CN204707319U - 基于无线传输的路灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于无线传输的路灯控制系统，包括LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测模块、无线传输模块以及电源模块；电源模块起供电作用；温度检测模块将检测到的温度信号传输至MCU模块；电流检测模块将检测到的电流信号传输至MCU模块；驱动模块接收来自MCU模块的控制信号，对路灯的亮度进行控制；故障检测模块将故障信号传输至MCU模块；所述无线传输模块与MCU模块连接，无线传输模块将MCU模块处理后的温度信号、电流信号以及故障信号传输至监控终端；可实现对分散的路灯进行集中式管理，实现智能化、信息化管理，具有低功耗、低成本、安装容易、维修方便的有益效果。

Description

基于无线传输的路灯控制系统

技术领域

本实用新型涉及路灯控制系统，尤其涉及一种基于无线传输的路灯控制系统。

背景技术

随着经济的繁荣与发展，道路建设和城市道路照明要求的不断提高，路灯数量将不断增加，路灯管理和维护工作十分繁重。因此，在客观上对路灯系统的安全运行、高效、节能等技术经济指标提出了更高要求，不能仍然靠简单地人工巡查、报修、定时控制等管理手段、技术来管理路灯照明系统，落后的管理方法已不能满足现代化都市道路照明事业发展的需要,目前各大城市路灯能源利用率普遍不高、智能化程度低、通讯稳定性差等缺点、不能对分散的路灯进行集中管理等等缺点。路灯的电费以及路灯维修管理费成为政府的一个具大支出。

实用新型内容

针对现有技术的问题，本实用新型的目的在于提供基于无线传输的路灯控制系统，其能实现对分散的路灯进行集中式管理，实现智能化、信息化管理，具有低功耗、低成本、安装容易、维修方便的有益效果。

为实现上述目的，本实用新型的基于无线传输的路灯控制系统采用如下技术方案：

包括LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测模块、无线传输模块以及电源模块；所述LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测电路模块以及无线传输模块均与电源模块连接，电源模块为LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测电路模块以及无线传输模块供电；温度检测模块与MCU模块连接，温度检测模块将检测到的温度信号传输至MCU模块；电流检测模块与MCU模块连接，电流检测模块将检测到的电流信号传输至MCU模块；MCU模块连接与LED路灯均与驱动模块连接，驱动模块接收来自MCU模块的控制信号，对路灯的亮度进行控制；故障检测模块与MCU模块连接，故障检测模块将故障信号传输至MCU模块；无线传输模块与MCU模块连接，无线传输模块将MCU模块处理后的温度信号、电流信号以及故障信号传输至监控终端。

优选的，温度检测模块的型号为DS18B20的温度传感器；所述温度传感器的数据端DQ与MCU模块的温度信号输入端P1连接。

优选的，电流检测模块的型号为ACF712的霍尔传感器，该霍尔传感器的模拟电压输出端VIOUT与MCU模块的电流检测信号输入端P2连接。

优选的，驱动模块的型号为HV9910的驱动器芯片，该驱动器芯片的片选信号端CS与LED路灯的信号检测端连接，该驱动器芯片的门控信号输入端GATE与LED路灯的信号输出端连接，该驱动器芯片的电源输入端VIN和LED路灯的信号输入端均与MCU模块的驱动信号输出端P3连接。

优选的，故障检测模块包括：运算放大器U1、电位器R7、发光二极管D2、三极管Q2、电阻R4～R6以及电子钟；运算放大器U1的电源输入端、电位器R7的一固定端、电阻R4的一端以及电阻R5的一端均与电源连接，运算放大器U1的信号输入端与电位器R7的滑动端连接，运算放大器U1的信号输出端与单片机的故障信号输入端P4连接；电阻R4的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，三极管Q2的发射极与发光二极管D2的正极连接，电阻R5的另一端和电阻R6的另一端均与电子钟的一端连接；电子钟的另一端、发光二极管D2的负极、电位器R7的另一固定端和运算放大器U1的电源输出端均接地。

