CN215187504U - 一种智能路灯的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能路灯的控制装置，涉及灯具，解决了目前的路灯管理麻烦、难以监控以及用电不合理的技术问题。包括安装在路灯中的第一子控制装置以及安装在监控室中的第二子控制装置；所述第一子控制装置包括第一主控模块、路灯驱动模块、路灯故障检测模块、光强度检测模块、人体红外感应模块、第一Lora无线传输模块；所述第二子控制装置包括第二Lora无线传输模块、第二主控模块、显示模块、按键操作模块、报警模块。本实用新型避免了现有的路灯在无人员流动时也常亮造成的用电不合理的问题，有效的节省了电能的消耗，同时还提高了对路灯管理的便捷性。

Description

一种智能路灯的控制装置

技术领域

本实用新型涉及灯具，更具体地说，它涉及一种智能路灯的控制装置。

背景技术

随着城市、乡村的发展，城乡道路普遍安装了路灯进行照明，方便人们的出现。但对于一些人员流动较少的非机动车道，路灯如处于常亮状态，导致用电不合理，造成电能的浪费。而且目前的路灯管理普遍处于一种落后的情况，主要体现在：大部分的城乡路灯仍然是通过监控室的总开关手动控制路灯开关方式，因此需要监控人员每天根据环境亮度进行开关灯，导致路灯使用管理上较为麻烦。并且路灯在使用的过程，人们也无法实时获取每一盏灯的状态，也无法根据外部环境因素、季节时间因素自动调整路灯的状态，难以对路灯进行监控管理。因此传统的路灯不能满足现在公众和政府对智能化路灯的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种智能路灯的控制装置，解决了目前的路灯管理麻烦、难以监控以及用电不合理的问题。

本实用新型的技术方案是在于：一种智能路灯的控制装置，包括安装在路灯中的第一子控制装置以及安装在监控室中的第二子控制装置；所述第一子控制装置包括第一主控模块、路灯驱动模块、路灯故障检测模块、光强度检测模块、人体红外感应模块、第一Lora无线传输模块；所述第二子控制装置包括第二Lora无线传输模块、第二主控模块、显示模块、按键操作模块、报警模块；所述路灯驱动模块的输入端与第一主控模块的控制端电性连接，所述路灯驱动模块的控制端与路灯的发光模组电性连接，所述路灯故障检测模块的输入端与发光模组电性连接，所述光强度检测模块、人体红外感应模块、路灯故障检测模块均与第一主控模块的信号采集端电性连接，所述第一主控模块的数据端与第一Lora无线传输模块电性连接；所述第一Lora无线传输模块通过第二Lora 无线传输模块与第二主控模块电性连接，所述第二主控模块的数据端与第二 Lora无线传输模块的数据端电性连接，所述显示模块、按键操作模块、报警模块均与第二主控模块电性连接。

作进一步的改进，所述第一主控模块和第二主控模块均包括STM32F103ZET6 单片机。

进一步的，所述路灯驱动模块包括第一电阻、三极管和继电器；所述第一电阻的一端与第一主控模块的控制端电性连接，所述第一电阻的另一端与三极管的基极电性连接，且所述三极管的基极还通过并联连接的第二电阻和第一电容接地，所述三极管的集电极与继电器的第一控制触点电性连接，所述继电器的第二控制触点连接有第一电源，所述三极管的发射极接地；所述继电器的公共触点与发光模组的输出端电性连接，所述继电器的常开触点接地。

更进一步的，所述路灯故障检测模块包括电流故障检测单元和电压故障检测单元；所述电压故障检测单元与发光模组的输入端电性连接，所述电流故障检测单元与继电器的常开触点电性连接。

更进一步的，所述电压故障检测单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与发光模组的输入端电性连接，所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端电性连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻和第四电阻的连接端与第一主控模块的第一信号采集端电性连接。

