1 (检测天色光照强度);ph〇t〇2为光敏电阻2 (检测路灯 故障用);A处为温湿度传感器;Relay为继电器;B处为红外探测器;C处为无线接收模块; D处为无线发射模块;E为小蓄水槽;F处为故障检测单元;LED0为红外激光二极管;G为红 外激光二极管驱动电路;Η为激光束照射区;I为红外探测器有效感应区。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和具体实施方式,对本实用新型的高效节能智能路灯控制装置作进 一步详细说明。
[0029] 如图所示,本实用新型的高效节能智能路灯控制装置,包括排布在主干道路以及 各个交叉路口的多盏路灯,各盏路灯并联在主供电线路上,各盏路灯串接有内置单片机的 路灯控制器(单片机及其外围电路的统称),路灯控制器由一个5ν电源模块供电,路灯控制 单片机和5ν电源模块之间串接有能够提供路灯控制单片机及其外围电路供电的光敏控制 模块用以管理路灯控制器的供电与否,各个路灯控制器的输入端口上串接有能够探测红外 信号的红外探测器,红外探测器属于现有技术,它由菲涅耳透镜及bisOOO红外传感芯片及 其外围电路构成,对7米内人的感应灵敏;要使红外感应更加灵敏,另外还可以加上而外增 加的光学透镜放大红外特征,具体方案是凸透镜对路灯下方区域红外光进行汇聚,使其汇 聚在菲涅耳透镜上(二次聚光),增加探测距离,但缩小了探测区;各个路灯控单片机的输出 端口上接有极化继电器,极化继电器的另外一端串接在火线上,用以打开关闭路灯供电回 路;使用极化继电器作为路灯开关,可以有效减少电子开关与其他继电器的电能损耗过大 的问题;各个路灯控制单片机上还接有能够发出数据信号的无线数据发射模块以及能够接 收数据信号的无线数据接收模块,数据发射模块发出的数据能够被相邻或相近路灯的无线 数据接收模块接收。
[0030] 为了解决距离远而红外传感器探测灵敏度下降的现象,本装置采用激光束阵列如 图6所示,也就是在各个路灯控制器的输出端口上串接有红外激光束,近距离的探测器很 敏感所以不用补光;如图6下方红线左侧为激光束照射区,右侧为红外感应模块有效感应 区;红外激光束由红外激光二极管产生红外光,通过光学元件波束聚敛为平行光束,挂接在 单片机上。红外激光发生器安装在该装置上或下方,该装置一般串接在灯杆1. 5米高度, 具体情况具体分析,激光束光路平行穿越道路路面或斜下照射确保过往行人车辆都能够挡 住光路。由于基于热释电效应的红外传感器只有在温度变化时才会发生触发,所以当无车 人时光束射在传感器探测区外或斜射到路面上,此时光束稳定输出反射回来的光很弱且没 有变化量传感器无法探测,当有车或人时光束被挡住光斑打在人车上探测器感知到光斑变 化,从而触发,采用红外激光束进行补偿,激光束在无人车时红外光斑在一个地方不发生变 化探测器无法感知,当有车或人来临时穿过激光束光路光斑打在人车上引发触发,增加了 探测的可靠性。
[0031] 进一步的还可以将数据发射模块经过GPRS控制模块连接到中央控制器上。各个 路灯控制器上均设置有故障检测模块,故障检测模块能够将检测到的故障信息传输给数据 发射模块并传递给附近有GPRS控制模块的路灯上进而将信息输送到管理中心的中央控制 器或手机上。
[0032] 再进一步的,还可以在路灯控制器上串接有能够感应空气湿度的湿度传感器和温 度传感器;所说的湿度传感器和温度传感器可以采用现有的温湿度传感器,大雾天气时空 气湿度大于90%湿度越大表明能见度越低,加入湿度传感器目的是防止在大雾天气状况下 路面状况看不清从而在该条件下采取长时间照明;温度传感器用于感应上电后的外界温 度,当夏天旁晚天色过暗同时外界温度仍然很高,有可能干扰到红外传感器的灵敏度,此时 采用长时间照明,直至温度下降到一定值后,进入节能状态。
[0033] 同时,路灯控制器上还串接有能够检测雨量大小的雨量检测电路,雨量检测电路 上串接有一个雨量测量槽,所述雨量检测电路的电极分别安装在雨量测量槽的顶部和底 部,设置的雨量测量槽是为了当雨量达到一定程度时会影响路面状况,所以当该雨量检测 电路输出信息时,表明雨量过大,此时仍要采用长时间照明。加入一个小水槽(底部有口。当 雨量达到一定程度小槽的入大于出就会水位升高,当水槽顶部的电极被淹没时就做出相应 的控制策略上的调整)来检测有无大雨的出现。
[0034] 利用本实用新型高效节能智能路灯控制装置的控制策略如下:
[0035] 城市照明路灯距离间隔一般为20米左右,在实际中可以设定要求有车时前方100 米视野内亮起时,我们可以将路灯控制器设定为100米左右距离内点亮路灯,同样地,要求 50米亮视野区时,进行相应的设定。这样在驾驶者或行人前方总保持着50或100米或其他 值的视野,从而不影响驾驶者或路人对前方路况的判断,路灯设定时将路灯分为多组,在主 干道路上的大间距排列的路灯命名为A组,在交叉路口的路灯命名为B组。
