TW201503759A - Led路燈監控系統及其流程 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種LED路燈監控系統及其流程,該監控系統包括一電源模組、複數個路燈模組、一監控模組及一遠端控制模組,監控流程包括LED路燈監控模組開始、監控模組收集感測電路與電表資訊,將偵測資訊回傳遠端監控模組、突發狀況處理及通報檢修人員;本發明利用無線網路技術、控制器、日光感測器、伺服器、Android智慧型手機等所組成,提供完善的人機互動介面和智慧危機處理系統,達到對風能、太陽能、市電、電池之智慧型控制和LED路燈進行即時遠端監控、該系統具備即時監控、節約能源、低功損耗、降低營運成本低和檢修管理方便等優點。

Description

LED路燈監控系統及其流程
本發明係關於一種LED路燈監控系統及其流程;該監控系統結合ZigBee和太陽能之LED路燈,該監控系統包括一電源模組、複數個路燈模組、一監控模組及一遠端控制模組,利用Zigbee平台傳輸資訊,並結合嵌入式系統(屬遠端控制模組,為控制、監視LED路燈之設備)和硬體電路(屬監控模組,為感測日光、LED路燈及與其相關電器之各項具偵測與檢測功能之感測電路、時控電路等),對太陽能之LED路燈進行監控,配合監控流程時,當發生突發狀況,系統會以分配電源方式供給LED路燈,保持道路最低標準的照度,並立即將訊息回報給遠端監控模組,透過遠端控制模組之伺服器操作,可控制電源模組、單晶片,使LED路燈之電壓與電流產生變化,進而達到監視每一LED路燈與對複數個LED路燈進行全控、單控、群控、Time Table控制;本發明除了運用在路燈上,也可運用在室內住宅監控上。
隨著城市建設日臻完善,城市照明監控越顯重要。傳統上路燈管理只能實現每天的開、關路燈控制,無法即時瞭解各開關箱路燈線路上的電壓、電流、線路品質及故障率等各種運行狀態;目前路燈維護比較被動,僅能根據市民的報修電話工作或派員巡視,基於用電安全考量,路燈管理單位每年需定期派員至裝燈現場量測線路品質,以確保無漏電之虞,惟其投入之人力相當龐大,以臺北市為例,每年至少投入12萬人次之人力,其人事成本相當可觀。
以往路燈之監控系統大多採取有線方式設置,其費用龐大,且效果不盡理想;即便以無線方式傳輸,也必須設置中繼發射台,但無線通訊頻道資源有限,以路燈設置地點遍及各地,欲全面予以監控,確有其 窒礙難行之處。
習知 鈞局公告第I253028號,專利名稱:「廣域路燈監控 系統及其方法」,其係用以監控複數預設分區內之複數路燈,該廣域路燈監控系統包含一中央控制單元、至少一訊號集中單元,及複數負載監控單元;該中央控制單元用以監測該等路燈是否正常運作,並可發出一檢修資訊至該等預設分區;該訊號集中單元是以一無線通訊系統與該中央控制單元進行通訊;每一負載監控單元是以一電力線連接至該對應路燈,且該等負載監控單元間以該電力線連接後,再以該電力線連接至該訊號集中單元,藉以使得該等負載監控單元可將該對應路燈是否正常運作之一資訊傳送至該訊號集中單元,然後該訊號集中單元再將該資訊傳送至該中央控制單元。
上述系統尚有諸多疏失:如中央控制單元無法對單一路燈進 行直接控制,僅可顯示,係屬預設分區之控制;對於路燈之照度無法直接進行單一調整,即無法進行單一路燈即時性監視(如電流、電壓、功率)和監控(如點滅、調光、閃爍);電力短缺無法使用緊急啟用備用電力。
ZigBee(無線區域網路)的最大傳輸速率可以從250 kb/s(千 位元/每秒)到2M/s(百萬位元/每秒),足够實現無線照明的控制;無線照明的節點拓撲架構往往需要組成一個星型網、或者網狀架構,節點數量在幾十到幾千個之間,而無線網路最大節點數可達60000個節點以上,可充分满足無線照明對網路結構及容量的要求。
