CN210274635U - 一种多重感知多模控制的照明控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多重感知多模控制的照明控制装置，包括处理器、数据采集模块、通信模块、电源模块、照明控制模块；电源模块的输出端分别与处理器、数据采集模块以及通信模块的电源输入端连接；数据采集模块和通信模块均与处理器双向连接；处理器的输出端与照明控制模块的输入端连接，照明控制模块的输出端与光源的输入端连接。本实用新型通过处理器对光源进行综合控制，可实现亮度调节、色温调节以及光衰自动补偿，在保障照明服务按需提供的同时还能提高光源的寿命；并可对照明光源、电源、照明控制装置自身的状态进行综合检测及状态研判，并可将状态信息、告警信息传输到中心，方便工作人员对光源、控制装置做全面掌控及应急处置等。

Description

一种多重感知多模控制的照明控制装置

技术领域

本实用新型涉及控制系统技术领域，特别涉及一种多重感知多模控制的照明控制装置。

背景技术

照明技术应用广泛，尤其在城市中的道路及景观照明系统中有着极为重要的应用。随着自动化控制技术以及AI技术的不断发展，照明控制向着精准控制以及精细化管理方面不断深入。

目前，市面上的照明控制器大致分为两大类，景观照明控制器以及道路照明控制器。其中，景观照明控制器由于其需要兼顾节能与城市美化两方面，通常需要控制灯能进行色彩变化以及强弱变化，因此控制器相对复杂；道路照明控制器首先需满足城市道路的照度需求，其次是节能需求，最后是状态的精确感知，以便于精细化管理及运维。

在道路照明中，路灯控制器主要分为两大类：执行控制器、带逻辑控制器。其中，执行控制器具备灯具的基本状态监测以及灯具的开关控制、亮度调节等基础控制功能，市场上流通的主要为此类控制器；带逻辑控制器不仅具备基础控制功能，还具备复杂运算的能力例如视频分析、微波分析等能力，预留有视频接口、微波接口以及倾角传感器接口等，例如专利(公告)号CN208190977U 中所述。但是由于视频分析等技术需要极强的软硬件设施，造成其价格昂贵，在产品的实际推广中并没有任何真实使用场景。

路灯照明中，随着时间的推移，灯具光衰的情况不可避免，那灯具光衰会造成道路照度不够，严重时会影响行车及行人的通行安全，目前针对光衰的情况，通常是针对灯具进行操作，但是往往成本会偏高。且在外部断电时，目前采用的办法是外置蓄电池的方式，由于在普通路灯上安装外置蓄电池其一成本高、维护量大，且占用大部分空间并不实用。

发明内容

针对现有技术中照明控制系统功能单一化、光源光衰、空间占比大以及光源色温单一的问题，本实用新型提供一种多重感知多模控制的照明控制装置，通过将各电路集成控制，实现多功能控制，优化了系统空间，并解决了光源灯光衰减的问题，避免光源的频繁更换，减小了成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种多重感知多模控制的照明控制装置，包括处理器、数据采集模块、通信模块、电源模块、照明控制模块以及光源；电源模块的输出端分别与处理器、数据采集模块以及通信模块的电源输入端连接；数据采集模块与处理器双向连接；通信模块与处理器双向连接；处理器的输出端与照明控制模块的输入端连接，照明控制模块的输出端与光源的输入端连接。

优选的，处理器的型号为STM32F103RCT6。

优选的，所述电源模块还包括备用电源，用于在市电断电后提供工作电压。

优选的，所述数据采集模块包括电压采集模块、电流采集模块、路灯倾斜检测模块、掉电检测电路和温度检测模块。

优选的，所述掉电检测电路包括二极管、三极管以及电阻，12V电源连接第一二极管的正极，第一二极管的负极与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端和第三电阻的第一端连接，第二电阻的第二端接地，第三电阻的第二端与第一三极管的基级连接，第一三极管的发射级接地，第一三极管的集电极分别与处理器的CHECK_IN端口和第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与3.3V电源连接。

