CN203857429U - 一种单灯模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单灯模块，单灯模块安装于灯杆或灯头，单灯模块上设置电子标签，所述的电子标签包含灯杆的配置信息。本实用新型单灯模块设置有电子标签，极大地减少了单灯方案在实施中手工记录数据的工作量，在单灯不接通电源的状态下，通过非接触式近距离地读取、修改编号，极大地简化了单灯调试工作，使单灯维护工作简便、快捷。

Description

一种单灯模块

技术领域

本实用新型属于单灯节能控制技术领域，具体涉及一种单灯模块。

背景技术

随着社会迅猛发展和技术高速进步，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。在此，希望通过一个模块对单灯进行调光节能，并且期望该单灯模块能够有利于施工及后期维护。而随着工控技术的发展，利用单灯节能模块对单灯进行调光节能控制提供了可能，尤其对于维护率低的单灯更容易实现规模化。

由于节能减排的需要，利用单灯模块进行路灯灯光调节和开关已经作为节能的一种手段在一些地方开始应用。

如图8所示，简易的单灯系统包括单灯模块、单灯集中器、控制中心三部分。单灯模块安装在路灯灯杆内，实现单个灯杆的灯具开关、电量检测、故障检测等功能；单灯集中器安装在路灯控制箱内，通过以电力线载波通讯技术为代表的有线通讯或以ZigBee通讯技术为代表的无线通讯，与该控制箱下辖所有灯杆内的单灯模块进行通讯，向单灯发送开关命令、查询状态命令、组网命令等，并保存单灯模块返回的信息，然后通过GPRS/CDMA/3G等远程无线网络通信通道与控制中心进行通信；控制中心安装在室内，主要由计算机及单灯系统管理软件组成，可自动或人工查询单灯集中器及单灯模块的信息并显示，可对多个路灯控制箱进行数据管理，对单灯模块故障或单灯集中器故障进行显示或声光报警。

如图9所示，对于大型的系统（较为复杂的单灯系统）结构由简易的单灯系统加上远程控制器RTU组成，远程控制器安装在路灯控制箱内，对路灯控制箱所辖的路灯电缆进行通、断控制，检测路灯控制箱内输入、输出各电参量，如电压、电流、功率、电量，同时可接入各报警状态，如门开报警、失电报警、水浸报警等。该系统内单灯集中器的上行通讯接入远程控制器RTU，由远程控制器RTU内的GPRS/CDMA/3G远程无线网络通信转发单灯相关信息。

对于单灯信息需要集中管理的方案，现有的单灯模块在施工、调试和维护过程中需要手工记录每个单灯模块的信息，再通过特殊设备进行通讯调试，才能使单灯信息集中到主站。然而，该调试过程复杂、难度大，对操作人员技术要求高，难以大规模应用，在管理上也需要投入大量的人力、物力、财力。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型公开了一种单灯模块。

本实用新型采取以下技术方案：一种单灯模块，单灯模块安装于灯杆或灯头，单灯模块上设置电子标签，所述的电子标签包含灯杆的配置信息。

所述的便于维护的单灯系统，单灯模块具有一方体状的外壳，所述的电子标签可拆式地安装于外壳。

所述的单灯模块，外壳的上表面形成一方形凹陷部，此凹陷部延伸至外壳的一边沿，且此凹陷部的两条相对边形成朝向对侧的插槽，插槽的高度与电子标签的厚度相适配，电子标签从两侧的插槽插入并定位于外壳。

所述的单灯模块，凹陷部表面形成小凸点。

所述的单灯模块，外壳的一外侧壁固定安装一框，此框呈凹形，其凹口朝上，凹形框的三条边都与外壳的侧壁相连，且凹形框的两侧边与外壳的外壁间留有间隙而形成插槽，插槽的宽度与电子标签的厚度相适配，电子标签从凹形框的上口插入到位而定位于外壳。

所述的单灯模块，配置信息包括一个或多个以下信息：灯杆编号、灯杆所在经度及纬度、灯杆光源数、灯杆光源编号、灯杆光源额定功率、灯杆光源类型、灯杆控制多个时间点及时间点对应控制值。

所述的单灯模块，单灯模块包括主控CPU、电源模块、GPIO、AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元、ZigBee无线通讯模块、电子标签读写器，主控CPU与GPIO、AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元、ZigBee无线通讯模块、电子标签读写器都相联，GPIO与AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元都相联。

本实用新型单灯模块设置有电子标签，极大地减少了单灯方案在实施中手工记录数据的工作量，在单灯不接通电源的状态下，通过非接触式近距离地读取、修改编号，极大地简化了单灯调试工作，使单灯维护工作简便、快捷。