本發明之主要目的在於提供一種能對每一個LED路燈進行監視與達到對複數個LED路燈進行全控、單控、群控、Time Table控制;該監控系統包括一電源模組、複數個路燈模組、一監控模組及一遠端控制模組;其中,電源模組至少包含一市電模組與一太陽能模組,該市電模組與太陽能模組具有ZigBee電表;每一路燈模組具有一與電源模組電性連接之電源供應器,一與電源供應器電性連接之穩壓器、一與電源供應器電性連接之LED路燈、一與穩壓器電性連接之單晶片及一與穩壓器電性連接之ZigBee接收發射器,該穩壓器與單晶片電性連接,該單晶片分別與LED路 燈及ZigBee接收發射器電訊連接,該LED路燈具有ZigBee電表;監控模組至少包含一與市電模組、太陽能模組、路燈模組電訊連接之控制器、一與穩壓器電性連接之日光感應電路,及一與穩壓器電性連接之時間控制電路,該日光感應電路、時間控制電路之另一端與單晶片電訊連接;遠端控制模組至少包括一具螢幕之伺服器、一與伺服器電訊連接之ZigBee接收發射器;藉監控模組之控制器收集電源模組、LED路燈之ZigBee電表資訊,經監控模組ZigBee接收發射器發射訊號,由遠端控制模組之以ZigBee接收發射器接收訊號,而能在伺服器之螢幕上顯示該電源模組、每一LED路燈之電壓與電流等資訊,透過伺服器之操作,可控制電源模組、單晶片,使每一LED路燈之電壓與電流產生變化,進而達到監視每一LED路燈(如電流、電壓、功率)與對複數個LED路燈進行全控、單控、群控、Time Table控制。
本發明之次要目的在於提供一種由智慧手機即能對每一個 LED路燈進行監視與達到對複數個LED路燈進行全控、單控、群控、Time Table控制;該智慧手機透過WiFi與伺服器電訊連接,藉智慧手機經WiFi無線網路監控伺服器,能直接操控控制器,使遠端控制模組之以ZigBee接收發射器發射訊號,由監控模組之ZigBee接收發射器接收訊號,以控制單晶片對每一個LED路燈或複數個LED路燈進行全控、單控、群控、Time Table控制,該控制又包含控制LED路燈之啟閉與照度;因本發明遠端控制模組之伺服器採用Android軟體管理介面,故需使用具Android軟體作業系統之智慧手機。
本發明之次一目的在於提供一種LED路燈監控流程,其包括:一、LED路燈監控模組開始,令電源模組供應監控模組與每一路燈模組所需之電力;二、監控模組收集感測電路、電表資訊,監控模組之控制器能接收單晶片與LED路燈之開關節點及各式感測器(如日光感測電路與時間控制…等及ZigBee電表)節點電訊連接之訊號,即能接收LED路燈開關訊號、故障訊號及調光訊號; 三、將偵測資訊回傳遠端監控模組,監控模組將每一LED路燈之開關訊號、故障訊號及調光訊號,經ZigBee接收發射器發射訊號給遠端控制模組之ZigBee接收發射器接收訊號,並顯示在遠端控制模組之伺服器螢幕上;四、突發狀況處理,伺服器之螢幕上能顯示異常之LED路燈;五、通報檢修人員,依據異常之LED路燈之狀況,以便切斷該LED路燈電源,並派員攜帶相關工具進行檢修,待檢修完成即啟動該LED路燈電源;或者,直接派員攜帶相關工具進行檢修,直接監看該LED路燈是否已經檢修完成,因該LED路燈係採用直流電,對檢修人員較不會造成漏電之電擊傷害。
1‧‧‧電源模組
11‧‧‧市電模組
12 ‧‧‧太陽能模組
13‧‧‧ZigBee電表
2‧‧‧路燈模組
21‧‧‧電源供應器
22 ‧‧‧穩壓器
23‧‧‧LED路燈
24 ‧‧‧單晶片
25 ‧‧‧ZigBee接收發射器
26‧‧‧ZigBee電表
3 ‧‧‧監控模組
31‧‧‧ZigBee接收發射器
4‧‧‧遠端控制模組
41 ‧‧‧伺服器
42‧‧‧ZigBee接收發射器
43 ‧‧‧智慧手機
44 ‧‧‧WiFi
51‧‧‧LED路燈監控模組開始
52‧‧‧監控模組收集感測電路、電表資訊
53‧‧‧將偵測資訊回傳遠端監控模組
54‧‧‧突發狀況處理
55‧‧‧通報檢修人員
第一圖係本發明LED路燈監控系統之平面示意圖。
第二圖係本發明LED路燈模組之平面示意圖。
第三圖係本發明LED路燈監控流程圖。
第四圖係本發明LED路燈緊急應變系統之方塊圖。