更进一步的，所述电流故障检测单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、运算放大器；所述第六电阻的一端与继电器的常开触点电性连接，且所述第六电阻和继电器的常开触点的连接端通过第五电阻接地，所述第六电阻的另一端与运算放大器的反向输入端电性连接，所述运算放大器的正向输入端通过并联连接的第七电阻和第八电阻接地，所述运算放大器的反向输入端通过第九电阻与其输出端电性连接，所述运算放大器的输出端与第一主控模块的第二信号采集端电性连接，所述运算放大器的输出端还通过第二电容接地。

本实用新型的优点在于：通过路灯内部安装的光强度检测模块和人体红外感应模块，使得路灯在环境光较弱或夜晚有人活动时才开启点亮，避免了现有的路灯在无人员流动时也常亮造成的用电不合理的问题，有效的节省了电能的消耗。此外，路灯可通过Lora无线传输模块实现路灯与监控室的无线通信，使监控人员能直接在监控室内对路灯进行管理，大大的提高了对路灯管理的便捷性。而且路灯中还安装有用于检测路灯运行状态的路灯故障检测模块，使得监控人员无需前往现场逐个排查即可得知路灯的运行情况。

附图说明

图1为路灯与监控室的连接结构示意图；

图2为本实用新型的第一子控制装置的结构框图；

图3为本实用新型的第二子控制装置的结构框图；

图4为本实用新型的路灯驱动模块与路灯故障检测模块的电路连接结构示意图。

其中：R1-第一电阻、R2-第二电阻、R3-第三电阻、R4-第四电阻、R5-第五电阻、R6-第六电阻、R7-第七电阻、R8-第八电阻、R9-第九电阻、C1-第一电容、 C2-第二电容、Q1-三极管、J1-继电器、U1-运算放大器、LED1-发光模组、VCC1- 第一电源、VCC2-第二电源。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的描述，但不构成对本实用新型的任何限制，任何人在本实用新型权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本实用新型的权利要求范围内。

参阅图1-图4，本实用新型的一种智能路灯的控制装置，包括安装在路灯中的第一子控制装置以及安装在监控室中的第二子控制装置。第一子控制装置包括第一主控模块、路灯驱动模块、路灯故障检测模块、光强度检测模块、人体红外感应模块、第一Lora无线传输模块。第二子控制装置包括第二Lora无线传输模块、第二主控模块、显示模块、按键操作模块、报警模块。路灯驱动模块的输入端与第一主控模块的控制端电性连接，路灯驱动模块的控制端与路灯的发光模组LED1电性连接，路灯故障检测模块的输入端与发光模组LED1电性连接，光强度检测模块、人体红外感应模块、路灯故障检测模块均与第一主控模块的信号采集端电性连接，第一主控模块的数据端与第一Lora无线传输模块电性连接。第一Lora无线传输模块通过第二Lora无线传输模块与监控模块电性连接。第二主控模块的数据端与第二Lora无线传输模块的数据端电性连接，显示模块、按键操作模块、报警模块均与第二主控模块电性连接。第一主控模块和第二主控模块均包括STM32F103ZET6单片机。即两个主控模块均通过 STM32F103ZET6单片机作为主控芯片。

路灯驱动模块用于控制路灯的发光模组LED1的点亮或熄灭。

路灯故障检测模块用于检测发光模组LED1的电压和电流，并通过第一主控模块采集检测值。当路灯出现故障时，第一主控模块采集到的检测值与正常值不相符，控制装置即可以判断路灯故障。与此同时，第一主控模块将故障信息发送至第二主控模块。

人体红外感应模块用于检测路灯附近是否有人员活动，并在其检测到有人员活动时，第一控制模块开启路灯。优选的，人体红外感应模块采用HC-SR505 模块。

光强度检测模块用于检测环境光的亮度，以使第一控制模块根据环境光的亮度实现对路灯开关的控制。优选的，光强度检测模块包括光敏电阻，通过光敏电阻实现对环境光的采集。

按键操作模块用于实现监控人员通过手动的方式对路灯的开关、亮度、点亮时长等进行设置。

显示模块用于显示各路灯当前的亮灭情况、故障情况、检测到的光亮度数据、设置的开灯光亮度阈值和设置的点亮时间参数等信息。显示模块可以是液晶显示器。

报警模块用于在第二主控模块接收到路灯的故障信息时，发出报警信号。报警模块可以是蜂鸣器或声光报警器。

本实施例的控制装置可通过按键操作模块实现对路灯的手动操作。当监控人员在按键操作模块上操作时，第二主控模块采集到相应的信号，然后将该信号通过Lora无线传输模块传输至第一主控模块中，第一主控模块根据该信号实现对路灯的开关、亮度、点亮时长进行控制。