优选的，所述路灯倾斜检测模块采用三轴加速度传感器。

优选的，所述通信模块采用LoRa Ra-01模块。

优选的，还包括I/O接口电路，用于与外接设备进行交互控制，包括：

处理器的DO0端口与第12电阻的一端连接，第12电阻的另一端与第2三极管的基极连接，第2三极管的发射极接地，第2三极管的集电极与场效应管的栅极连接，第2三极管的集电极还与第11电阻的一端连接，第11电阻的另一端与场效应管的源极连接，第11电阻的另一端还分别与第3电容的一端和12V 电源连接，第3电容的另一端接地；场效应管的漏极与FS的一端连接，FS的另一端与外接设备连接，FS的另一端还与第2二极管的一端连接，第2二极管的另一端接地。

优选的，照明控制模块为双路控制模块，包括暖色灯控制模块和冷色灯控制模块；

处理器的输出端分别连接暖色灯控制模块和冷色灯控制模块的输入端，暖色灯控制模块和冷色灯控制模块的输出端均与光源的输入端连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型可对光源进行光衰自动补偿，延长了光源的寿命；配置了I/O端口，可为照明控制系统的外接设备提供控制；采用备电源设计，可在断电情况下实现短时间内的信息上传，用于故障/事故的感知；采用三轴加速度传感器，以自适应不同的环境，同时可监测路灯倾斜状态以及被撞击状态；采用模块化设计，并集成各模块，优化了空间，便于携带和替换。

附图说明：

图1为根据本实用新型示例性实施例的照明控制系统结构示意图。

图2为根据本实用新型示例性实施例的数据采集模块结构示意图。

图3为根据本实用新型示例性实施例的掉电检测电路示意图。

图4为根据本实用新型示例性实施例的双路控制模块电路示意图。

图5为根据本实用新型示例性实施例的I/O电路示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1为根据本实用新型示例性实施例的照明控制系统示意图，包括处理器 10、数据采集模块20、通信模块30、电源模块40、照明控制模块50以及光源 60。电源模块40的输出端分别与处理器10、数据采集模块20以及通信模块30 的电源输入端连接，用于提供工作电压。数据采集模块20与处理器10双向连接；通信模块30与处理器10双向连接，且通信模块30与终端进行无线或有限连接；处理器10的输出端与照明控制模块50的输入端连接，照明控制模块50 的输出端与光源60的输入端连接。

本实施例中，还包括报警模块，用于当控制系统出现故障时，发出报警信号，便于维修人员进行维修。报警模块与处理器10双向连接。

本实施例中，处理器10用于对信息进行处理，并将处理后的信息通过通信模块30传输到终端进行存储。处理器可为单片机或数字控制器，本实用新型可采用的芯片型号为STM32F103RCT6，具有ARM32-bitCortex-M3内核，主频 72MHz，256K片内FLASH，48KSRAM，以及64脚的LQFP64封装。

本实施例中，电源模块40与各模块之间的连接应相互隔离，避免电流之间的相互干扰，提高模块的抗干扰能力。

本实施例中，电源模块40还包括备用电源。当主电异常(例如断电、电压超过预设范围)后，备用电源可释放存储的电能为各模块提供工作电压，保证系统的正常工作。本实施例中，装置的工作电压的预设范围是185V-250V。

本实施例中，数据采集模块20与处理器10双向连接，用于接收处理器的信号以采集系统的电气参数，并将电气参数传输到处理器10进行分析处理。另外的实施例子中，数据采集模块20的输出端与处理器10的输入端连接(即单向连接)，用于电气参数的传输。

本实施例中，光源60包括路灯、庭院灯、景观装饰灯等。

参考图2，数据采集模块20包括电压采集模块、电流采集模块、路灯倾斜检测模块、掉电检测电路和温度检测模块。本实施例中，还包括光感传感器和能见度传感器。光感传感器用于检测装置的环境亮度，例如环境亮度变暗，那光源的亮度将变小，可以节约电能；能见度传感器用于检测装置的环境能见度，根据能见度调节光源的色温，例如能见度低，光源可为暖色灯，则光源的照射范围大。

参考图3，掉电检测电路包括二极管、三极管以及电阻，12V电源连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端连接，第二电阻R2的第二端接地，第三电阻R3的第二端与第一三极管Q1的基级连接，第一三极管Q1的发射级接地，第一三极管Q1的集电极分别与处理器的 CHECK_IN端口和第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与3.3V电源连接。此电路的作用是用于对数据采集模块20的工作电压进行检测，并由处理器判断是否断电，若断电，可由备用电源继续提供工作电压，维持模块的工作。