請參閱第一圖,係本發明LED路燈監控系統之平面示意圖,圖中揭示一種LED路燈監控系統包括一電源模組1、複數個路燈模組2、一監控模組3及一遠端控制模組4;其中,電源模組1至少包含一市電模組11與一太陽能模組12(能進一步包含風能、熱能、水能或蓄電池),該市電模組1與太陽能模組具有ZigBee電表13,能顯示電壓、電流與功率之資訊;每一路燈模組2具有一與電源模組1電性連接之電源供應器21(請同時對照第二圖),一與電源供應器21(如蓄電池)電性連接之穩壓器22、一與電源供應器21電性連接之LED路燈23、一與穩壓器22電性連接之單晶片24及一與穩壓器22電性連接之ZigBee接收發射器25,該穩壓器22與單晶片24電性連接,該單晶片24分別與LED路燈23及ZigBee接收發射器25電訊連接,該路燈模組2之LED路燈23具有ZigBee電表26;監控模組3至少包含一與市電模組11、太陽能模組12、路燈模組2電訊連接之控制器(圖未 示)、一與穩壓器22電性連接之日光感應電路(圖未示),及一與穩壓器電性連接之時間控制電路(圖未示),該日光感應電路、時間控制電路之另一端與單晶片24電訊連接,該等日光感應電路與時間控制電路係作為路燈模組2能依規劃之日光光度與必須開啟LED路燈23所需時間,並使每一LED路燈23能適時產生合適之照度,該監控模組3之另一端與一ZigBee接收發射器31電訊連接,能收集電源模組1與路燈模組2之ZigBee電表13、26上資訊,並透過接收發射器31將該等資訊發射出;遠端控制模組4至少包括一具螢幕(圖未示)之伺服器41、一與伺服器41電訊連接之ZigBee接收發射器42;藉控制器收集電源模組1、路燈模組2上LED路燈23之ZigBee電表13、26資訊,由監控模組3ZigBee接收發射器31發射訊號,再由遠端控制模組4之ZigBee接收發射器42接收訊號,而能在伺服器41之螢幕(圖未示)上顯示該電源模組1、每一路燈模組2、日光感應電路、時間控制電路及其相關之電壓與電流、功率等資訊,透過伺服器41之操作,經遠端控制模組4之ZigBee接收發射器42發射訊號,由監控模組3ZigBee接收發射器31接收訊號,與路燈模組2 ZigBee接收發射器25接收訊號,經單晶片24控制,使LED路燈23之電壓與電流產生變化,進而達到監視每一路燈模組2(如電流、電壓、功率)與對複數個路燈模組2之LED路燈23進行全控、單控、群控、Time Table控制,監控人員可針對異常之LED路燈23,通報檢修人員前往檢修。
前述之遠端控制模組4進一步包含至少一智慧手機43(包含 導航機(GPS)、平板電腦PDA),該智慧手43機採Android作業系統,透過WiFi44(無線區域網路)與伺服器41電訊連接,能監視(如電壓、電流及功率等)與監控(如開、關及閃爍等)每一路燈模組2及電源模組1之狀態,藉智慧手機43監控伺服器41,能直接操控監控模組3之控制器,經由路燈模組2之單晶片24控制LED路燈23之啟閉與照度;該單晶片24採8051、AT89S51較佳;該伺服器為嵌入式伺服器(常運用於智慧手機、導航機(GPS)、平板電腦PDA);控制器採MCS-51較佳,該控制器依據晶片程式、隨機控制之任一及其結合式進行LED路燈23之控制,即該控制器經單晶片24與LED路燈23之開關節點及各式感測器節點(如日光感測器、時間感測器、路燈故障 量測感測器、電力線載波通訊感測器、資訊顯示感測器、市電並聯控制感測器、開關狀態量測感測器、路燈開關啟斷感測器、供電電壓量測感測器、控制器溫度量測感測器、線路漏電量測感測器、比流器之任一及其結合式(圖未示))電訊連接,能傳遞開關訊號、故障訊號及調光…等訊號;該電源模組1除市電模組11搭配太陽能模組12,更可進一步搭配風能、熱能、水能模組;該電源供應器21與LED路燈23間之線路,設有電流控制器(圖未示)、功率控制器(圖未示)之任一及其結合式。
請參閱第三圖,係本發明種LED路燈監控流程,其包括:一、LED路燈監控模組開始51,令電源模組1供應監控模組3與每一路燈模組2所需之電力;二、監控模組收集感測電路、電表資訊52,監控模組3之控制器能接收單晶片24與LED路燈23之開關節點及各式感測器(如日光感測電路與時間控制…等及ZigBee電表)節點電訊連接之訊號,即能接收LED路燈23開關訊號、故障訊號及調光訊號;三、將偵測資訊回傳遠端監控模組53,監控模組3將每一LED路燈23之開關訊號、故障訊號及調光訊號,經ZigBee接收發射器31發射訊號給遠端控制模組4之ZigBee接收發射器42接收訊號,並顯示在遠端控制模組4之伺服器41螢幕上;四、突發狀況處理54,伺服器41之螢幕上能顯示異常之LED路燈23;五、通報檢修人員55,依據異常之LED路燈23之狀況,以便切斷該LED路燈23電源,並派員攜帶相關工具進行檢修,待檢修完成即啟動該LED路燈23電源;或者,直接派員攜帶相關工具進行檢修,直接監看該LED路燈23是否已經檢修完成,因該LED路燈23係採用直流電,對檢修人員較不會造成漏電之電擊傷害。