控制装置处于自动控制状态时，第一主控模块实时采集光强度检测模块采集到的光强度信号。若采集到的光强度大于或等于设定阈值时，说明当下环境的亮度较强，路灯处于熄灭状态。若采集到的光强度小于设定阈值时，说明当下环境的亮度较弱，与此同时，第一主控模块还实时采集人体红外感应模块。当人体红外感应模块检测到路灯附近有人员活动时，人体红外感应模块发出信号至第一主控模块，此时第一主控模块发出开灯信号至路灯驱动模块，从而将路灯的发光模组LED1点亮。当人体红外感应模块检测到路灯附近没有人员活动时，即使当下环境的亮度较弱，第一主控模块依然不发出控制信号，此时的路灯处于熄灭状态。

在路灯点亮的过程中，路灯故障检测模块实时监控发光模组LED1的运行状态。在路灯出现故障时，第一主控模块采集到发光模组LED1的检测值与正常值会出现不相符的情况，第一主控模块判断该路灯故障。与此同时，第一主控模块将故障信息通过Lora无线传输模块发送至第二主控模块，第二主控模块在接收到故障信号后，发出报警信号至报警模块，使报警模块启动报警。

本实施例的路灯驱动模块包括第一电阻R1、三极管Q1和继电器J1。其中，三极管Q1为N型三极管。第一电阻R1的一端与第一主控模块的控制端电性连接，第一电阻R1的另一端与三极管Q1的基极电性连接，且三极管Q1的基极还通过并联连接的第二电阻R2和第一电容C1接地，三极管Q1的集电极与继电器 J1的第一控制触点电性连接，继电器J1的第二控制触点连接有第一电源VCC1，三极管Q1的发射极接地；继电器J1的公共触点与发光模组LED1的输出端电性连接，继电器J1的常开触点接地。

由于STM32F103ZET6单片机中，用于控制路灯亮灭的引脚的输出电平不能够直接驱动继电器J1动作，因此路灯驱动模块采用主要由三极管Q1构成的单管共射放大电路将STM32F103ZET6单片机控制引脚的输出经过放大后，得到一个较大的电流，使继电器J1能正常工作。在STM32F103ZET6单片机的控制引脚发出开灯信号时，开灯信号经过单管共射放大电路的放大后作用于继电器J1，使继电器J1的常开触点与公共触点接通，发光模组LED1形成回路，从而正常点亮。

本实施例的路灯故障检测模块包括电流故障检测单元和电压故障检测单元；电压故障检测单元与发光模组LED1的输入端电性连接，发光模组LED1的输入端与第二电源VCC2电性连接。电流故障检测单元与继电器J1的常开触点电性连接。即路灯故障检测模块能同时对路灯发光模组LED1的电压和电流进行检测，以实现对路灯更为全面的监控，保证路灯在出现故障时能及时通知到监控人员。

具体的，电压故障检测单元包括第三电阻R3和第四电阻R4。第三电阻R3 的一端与发光模组LED1的输入端电性连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻 R4的一端电性连接，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3和第四电阻R4的连接端与第一主控模块的第一信号采集端电性连接。发光模组LED1的输入电压经过第三电阻R3和第四电阻R4的分压后，由STM32F103ZET6单片机对其分压电压进行采集。STM32F103ZET6单片机根据其采集引脚采集到的电压值与正常值作比较，即可判断路灯是否出现故障。

