CN206620345U - 一种路灯智能管理系统的集中控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及智能路灯领域，具体涉及一种路灯智能管理系统的集中控制器。该集中控制器安装于路灯开关控制箱中，该集中控制器包括一主处理器，以及均与处理器连接的计量模块、存储模块、宽带电力载波模块和网络通信模块。本实用新型通过设计一种路灯智能管理系统的集中控制器，采用集中控制器获取各路灯的数据参数，并准确、高效地对其进行控制，实现路灯智能管理系统的优化，获得更稳定更有效率，以及准确性更强地硬件支持，并结合路灯智能管理系统实现高效控制。
Description
技术领域
本发明涉及智能路灯领域，具体涉及一种路灯智能管理系统的集中控制器。
背景技术
城市路灯照明作为城市建设中必备的公共基础设施，直接反应了城市形象及城市现代化水平。城市公共照明不仅照亮城市、减少城市夜间交通事故、保护市民的安全，而且在美化城市方面起着非常重要的作用。据国际气候组织(TheClimateGroup)统计，全球路灯的保有量约为3.04亿盏，并将在2025年达到3.52亿盏。城市中随处可见的路灯，在为人们的生活带来便利的同时，然而其巨大的能耗和高昂的管理费用等问题也让城市管理者煞费苦心。
因此，在全球范围内，迫切需要一种绿色节能、智能高效管理的智慧照明解决方案，为城市管理者排忧解难。
进一步地，在上述基础上，如何大范围控制智能路灯并采集相关数据，是对于其硬件结构的一大考验，也是对其软件结构的优化的严格要求。
我国地广人多，随着我国城市化进程的快速发展，城市照明设施的需求量和建设规模不断增大，城市照明面临的问题也日益严峻起来，其主要表现在以下几个方面：
1、我国城市照明耗电大、浪费严重。近年来，一些城市单纯追求高亮度、大规模、超豪华的照明工程，不但浪费了能源，更加加剧了紧张的电力局面。总体而言，我国路灯耗电量惊人，巨大的电能消耗不仅增加了费用，消耗了宝贵的能源，同时造成巨大的二氧化碳排放、环境污染和光污染，导致生态不平衡等诸多问题。
2、路灯照明信息化程度低、管理落后。我国城市路灯照明采用大功耗灯具，如高压钠灯，这种灯具依靠高压放电原理，具有耗电量大、寿命短、散热大等问题。同时，我国传统的城市照明一般采用定时和人工定期巡检的方式对路灯进行管理和控制，受季节、天气和人为因素影响较大，自动化水平低，处理效率低，而且实时控制能力差、容易出错。普遍采用人工巡检管理模式，工作量大，浪费人力、物力和财力，且故障预警缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城地路灯运行状况。由于缺乏远程智能控制策略，经常以不必要的高亮度进行彻夜地照明，或者在人烟稀少的地方高亮度照明，大大浪费了电能。同时，由于不能做到信息化监控，维护人员必须定期到现场进行人工巡测故障情况，故障响应速度慢，漏检率高、处理效率低、依靠人工的方式维护成本也非常高。缺乏有效的信息化支撑，单纯依靠人工巡检的管理方式，导致路灯管理效率低、容易出错、故障响应慢、人力成本高、不可分时分区域控制、缺乏运行数据支撑、无法科学决策等问题，难以满足现代城市路灯管理的需要，迫切需要新的技术手段，实现远程、精细化、智能化管理，提升管理水平和管理效率。
3、照明灯具耗电高、能效低。
目前我国路灯主要使用高压钠灯和LED灯。高压钠灯具有穿透性好、易于维护、价格便宜等特点，是目前道路照明的主流。LED灯是一种通过直流低压点亮发光二极管组来实现照明需求的一种新型照明方式，具有发光效率较高、亮度高、显色性好、寿命长、环保无污染等特点，在家用照明领域广泛应用。但是在路灯领域，LED路灯产品的水平、质量参差不齐，尚无标准予以规范，普遍存在产品能效不高、价格贵、穿透性差、存在眩光、散热问题、光衰大、使用寿命不长、缺乏通用的灯具配光等问题，还不能普及推广。综合起来，高压钠灯穿透性好，能看清远方，在有雾、多尘的空气条件下具有明显优势，特别适用于机动车行驶的快速道、主干道，对于人行道、商业步行街、居住小区等道路，LED的显色性好、绿色节能。因此，尽管国家出台了一系列的刺激LED产业的政策，高压钠灯依然是城市道路照明的主流，数量巨大。目前国内使用的高压钠灯，主要有功率为150W、250W、400W、500W等型号，目前最常用的是250W和400W两种。路灯照明消耗的能源主要包括：光源能耗、器件能耗和其它线路等损耗组成。光源能耗是电能转化为光能的部分，器件能耗包括补偿电容、镇流器、起辉环节的能耗。高压钠灯大功率灯管(250～400W)光效较高，但是考虑镇流器损耗、灯具效率以及光道利用率等因素，综合效率只有0.55左右，整体能效低。因此，研发新型的节能、易用、低成本的照明材料和灯具，是一项重要的课题。
4、无效的照明导致光污染
