CN204377209U

CN204377209U - 检测路灯光强的无线传感系统

Info

Publication number: CN204377209U
Application number: CN201520045386.8U
Authority: CN
Inventors: 陈礼青; 邵鹤帅; 徐成杰; 孙成富
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2025-01-22

Abstract

本实用新型涉及一种检测路灯光强的系统，尤其是检测路灯光强的无线传感系统，包括：多个无线传感网络终端装置、主控模块、GPRS模块、监控设备，每个无线传感网络终端装置都包括：光强传感器、MCU、RF通信模块，光强传感器输出端接MCU的I/O口，光强传感器中断引脚接MCU的外部中断引脚，MCU的I/O口与RF通信模块的SPI接口连接，主控模块UART接口与GPRS模块串口连接。本实用新型兼容有线和无线通讯方式，可实现遥测功能，运行方式灵活可靠，可按本地的经纬度自动控制灯具开或关，远程遥测运行参数，提高路灯管理水平和亮灯率。

Description

检测路灯光强的无线传感系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测路灯光强的系统，尤其是检测路灯光强的无线传感系统。

背景技术

路灯是城市照明工程的基础设施，作为日常生活中必不可少的基础设施。能源和资源日趋紧张，因此，电力资源的短缺也逐渐制约着国民经济的发展。照明消耗的电能也不少，大概占总产电能的10%-20%，城市照明在其中占30％左右，总路灯的数量仍在迅速地增长。节能途径通常有两个：一是采用节能光源；二是采用合理的控制策略。路灯照明时不仅会产生电能损耗，还会产生维护费用，这方面的不足可以用先进的节能节电技术来弥补，建立适合市场需求的路灯控制系统。

国外已开发出不少智能灯具和智能控制与管理系统，发达国家力求的是“恰到好处的照度水平"，同时，国际节电研究界也提出了一种新思想，即在开着灯的情况下还能达到节电的目的。

目前，国内所使用的大功率 LED 路灯大部分都是简单的直接照明，缺少必要的智能控制；或者有些虽然具备有智能控制的功能，但是却不能自动检测路灯的照明状况，也不能方便地对路灯进行手动调控。现有的照明管理系统大都采用有线电缆控制照明灯具，对LED 路灯进行调控，通信协议比较复杂，建设成本和运营成本都比较高。

本实用新型装置所要解决的技术问题就是克服上述大功率LED 路灯系统中所存在的缺陷，而提供一种低成本、智能的无线控制系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了检测路灯光强的无线传感系统。

本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

检测路灯光强的无线传感系统，包括：多个无线传感网络终端装置、主控模块、GPRS模块、监控设备，每个无线传感网络终端装置都包括：光强传感器、MCU、RF通信模块，其中：

光强传感器输出端接MCU的I/O口，光强传感器中断引脚接MCU的外部中断引脚，MCU的I/O口与RF通信模块的SPI接口连接，主控模块UART接口与GPRS模块串口连接；

主控模块发送控制指令，接收到控制指令的RF通信模块传输控制指令至与

其连接的MCU，MCU接收光强传感器采集的光照度数据，RF通信模块发送采集的光照度数据至主控模块，主控模块通过GPRS模块发送采集的光照度数据至监控设备，光强传感器在采集的光照度数据超过阀值时输出中断信号至MCU。

作为所述检测路灯光强的无线传感系统的进一步优化方案，光强传感器为TSL2561芯片，MCU为89C51单片机，RF通信模块为CC1101芯片，其中：

TSL2561芯片的电源端接电源，TSL2561芯片的器件访问地址选择端、接地端均接地，TSL2561芯片的数据端、时钟信号端接89C51单片机的I/O口，TSL2561芯片的中断引脚接89C51单片机的外部中断引脚，CC1101芯片的数据输入端、数据输出端、时钟输入端、片选端与89C51单片机的I/O口连接。