本实用新型的有益效果在于：采用LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测模块、无线传输模块以及电源模块之间的连接关系，实现了对分散的路灯进行集中式管理，实现智能化、信息化管理，具有低功耗、低成本、安装容易、维修方便的有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的系统功能逻辑图；

图2为本实用新型中MCU模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型中温度检测模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型中电流检测模块的电路结构示意图；

图5为本实用新型中驱动模块的电路结构示意图；

图6为本实用新型中故障检测模块的电路结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

参照图1，本实用新型提供的基于无线传输的路灯控制系统，包括LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测模块、无线传输模块以及电源模块；所述LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测电路模块以及无线传输模块均与电源模块连接，电源模块为LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测电路模块以及无线传输模块供电；温度检测模块与MCU模块连接，温度检测模块将检测到的温度信号传输至MCU模块；电流检测模块与MCU模块连接，电流检测模块将检测到的电流信号传输至MCU模块；MCU模块连接与LED路灯均与驱动模块连接，驱动模块接收来自MCU模块的控制信号，对路灯的亮度进行控制；故障检测模块与MCU模块连接，故障检测模块将故障信号传输至MCU模块；无线传输模块与MCU模块连接，无线传输模块将MCU模块处理后的温度信号、电流信号以及故障信号传输至监控终端；该无线传输模块的信号输出端与MCU模块的无线信号输入端P5连接，该无线传输模块的信号输入端与MCU模块的无线信号输出端P6连接。

本实施例中的MCU模块把温度检测模块检测到的温度信号、电流检测模块检测到的电流信号、故障检测电路模块检测到的故障信号处理后通过无线传输模块接力传送到监控终端；

本实施例中的路灯控制系统，其无线传输模块应用无线链路网技术解决分散的路灯集中管理的问题，智能节点通过无线链路网与监控终端交换数据。智能节点对路灯的温度、电流、工作状态数据进行采集，通过对这些数据的处理，得知路灯的工作状态，是否短路，是否已经损坏，向监控终端发送报告，管理员在监控终端上通过查询各节点信息就可以了解路灯的情况，然后打印出维修报表，免去了维修人员要现场巡视麻烦，节约时间，提高工作效率，节约人力成本和管理成本。

     该无线传输模块应用的无链路网技术的传输速率为250～1000KB/s,发射功率可调，最大发射功率为0.5W,最大传输距离为800M。网络最大能容纳节点理论上无限制，距离理论上不受限制。

系统可以与其它网络融合，如GPRS无线网络、以太网网络。管理人员除了可以通过服务器直接管理控制，也可以采用浏览器服务器B/S控制方式，使用浏览器远程登陆到服务器上进行管理。或者使用PDA、手机通过GPRS无线网络对系统对监控，系统可设定短信故障报警功能。

参照图2，实施例中的MCU模块采用型号为CC1110单片机开发的无线路灯控制系统组成的无线链式路灯控制网络，能够对分散的路灯进行集中式管理，实现智能化、信息化管理。相对于电力线载波技术以及GPRS技术，具有低功耗、低成本、安装容易、维修方便等优点。采用型号为CC1110单片机，采用简单的无线链式网络进行组网。每个路灯控制节点设定一个独立的IP，一个节点控制一杆路灯。路灯状态数据由节点通过链式网络接力传送到监控终端。系统能对路灯电流、温度进行异常检测，光敏感应技术进行故障诊断等，使用PWM脉宽调制技术对路灯亮度控制。

参照图2、图3，实施例中的温度检测模块的型号为DS18B20的温度传感器；所述温度传感器的数据端DQ与MCU模块的温度信号输入端P1连接。温度传感器外接一个电阻R1，该电阻R1的一端与温度传感器的电源端VCC连接，该电阻R1的一端还与外接电源连接，该外接电源的电压为5V，温度传感器的数据端DQ与该电阻R1的另一端均与单片机的温度信号输入端P1连接。

