CN208029145U - 一种路灯窄带物联网控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种路灯窄带物联网控制系统，包括灯控箱、照度窄带物联网监测系统、控制系统、路灯供电电源窄带物联网控制单元；灯控箱设置在每个路灯底柱内，照度窄带物联网监测系统间隔设置在路灯底柱内，控制系统与灯控箱、照度窄带物联网监测系统相通讯；路灯供电电源窄带物联网控制单元为若干路灯供电；路灯供电电源窄带物联网控制单元通过NB‑IoT窄带物联网接收单元接收远程控制，为路灯供电，由照度窄带物联网监测系统的照度传感器检测环境的亮度，根据该亮度确定路灯的开启方式。优点是：采用NB‑IoT窄带物联网无线监测照度，根据照度确定路灯开关时间，这本身即可实现智能化，又达到节能的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于路灯控制领域，尤其涉及一种路灯窄带物联网控制系统。
背景技术
随着社会能源消耗逐渐增多，能源危机越来越严重，在当前的社会背景下，加强节能理念的应用己经成为社会发展的一个必然趋势。在能源消耗中，电能消耗占很大一部分，城市照明系统是市政工程建设的重要部分，城市照明系统范围不断扩大，导致能耗问题越来越严重。在新时期加强城市照明系统的节能设计，是一个亟待解决的问题。传统的照明系统中采用的照明灯具具有较高的能耗，LED路灯是一种节能产品，通过对传统的城市照明系统进行LED路灯改造，可以实现节能目的。但是目前，大部分城市特别是中小城市的路灯系统自动化管理水平还不高，采用的“全夜灯恒照度”的照明方式虽然能够满足夜间照明的需求，但是造成了电力资源的极大浪费。
路灯的作用是在光照强度不足时，为行人及行车提供足够的光照。现在的路灯控制系统多采用的是人工定时开关的控制方式，即在某一个时间段如晚六点到早上六点之间路灯处于全开状态，其他时间路灯全关，这显然是不合理的。当突然遇到天气不好需要路灯补充照明的时候，上述控制方式不能达到系统的要求。因此，通过照度传感器采集到的光强，以控制灯的亮、灭，可以显著降低功耗。
同时，还可以根据时间段的行人及行车提供足够的光照。目前，改变光照方法有很多：如采用PWM方式调节每个灯的亮度，这对于新建路灯线路是可以使用，但是成本高是一个值得考虑的问题。因为，PWM调控时，采用有线网络其线路复杂，且较贵；采用有无线网络路，其线路少，但是一般无线网络路，传输距离受限制；采用移动互联网，如GPRS/LTE，其硬件成本高，月租费也高。
近期，窄带物联网技术成熟，其具有很多优点，如低成本、低功率、接入简单、即插即用、易于与现有终端兼容、能提高网络覆盖率等，是用于路灯系统调光、节能的理想方法。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种路灯窄带物联网控制系统，采用NB-IoT窄带物联网技术，对路灯的开关进行控制，在满足照明需求的同时实现路灯节能的目的。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种路灯窄带物联网控制系统，包括灯控箱、照度窄带物联网监测系统、控制系统、路灯供电电源窄带物联网控制单元；灯控箱设置在每个路灯底柱内，照度窄带物联网监测系统间隔设置在路灯底柱内，控制系统与灯控箱、照度窄带物联网监测系统相通讯；路灯供电电源窄带物联网控制单元与灯控箱相连接，路灯供电电源窄带物联网控制单元为若干路灯供电；
照度窄带物联网监测系统包括NB-IoT照度监测控制器、照度传感器、时间单元、NB-IoT窄带物联网发送单元，照度传感器固定在灯杆上，NB-IoT照度监测控制器与照度传感器相通讯，NB-IoT照度监测控制器与时间单元、NB-IoT窄带物联网发送单元相连接，NB-IoT窄带物联网发送单元连接有天线；
控制系统通过灯控箱控制相应路灯的开和关，控制系统包括NB-IoT路灯系统控制器、LCD显示屏、NB-IoT窄带物联网收发单元、时间单元、RS-485接口，NB-IoT路灯系统控制器与LCD显示屏、NB-IoT窄带物联网收发单元、时间单元、RS-485接口相连接，NB-IoT窄带物联网收发单元连接有天线；
