CN207427546U - 一种广域网无线路灯终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种广域网无线路灯终端设备包括开关模块、电能计量模块、倾斜角度检测模块、无线通信模块，开关模块实现路灯点亮和熄灭控制，电能计量模块实现路灯实时耗电状态的检测，倾斜角度检测模块实现路灯灯杆倾斜角度的检测，无线通信部件实现广域网接入和数据传输。通过本实用新型，远程操作人员可以通过控制端，借助广域网实时接收路灯的监控数据，也可以完成对路灯的远程开关操作，有助于以物联网方式改造市政照明系统，为更高效、更智能的市政管理提供感知层节点接入。

Description

一种广域网无线路灯终端设备

技术领域

本实用新型属于智慧城市建设组网技术领域，更为具体地讲，涉及一种广域网无线路灯终端设备。

背景技术

随着智慧城市建设的逐渐铺开，为了提高城市管理效率，实现城市市政设施的集中控制管理，需要让市政设施具备互连互通的特性。

就传统路灯而言，具有以下缺陷：

1)传统路灯不具备联网监控的能力，不能适应智慧城市的建设发展规划。

2)传统路灯控制方式单一，无法满足诸如智能节能控制、应急自动照明管理等更高层次的管理策略要求。

3)传统路灯缺乏本地工作状态监控，当出现故障或受到破坏时无法及时上报给城市市政管理部门。

目前国际和国内市场上还没有成熟应用的无线路灯终端设备，有部分类似设备采用电力线载波方式组网，但局限于电力线质量、路灯变压器组干扰等因素，很难保证组网质量和信号传输完整性，无法满足城市市政设施的大范围组网要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种广域网无线路灯终端设备，实现路灯运行状态的本地监控和与控制端的无线互联。

为实现上述目的，本实用新型提供一种广域网无线路灯终端设备，包括开关模块、电能计量模块、倾斜角度检测模块、无线通信模块，其中：

开关模块用于接收无线通信模块转发的来自控制端的开、关指令，完成路灯的点亮和熄灭动作；

电能计量模块用于接收无线通信模块转发的来自控制端的电能测量指令，进行路灯电压有效值、电流有效值和有功功率的测量，将测量结果发送给无线通信模块；

倾斜角度检测模块用于接收无线通信模块转发的来自控制端的倾斜角度测量指令，进行路灯灯杆倾斜角度的测量，将测量结果发送给无线通信模块；

无线通信模块用于实现广域网无线路灯终端设备与控制端通信，接收控制端发送的开、关指令，电能测量指令和倾斜角度测量指令，分别转发给开关模块、电能计量模块、倾斜角度检测模块，并接收电能计量模块发送的路灯电压有效值、电流有效值和有功功率的测量结果，以及倾斜角度检测模块发送的路灯灯杆倾斜角度测量结果，反馈给控制端。

进一步地，所述开关模块包括继电器和继电器线圈驱动电路，继电器为双线圈磁保持继电器，继电器串接于路灯供电的火线中，通过接通或断开继电器达到控制路灯供电接通或断开的功能；继电器线圈驱动电路采用三极管驱动并附加线圈电流泄放二极管进行保护。

进一步地，所述开关模块的技术指标包括：可承受最大冲击电流为100A，额定工作电压为交流250伏特，额定工作电流为交流16安培。

进一步地，所述电能计量模块包括电压互感器、电流互感器、互感器输出调理电路、模数转换器和电能信号计算模块，其中：

电压互感器用于测量电压，其线圈比为1:1，输出信号通过互感器输出调理电路转换为可供模数转换器转换的信号，再由模数转换器转换得到电压的数字信号；

电流互感器用于测量电流，其线圈比为1:1000，输出信号通过互感器输出调理电路将其转换为可供模数转换器转换的信号，再由模数转换器转换得到电流的数字信号；

电能信号计算模块用于根据模数转换器输出的电压和电流计算得到电压有效值、电流有效值和有功功率。

进一步地，所述倾斜角度检测模块采用三轴电子加速度传感器，在静止条件下测量出重力加速度在设备规定的零角XYZ轴上的分量，计算出终端设备与终端设备标定的垂直方向之间的夹角，即为当前与终端设备绑定的路灯灯杆的倾斜角度。