常规单灯模块项目实施时，施工人员必须抄录现场单灯模块地址及灯杆编号信息，并将所有信息输入单灯集中器，才能使得单灯模块通讯可行。而在本实用新型技术方案中，施工人员只须抄录灯杆起始编号、结束编号以及数量等少许信息，然后录入单灯集中器，单灯集中器则可自动完成通讯调试并组网。

常规单灯模块在维护时，若是更换故障单灯模块后，由于更换后的单灯模块地址变更，需要通知中心更改单灯模块表格并下发至单灯集中器后，现场才可进行调试。而采取本实用新型的技术方案，维护人员只需要将新单灯模块替换故障单灯模块，并将故障单灯模块上的电子标签取下，安装入新单灯模块后，即可进行调试，新更换的单灯模块信息保存了旧单灯模块的内容。

采用本实用新型技术方案，在施工和维护单灯工作中，可极大地减少人工记录信息、人工设置单灯模块等繁冗的操作，提高了项目实施效率，并大量减少了工作中由于人为操作失当引起的返工。

附图说明

图1为本实用新型单灯模块的外形结构示意图。

图2为本实用新型单灯模块的内部功能模块图。

图3为单灯模块与电子标签第一种装配示意图。

图4为单灯模块与电子标签第二种装配示意图。

图5为本实用新型电子标签的第一部分功能模块框图。

图6为单灯集中器的功能模块框图。

图7为常规单灯模块功能框图。

图8为单灯简易系统总体框图。

图9为单灯常规系统总体框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型优选实施例作详细说明。

图1显示了单灯模块的外形结构。单灯模块安装于灯杆或灯头，单灯模块上固定电子标签。单灯模块具有一外壳10，该外壳呈方体状，其内设各功能模块。此外壳具有装配电子标签的结构，图3、图4显示了两种不同的外壳安装电子标签的结构，两种结构都能使电子标签简易安装及更换。

参见图3，方体状的外壳上表面形成一方形的凹陷部10-1，此凹陷部延伸至外壳的一边沿，且此凹陷部的两条相对边（与外壳边沿相连通的两条边）形成朝向对侧的插槽10-2，插槽的高度与电子标签的厚度相适配，电子标签从两侧的插槽插入并定位于外壳之上。靠近外壳边沿的凹陷表面还形成两个小凸点10-3，以进一步增强电子标签的装配牢固度。

参见图4，方体状的外壳一外侧壁固定安装一框11，此框呈凹形，其凹口朝上，凹形框的三条边都与外壳的侧壁相连，且凹形框的两侧边与外壳10的外壁间留有间隙而形成插槽11-1，插槽的宽度与电子标签的厚度相适配，电子标签从凹形框的上口插入到位而定位于外壳之上。

图2显示了单灯模块的内部功能各模块。参见图2，单灯模块包括主控CPU、电源模块、GPIO(I/O)、AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元、ZigBee无线通讯模块、控制电路、电子标签读写器。主控CPU与GPIO(I/O)、AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元、ZigBee无线通讯模块、电子标签读写器都相联，GPIO(I/O)与AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元都相联。主控CPU处理协调各个功能模块，本实施例的主控CPU选用微控制器P89LPC936。电源模块为单灯模块提供其正常工作所需的电压。GPIO(I/O)控制2路继电器输出。AD采样电路/采样芯片用于电压、电流采样。电力线载波模块和ZigBee无线通讯模块可以实现单灯模块和单灯集中器间的数据传输，ZigBee无线通讯模块可以选用CC2530。检测控制模块实现开关灯的控制和电压、电流、功率的检测。

常规单灯模块包括单片机、电力载波通讯模块、两路开关模块、电压检测模块、电流互感器。如图7所示，包括单片机7、电力载波通讯模块8、两路开关模块3、电压检测模块4、电流互感器6和电感2。电力载波通讯模块8的一端分别与电源火线连接，电力载波通讯模块8的另一端与电源零线连接，电源零线连接穿过电流互感器6与路灯5的一端连接。两路路开关模块3的一端与电源火线连接，两路开关模块3的另一端与电压检测模块4的一端连接，电压检测模块4的另一端与路灯5的另一端连接。电力载波通讯模块8、两路开关模块3、电压检测模块4、电流互感器6均与单片机7信号连接。

