TWI441559B - 智慧型發光件控制系統 - Google Patents

Description

智慧型發光件控制系統

本發明係關於一種智慧型發光件控制系統，尤指一種可自動控制光源開啟、關閉及調節亮度，以節約能源消耗，且可依環境及路況令發光件改變照明色彩或閃爍，以告知他人注意安全之系統者。

按，路燈照明係用於維護夜間人車通行安全之重要公共設施之一，因此如何確保路燈的正常運作是項重要課題；路燈遍佈在城市及偏遠地區的各條道路上，使用時間長、距離遠、且數量極多，其營運管理頗為複雜，在路燈建設完成之後，其管理和維修需要花費相當的人力和物力，為了降低路燈營運費用，除了選擇較省電與壽命較長的LED照明燈具外，也必須對路燈開啟與關閉進行有效控制，以達到節省電力和延長燈具壽命，然而管理人員也必須能即時了解路燈之實際操作狀態，以便出現故障時通知修護人員迅速到達故障的地點去檢修，為了達到節能省碳之目的，現今已有些智慧型的路燈控制與管理方案出現，如將路燈裝設光偵測器，依據外在光線的明暗度來自動開啟與關閉路燈之照明，然而，路燈會因自然損壞、人為破壞、或者光偵測器被遮蔽或故障等因素，而導致路燈開啟與關閉不正確，使得路燈不開啟沒有照明或持續開啟而浪費電力，LED路燈的優點不僅在於省電，長 壽命、即時開與關、色彩與亮度調節等功能均為其特點，目前傳統路燈的控制方式大致如下：在鄉間零散之路燈上裝設了自動點滅器，獨立控制一至三盞路燈；郊區或工業區連續整排之路燈，裝置「自動點滅器」或「時控開關(timer switch)」配合電磁開關控制；市、街連續整排之路燈，時控開關係設置於台電服務中心或服務所，並以該時控開關控制第一具電磁開關，其後，同一路燈線所裝設之各電磁開關均為連動，並配合各專用變壓器連鎖控制路燈的點和滅；由以上分析，目前路燈僅有開啟與關閉的功能，對於整排的路燈也沒有個別的燈光控制，本發明人有鑑於此，遂潛心深入研究開發，以造福民眾。

針對以上缺失，本發明人乃深入構思研發創作，經長時間努力，遂有本發明產生。

爰是，本發明之主要目的係在提供一種可自動控制光源開啟、關閉及調節亮度，以節約能源消耗，且可令發光件改變照明色彩或閃爍，以告知他人注意安全之智慧型發光件控制系統。

為達成上述目的，本發明係具有一中央控制器，藉一傳輸介面與至少一發光件之控制模組連接，其中，該控制模組具有一數位信號處理單元，數位信號處理單元係分別與一光照感測器、至少一串列傳輸介面、一電流偵測器及一緊急按鈕連接，數位信號處理單元並至少與一發光件之控制電路連接，且控制電路與一發光件之集合模組連接。俾藉由中央控制器以串列方式將控制信號一一傳送到各發光件，各發光件的發光色彩可單獨控制，此外各發光件可依據週遭環境光度自行調整其亮度，以節約能源消耗， 且發光件亦能閃爍，以告知他人注意安全。

1‧‧‧中央控制器

10‧‧‧傳輸介面

20‧‧‧發光件

2‧‧‧控制模組

21‧‧‧數位信號處理單元

22‧‧‧光照感測器

23‧‧‧串列傳輸介面

24‧‧‧電流偵測器

25‧‧‧控制電路

26‧‧‧緊急按鈕

27‧‧‧集合模組

28‧‧‧脈寬調變控制電路

250‧‧‧白光LED控制電路

251‧‧‧黃光LED控制電路

252‧‧‧紅光LED控制電路

270‧‧‧白光LED

271‧‧‧黃光LED

272‧‧‧紅光LED

3‧‧‧外部電源

4‧‧‧串列信號分配器

第一圖所示係本發明第一實施例方塊圖

第二圖所示係本發明第一實施例控制模組之方塊圖

第三圖所示係本發明第二實施例方塊圖

第四圖所示係本發明第二實施例控制數據包下傳示意圖

第五圖所示係本發明第二實施例信息數據包上傳示意圖

第六圖所示係本發明第一實施例中央控制器編號流程圖(一)

第七圖所示係本發明第一實施例控制模組編號流程圖(一)

第八圖所示係本發明第一實施例中央控制器編號流程圖(二)

第九圖所示係本發明第一實施例控制模組編號流程圖(二)

第十圖所示係本發明第一實施例控制數據傳輸流程圖

本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及可達致之功效，茲舉以下較佳可行實施例配合附圖進行詳細解說說明，俾能完全瞭解。