前述之LED路燈監控模組開始51包含故障時自動回報、接點端子控制、時間控制、通訊控制、程序控制等之任一及其結合式;監控模組收集感測電路和電表資訊52包含晝光利用、初期照明調整、時間設定控制、感知控制等資訊;遠端監控模組3包含時間控制、無線通訊控制、程序控制,該遠端監控模組4之螢幕能顯示監控白天與夜間LED路燈23是 否正常開關、監控LED路燈23照明是否正常、監控ZigBee接收發射器31、42之無線通訊模組是否正常、路燈手動模式、路燈自動模式、故障簡訊通報和故障指示燈號說明。
繼續參閱第四圖與對照第一圖,係本發明LED路燈緊急應 變系統之方塊圖,圖中揭示LED路燈23啟動後,若遇突發狀況,如太陽能模組12電力不足,則監控模組3啟動市電模組11電力,此時進行偵測路燈模組2LED路燈23燈光與電源模組1是否正常,當該LED路燈23燈光之照度若不足,則監控模組3之控制器回報給遠端監控模組4之伺服器41,若太陽能模組12電力充足則結束後續流程。
當該電源模組1之電力若充足,則結束後續流程,讓LED 路燈23燈光保持照度;當電源模組1之電力不充足,則先偵測市電模組11可供應的剩餘電量,並維持啟供應LED路燈23用電,即維持最低照度供給所需電力,讓該狀態由監控模組3之控制器回報給遠端監控模組4之伺服器41。
當電源模組1之電力若充足充足時,則正常供給LED路燈23用電,並由監控模組3之控制器回報給遠端監控模組4之伺服器41。
上述LED路燈緊急應變系統之方塊圖,讓監控者在第一時間由伺服器41之螢幕上發現LED路燈23異常狀態,使檢修人員可以快速前往對該LED路燈23故障現場進行維修。
該LED路燈監控系統之主要功能至少計有:一、監控白天與夜間LED路燈23路燈是否正常開啟/關閉;二、監控LED路燈23照明是否正常;三、監控ZigBee無線通訊模組是否正常;四、啟動LED路燈23手動模式,能強制路燈開啟/關閉;五、啟動LED路燈23自動模式,光線微弱開啟LED路燈23,反之則LED路燈23關閉;六、故障簡訊通報和故障指示燈號能顯示在伺服器41之螢幕或智慧手機43之螢幕上。
1‧‧‧電源模組
11‧‧‧市電模組
12 ‧‧‧太陽能模組
13‧‧‧ZigBee電表
2‧‧‧路燈模組
26‧‧‧ZigBee電表
3‧‧‧監控模組
31‧‧‧ZigBee接收發射器
4‧‧‧遠端控制模組
41 ‧‧‧伺服器
42‧‧‧ZigBee接收發射器
43 ‧‧‧智慧手機
44‧‧‧WiFi

Claims (17)

  1. 一種LED路燈監控系統,其包括:一電源模組,其至少包含一市電模組與一太陽能模組,該市電模組與太陽能模組具有ZigBee電表;複數個路燈模組,每一路燈模組具有一與電源模組電性連接之電源供應器、一與電源供應器電性連接之穩壓器、一與電源供應器電性連接之LED路燈、一與穩壓器電性連接之單晶片,及一與穩壓器電性連接之ZigBee接收發射器,該穩壓器與單晶片電性連接,該單晶片分別與LED路燈及ZigBee接收發射器電訊連接,該LED路燈具有ZigBee電表;一監控模組,其至少包含一與市電模組、太陽能模組、路燈模組電訊連接之控制器、一與穩壓器電性連接之日光感應電路,及一與穩壓器電性連接之時間控制電路,該日光感應電路、時間控制電路之另一端與單晶片電訊連接,該監控模組之另一端與另一ZigBee接收發射器電訊連接;以及一遠端控制模組,其至少包括一具螢幕之伺服器、一與伺服器電訊連接之ZigBee接收發射器;藉監控模組之控制器收集電源模組、LED路燈之ZigBee電表資訊,經監控模組ZigBee接收發射器發射訊號,由遠端控制模組之ZigBee接收發射器接收訊號,而能在螢幕上顯示該電源模組、每一路燈模組、日光感應電路、時間控制電路及其相關之電壓與電流等資訊,透過伺服器之操作,可控制電源模組、單晶片,使LED路燈之電壓與電流產生變化,進而達到監視每一LED路燈與對複數個LED路燈進行全控、單控、群控、Time Table控制。