温度检测模块采用型号为DS18B20的温度传感器；所述温度传感器的数据端DQ与MCU模块的温度信号输入端P1连接。该温度传感器可以设定9～12位的分辨率，检测范围为-55℃～+125℃，测量分辨率为0.0625度，只有三个端口，分别为数据端DQ、电源输入端VCC以及接地端GND，其只有一个数据输出口，是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。通过上述连接关系，把分压直接传送到MCU模块的温度信号输入端P1，MCU模块把温度模数转换以后通过查表可获得当时温度数据。

参照图2、图4，实施例中的电流检测模块的型号为ACF712的霍尔传感器，该霍尔传感器的模拟电压输出端VIOUT与MCU模块的电流检测信号输入端P2连接。该霍尔传感器的滤波端FILTER外接一个电容C1，该电容C1的一端与霍尔传感器的滤波端FILTER连接，电容C1的另一端接地。

该霍尔传感器的模拟电压输出端VIOUT与MCU模块的电流检测信号输入端P2连接。该霍尔传感器采用小型SOIC8封装，主要由靠近ACF712芯片表面的铜制的电流通路的低偏置线性霍尔传感器电路等组成。P+端接被测电流输入，P-端接被测电流输出，流经铜制电流通路的电流所产生的磁场，被够被片内霍尔IC感应并将其转化成比例的电压。其电流检测范围为+5A，相对应输出0～5V的电压。在该霍尔传感器内含一个电阻RF和一个缓冲放大器，可在滤波端FITER与外接一个电容与RF组成一个简单的外接RC低通滤波器。可进一步降低输出噪音并改善低电流精确度。模拟电压输出端VIOUT为该霍尔传感器模拟电压输出，直接与MCU模块的电流检测信号输入端P2连接。

参照图2、图5，实施例中的驱动模块的型号为HV9910的驱动器芯片，该驱动器芯片的片选信号端CS与LED路灯的信号检测端连接，该驱动器芯片的门控信号输入端GATE与LED路灯的信号输出端连接，该驱动器芯片的电源输入端VIN和LED路灯的信号输入端均与MCU模块的驱动信号输出端P3连接。

该驱动器芯片内设有电阻R2、电阻R3、三极管Q1、二极管D1、电容C2以及电感L1；该驱动器芯片的频率设定端RT与电阻R2的一端连接，该驱动器芯片的片选信号端CS与LED路灯的信号检测端连接，该驱动器芯片的门控信号输入端GATE与LED路灯的信号输出端连接，更具体的，该驱动器芯片的门控信号输入端GATE是与其内置的三极管Q1的基极连接，通过该三极管Q1与电感L1连接，该三极管Q1的集电极与电感L1的一端连接，该电感L1的另一端与LED路灯的信号输出端连接；该驱动器芯片的电源输入端VIN和LED路灯的信号输入端均与MCU模块的驱动信号输出端P3连接，二极管D1的正极与三极管Q1的集电极连接，二极管的负极也与MCU模块的驱动信号输出端P3连接，三极管Q1的发射极和电阻R3的一端均与该驱动器芯片的片选信号端CS连接，该驱动器芯片的电源输出端VDD和该驱动器芯片的LD端均与电容C2的一端连接，该驱动器芯片的接地端GND、电容C2的另一端、电阻R1的另一端以及电阻R2的另一端均接地。驱动器芯片脉冲信号输出端PWM_D与MCU模块的脉冲信号端PWM连接。

LED路灯驱动主要靠驱动模块实现，该驱动器芯片是 PWM 高效率LED驱动IC。它允许电压从8VDC一直到450VDC，而对HB LED有效控制，输出电流调整范围可从MA级到1.0A。该驱动器芯片使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值。提供一个低频的PWM调光功能，能接受一个外部达几KHz的控制信号在0-100％的占空比下进行调光。

电阻R2用于设定该驱动器芯片内部振荡频率，该频率可以设定在25～300KHZ之间。电阻R3是电压采样电阻，当三极管Q1导通时，通过LED的电流会流经电阻R3，电阻R3两端产生一定的电压供该驱动器芯片的片选信号端CS检验，从而使该驱动器芯片能够输出准确的方波来控制LED的电流。三极管Q1是MOS管，该驱动器芯片控制三极管Q1通断来改变LED电流大小。二极管D1防反接，用于保护LED及三极管Q1、驱动器芯片等器件。