路灯供电电源窄带物联网控制单元包括NB-IoT路灯供电电源控制器、NB-IoT窄带物联网接收单元、路灯电源切换单元、时间单元，NB-IoT路灯供电电源控制器与NB-IoT窄带物联网接收单元、路灯电源切换单元、时间单元相连接，NB-IoT窄带物联网接收单元连接有天线，路灯电源切换单元与空气开关相连接。
所述的灯控箱内设有开关电源、路灯窄带物联网控制器、固态继电器，路灯窄带物联网控制器通过接线端子与开关电源相连，路灯窄带物联网控制器与固态继电器相连接，固态继电器与路灯发光部相连接，开关电源连接有空气开关，开关电源将外部电源转换为DC5V和AC220V电源，DC5V电源经接线端子与路灯窄带物联网控制器相连接，AC220V电源经固态继电器与路灯发光部相连。
所述的路灯窄带物联网控制器包括NB-IoT路灯杆控制器、NB-IoT窄带物联网接收单元、固态锁存驱动单元、时间单元，NB-IoT路灯杆控制器与NB-IoT窄带物联网接收单元、固态锁存驱动单元、时间单元相连接，NB-IoT窄带物联网接收单元与天线相连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型采用NB-IoT一种新型蜂窝式窄带物联网无线接入新技术，以解决覆盖增强、支持巨量低速率设备接入、低时延敏感、超低设备成本、低功耗和网络架构优化等特点。使路灯管理实现智能化，又达到节能的目的；
2、本实用新型采用NB-IoT窄带物联网无线监测照度，根据照度确定路灯点亮和关闭时间，这本身即可实现智能化，又达到节能的目的有效措施之一；
3、本实用新型采用NB-IoT窄带物联网无线接入路灯管理技术，只是再原路灯供电接线盒中串入路灯窄带物联网控制器，不改变路灯原状态，即可实现路灯远程管理。可按路灯照度分段时间，设置路灯窄带物联网控制器，如隔一灯杆装上路灯窄带物联网控制器，或隔两个以上灯杆安装路灯窄带物联网控制器，又可在主控路灯窄带物联网控制器调控下选择调控方式，路灯管理十分灵活，即满足照度要求，又可显著节能；
4、本实用新型采用NB-IoT窄带物联网无线接入路灯管理技术，是因为NB-IoT窄带物联网与现有的3G/4G是共用一个移动通讯基站，即路灯线路上都有手机信号，当然也一定有NB-IoT窄带物联网信号。所以，采用NB-IoT窄带物联网无线接入路灯管理技术，是一种目前最理想的物联网路灯管理方法。
附图说明
图1是路灯的结构示意图一。
图2是路灯的结构示意图二。
图3是图2的A部放大图。
图4是灯控箱的原理图。
图5是路灯窄带物联网控制器的原理图。
图6是照度窄带物联网监测系统的原理图。
图7是路灯窄带物联网控制系统原理图。
图8是控制系统原理图。
图9是路灯间隔照明示意图。
图10是路灯间隔两个照明示意图。
图11是路灯供电电源窄带物联网控制单元原理图。
图12是路灯窄带物联网控制系统自动操作流程图。
图中：1-底座 2-底柱 3-控制箱门 4-灯控箱 5-灯杆 6-顶盘 7-装饰架 8-照明部 9-灯架 12-照度传感器 13-密封胶圈 14-照度窄带物联网监测系统 15-控制系统 16-路灯供电电源窄带物联网控制单元
41-开关电源 42-路灯窄带物联网控制器 43-控制信号接线端子 44-天线 45-固态继电器 46-灯电源接线端子A 47-灯电源接线端子B 48-窄带物联网控制器DC5V供电接线端子
410-开关电源接线端子 411-空气开关 L-火线 N-零线
421-时间单元 422-USB 接口 423-NB-IoT 路灯杆控制器 424-路灯控制器 NB-IoT 窄带物联网接收单元 425-固态开关锁存驱动单元
141-时间单元 142-USB 接口 143-NB-IoT 照度监测控制器 144-NB-IoT 窄带物联网发送单元 145-天线
151-时间单元 152-RS-485 接口 153-USB 接口 154-NB-IoT 路灯系统控制器155-NB-LOT 窄带物联网收发单元 156-天线 157-LCD显示屏