  2. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該遠端控制模組進一步包含一智慧手機,該智慧手機透過WiFi與伺服器電訊連接,藉智慧手機監控伺服器,能直接操控控制器,經由單晶片控制LED路燈之啟閉與照度。
  3. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該單晶片採8051、AT89S51。
  4. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該伺服器為嵌入式伺 服器。
  5. 如專利要求2項所述之LED路燈監控系統,其中該智慧手機進一步包含導航機(GPS)、平板電腦PDA。
  6. 如專利要求2項所述之LED路燈監控系統,其中該智慧手機為Android作業系統。
  7. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該控制器為MCS-51較佳。
  8. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該控制器經單晶片與LED路燈之開關節點及各式感測器節點電訊連接,能傳遞開關訊號、故障訊號及調光訊號。
  9. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該控制器依據晶片程式、隨機控制之任一及其結合式進行LED路燈之控制。
  10. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該電源與LED路燈間之線路,設有電流控制器、功率控制器之任一及其結合式。
  11. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該電源供應器蓄電池。
  12. 如專利要求1項所述之LED路燈監控系統,其中該電源模組進一步包含風能、熱能、水能模組。
  13. 一種LED路燈監控流程,其包括:一、LED路燈監控模組開始;二、監控模組收集感測電路、電表資訊;三、將偵測資訊回傳遠端監控模組;四、突發狀況處理;五、通報檢修人員。
  14. 如專利要求13項所述之LED路燈監控系統,其中LED路燈監控模組開始包含故障時自動回報、接點端子控制、時間控制、通訊控制、程序控制等之任一及其結合式。
  15. 如專利要求13項所述之LED路燈監控系統,其中監控模組收集電路、電表資訊包含晝光利用、初期照明調整、時間設定控制、感知控制等資訊。
  16. 如專利要求13項所述之LED路燈監控系統,其中遠端監控模組包含時 間控制、無線通訊控制、程序控制。
  17. 如專利要求13項所述之LED路燈監控系統,其中遠端監控模組之螢幕能顯示監控白天與夜間LED路燈是否正常開關、監控LED路燈照明是否正常、監控ZigBee接收發射器等無線通訊模組是否正常、路燈手動模式、路燈自動模式、故障簡訊通報和故障指示燈號說明。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105278365A (zh) * 2015-06-04 2016-01-27 上海美桥科材料科技有限公司 一种多项能源接入智能化控制系统
TWI572815B (zh) * 2016-01-28 2017-03-01 國立勤益科技大學 具溫度多段保護與自動節能之智慧型led路燈及其控制方法
TWI764716B (zh) * 2021-03-23 2022-05-11 威力工業網絡股份有限公司 智能型路燈裝置
TWI796687B (zh) * 2021-05-07 2023-03-21 光林智能科技股份有限公司 智慧路燈

Cited By (4)

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