[0036] 当天色暗下后该装置供电后,进入智能模式,有红外目标物出现时以当前路灯为 中心半径100米的路灯点亮,单片机对过往车辆行人进行计数,根据一段时间内红外目标 数目自动调整调节触发后延时熄灭的时间,道路繁忙时,自动调节为长延时,人车流稀少时 进入短延时状态,从而使得路灯系统更聪明的节能。上述为一般控制策略。还可以采用延 时4-5小时进入智能状态,也就是先采用不熄灭工作4-5小时,之后再进入可触发的智能模 式。即当有人或车辆经过时,有效信号触发,路灯控制器中的单片机点亮路灯并延时关闭, 由于无线发射模块的功率很小覆盖半径几十米到一百多米所以在此半径内的路灯都会点 亮,由此实现了当车辆行人经过时路灯系统自动点亮前方视野;同时单片机软件具备自动 适应路面状况的能力,通过对红外目标物的计数自动调节灯亮的延时时间即车人多的时候 延时增加否则减少,将耗能减少到最低。
[0037] 所说的B组路灯,由于是交叉路口照明既可以采用常亮的方式也可以由红外探测 器感应的状态进行触发的方式,由红外探测器感应的状态进行触发的方式时,无论来自哪 个方向发送的数据,接收到后都产生中断,这样来做到当有车到达十字路口附近时,十字路 口所有灯都将亮起,以提供司机选择行驶方向,B组路灯涉及的范围优选为接近十字路口的 100米左右距离的路灯,由于采用了上述结构,本领域技术人员完全能够根据实际经验自行 实施,本实用新型不对其作详细说明。
[0038] 其工作原理如下:
[0039] 光敏控制模块用以控制下游电路的供电,当天色一亮路灯供电系统未关闭前,该 光敏控制模块将会截断其与5v电源模块外其他所有电路的供电,以节省电能消耗。当有 车或人进入路灯红外探测器的感应区域时红外探测模块将产生一个高电平在52单片机的 外中断引脚into产生电平跳变继而引发单片机中断,单片机响应后先拉低P1. 0引脚使继 电器动作闭合从而点亮该灯,与此同时单片机将会通过P1. 3和P1. 5共同作用发射出数据 d0 (道路同侧的路灯发射的数据相同,道路对侧的也能接收但由于发射数据不和自身设置 不匹配所以对侧路灯不会响应),由于发射单元功率覆盖有效范围为100米左右所以一百米 范围内的前方路灯都会接收到数据,前方路灯控制装置的单片机在检测到数据后驱动继电 器点亮路灯,这样就实现了将前方一百米都点亮的效果。
[0040] 为了维修方便所以增加了故障检测模块。当路灯在上电以后检测到有车时却未 亮时,故障检测电路就会产生故障信号,无线数据发射模块传递信息给GPRS控制模块最终 传输到管理中心的中央控制器上,如下传输方式:一个路灯发生故障其数字身份信息(储存 在一个寄存器中),通过无线发射模块传递给相邻的路灯,两侧相邻路灯接收到信息后比较 自身的数字身份信息,若大于就保存故障路灯数字身份信息,间隔一定时间后(防止信道冲 突)前述故障相邻的路灯就可以将自身的数字身份信息与故障路灯的数字身份信息一并发 出,以此下去就可以将故障路灯数字身份信息传至最近的有GPRS模块的路灯上,通过该模 块将有问题的路灯告知管理中心的中央控制器或手机终端,由维修人员前往维修。

Claims (9)

1. 一种高效节能智能路灯控制装置,包括排布在主干道路以及各个交叉路口的多盏 路灯,其特征在于:各盏所述路灯并联在主供电线路上,各盏路灯还均串接有内置单片机的 路灯控制器,所述路灯控制器由一个电源模块供电,路灯控制器和电源模块之间串接有能 够将路灯控制器与电源模块接通或断开的光敏控制模块,各个所述路灯控制器的输入端口 上串接有能够探测红外信号的红外探测器,所述各个路灯控制器的输出端口上串接有继电 器,所述各个路灯控制器上还串接有能够发出数据信号的数据发射模块以及能够接收数据 信号的数据接收模块。
2. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述数据发射模 块经过GPRS控制模块连接到中央控制器或手机终端上。
3. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述继电器为极 化继电器。
4. 按照权利要求2所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述各个路灯控 制器上均设置有用于检测路灯是否正常点亮的故障检测模块,所述故障检测模块能够将检 测到的故障信息传输给数据发射模块并经过GPRS控制模块输送到中央控制器或手机终端 上。
5. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述路灯控制器 上串接有能够感应空气湿度的湿度传感器。
6. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述路灯控制器 上串接温度传感器。
7. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述路灯控制器 上还串接有能够检测雨量大小的雨量检测电路,雨量检测电路上串接有一个雨量测量槽, 所述雨量检测电路的电极分别安装在雨量测量槽的顶部和底部或槽顶内的两侧。
8. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:所述红外传感器 下方设置有能够增加探测距离的光学凸透镜。
9. 按照权利要求1所述的高效节能智能路灯控制装置,其特征在于:各个所述路灯控 制器的输出端口上串接有红外激光束。
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