当前路灯采用人工控制方式，路灯的亮度是固定的，不能根据需要自动调节，导致无效的照明。比如在设计方面，考虑到光衰，我国的道路照明大多是超标设计，实际的道路亮度大大超出了国家标准。在时间方面，后半夜行人稀少时，在非主干道、支路等地的照明亮度高，未产生实际价值，应该要降低照明程度。此外，电网的供电电压随着负载的变化而波动变化，前半夜电压低，路灯亮度暗，后半夜路灯照明的供电电压会明显升高，路灯变亮，耗电增加，降低了路灯的寿命，然而人员的活动规律正好相反，路灯产生无效照明。这些不合理的照明不但造成能源的严重浪费，而且还引发了一系列光污染、温室效应等环境问题，对人文环境造成了严重的危害，严重影响了人们居住和生态自然环境的和谐与平衡。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种路灯智能管理系统的集中控制器，优化系统配置，提高工作效率，以及提高采集数据和控制智能路灯的准确稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种路灯智能管理系统的集中控制器，该集中控制器安装于路灯开关控制箱中，该集中控制器包括一主处理器，以及均与处理器连接的计量模块、存储模块、宽带电力载波模块和网络通信模块；其中，
该宽带电力载波模块通过电力线与各路灯的节点控制器进行交互；该网络通信模块采用移动通信或有线通信接入互联网并进行交互；该计量模块用于计量接入回路的能耗，以及对应的电力参数。
其中，较佳方案是：该路灯开关控制箱为接三相电的配电柜，该集中控制器与三相电中的A线、B线和C线之间分别设置有对应的电流传感器，检测对应回路的电流大小。
其中，较佳方案是：该集中控制器与三相电中的A线、B线、C线和N线之间分别设置有对应的交流接触器，该集中控制器通过交流接触器控制对应的回路。
其中，较佳方案是：该A线、B线、C线和N线上设置有对应的空气保护开关。
其中，较佳方案是：该存储模块包括DDR2内存颗粒和NandFlash，该DDR2内存颗粒直接与主处理器通信，存储当前正在执行或使用的数据和程序；该NandFlash用于存储软件程序、配置信息和集中控制器本身的相关参数。
其中，较佳方案是：该集中控制器还包括作为用户操作界面的显示器，用于显示各种状态信息，并指示用户按键操作。
其中，较佳方案是：该集中控制器还包括多种扩展接口，该扩展接口为GPIO、串口和RS485总线接口中的一种或多种；该主处理器通过GPIO与回路继电器连接，该主处理器通过RS485总线接口与计量模块连接，该主处理器通过串口与外部传感器连接。
其中，较佳方案是：该外部传感器为关照传感器、视频探测器、电缆防盗传感器、门磁检测传感器和红外传感器中的一种或多种。
其中，较佳方案是：该主处理器包括智能自检子模块，该智能自检子模块在集中控制器数据异常时，设置自动重启并尝试排除故障；该智能自检子模块在故障不能排除的情况下，向路灯智能管理系统的监控中心进行报警。
其中，较佳方案是：该主处理器包括远程控制子模块，该远程控制子模块通过远程控制集中控制器，进行重新设置、数据读取/清除、程序升级或重新灌入。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种路灯智能管理系统的集中控制器，采用集中控制器获取各路灯的数据参数，并准确、高效地对其进行控制，实现路灯智能管理系统的优化，获得更稳定更有效率，以及准确性更强地硬件支持，并结合路灯智能管理系统实现高效控制。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种路灯智能管理系统的集中控制器的结构框图；
图2是图1的具体结构框图；
图3是本发明集中控制器的安装示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种路灯智能管理系统的集中控制器的优选实施例。
一种路灯智能管理系统的集中控制器1，该集中控制器1安装于路灯开关控制箱中，该集中控制器1包括一主处理器10，以及均与处理器连接的计量模块101、存储模块102、宽带电力载波模块103和网络通信模块104；其中，
具体地，该宽带电力载波模块103通过电力线与各路灯的节点控制器2进行交互；该网络通信模块104采用移动通信或有线通信接入互联网3并进行交互；该计量模块101用于计量接入回路的能耗，以及对应的电力参数。
优选地，计量模块101主要计量回路的能耗，以及各种电力参数，也可以通过采集配电箱的三相电表的数据，获得整个回路的运行状态信息。
优选地，集中控制器1的主处理器10选用在电力行业广泛应用的ATMEL公司的AT91SAM9G45芯片，AT91SAM9G45是基于ARM 926EJ-S内核的工业级处理器，主要面向工业控制应用。AT91SAM9G45带有MMU功能，有一个64KB的内部SRAM和一个64KB的内部ROM，并带有两个外部总线接口，总共可支持4块DDR2/LPDDR，SDRAM/LPSDR，静态存储器，CF闪存或带ECC校验的SLC NAND Flash。其低成本、高性能的优点非常适合应用于嵌入式系统，采用AT91SAM9G45芯片能够很好地满足本项目的集中控制器1的需求。
