CN204634091U - 基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器，包括CPU、GPS模块、GPRS模块、PLC模块、zigbee模块、光度计和电源；CPU分别与GPS模块、GPRS模块、PLC模块、zigbee模块、光度计连接；电源与CPU连接。本实用新型采用PLC和zigbee技术来实现控制器与每盏路灯之间的联网通讯，有效解决了控制器与每盏路灯之间的通讯问题，并且控制器不依赖上层系统独立管理路灯。

Description

基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器

技术领域

本实用新型涉及一种基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器。

背景技术

在智慧城市建设中，智能路灯管理系统是必不可少的一部分，而智能路灯控制器是其最为核心的部分之一。传统的路灯控制器多是采用简单的定时方式控制路灯回路中的总电源，只能实现所有路灯按回路的同开或同关，无法做到精确控制每盏灯开关及亮度，也不具有管理策略存储和自动执行的功能。这种现状使得路灯照明管理运行效率低，节能有限，故障维护工作量大。而要解决这一问题，关键的问题在于如何建立控制器与每一盏的路灯之间的通讯。

目前，常见的路灯控制器主要有以下三种：

1、采用定时开关的方式来控制路灯回路的输入电源，从而实现所有路灯按回路的开与关（所有路灯只能同时开或同时关）；

2、近年也出现了少许路灯控制器采用有线或无线的方式来实验与路灯之间的通讯，但都没有完整、可靠的通讯机制；

3、路灯控制器最大价值在于，独立管理的路灯的能力，但目前市场上具有一套完备的路灯管理策略的控制器还基本是一个空白。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器，可以有效解决控制器与每盏路灯之间的通讯及不依赖上层系统独立管理路灯的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器，包括CPU、GPS模块、GPRS模块、PLC模块、zigbee模块、光度计和电源；

CPU分别与GPS模块、GPRS模块、PLC模块、zigbee模块、光度计连接；电源与CPU连接。

作为优选，CPU设有光度计接口；CPU通过光度计接口与光度计连接。

作为优选，CPU设有网口；CPU通过网口与后台服务器连接。

作为优选，网口为RJ45标准网络接口。

作为优选，CPU设有串口；CPU通过串口与包括电表的其他外设连接。

作为优选，CPU型号为S3C6410。

作为优选，电源为标准开关电源。

作为优选，GPS模块和GPRS模块型号为M35；PLC模块型号为ZPLC-10 140424M10100；zigbee模块型号为BEE2530。

作为优选，光度计型号为L7100。

本实用新型的有益效果是：

采用PLC和zigbee技术来实现控制器与每盏路灯之间的联网通讯，有效解决了控制器与每盏路灯之间的通讯问题，并且控制器不依赖上层系统独立管理路灯。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器实施例的结构示意图。

图2是本实用新型基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器实施例的应用连接示意图。

具体实施方式

图1是一种基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器，由嵌入式CPU、GPRS模块、GPS模块、PLC模块、ZIGBEE模块、光度计和电源组成。

嵌入式CPU分别与GPRS模块、GPS模块、PLC模块、ZIGBEE模块连接；电源与CPU连接。

嵌入式CPU还设有RJ45标准网络接口、串口和光度计接口。

嵌入式CPU通过光度计接口与光度计L7100连接。

电源为标准DC5V开关电源。

GPS模块和GPRS模块两者合一，其型号为M35，PLC模块型号为ZPLC-10 140424M10100，zigbee模块型号为BEE2530。

智能路灯控制系统的核心技术问题是如何精确地控制好每盏路灯和采集其运行数据，以实现科学节能和提高维护管理效率。要实现这一目的首先要解决就是控制器与路灯之间的通讯问题，其次是如何控制的问题。路灯与控制器之间的通讯方式目前主要有有线和无线两种方式。其中有线方式，主要以RS485为代表，这一方式要求现场有一条RS485总线，所有路灯及控制器全部接在这根总线上。有了这根总线就建立起来控制器与每盏路灯通讯的物理通道。显然，如果采用这种方式来实现控制器与路灯之间的通讯，需要铺设一条通讯总线联接到控制器与每盏路灯之间，这无形中增加了工程的成本及施工难度。另外，由于RS485总线采用低电压差传输信号，通讯线路不能过长，一般不能超过1000米，超过时必须采用中继器，这也进一步增加了成本及施工难度，介于上述原因此种方式在实际工程中很难推广使用。无线通讯方式主要包括数传电台、zigbee及GPRS等。其中数传电台因不含完备的通讯协议，使得每盏路灯都需要一中（或大）功率的电台，使得成本过高，同时数据传输的可靠性也因没有完备的通讯协议而难以保证，所以数传电台在实际工程中也没有被推广应用。GPRS模式虽然技术上可以满足工程应用，但由于模块成本过高、还需运营费用、通讯信号覆盖等原因，在实际工程中不可能做到在数以万计的每一盏路灯上都配置一台GPRS通讯模块。在本实施例中，控制器中设有PLC模块，控制器首先通过PLC模块与每盏灯联接，再通过GPRS信号与通讯机站联接，进而通过互联网与后台服务器联接。

网络中zigbee由于拥有完善的通讯协议，不但可以保证通讯的可靠性，更重要的是zigbee网络系统具有自组网功能，当部分节点损害时，系统会自动重新组织路由恢复通讯，网络不会因此而中断。另外，zigbee节点模块成本低、体积小、功耗低、技术开放，可以方便配置在每盏路灯中。