161-时间单元 162-USB 接口 163-NB-IoT 路灯供电电源控制器 164-NB-IoT 窄带物联网接收单元 165-天线 166-路灯电源切换单元 167-空气开关。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
见图1，现有的路灯包括底座1、底柱2、灯控箱4、灯杆5、顶盘6、装饰架7、照明部8、灯架9，灯杆5顶部固定顶盘6，底部由底座1固定在地基上，底座1上设有底柱2，底柱2内设有灯控箱4，灯控箱4由控制箱门3封闭，顶盘6上固定有装饰架7、灯架9，灯架9端部固定有照明部8。
见图1-图8，路灯窄带物联网控制系统，包括灯控箱4、照度窄带物联网监测系统14、控制系统15、路灯供电电源窄带物联网控制单元16；灯控箱4设置在每个路灯底柱2内，照度窄带物联网监测系统14间隔1个以上灯杆5设置在相应路灯底柱2内，控制系统15与灯控箱4、照度窄带物联网监测系统14相通讯；路灯供电电源窄带物联网控制单元16与灯控箱4相连接，路灯供电电源窄带物联网控制单元16为若干路灯供电，如：一条道路上的所有路灯。
见图6，照度窄带物联网监测系统14包括NB-IoT照度监测控制器143、照度传感器12、时间单元141、NB-IoT窄带物联网发送单元144，照度传感器12固定在灯杆5上，NB-IoT照度监测控制器143与照度传感器12相通讯，NB-IoT照度监测控制器143与时间单元141、NB-IoT窄带物联网发送单元144相连接，NB-IoT窄带物联网发送单元144连接有天线145；照度传感器12固定在灯杆5外部，并由密封胶圈13密封固定。照度传感器12将检测的照度信息发送到NB-IoT照度监测控制器143，经NB-IoT照度监测控制器143处理后将照度信息通过NB-IoT窄带物联网发送单元144发送到灯控箱4。
见图7、图8，控制系统15通过灯控箱4控制相应路灯的开和关，控制系统15包括NB-IoT路灯系统控制器、LCD显示屏157、NB-IoT窄带物联网收发单元155、时间单元151、RS-485接口152，NB-IoT路灯系统控制器与LCD显示屏157、NB-IoT窄带物联网收发单元155、时间单元151、RS-485接口152、USB接口153相连接，NB-IoT窄带物联网收发单元155连接有天线156。
见图11，路灯供电电源窄带物联网控制单元16包括NB-IoT路灯供电电源控制器163、NB-IoT窄带物联网接收单元164、路灯电源切换单元166、时间单元161，NB-IoT路灯供电电源控制器163与NB-IoT窄带物联网接收单元164、路灯电源切换单元166、时间单元161、USB接口162相连接，NB-IoT窄带物联网接收单元164连接有天线165，路灯电源切换单元166与空气开关167相连接。
见图4、图5，灯控箱4内设有开关电源41、路灯窄带物联网控制器42、固态继电器45，路灯窄带物联网控制器42通过接线端子与开关电源41相连，路灯窄带物联网控制器42与固态继电器45相连接，固态继电器45与路灯发光部相连接，开关电源41连接有空气开关411(带接地保护)，开关电源41将外部电源转换为DC5V和AC220V电源，DC5V电源经接线端子与路灯窄带物联网控制器42相连接，AC220V电源经固态继电器45与路灯发光部相连，固态继电器45采用SSR-25DA，固态继电器45上连接有控制信号接线端子43，用以连接路灯窄带物联网控制器42。固态继电器45上还连接有灯电源接线端子A46，用以与路灯的照明部8相连接。空气开关411的零线N、火线L与路灯的发光部之间连接有灯电源接线端子B47。
见图5，路灯窄带物联网控制器42包括NB-IoT路灯杆控制器423、NB-IoT窄带物联网接收单元424、固态锁存驱动单元425、时间单元421，NB-IoT路灯杆控制器423与NB-IoT窄带物联网接收单元424、固态锁存驱动单元425、时间单元421、USB接口422相连接，NB-IoT窄带物联网接收单元424与天线44相连接。照度窄带物联网监测系统14将照度信息发送到路灯窄带物联网控制器42，由NB-IoT窄带物联网接收单元424接收，NB-IoT路灯杆控制器423处理，当低于预设的照度值，则发送信号给固态锁存驱动单元425，驱动固态继电器45，路灯通电，路灯的照明部8发光。窄带物联网控制器上设有窄带物联网控制器DC5V供电接线端子48，窄带物联网控制器DC5V供电接线端子48与开关电源41上的开关电源接线端子410(DC5V电源)相连接。