作为所述检测路灯光强的无线传感系统的进一步优化方案，GPRS模块，包括：GTM900C芯片、SIM卡、第一至第四电阻、第一电容，其中：

SIM卡的供电端与GTM900C芯片的SIM卡电源端连接，SIM卡的复位端经过第一电阻接GTM900C芯片的SIM卡复位端，SIM卡的时钟信号接入端经过第二电阻与GTM900C芯片的SIM卡时钟信号输出端连接，SIM卡的输入端与GTM900C芯片的在线检测端连接，SIM卡的I/O端与GTM900C芯片的SIM卡数据端连接，SIM卡的I/O端经过第三电阻接GTM900C芯片的SIM卡电源端，第一电容一极接GTM900C芯片的SIM卡电源端，第一电容另一极、第四电阻一端均与SIM卡接地端连接，第四电阻另一端接地。

进一步地，所述检测路灯光强的无线传感系统中，主控模块为C8051F930芯片及其外围电路。

再进一步地，所述检测路灯光强的无线传感系统中，监控设备，包括：后台服务器、终端设备、手机。

本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果：兼容有线和无线通讯方式，可实现遥测功能，运行方式灵活可靠，可按本地的经纬度自动控制灯具开或关，远程遥测运行参数，提高路灯管理水平和亮灯率。

附图说明

图1为本实用新型的框图。

图2为主控模块的具体电路图。

图3为GPRS模块具体电路图。

图4为RF通信模块的具体电路图。

图5（a）为光强传感器，图5（b）为MCU。

图中标号说明：R61为第一电阻，R62为第二电阻，R63为第三电阻，R60为第四电阻，C23为第一电容，R17、R18、RS1、RS2为电阻，C41、C42、C43、C44、C45、C46、C47、C48、C51、C52、RLC为电容，DS2为光敏二极管，L1、L2、L3、L4为电感，Y4、Y5为晶振电容。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型设涉及的检测路灯光强的无线传感系统如图1所示，包括：多个无线传感网络终端装置组成的无线传感网、主控模块、GPRS模块、监控设备，每个无线传感网络终端装置都包括：光强传感器、MCU、RF通信模块。主控模块采用图2所示的C8051F930芯片及其外围电路，RF通信模块采用图3所示的CC1101芯片及其外围电路，GPRS模块采用图4所示的GTM900C芯片及其外围电路，光强传感器采用图5（a）所示的TSL2561，MCU采用图5（b）所示的89C51单片机。89C51单片机的P1.3-P1.7I/O口模拟SPI接口，通过SPI总线与CC1101芯片的数据输入端SI、数据输出端SO、时钟信号输入端SCLK、片选端CSn连接，主控模块的指令经过CC1101芯片的SPI接口传输至89C51单片机。GTM900C的UART-RXD0端与C8051F930的UART端P0.4/TX连接，C8051F930通过GTM900C向89C51单片机发送控制指令。89C51单片机的P0.0、P0.1这两个I/O口模拟IIC接口与TSL2561的数据端SDA、时钟信号端SCL连接，TSL2561的中断引脚INT与89C51单片机外部中断引脚INT0连接，89C51单片机的模拟IIC接口接收CC1101采集的光照度数据，89C51单片机接收的采集数据通过模拟SPI接口经过CC1101芯片发送给主控模块，CC1101将采集的光照度数据与阀值比较，在测量值超过阀值时通过中断引脚向89C51单片机发送外部中断信号。C8051F930的UART端P0.5/RX与GTM900C的UART-TXD1连接，C8051F930发送采集的光照度数据至监控设备。

图 2 所示的主控处理模块，其核心芯片是Silicon Labs公司的C8051F930，它在片内模拟开关的作用下可实现对多路模拟信号的采集转换；片内ADC的采样精度最高可达24bit，采样速率最高可达500ksps，中央处理单元通过RF通信接收节点采集数据及发送节点控制指令，使用GPRS模块发送光照度数据至监控中心，并接收管理端控制指令。