进一步地，所述无线通信模块采用LoRa通信技术，包括LoRa通信模组、天线匹配电路和天线，LoRa通信模组可以实现基于LoRa的调制、解调、功率放大，天线匹配电路和天线共同配合完成无线信号的接收和发射。

进一步地，广域网无线路灯终端设备采用密封金属外壳、内部采用灌胶密封，外壳采用电镀和刷漆处理。

进一步地，广域网无线路灯终端设备还包括防雷击保护电路。

本实用新型广域网无线路灯终端设备包括开关模块、电能计量模块、倾斜角度检测模块、无线通信模块，开关模块实现路灯点亮和熄灭控制，电能计量模块实现路灯实时耗电状态的检测，倾斜角度检测模块实现路灯灯杆倾斜角度的检测，无线通信部件实现广域网接入和数据传输。通过本实用新型，远程操作人员可以通过控制端，借助广域网实时接收路灯的监控数据，也可以完成对路灯的远程开关操作，有助于以物联网方式改造市政照明系统，为更高效、更智能的市政管理提供感知层节点接入。

附图说明

图1是本实用新型广域网无线路灯终端设备的具体实施方式的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本实用新型广域网无线路灯终端设备的具体实施方式的结构图。如图1所示，本实用新型广域网无线路灯终端设备包括开关模块1、电能计量模块2、倾斜角度检测模块3、无线通信模块4，下面分别对各个模块进行详细说明。

开关模块1用于接收无线通信模块4转发的来自控制端的开、关指令，完成路灯的点亮和熄灭动作。本实施例中，开关模块1包括继电器和继电器线圈驱动电路。继电器为双线圈磁保持继电器，继电器串接于路灯供电的火线中，通过接通或断开继电器达到控制路灯供电接通或断开的功能。继电器线圈驱动电路采用三极管驱动并附加线圈电流泄放二极管进行保护。一般来说，为了保证可靠性，开关模块1所需达到的技术指标包括：可承受最大冲击电流为100A，额定工作电压为交流250伏特，额定工作电流为交流16安培。

电能计量模块2用于接收无线通信模块4转发的来自控制端的电能测量指令，进行路灯电压有效值、电流有效值和有功功率的测量，将测量结果发送给无线通信模块4。本实施例中，电能计量模块2包括电压互感器、电流互感器、互感器输出调理电路、模数转换器和电能信号计算模块，电压互感器用于测量电压，其线圈比为1:1，输出信号通过互感器输出调理电路转换为可供模数转换器转换的信号，再由模数转换器转换得到电压的数字信号；电流互感器用于测量电流，其线圈比为1:1000，输出信号通过互感器输出调理电路将其转换为可供模数转换器转换的信号，再由模数转换器转换得到电流的数字信号；电能信号计算模块用于根据模数转换器输出的电压和电流计算得到电压有效值、电流有效值和有功功率。

倾斜角度检测模块3用于接收无线通信模块4转发的来自控制端的倾斜角度测量指令，进行路灯灯杆倾斜角度的测量，将测量结果发送给无线通信模块4。本实施例中，倾斜角度检测模块3采用三轴电子加速度传感器，三轴加速度传感器在静止条件下测量出重力加速度在设备规定的零角XYZ轴上的分量，由此可以计算出终端设备与终端设备标定的垂直方向之间的夹角，即为当前与终端设备绑定的路灯灯杆的倾斜角度。为了使倾斜角度测量更为准确，广域网无线路灯终端设备在，需要安装在灯杆垂直于路面的位置，可以保证设备标定的垂直方向的准确性，同时也可以获得更好的无线通信信号。