参照图2、图6，实施例中的故障检测模块包括：运算放大器U1、电位器R7、发光二极管D2、三极管Q2、电阻R4～R6以及电子钟；运算放大器U1的电源输入端、电位器R7的一固定端、电阻R4的一端以及电阻R5的一端均与电源连接，运算放大器U1的信号输入端与电位器R7的滑动端连接，运算放大器的信号输出端与单片机的故障信号输入端P4连接；电阻R4的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，三极管Q2的发射极与发光二极管D2的正极连接，电阻R5的另一端和电阻R6的另一端均与电子钟的一端连接；电子钟的另一端、发光二极管D2的负极、电位器R7的另一固定端和运算放大器U1的电源输出端均接地。

故障检测模块采用光敏电阻与型号为LM324的运算放大器U1组成比较电路,当LED路灯通电时,若LED路灯无故障,则光敏电阻感光,光敏电阻GM变小,三极管Q2被截止，发光二极管D2不亮。信号同时传到型号为LM324的运算放大器U1的信号输入端，输入端电压变低，信号输出端输出低电平，信号传送到CC1110的故障信号输入端P4。即如果通电时，CC1110检测到P11脚为低电平，则路灯工作正常，否则异常。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于无线传输的路灯控制系统，其特征在于：包括LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测模块、无线传输模块以及电源模块；所述LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测电路模块以及无线传输模块均与电源模块连接，电源模块为LED路灯、监控终端、MCU模块、温度检测模块、电流检测模块、驱动模块、故障检测电路模块以及无线传输模块供电；所述温度检测模块与MCU模块连接，温度检测模块将检测到的温度信号传输至MCU模块；所述电流检测模块与MCU模块连接，电流检测模块将检测到的电流信号传输至MCU模块；所述MCU模块连接与LED路灯均与驱动模块连接，驱动模块接收来自MCU模块的控制信号，对路灯的亮度进行控制；所述故障检测模块与MCU模块连接，故障检测模块将故障信号传输至MCU模块；所述无线传输模块与MCU模块连接，无线传输模块将MCU模块处理后的温度信号、电流信号以及故障信号传输至监控终端。

2.如权利要求1所述的基于无线传输的路灯控制系统，其特征在于：所述温度检测模块的型号为DS18B20的温度传感器；所述温度传感器的数据端DQ与MCU模块的温度信号输入端P1连接。

3.如权利要求1所述的基于无线传输的路灯控制系统，其特征在于：所述电流检测模块的型号为ACF712的霍尔传感器，该霍尔传感器的模拟电压输出端VIOUT与MCU模块的电流检测信号输入端P2连接。

4.如权利要求1所述的基于无线传输的路灯控制系统，其特征在于：所述驱动模块的型号为HV9910的驱动器芯片，该驱动器芯片的片选信号端CS与LED路灯的信号检测端连接，该驱动器芯片的门控信号输入端GATE与LED路灯的信号输出端连接，该驱动器芯片的电源输入端VIN和LED路灯的信号输入端均与MCU模块的驱动信号输出端P3连接。

5.如权利要求1所述的基于无线传输的路灯控制系统，其特征在于：所述故障检测模块包括：运算放大器U1、电位器R7、发光二极管D2、三极管Q2、电阻R4～R6以及电子钟；运算放大器U1的电源输入端、电位器R7的一固定端、电阻R4的一端以及电阻R5的一端均与电源连接，运算放大器U1的信号输入端与电位器R7的滑动端连接，运算放大器U1的信号输出端与单片机的故障信号输入端P4连接；电阻R4的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，三极管Q2的发射极与发光二极管D2的正极连接，电阻R5的另一端和电阻R6的另一端均与电子钟的一端连接；电子钟的另一端、发光二极管D2的负极、电位器R7的另一固定端和运算放大器U1的电源输出端均接地。