见图7、图12，路灯窄带物联网控制系统的使用方法，包括以下步骤：
1)路灯供电电源窄带物联网控制单元16通过NB-IoT窄带物联网接收单元接收远程控制，为若干路灯供电，当需要照明时，路灯供电电源窄带物联网控制单元16控制电源为打开状态，然后由灯控箱4控制相应的路灯开启；
2)按时开关路灯，由灯控箱4按照设定的时间开启路灯或关闭路灯；关闭路灯后路灯供电电源窄带物联网控制单元16控制电源为关闭状态，直到按照设定时间重新开启；
由照度窄带物联网监测系统14的照度传感器12检测环境的亮度，根据该亮度确定路灯的开启方式；照度传感器12将检测信号发送到NB-IoT照度监测控制器143，由NB-IoT照度监测控制器143通过NB-IoT窄带物联网发送单元144发送到灯控箱4的路灯窄带物联网控制器42，再控制相应的路灯发光部开启或关闭：
见图9、图10，若照度高于预设的照度值，则间隔的关闭路灯；若照度低于预设的照度值，则间隔的开启路灯，直到照度值在预设的范围内。图9是间隔1根路灯的情况，图10是间隔2根路灯的情况。
本实用新型还可通过远程监控，当道路车流量减少，如：凌晨2点-4点，结合时间控制，降低道路照度，实现节能的目的。
Claims (3)
1.一种路灯窄带物联网控制系统，其特征在于，包括灯控箱、照度窄带物联网监测系统、路灯窄带物联网控制系统、路灯供电电源窄带物联网控制单元；灯控箱设置在每个路灯底柱内，照度窄带物联网监测系统间隔设置在路灯底柱内，路灯窄带物联网控制系统与灯控箱、照度窄带物联网监测系统相通讯；路灯供电电源窄带物联网控制单元与灯控箱相连接，路灯供电电源窄带物联网控制单元为若干路灯供电；
照度窄带物联网监测系统包括NB-IoT照度监测控制器、照度传感器、时间单元、NB-IoT窄带物联网发送单元，照度传感器固定在灯杆上，NB-IoT照度监测控制器与照度传感器相通讯，NB-IoT照度监测控制器与时间单元、NB-IoT窄带物联网发送单元相连接，NB-IoT窄带物联网发送单元连接有天线；
路灯窄带物联网控制系统包括NB-IoT路灯系统控制器、LCD显示屏、NB-IoT窄带物联网收发单元、时间单元、RS-485接口，NB-IoT路灯系统控制器与LCD显示屏、NB-IoT窄带物联网收发单元、时间单元、RS-485接口相连接，NB-IoT窄带物联网收发单元连接有天线；
路灯供电电源窄带物联网控制单元包括NB-IoT路灯供电电源控制器、NB-IoT窄带物联网接收单元、路灯电源切换单元、时间单元，NB-IoT路灯供电电源控制器与NB-IoT窄带物联网接收单元、路灯电源切换单元、时间单元相连接，NB-IoT窄带物联网接收单元连接有天线，路灯电源切换单元与空气开关相连接。
2.根据权利要求1所述的一种路灯窄带物联网控制系统，其特征在于，所述的灯控箱内设有开关电源、路灯窄带物联网控制器、固态继电器，路灯窄带物联网控制器通过接线端子与开关电源相连，路灯窄带物联网控制器与固态继电器相连接，固态继电器与路灯发光部相连接，开关电源连接有空气开关，开关电源将外部电源转换为DC5V和AC220V电源，DC5V电源经接线端子与路灯窄带物联网控制器相连接，AC220V电源经固态继电器与路灯发光部相连。
3.根据权利要求2所述的一种路灯窄带物联网控制系统，其特征在于，所述的路灯窄带物联网控制器包括NB-IoT路灯杆控制器、NB-IoT窄带物联网接收单元、固态锁存驱动单元、时间单元，NB-IoT路灯杆控制器与NB-IoT窄带物联网接收单元、固态锁存驱动单元、时间单元相连接，NB-IoT窄带物联网接收单元与天线相连接。
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