CN204046854U - 基于电力线载波的智能照明控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于电力线载波的智能照明控制系统，其特征在于包括：由照明灯具构成的一个或多个节点(101)；与相应节点(101)连接的节点控制器(102、103、104)；与节点控制器(102、103、104)连接的控制服务器(105)；与电力线连接的电源模块(109)，用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电；以及数据中心(106)，其与控制服务器(105)相连接，用来保存与节点控制有关的各种数据，其中，所述节点控制器(102、103、104)中的一个或多个(104)还具有无线通信模块，用来通过无线通信与所述控制服务器(105)相连接。
Description
技术领域
本实用新型属于电力线照明灯具控制领域，更具体地，涉及基于电力线载波的智能照明控制系统。
背景技术
在传统的基于电力线载波的照明灯具控制系统中，包括所有基于FSK(频移键控)调制技术和常规OFDM调制技术，被控节点(照明灯具)一般采用8位单片机实现协议的处理、以及PLC(电力线载波)通信的处理。例如，利用频移键控的方式将离散数字信号调制成频率变化的信号，并将此信号通过电力线传输。
在现有的用于照明灯具控制的电力线载波通信系统中，一般通过分立模拟电路搭建或者采用诸如MC3361这样的前端模拟芯片来实现PLC通信。由于所述模拟芯片的存储空间和处理能力的限制(通常，RAM<8KB，FlashROM<32KB，主频<16MHz)，无法实现完整功能的路由算法和协议处理，只能实现固定的路由路径或者有限级数的中继。在日益复杂的网络拓扑的情况下，可靠和高效通信变得越来越困难。限于系统架构和技术原理，现有的用于照明灯具控制的电力线载波通信的技术和方案会因为电力线的线路状况、拓扑变化、供电模式等各种因素的变化而产生各种通信问题。例如，由于现有技术的照明灯具控制采用固定的路由路径或者有限级数的中继，这样，因为各种电磁干扰、线路老化、天气、气候等原因，当电力线通信环境变得不可靠、不稳定时，无法根据节点的状况而自动变更控制命令和数据收发策略，这时，容易造成照明灯具控制失效，甚至引起照明灯具和控制设备的故障。
另外，现有技术的照明灯具控制一般采用单集中器控制多个照明灯具的架构，单个集中器用来连接远程或本地控制后台(控制主机)。因此，当集中器出现故障时，会造成其连接的全部照明灯具的控制失效，引起巨大的不便、甚至产生严重的经济损失。
实用新型内容
本申请的实用新型人考虑到现有技术的上述情况而作出了本实用新型，本实用新型的主要目的在于，提供具有路由发现和网络自组织功能的基于电力线载波的智能照明灯具控制系统和方法，其能够动态地监测各个通信节点(照明灯具)的通信状况，并根据的电力线总线上的收发过程而自动更新命令和数据收发规则(路由表)，并且，还能够通过向PLC通信模块添加附加的通信模块而实现多集中器运行。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于电力线载波的智能照明控制系统，其特征在于包括：由照明灯具构成的一个或多个节点(101)；与相应节点(101)连接的节点控制器(102、103、104)；与节点控制器(102、103、104)连接的控制服务器(105)；与电力线连接的电源模块(109)，用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电；以及数据服务器(106)，其与控制服务器(105)相连接，用来保存与节点控制有关的各种数据，其中，所述节点控制器(102、103、104)中的一个或多个(104)还具有无线通信模块，用来通过无线通信与所述控制服务器(105)相连接。
根据本实用新型的实施例，所述系统还包括：分别与所述节点控制器(102、103、104)以及所述电源模块连接的滤波器，用来将来自所述电源模块的电压转换为所述节点控制器(102、103、104)的适配电压，其中，所述节点控制器(102、103、104)通过UART接口与相应节点(101)连接。
根据本实用新型的实施例，所述电源模块包括一个交流直流转换器，用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电。
根据本实用新型的实施例，所述电源模块包括两个交流直流转换器，分别用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电。
根据本实用新型的实施例，所述节点控制器(102、103、104)包括电力线载波内核、220V/380V电源插座、RS232接口、扩展接口、DC/DC转换器、存储器，所述扩展接口和微控制器单元连接。
根据本实用新型的实施例，所述无线通信模块包括GPRS通信模块、3G移动通信模块、4G移动通信模块、WIFI通信模块中的一个或多个。
根据本实用新型的实施例，所述电源模块(109)包括连接到电力线零 线的零线端口、连接到电力线火线的火线端口，所述扩展接口包括脉宽调制输入端口、脉宽调制输出端口、模数转换输入端口、时钟信号输出端口、接地端口。