图3所示的GPRS模块，其核心芯片是华为的GTM900C，是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS模块，通过串口连到主控模块处理器C8051F930的UART，提供标准的AT指令接口，将监控中心指令发送至主控模块，可将采集数据以短消息形式的传输至监控中心，达到对照明系统的远距离实时监控。SIM卡的供电端SIM_VCC与GTM900C芯片的SIM卡电源端SIM_VCC（28号引脚）连接，SIM卡的复位端SIM_RST经过第一电阻R61接GTM900C芯片的SIM卡复位端（25号引脚），SIM卡的时钟信号接入端SIM_CLk经过第二电阻R62与GTM900C芯片的SIM卡时钟信号输出端SIM_CLK（27号引脚）连接，SIM卡的输入端SIM_IN与GTM900C芯片的在线检测端SIM_CD（24号引脚）连接，SIM卡的I/O端与GTM900C芯片的SIM卡数据端SIM_DATA（26号引脚）连接，SIM卡的I/O端经过第三电阻R63接GTM900C芯片的SIM卡电源端（28号引脚），第一电容C23一极接GTM900C芯片的SIM卡电源端SIM_VCC（28号引脚），第一电容C23另一极、第四电阻R60一端均与SIM卡接地端连接，第四电阻R60另一端接地。

图4所示的RF通信模块，通过低功耗芯片CC1101实现采集数据由数据采集节点向主控模块的无线短距离传输。退耦的1.6V-2.0V数字功率供给输出端DCOUPL经电容C41接地，晶体振荡器引脚XOSC_Q1、XOSC_Q1之间接有晶振电容Y4，晶振电容Y4两级分别经过电容C42、电容C43接地，1.8V-3.6V模拟功率供给连接点AVDD（10号、11号、14号、15号）并接后经过电阻R18接光敏二极管DS2阳极，光敏二极管DS2阴极接地，1.8V-3.6V模拟功率供给连接点AVDD接供电电源VCC，电容C44、电容C51一极均接供电电源VCC，电容C44、电容C51另一极均接地，电容C47一极接RF_N引脚，电容C47另一极接地，RF_N引脚依次串接有电感L1、电感L2、电感L3，RF_P引脚依次串接有电感L4、电容C45，电容C46接在RF_P引脚、电感L1与电感L2连接点之间，电容C48一极接电感L2与电感L3的连接点，电容C48另一极接地，电感L3一端接有电容C49、电容C50，参考电流外部偏阻器RBLAS经电阻R17接地。

图5（b）所示89C51单片机，其X1、X2引脚之间接有晶振电容Y5，晶振电容Y5两级分别经过电容C51、电容C52接地，复位端脚RESET接有电阻RS1、电容RLC、电阻RS2组成的复位电路。数据采集模块中采用的光强传感器TSL2561，能够将光强转换为数字信号输出，具有直接连接IIC总线接口的能力，并且可编程设置许可的光照度上下阈值，当实际光照度超过该阈值时给出中断信号，单片机通过IIC总线接收采集数据，外部中断接收中断信号，监测光照实时情况。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.检测路灯光强的无线传感系统，其特征在于，包括：多个无线传感网络终端装置、主控模块、GPRS模块、监控设备，每个无线传感网络终端装置都包括：光强传感器、MCU、RF通信模块，其中：

2.根据权利要求1所述的检测路灯光强的无线传感系统，其特征在于，所述光强传感器为TSL2561芯片，MCU为89C51单片机，RF通信模块为CC1101芯片，其中：

3.根据权利要求1或2所述的检测路灯光强的无线传感系统，其特征在于，所述GPRS模块，包括：GTM900C芯片、SIM卡、第一至第四电阻、第一电容，其中：

4.根据权利要求3所述的检测路灯光强的无线传感系统，其特征在于，所述主控模块为C8051F930芯片及其外围电路。

5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的检测路灯光强的无线传感系统，其特征在于，所述监控设备，包括：后台服务器、终端设备、手机。