无线通信模块4用于实现广域网无线路灯终端设备与控制端通信，接收控制端发送的开、关指令，电能测量指令和倾斜角度测量指令，分别转发给开关模块1、电能计量模块2、倾斜角度检测模块3，并接收电能计量模块2发送的路灯电压有效值、电流有效值和有功功率的测量结果，以及倾斜角度检测模块3发送的路灯灯杆倾斜角度测量结果，反馈给控制端。本实施例中，无线通信模块4采用LoRa通信技术，LoRa通信技术基于开放的430MHz频段，通过扩频方式实现低功耗长距离的无线数据传输，有助于降低广域网无线路灯终端设备的功耗。基于LoRa通信技术，无线通信模块4包括LoRa通信模组、天线匹配电路和天线，LoRa通信模组可以实现基于LoRa的调制、解调、功率放大，天线匹配电路和天线共同配合完成无线信号的接收和发射。

由于本实用新型广域网无线路灯终端设备需要安装在户外，因此优选采用密封金属外壳、内部采用灌胶密封，提高整体设备的防尘、防水能力，并且外壳采用电镀和刷漆处理，提高防腐蚀能力以保证设备具备长期户外恶劣条件下稳定工作的能力。此外还可以配置防雷击保护电路，以进一步保证设备的可靠性。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种广域网无线路灯终端设备，其特征在于，包括开关模块、电能计量模块、倾斜角度检测模块、无线通信模块，其中：

开关模块用于接收无线通信模块转发的来自控制端的开、关指令，完成路灯的点亮和熄灭动作；

电能计量模块用于接收无线通信模块转发的来自控制端的电能测量指令，进行路灯电压有效值、电流有效值和有功功率的测量，将测量结果发送给无线通信模块；

倾斜角度检测模块用于接收无线通信模块转发的来自控制端的倾斜角度测量指令，进行路灯灯杆倾斜角度的测量，将测量结果发送给无线通信模块；

无线通信模块用于实现广域网无线路灯终端设备与控制端通信，接收控制端发送的开、关指令，电能测量指令和倾斜角度测量指令，分别转发给开关模块、电能计量模块、倾斜角度检测模块，并接收电能计量模块发送的路灯电压有效值、电流有效值和有功功率的测量结果，以及倾斜角度检测模块发送的路灯灯杆倾斜角度测量结果，反馈给控制端。

2.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，所述开关模块包括继电器和继电器线圈驱动电路，继电器为双线圈磁保持继电器，继电器串接于路灯供电的火线中，通过接通或断开继电器达到控制路灯供电接通或断开的功能；继电器线圈驱动电路采用三极管驱动并附加线圈电流泄放二极管进行保护。

3.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，所述开关模块的技术指标包括：可承受最大冲击电流为100A，额定工作电压为交流250伏特，额定工作电流为交流16安培。

4.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，所述电能计量模块包括电压互感器、电流互感器、互感器输出调理电路、模数转换器和电能信号计算模块，其中：

电压互感器用于测量电压，其线圈比为1:1，输出信号通过互感器输出调理电路转换为可供模数转换器转换的信号，再由模数转换器转换得到电压的数字信号；

电流互感器用于测量电流，其线圈比为1:1000，输出信号通过互感器输出调理电路将其转换为可供模数转换器转换的信号，再由模数转换器转换得到电流的数字信号；

电能信号计算模块用于根据模数转换器输出的电压和电流计算得到电压有效值、电流有效值和有功功率。

5.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，所述倾斜角度检测模块采用三轴电子加速度传感器，在静止条件下测量出重力加速度在设备规定的零角XYZ轴上的分量，计算出终端设备与终端设备标定的垂直方向之间的夹角，即为当前与终端设备绑定的路灯灯杆的倾斜角度。

6.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，所述无线通信模块采用LoRa通信技术，包括LoRa通信模组、天线匹配电路和天线，LoRa通信模组可以实现基于LoRa的调制、解调、功率放大，天线匹配电路和天线共同配合完成无线信号的接收和发射。

7.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，采用密封金属外壳、内部采用灌胶密封，外壳采用电镀和刷漆处理。

8.根据权利要求1所述的广域网无线路灯终端设备，其特征在于，还包括防雷击保护电路。