本实施例的智能路灯控制器在通讯上不但具有zigbee通讯功能，还具有PLC功能。PLC技术虽然从诞生到现在已有十几的历史，但由于其面向复杂电网（电网中的存在着各种干扰）时通讯可靠性一直无法保证而没能在路灯行业得到广泛推广。本实施例利用电力载波作为通讯物理线路，采用LonWorks七层协议标准，在实现PLC方式的基础上还可以确保通讯的可靠性。LonWorks协议，也称为LonTalk协议和ANSI/EIA 709.1控制联网标准，是LonWorks系统的核心。协议提供一系列通信服务，使设备中的应用程序能在网上对其他设备收发报文而无需知道网络拓扑结构、名称、地址或其他设备的功能。LonWorks协议也可以提供端到端的报文确认、报文鉴别以及为提供绑定（bounded）事务处理时间的优先级发送。对网络管理服务的支持使远程网管工具能通过网络和其他设备相互作用，例如网络地址和参数的重新配置、应用程序的下载、报告网络问题以及设备应用程序的起始/停止/复位等。该协议是一套基于可靠性的通讯协议，用户的应用数据包一但交给系统，系统会自动寻找目标及时传到目标用户。由于协议采用了可靠的数据校验技术、报文确认技术及加密技术（可选）等，可确保应用数据包的正确传输。

在解决了路灯控制器与每盏路灯之间的通讯后，最为重要的任务就是如何精确、合理地去控制每盏路灯，实现系统的智能化。传统的路灯控制器在这一方几乎是一片空白，而本实施例的控制器内置了强大的路灯管量软件模块，主要包括以下四种：（1）本控制器不但具有传统控制器具有定时开关功能，同时还具有十分完备的时间管理策略，可以确保全年365天全天侯在线控制每盏路灯的开关与亮度。（2）控制器还具有一套GPS授时系统，有了这套系统，不但可能保证控制器能够具有精确的日历系统，控制器还可以准确地知道所处区域的经纬度，从而自动判定日出日落时间，实现日落前开灯，日出前关灯等功能；（3）控制器还具有一套完备的光度管理策略。控制器具有一个光度计（光度传感器）接口，通过此接口控制器可以读取到环境的实际光度值，根据环境的实际亮度来自动打开路灯及调节每盏路灯的度亮，并且当环境亮度发生变化时，系统也能及时跟踪。（4）控制器还可以根据上述三种策略，综合管理路灯，如：白天可以光度策略来管理路灯，晚间可以通讯时间策略来管理路灯。

以下介绍一下本实施例的路灯控制器在实际工程中应用过程。参见附图2。

具有PLC功能的路灯，每盏路灯及控制器都具有一个全球唯一的Neuron ID（神经元地址），当若干盏这样的路灯在一起时就组成了路灯PLC网络。网络中的联接并不需要单独拉一条通讯线，只要将路灯和控制器接上同一市电电源，就完成了PLC网络的物理联接。有了物理联接后，控制器就会利用LONGWORKS协议组织好网络。具有zigbee功能的路灯加电后zigbee模块根据预先设置好的组网方式自动组成网络。在整个zigbee网络中节点共分为三个等级：协调器、路由节点及终端节点。协调能器是整个网络的协调器，且同一网络中只能有一个，在路灯网络中，控制器上配备的是协调器。路由节点在网络中不但要保证自身与协调器之间的正常通讯外，还需中转那些由于距离及信号问题而不能直接联接上协调器的终端节点的数据。终端节点主要担负采集与控制路灯信号及与路由节点或协调器之间的数据传输。在zigbee路灯网络中，协调器只有一个，即智能路灯控制器，路由节点根据实际需要从终端节点上指定，没有，也可以是多个，终端节点则需每盏路灯配置一个。

无论是PLC路灯网络还是zigbee路灯网络，都可以实现路灯与控制器之间的通讯，从而确保路灯和控制器之间的信息传输，这为控制器精确管理每一盏灯奠定了通讯基础。接下来控制器就可以根据预置好的控制策略对每一盏路灯实施精确的控制（开、并及调光）。同时控制器还具有GPRS模块和RJ45标准网络接口，计算机或服务器可以通过这两个接口（或其中之一）与控制器进行通讯，以此来修改控制器的相关设置或读取控制器及控制器关联灯的相关信息。客户端也可以通过计算机网络来访问该服务器，从而实现多个客户端都可以访问控制器及关联灯的相关信息。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.基于电力载波和zigbee技术的智能路灯控制器，其特征在于：包括CPU、GPS模块、GPRS模块、PLC模块、zigbee模块、光度计和电源；

所述CPU分别与GPS模块、GPRS模块、PLC模块、zigbee模块、光度计连接；所述电源与CPU连接。

2. 根据权利要求１所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述CPU设有光度计接口；所述CPU通过光度计接口与光度计连接。

3. 根据权利要求１所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述CPU设有网口；所述CPU通过网口与后台服务器连接。

4. 根据权利要求3所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述网口为RJ45标准网络接口。

5. 根据权利要求１所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述CPU设有串口；所述CPU通过串口与包括电表的其他外设连接。

6. 根据权利要求１所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述CPU型号为S3C6410。

7. 根据权利要求１所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述电源为标准开关电源。

8. 根据权利要求１所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述GPS模块和GPRS模块型号为M35；所述PLC模块型号为ZPLC-10 140424M10100；所述zigbee模块型号为BEE2530。

9. 根据权利要求１或２所述的智能路灯控制器，其特征在于：所述光度计型号为L7100。