在本实施例中，该存储模块102包括DDR2内存颗粒和NandFlash，该DDR2内存颗粒直接与主处理器10通信，存储当前正在执行或使用的数据和程序；该NandFlash用于存储软件程序、配置信息和集中控制器1本身的相关参数。具体地，集中控制器1的存储器包括内部存储器、DDR2内存颗粒、外部存储器NandFlash等多种类型的存储器。DDR2内存颗粒是CPU直接与之沟通，并用其存储数据的部件，存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序；NandFlash具有掉电不丢失的功能，是用于存储软件程序、来自集中控制器1的配置信息以及集中控制器1本身的相关参数。根据集中控制器1的配置参数的容量要求，采用2颗美光8bit的DDR2内存颗粒组成16Mbit内部存储器，以及128MB的NandFlash作为外部存储器。
在本实施例中，该集中控制器1还包括作为用户操作界面的显示器111，用于显示各种状态信息，并指示用户按键操作。具体地，显示器111优选为LED显示屏，作为用户操作界面，显示各种状态，并指示用户按键操作，按照步骤实现各种控制功能，即使在不能联网的情况下，也可以用集中控制器1进行系统控制。
在本实施例中，该集中控制器1还包括多种扩展接口，该扩展接口为GPIO、串口和RS485总线接口中的一种或多种；该主处理器10通过GPIO与回路继电器连接，该主处理器10通过RS485总线接口与计量模块101连接，该主处理器10通过串口与外部传感器105连接。进一步地，该外部传感器105为关照传感器、视频探测器、电缆防盗传感器、门磁检测传感器和红外传感器中的一种或多种。
具体地，集中控制器1预留了大量的扩展接口，包括GPIO、串口、RS485总线接口等，能够扩展大量的传感器，扩展系统的功能，比如扩展光照度传感器，获取光照信息，从而为智能开关和调光控制提供依据，还可以扩展红外感应器，或者视频探测器，智能分析路面的行人和行车信息，判断路面的活动情况，为智能调控提供给决策依据。
在本实施例中，网络通信模块104优选包括移动网络1041和以太网接口1042，移动网络1041一般为2G/3G/4G/5G网络，以太网接口1042用于软件调试，传输速度快，接口方便，但是在实际部署环境下同，室外不具备以太网接口1042，实际中都是采用移动通信网络接入Internet网络。
在本实施例中，集中控制器1还包括电源模块106、时钟电路107、复位电路108、回路继电器109、状态指示灯110、按键电路112。
如图3所示，本发明提供集中控制器安装的较佳实施例。
该路灯开关控制箱为接三相电的配电柜，该集中控制器1与三相电中的A线、B线和C线之间分别设置有对应的电流传感器41，检测对应回路的电流大小。具体地，集中控制器1安装在配电柜，路灯的配电柜可以接三相电，集中控制器1需要在A、B、C以及N线上传输电力载波信号，从而与该三相电上的所有设备通信。集中控制器1通过添加3路电流传感器41，检测回路的电流大小，从而精确计量每个回路的功率。
其中，该集中控制器1与三相电中的A线、B线、C线和N线之间分别设置有对应的交流接触器42，该集中控制器1通过交流接触器42控制对应的回路。具体地，集中控制器1还具有回路控制功能，通过4路交流接触器42，分别控制A、B、C、N相的开关，实现对单个回路和所有回路控制，集体开关回路上的所有路灯
其中，该A线、B线、C线和N线上设置有对应的空气保护开关。具体地，为了线路的安全防护，每个回路建议都安装空气保护开关，对短路、过载等异常情况进行保护。以及，还设置有手动开关43，实现紧急手动操作。
在本发明中，还提供主处理器10的功能模块的较佳实施例。
该主处理器10包括智能自检子模块，该智能自检子模块在集中控制器1数据异常时，设置自动重启并尝试排除故障；该智能自检子模块在故障不能排除的情况下，向路灯智能管理系统的监控中心进行报警。
该主处理器10包括远程控制子模块，该远程控制子模块通过远程控制集中控制器1，进行重新设置、数据读取/清除、程序升级或重新灌入。
在本发明中，集中控制器1安装于路灯开关控制箱中，在整个路灯智能管理系统中承担数据采集、开关控制、异常报警以及与单灯设备进行通讯等功能。进一步地，集中控制器1是管理系统的网关设备，是承上启下的中间设备。集中控制器1在本地作为网络的控制中心，发起和组网本地的宽带载波网络，将分散的数量众多的智能镇流器统一管理系统，并根据系统的命令自动采集镇流器的状态信息，并下发控制命令，实现系统的节能控制。
其中，路灯智能管理系统为适用于公路、景区、园区、桥梁、隧道、码头等区域，其技术先进、高效节能、智能管理、安全可靠。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