本实施例中，电压采集模块、电流采集模块和温度检测模块均为现有技术，分别用于采集光源的电压数据、电流数据和温度数据并将数据传输到处理器，然后处理器根据接收的数据对光源的亮度进行调节。路灯倾斜检测模块采用3D 加速器传感器，用于对光源倾斜的角度进行检测，方便工作人员进行维修；还可以用于防盗，当控制系统被盗因此会产生较大位移，超过预设距离阈值，因此会产生报警信号，报警信号可通过通信模块上传到终端进行报警提示。例如光源的亮度变暗，采集光源的电压和电流数据将会小于处理器中预设的电压值和电流值，则处理器会加大光源的输入电压，以提高光源的亮度。

通信模块30，用于将处理器处理的信息(例如光源亮度，倾斜度)传输到终端，方便工作人员了解光源的工作情况，可以做出及时的应对，保证光源能更好地为人们进行照明服务。本实施例中，通信模块30采用安信可的LoRaRa-01 模块。

照明控制模块50，用于对光源60的亮度进行控制。现有技术中照明控制模块一般是暖色灯或冷色灯，不会两种模块同时存在；例如暖色灯或冷色灯额定功率为100W，需分别调节两个灯的功率才能满足用户的需求，造成使用的不方便。

本实施例中，照明控制模块50为双路控制模块，包括暖色灯模块和冷色灯模块，每个模块具有相对应的独立电源；处理器10的输出端分别连接暖色灯模块和冷色灯模块的输入端，暖色灯模块和冷色灯模块的输出端均与光源60的输入端连接。通过处理器调节照明控制模块50的功率，即同时调节暖色灯模块和冷色灯模块的功率，从而使光源60的亮度发生变化；例如照明控制模块50的额定功率为100W，即暖色灯模块的额定功率为100W+冷色灯模块的额定功率为100W，若想光源60是暖色灯，可将暖色灯模块的功率调制到100W，冷色灯模块的功率调制到0W即可。因此可根据环境的变化，对暖色灯模块和冷色灯模块的亮度比例进行调节，例如99:1，调节精度可达到1％。

且本实用新型还可实现光衰自动补偿，也是在照明控制模块50上实现的。现有技术中，随着时间的延长，光源会出现光衰，亮度将会降低，影响照明，则是不可回复的，因为现有的照明系统的额定功耗是固定的。本实用新型的照明系统为双控制模块，共同控制光源的亮度，当光源出现光衰时，可提高单路控制模块的输出功率，以提高光源的功率，从而提高光源的亮度。例如照明系统的额定功耗是100W，暖色灯模块的额定功率为100W，同时冷色灯模块的额定功率也为100W，在光源具有相同功率(100W，暖色灯模块的功率为50W，冷色灯模块的功率为50W)下t1时刻时光源亮度为P1，出现光衰的t2时刻时光源亮度为P2，则P1＞P2，若相使P1＝P2，则需要提高t2时刻时光源的功率，例如可将功率从100W提高到110W，即可将暖色灯和冷色灯的功率分别调整至 55W，从而提高光源的亮度。

本实施例中，数据采集模块20可采集光源60的电气参数，当检测到光源的亮度降低，即其中一路控制模块出现故障(电流降低)，则可提高另一路控制模块的功率，从而提高光源的亮度；同时发出报警信号到终端以提醒工作人员进行维修。因为通常路灯设备坏了不会立即维修，如果不具备自动切换补偿能力，很可能导致在一段时间内将无法提供照明服务。

参见图4，图4为双路控制模块电路图，其中

第一路控制模块为暖色灯控制模块，包括U1(可采用MD7620)，处理器的 K1A端口连接第5电阻R5的一端，第5电阻R5的另一端与U1的INA端口连接；处理器的K1B端口连接第6电阻R6的一端，第6电阻R6的另一端与U1 的INB端口连接；U1的GND端口与第一电容C1的一端连接，U1的VDD端口与第一电容C1的另一端连接，第一电容C1的另一端还与第7电阻R7的一端连接，第7电阻R7的另一端与12V电源连接；U1的OA端口与OB端口均与K1的输入端连接，K1的输出端与光源60连接，K1为继电器，本实施例中可选用磁保持继电器。