电子标签即RFID的俗称，包含两个部分：第一部分为标签(Tag)，参见图5，由线圈、电源模块、编码模块、解码模块、控制芯片几部分组成。线圈作为无线能量及信号接收、发送装置，向电源模块提供能量，向解码模块提供射频信号，并将编码模块的信息通过射频信号发送出去。解码模块将射频信号解析成数字信号，编码模块将数字信号解析成射频信号。控制芯片接收指令完成功能操作。每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签具有用户可写入的存储空间，装配在单灯模块上作为单灯模块的标识，将标签与单灯模块的装配设计成如图3或图4所示的可分离式，通过简便易用的嵌入式机构结合在一起，便于维修时分离，又具有稳定可靠的结合方式，保证了电子标签信息的读取。另一部分为标签读写器，即读写标签信息的设备，设于单灯模块内部，使单灯模块可对标签信息进行读写，或设于手持设备上，可对标签信息进行本地人工设置。标签读写器用于读出电子标签中的数据，通过数据线与主控CPU连接，受主控CPU的控制。

电子标签包含如下配置信息：灯杆编号（该编号要求在同一网段内具备唯一性）、灯杆所在经度及纬度、灯杆光源数、灯杆光源编号、灯杆光源额定功率、灯杆光源类型、灯杆控制多个时间点及时间点对应控制值等。

单灯集中器处理来自单灯模块和上位机的数据，实现上位机对单灯模块进行控制、查询等操作，参见图6，其包括主控CPU、电源模块、电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块、GPRS/CDMA/3G等无线通讯模块。主控CPU可选用STM32系列单片机，其与电力线载波通讯单元、ZigBee通讯模块、GPRS/CDMA/3G等无线通讯模块都相联而通讯。其中，电力线载波通讯单元和ZigBee通讯模块的型号、参数与单灯模块一致，以实现单灯集中器与单灯模块间的通讯，单灯集中器保存了该通信通道下所有单灯模块的信息，并定时地进行通讯以实现数据更新；无线通讯模块实现单灯集中器与上位机之间的通讯。电源模块为各模块提供工作电源。

单灯模块将测得的路灯信息转化为数字信号，由电力线载波通讯单元转化为电力信号，通过电力线传递到单灯集中器，单灯集中器则通过电力载波接收模块将电力信号转化为数字信号，然后通过GPRS传到远端监控室的上位机，实现通讯过程。

单灯模块利用RFID通讯技术，具备RFID电子标签无线读写功能，单灯模块上电时，通过无线方式，从电子标签读上取单灯模块配置信息，使单灯模块具备唯一地址，并使单灯模块通过电力线载波（或ZigBee无线）与其它模块一起实现单灯组网。

本实用新型所涉的各功能模块若未列举具体型号的，均可采用现有技术来实现。

本实用新型可运用于如图8或图9所示的系统中，该系统包括单灯模块、电子标签和单灯集中器，单灯集中器安装于路灯控制箱。通讯流程：上位机向单灯集中器发送获取单灯模块地址信息命令，单灯集中器对所有单灯模块组网后，将组网结果发送给上位机。上位机向单灯集中器发送命令，对指定地址单灯模块进行数据查询，单灯集中器接收到命令后，向单灯模块发送命令，单灯模块向单灯集中器发送命令回应，单灯集中器将单灯回应数据发送至上位机，完成通讯流程。

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，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种单灯模块，单灯模块安装于灯杆或灯头，其特征是：所述的单灯模块上设置电子标签，所述的电子标签包含灯杆的配置信息，所述的单灯模块具有一方体状的外壳，所述的电子标签可拆式地安装于外壳，所述外壳的上表面形成一方形凹陷部，此凹陷部延伸至外壳的一边沿，且此凹陷部的两条相对边形成朝向对侧的插槽，插槽的高度与电子标签的厚度相适配，电子标签从两侧的插槽插入并定位于外壳。 

2.如权利要求1所述的单灯模块，其特征是：所述的凹陷部表面形成小凸点。 

3.如权利要求1所述的单灯模块，其特征是：所述外壳的一外侧壁固定安装一框，此框呈凹形，其凹口朝上，凹形框的三条边都与外壳的侧壁相连，且凹形框的两侧边与外壳的外壁间留有间隙而形成插槽，插槽的宽度与电子标签的厚度相适配，电子标签从凹形框的上口插入到位而定位于外壳。 

4.如权利要求1所述的单灯模块，其特征是：所述的配置信息包括一个或多个以下信息：灯杆编号、灯杆所在经度及纬度、灯杆光源数、灯杆光源编号、灯杆光源额定功率、灯杆光源类型、灯杆控制多个时间点及时间点对应控制值。 

5.如权利要求1或4所述的单灯模块，其特征是：所述的单灯模块包括主控CPU、电源模块、GPIO、AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元、ZigBee无线通讯模块、电子标签读写器，主控CPU与GPIO、AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元、ZigBee无线通讯模块、电子标签读写器都相联，GPIO与AD采样电路/采样芯片、电力线载波通讯单元都相联。