Claims (10)
1.一种路灯智能管理系统的集中控制器，其特征在于：该集中控制器安装于路灯开关控制箱中，该集中控制器包括一主处理器，以及均与处理器连接的计量模块、存储模块、宽带电力载波模块和网络通信模块；其中，
该宽带电力载波模块通过电力线与各路灯的节点控制器进行交互；该网络通信模块采用移动通信或有线通信接入互联网并进行交互；该计量模块用于计量接入回路的能耗，以及对应的电力参数。
2.根据权利要求1所述的集中控制器，其特征在于：该路灯开关控制箱为接三相电的配电柜，该集中控制器与三相电中的A线、B线和C线之间分别设置有对应的电流传感器，检测对应回路的电流大小。
3.根据权利要求2所述的集中控制器，其特征在于：该集中控制器与三相电中的A线、B线、C线和N线之间分别设置有对应的交流接触器，该集中控制器通过交流接触器控制对应的回路。
4.根据权利要求3所述的集中控制器，其特征在于：该A线、B线、C线和N线上设置有对应的空气保护开关。
5.根据权利要求1所述的集中控制器，其特征在于：该存储模块包括DDR2内存颗粒和NandFlash，该DDR2内存颗粒直接与主处理器通信，存储当前正在执行或使用的数据和程序；该NandFlash用于存储软件程序、配置信息和集中控制器本身的相关参数。
6.根据权利要求1所述的集中控制器，其特征在于：该集中控制器还包括作为用户操作界面的显示器，用于显示各种状态信息，并指示用户按键操作。
7.根据权利要求1所述的集中控制器，其特征在于：该集中控制器还包括多种扩展接口，该扩展接口为GPIO、串口和RS485总线接口中的一种或多种；该主处理器通过GPIO与回路继电器连接，该主处理器通过RS485总线接口与计量模块连接，该主处理器通过串口与外部传感器连接。
8.根据权利要求7所述的集中控制器，其特征在于：该外部传感器为关照传感器、视频探测器、电缆防盗传感器、门磁检测传感器和红外传感器中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的集中控制器，其特征在于：该主处理器包括智能自检子模块，该智能自检子模块在集中控制器数据异常时，设置自动重启并尝试排除故障；该智能自检子模块在故障不能排除的情况下，向路灯智能管理系统的监控中心进行报警。
10.根据权利要求1所述的集中控制器，其特征在于：该主处理器包括远程控制子模块，该远程控制子模块通过远程控制集中控制器，进行重新设置、数据读取/清除、程序升级或重新灌入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190515 Address after: 410000 Fourth Floor, Building A3, Changsha E Center, No. 18 Xiangtai Road, Liuyang Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Patentee after: Hunan Xianglang Photoelectric Technology Co., Ltd. Address before: Room 201, Building A, No. 1 Qianwan Road, Qianhai Shenzhen-Hong Kong Cooperation Zone, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518000 Patentee before: Qianhai Shenzhen Electric Technology Co., Ltd |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200730 Address after: Room 201, building a, No.1 Qianwan 1st Road, Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong Province (settled in Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.) Patentee after: Everbright energy saving lighting (Shenzhen) Co., Ltd Address before: 410000 Fourth Floor, Building A3, Changsha E Center, No. 18 Xiangtai Road, Liuyang Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Patentee before: Hunan Xianglang Photoelectric Technology Co.,Ltd. |