根据本实用新型的实施例，所述滤波器包括电容器(C1)、电感器(L1)、电阻器(R1)、以及压敏电阻器(R2)，所述电容器(C1)和所述电感器(L1)串联连接在所述滤波器的火线输出端子和火线输入端子之间，电阻器(R1)的两端分别连接所述滤波器的火线输出端子和零线输出端子，压敏电阻器(R2)的两端分别连接所述滤波器的火线输入端子和零线输入端子，另外，所述滤波器的火线输入端子和零线输入端子分别连接所述电源模块(109)的火线端子和零线端子，所述滤波器的零线输入端子和零线输出端子相连接，所述滤波器的火线输出端子和零线输出端子分别连接所述节点控制器(102、103、104)的火线和零线端子。
根据本实用新型的实施例的技术方案的智能照明灯具控制系统和方法具有如下主要优点：
1)无需重新布线即可实现照明灯具的智能管理，尤其适合隧道、高速公路、景观照明等不方便布线、无线传输干扰大等场合。
2)与节点(照明灯具)连接的集中器内置路由和通信协议，能够适应各种恶劣的电网环境，具有自动动态路由、自动中继转发、自动错误重发、FEC/CRC纠错等功能，保障通信的可靠性和传输效率。
3)与节点(照明灯具)连接的PLC通信模块(集中器)还可添加无线通信功能，例如，只需向多个PLC通信模块合并标准GPRS模块，即可实现系统多集中器运行，部分集中器(或单端控制器)发生故障均不会导致整个照明灯具控制系统与控制后台失去联络，备用集中器会自动投入运行，并通知维护人员。
4)系统的软件安装配置和日常维护均可以远程操作，节省人工成本。
5)通过采用高压适配电路(滤波器)，能够提供220V高压电路和PLC模块电压的适配，增强了系统灵活性。
附图说明
图1是根据本实用新型的实施例的基于电力线载波的智能照明灯具控制 系统的示意图。
图2是根据本实用新型的实施例的基于电力线载波的智能照明灯具控制系统的滤波器电路的示意图。
具体实施方式
下面，通过参照附图来描述本实用新型的实施例。需要说明的是，附图仅用来帮助对本实用新型的原理的理解，并不构成对本实用新型的限定。
图1是根据本实用新型的实施例的基于电力线载波的智能照明灯具控制系统的示意图。
如图1所示，根据本实用新型的实施例的基于电力线载波的智能照明灯具控制系统主要包括受控节点(照明灯具)101、与相应照明灯具101连接的照明灯具控制器(节点控制器)102、电力线载波通信控制器103、集中器104、控制服务器105、数据中心(数据服务器)106、移动通信网络终端107(例如，手机、平板电脑等)、用来向所述节点101和照明灯具控制器102供电的电源模块109。所述电源模块109包括连接到电力线零线的零线端口、连接到电力线火线的火线端口。
其中，需要注意的是，尽管在图1中将节点控制器102和电力线载波通信控制器103(集中器104)示出为分立的部分，但本领域的技术人员完全可以理解，其也可集成为同一部分，即，使用一个硬件模块来实现电力线载波控制器(集中器)以及节点控制器的功能，集成后的部分可被通称为“节点控制器”、或“集中器”。
另外，尽管图中未示出，但所述智能照明灯具控制系统还可包括分别与所述照明灯具控制器102以及所述电源模块109连接的滤波器，用来将来自所述电源模块109的电压转换为所述节点控制器102的适配电压。具体地，所述电源模块109可为照明灯具和照明灯具控制器提供12V供电。若照明灯具支持恒压供电，则此处仅需一个电源模块109，若照明灯具需要恒流供电，则还需要单独为照明灯具控制器102提供一个12V-18V的恒压供电。
图2是根据本实用新型的实施例的基于电力线载波的智能照明灯具控制系统的滤波器电路的示意图。
如图2所示，所述滤波器包括电容器C1、电感器L1、电阻器R1、以及 压敏电阻器(MOV)R2，电容器C1和电感器L1串联连接在L和VL端子(火线输出和火线输入端子)之间，电阻器R1的两端分别连接L和N端子(零线输出端子)，压敏电阻器R2的两端分别连接VL和VN端子(零线输入端子)。另外，VL和VN端子分别连接所述电源模块(109)的火线和零线端子，VN端子和N端子相连接，L和N端子分别连接节点控制器102的火线和零线端子。
尽管在图1中作为示例，示出了三个电力线载波通信控制器103、以及二个集中器104，但本领域的技术人员完全可以理解，能够根据需要而配置任意数量的电力线载波通信控制器以及集中器(其中，至少有一个集中器)，也就是说，每个照明灯具可以对应一个集中器或者一个电力线通信模块。
具体地，电力线载波通信控制器103和集中器104均连接在电力线的供电线路(例如，供电线路的一相)上，并分别与相应的照明灯具控制器102连接，用来将照明灯具控制命令和相关数据发送到照明灯具控制器102，并从照明灯具控制器102接收各种数据。
此外，集中器104除了具有电力线通信功能之外，还具有无线通信功能，该无线通信功能可以通过诸如GPRS、CDMA、WCDMA、WIFI、其它2G、3G、4G移动通信方式来实现，从而，集中器104能够经由移动通信基站(网关)110连接到因特网，进而连接到位于远程或者本地的控制服务器105。这样，控制服务器105能够将各种照明灯具控制命令以人工或自动的方式发送到集中器104，集中器104对接收到的照明灯具控制命令进行必要的通信协议转换，再经由电力线将依照所述照明灯具控制命令的具体指令信号发送到相应的照明灯具控制器102，从而可以控制照明灯具的开/关等操作。