电流故障检测单元包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻 R8、运算放大器U1。第六电阻R6的一端与继电器J1的常开触点电性连接，且第六电阻R6和继电器J1的常开触点的连接端通过第五电阻R5接地，第六电阻 R6的另一端与运算放大器U1的反向输入端电性连接，运算放大器U1的正向输入端通过并联连接的第七电阻R7和第八电阻R8接地，运算放大器U1的反向输入端通过第九电阻R9与其输出端电性连接，运算放大器U1的输出端与第一主控模块的第二信号采集端电性连接，运算放大器U1的输出端还通过第二电容C2 接地。其中，第五电阻R5为采样电阻，其阻值可取0.05欧姆。运算放大器U1 的型号为LM358。发光模组LED1的电流经过第五电阻R5和运算放大器U1的放大转换后，发光模组LED1的电流转化成电压，STM32F103ZET6单片机对该电压进行采样，并且STM32F103ZET6单片机根据其采样到的电压值与正常值作比较，即可判断路灯是否出现故障。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种智能路灯的控制装置，其特征在于，包括安装在路灯中的第一子控制装置以及安装在监控室中的第二子控制装置；所述第一子控制装置包括第一主控模块、路灯驱动模块、路灯故障检测模块、光强度检测模块、人体红外感应模块、第一Lora无线传输模块；所述第二子控制装置包括第二Lora无线传输模块、第二主控模块、显示模块、按键操作模块、报警模块；所述路灯驱动模块的输入端与第一主控模块的控制端电性连接，所述路灯驱动模块的控制端与路灯的发光模组(LED1)电性连接，所述路灯故障检测模块的输入端与发光模组(LED1)电性连接，所述光强度检测模块、人体红外感应模块、路灯故障检测模块均与第一主控模块的信号采集端电性连接，所述第一主控模块的数据端与第一Lora无线传输模块电性连接；所述第一Lora无线传输模块通过第二Lora无线传输模块与第二主控模块电性连接，所述第二主控模块的数据端与第二Lora无线传输模块的数据端电性连接，所述显示模块、按键操作模块、报警模块均与第二主控模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能路灯的控制装置，其特征在于，所述第一主控模块和第二主控模块均包括STM32F103ZET6单片机。

3.根据权利要求1所述的一种智能路灯的控制装置，其特征在于，所述路灯驱动模块包括第一电阻(R1)、三极管(Q1)和继电器(J1)；所述第一电阻(R1)的一端与第一主控模块的控制端电性连接，所述第一电阻(R1)的另一端与三极管(Q1)的基极电性连接，且所述三极管(Q1)的基极还通过并联连接的第二电阻(R2)和第一电容(C1)接地，所述三极管(Q1)的集电极与继电器(J1)的第一控制触点电性连接，所述继电器(J1)的第二控制触点连接有第一电源(VCC1)，所述三极管(Q1)的发射极接地；所述继电器(J1)的公共触点与发光模组(LED1)的输出端电性连接，所述继电器(J1)的常开触点接地。

4.根据权利要求3所述的一种智能路灯的控制装置，其特征在于，所述路灯故障检测模块包括电流故障检测单元和电压故障检测单元；所述电压故障检测单元与发光模组(LED1)的输入端电性连接，所述电流故障检测单元与继电器(J1)的常开触点电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能路灯的控制装置，其特征在于，所述电压故障检测单元包括第三电阻(R3)和第四电阻(R4)，所述第三电阻(R3)的一端与发光模组(LED1)的输入端电性连接，所述第三电阻(R3)的另一端与第四电阻(R4)的一端电性连接，所述第四电阻(R4)的另一端接地，所述第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的连接端与第一主控模块的第一信号采集端电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种智能路灯的控制装置，其特征在于，所述电流故障检测单元包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、运算放大器(U1)；所述第六电阻(R6)的一端与继电器(J1)的常开触点电性连接，且所述第六电阻(R6)和继电器(J1)的常开触点的连接端通过第五电阻(R5)接地，所述第六电阻(R6)的另一端与运算放大器(U1)的反向输入端电性连接，所述运算放大器(U1)的正向输入端通过并联连接的第七电阻(R7)和第八电阻(R8)接地，所述运算放大器(U1)的反向输入端通过第九电阻(R9)与其输出端电性连接，所述运算放大器(U1)的输出端与第一主控模块的第二信号采集端电性连接，所述运算放大器(U1)的输出端还通过第二电容(C2)接地。

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