第二路控制模块为冷色灯控制模块，包括U2(可采用MD7620)，处理器的 K2A端口连接第8电阻R8的一端，第8电阻R8的另一端与U2的INA端口连接；处理器的K2B端口连接第9电阻R9的一端，第9电阻R9的另一端与U2 的INB端口连接；U2的GND端口与第二电容C2的一端连接，U2的VDD端口与第二电容C2的另一端连接，第二电容C2的另一端还与第10电阻R10的一端连接，第10电阻R10的另一端与12V电源连接；U2的OA端口与OB端口均与K2的输入端连接，K2的输出端与光源60连接，K2为继电器，本实施例中可选用磁保持继电器。

本实施例中，光源60可以是路灯，也可以是景观灯，投光灯或洗墙灯。

现有技术中，外接设备都是挂在路灯上面，不能对外接设备进行控制，延长了信息的采集速度，因此本实施例中，还包括I/O接口，用于将外接设备与处理器进行连接，可通过处理器对外接设备进行直接控制，例如外接设备为速度传感器、12V有源开关量传感器或湿结点继电器、12V红外接近传感器、12V 开关按键以及12V水浸传感器。例如可通过速度传感器对行人或车辆的速度进行采集，这种设计方便快捷，可根据需要在不同场合进行不同传感器的安装，节约了成本。

参见图5，图5为I/O接口电路，处理器的DO0端口与第12电阻R12的一端连接，第12电阻R12的另一端与第2三极管Q2的基极连接，第2三极管Q2 的发射极接地，第2三极管Q2的集电极与场效应管的栅极连接，第2三极管 Q2的集电极还与第11电阻R11的一端连接，第11电阻R11的另一端与场效应管的源极连接，第11电阻R11的另一端还分别与第3电容C3的一端和12V电源连接，第3电容C3的另一端接地；场效应管的漏极与FS(自恢复保险丝) 的一端连接，FS的另一端与外接设备连接，FS的另一端还与第2二极管D2的一端连接，第2二极管D2的另一端接地。

本实施例中，本实用新型采用模块化设计，将处理器、数据采集模块、通信模块、电源模块、照明控制模块均安装到同一主板上，这种设计的好处是减小了空间，并可根据不同的环境需求或故障需求对各个模块进行更换，减少了整个系统更换的风险，提高了维修的效率，降低了成本。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (7)

1.一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，包括处理器、数据采集模块、通信模块、电源模块、照明控制模块；

电源模块的输出端分别与处理器、数据采集模块以及通信模块的电源输入端连接；数据采集模块与处理器双向连接；通信模块与处理器双向连接；处理器的输出端与照明控制模块的输入端连接，照明控制模块的输出端与光源的输入端连接。

2.如权利要求1所述的一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，所述电源模块还包括备用电源，用于在主电异常时提供工作电压。

3.如权利要求1所述的一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，所述数据采集模块包括电压采集模块、电流采集模块、路灯倾斜检测模块、掉电检测电路和温度检测模块。

4.如权利要求3所述的一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，所述掉电检测电路包括二极管、三极管以及电阻，12V电源连接第一二极管的正极，第一二极管的负极与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端和第三电阻的第一端连接，第二电阻的第二端接地，第三电阻的第二端与第一三极管的基级连接，第一三极管的发射级接地，第一三极管的集电极分别与处理器的CHECK_IN端口和第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与3.3V电源连接。

5.如权利要求3所述的一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，所述路灯倾斜检测模块采用三轴加速度传感器。

6.如权利要求1所述的一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，还包括I/O接口电路，用于与外接设备进行交互控制，包括：

处理器的DO0端口与第12电阻的一端连接，第12电阻的另一端与第2三极管的基极连接，第2三极管的发射极接地，第2三极管的集电极与场效应管的栅极连接，第2三极管的集电极还与第11电阻的一端连接，第11电阻的另一端与场效应管的源极连接，第11电阻的另一端还分别与第3电容的一端和12V电源连接，第3电容的另一端接地；场效应管的漏极与FS的一端连接，FS的另一端与外接设备连接，FS的另一端还与第2二极管的一端连接，第2二极管的另一端接地。

7.如权利要求1所述的一种多重感知多模控制的照明控制装置，其特征在于，照明控制模块为双路控制模块，包括暖色灯控制模块和冷色灯控制模块；

处理器的输出端分别连接暖色灯控制模块和冷色灯控制模块的输入端，暖色灯控制模块和冷色灯控制模块的输出端均与光源的输入端连接。

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