类似地，移动通信网络终端107也能够经由移动通信网络连接到控制服务器105，例如，用来经由控制服务器105查看照明灯具及相应设备的各种状态信息、以及发出各种控制指令。
数据中心106与控制服务器105相连接，根据数据中心106与控制服务器105的物理位置和逻辑关系，数据中心106与控制服务器105之间可以采用远程网络或者本地线缆连接，数据中心106用来存储所述智能照明灯具控制系统控制照明灯具所需的各种数据，控制服务器105可以通过与数据中心106通信而记录并更新各种数据、命令。
集中器104主要包括电力线载波通信模块和无线通信模块(例如，GPRS通信模块、WIFI通信模块等等)，上述两个模块可以通过串行接口/总线相连接，以进行内部的双向数据传递。
例如，集中器104的电力线载波通信模块与电力线载波通信控制器103在功能和结构上可以等同，主要包括电力线载波内核(PLC Kernel)、220V/380V电源插座(Socket)、RS232接口、扩展接口、DC/DC转换器、存储器等。其中，所述扩展接口可以和MCU(微控制器单元)连接，以便实现各种扩展功能。例如，所述存储器可为RAM(随机存取存储器)，用来保存将在下文中详述的路由表(本地路由信息)等通信关键数据。
上面已经为了列举和说明的目的呈现了本实用新型的实施例，其不意欲使本实用新型限于所公开的形式。这里选择和说明的实施例是为了解释本实用新型的原理和应用，由此，本领域的技术人员能够理解，在针对特定的目的而使用本实用新型的实施例时，在不脱离本实用新型的概念和精神的情况下，本领域的技术人员可以对实施例作出各种修改和变型，其均被涵盖在本实用新型的范围内。
Claims (8)
1.一种基于电力线载波的智能照明控制系统，其特征在于包括：
由照明灯具构成的一个或多个节点(101)；
与相应节点(101)连接的节点控制器(102、103、104)；
与节点控制器(102、103、104)连接的控制服务器(105)；
与电力线连接的电源模块(109)，用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电；以及
数据服务器(106)，其与控制服务器(105)相连接，用来保存与节点控制有关的各种数据，
其中，所述节点控制器(102、103、104)中的一个或多个(104)还具有无线通信模块，用来通过无线通信与所述控制服务器(105)相连接。
2.如权利要求1所述的智能照明控制系统，其特征在于还包括：
分别与所述节点控制器(102、103、104)以及所述电源模块连接的滤波器，用来将来自所述电源模块的电压转换为所述节点控制器(102、103、104)的适配电压，
其中，所述节点控制器(102、103、104)通过UART接口与相应节点(101)连接。
3.如权利要求1所述的智能照明控制系统，其特征在于，
所述电源模块包括一个交流直流转换器，用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电。
4.如权利要求1所述的智能照明控制系统，其特征在于，
所述电源模块包括两个交流直流转换器，分别用来向所述节点(101)和节点控制器(102、103、104)供电。
5.如权利要求1所述的智能照明控制系统，其特征在于，
所述节点控制器(102、103、104)包括电力线载波内核、220V/380V电源插座、RS232接口、扩展接口、DC/DC转换器、存储器，其中所述扩展接口和微控制器单元连接。
6.如权利要求1所述的智能照明控制系统，其特征在于，
所述无线通信模块包括GPRS通信模块、3G移动通信模块、4G移动通信模块、WIFI通信模块中的一个或多个。
7.如权利要求5所述的智能照明控制系统，其特征在于，
所述电源模块(109)包括连接到电力线零线的零线端口、连接到电力线火线的火线端口，
所述扩展接口包括脉宽调制输入端口、脉宽调制输出端口、模数转换输入端口、时钟信号输出端口、接地端口。
8.如权利要求2所述的智能照明控制系统，其特征在于，
所述滤波器包括电容器(C1)、电感器(L1)、电阻器(R1)、以及压敏电阻器(R2)，所述电容器(C1)和所述电感器(L1)串联连接在所述滤波器的火线输出端子和火线输入端子之间，电阻器(R1)的两端分别连接所述滤波器的火线输出端子和零线输出端子，压敏电阻器(R2)的两端分别连接所述滤波器的火线输入端子和零线输入端子，
另外，所述滤波器的火线输入端子和零线输入端子分别连接所述电源模块(109)的火线端子和零线端子，所述滤波器的零线输入端子和零线输出端子相连接，所述滤波器的火线输出端子和零线输出端子分别连接所述节点控制器(102、103、104)的火线和零线端子。
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