請同時參閱第一、二圖所示，本發明第一實施例係具有一中央控制器1，該中央控制器1可為任一具有傳輸介面的數值處理機，如電腦、PDA或其他行動裝置，中央控制器1藉一傳輸介面10與至少一發光件20之控制模組2連接，傳輸介面10係以RS485傳輸介面為佳，發光件20可為LED，其中，控制模組2具有一數位信號處理單元21，係分別與一光照感測器22、兩串列傳輸介面23、一電流偵測器24、至少一發光件20之控制電路25及一緊急按鈕26連接，發光件20之控制電路25係 與一發光件20之集合模組27連接，串列傳輸介面23係可使用RS485串列介面，發光件20之控制模組2至少具有一脈寬調變控制電路28，以便調整發光件20之亮度，其中，發光件20之控制電路25係至少包含有白光LED控制電路250、黃光LED控制電路251及紅光LED控制電路252，且該發光件20之集合模組27係至少包含有白光LED 270、黃光LED 271及紅光LED 272，該發光件20之控制模組25與一外部電源3連接；請參閱第一圖所示，中央控制器1可安置於負責路燈管理單位或行車控制中心，以負責掌控整個路燈系統之操作，中央控制器1可用個人電腦建構，並於其上設計操作介面，使用者以此操作介面直接於個人電腦上指定各發光件20應顯示之照明效果，再藉由傳輸介面10將控制信號下傳至各控制模組2，使用RS485傳輸介面係可允許1對多，甚至是多對多通訊，其最大傳輸距離在傳輸速率100KPS時仍可達1.2公里，且其對抗電氣干擾之特性極佳，故利用RS485傳輸介面可方便地建立極長距離的控制網路；請參閱第一、二圖所示，各發光件20之控制模組2係可藉串列傳輸介面23互相連接後，於最前面的發光件20之控制模組2再與中央控制器1之傳輸介面10連接；數位信號處理單元21可藉光照感測器22讀取外界環境光照程度，以自動開啟/關掉/調整白光LED 270，而黃光LED及紅光LED控制電路251、252則只需分別驅動黃光LED 271與紅光LED 272路燈之點亮、熄滅與閃爍；另，使用者亦可按下緊急按鈕4，可啟動紅光LED 272，令其閃爍；各控制模組2係為雙向數據傳輸，下 傳之數據為控制信號，而上傳之數據則為狀態回覆信號，當串列傳輸介面23所接收之數據係用於控制發光件20時，控制模組2之數位信號處理單元21將控制數據送往發光件20之控制電路25，以控制各LED 270、271、272之照明效果，否則將數據經由另一串列傳輸介面23續傳至下一個控制模組2，當控制模組2由另一串列傳輸介面23接收下一個控制模組2回傳之信息後，數位信號處理單元21會將此信息經由串列傳輸介面23續傳給上一個控制模組2，最後再傳送至中央控制器1進行後續處理；請參閱第三圖所示，係本創作第二實施例，該中央控制器1之傳輸介面10係與一串列信號分配器4連接，令各發光件20之控制模組2藉串列傳輸介面23互相連接後，於最前面的發光件20之控制模組2再與串列信號分配器4連接，其中，該串列信號分配器4係將由中央控制器1接收的數據包輸出到選擇的發光件20之控制模組2，其接收各發光件20之控制模組2上傳的信息數據包後，再附加一編號，再上傳給中央控制器1，令中央控制器1以單一串列傳輸介面23接收多個控制模組2回傳之訊息(如第四、五圖所示)；請參閱第六圖所示，各控制模組2皆具有各自的編號，中央控制器1係藉由編號以監控各控制模組2，中央控制器1係具有以下第一種編號步驟：a.設定一發光件之控制模組的編號為N，並令N為1；b.對一發光件之集合模組送出發光件之控制模組的編號；c.確認是否收到編號；d.若收到編號，則將發光件之控制模組編號設定為N+1，並 返回b步驟；e.若未收到編號，則偵測是否逾時；f.若偵測未逾時，則返回c步驟；g.若偵測逾時，則設定發光件之集合模組總數為N-1。

請參閱第七圖所示，控制模組係具有以下第一種編號步驟：a.將一發光件之控制模組自身編號設定為零；b.偵測是否收到編號；c.若收到編號，則偵測自身編號是否為零；d.若自身編號為零，將編號登錄為自身編號；e.回送確認信號並返回b步驟；f.若未收到編號，則偵測是否收到下一個發光件之控制模組的確認信號；g.若收到下一個發光件之控制模組的確認信號，則續傳確認信號，並迴回b步驟；h.若未收到下一個發光件之控制模組的確認信號，則返回b步驟；i.若自身編號不等於零，則續傳編號並返回b步驟。

請參閱第八圖所示，中央控制器係具有以下第二種編號步驟：a.設定第一個發光件之控制模組的編號，並令編號為1；b.偵測是否收到發光件之控制模組的回應信號；c.若收到回應信號，偵測是否為發光件之控制模組的編號；d.若確定為發光件之控制模組的編號，則發光件之控制模組數量為n；e.若未收到回應信號，則偵測是否逾時； f.若逾時，則重返a步驟；g.若未逾時，則重返b步驟；h.若回應信號不是發光件之控制模組的編號，則重返a步驟。

請參閱第九圖所示，控制模組係具有以下第二種編號步驟：a.偵測是否收到發光件之控制模組的編號；b.若收到發光件之控制模組的編號，則將發光件之控制模組的編號登錄為自身編號，且發光件之控制模組的編號+1，並將此編號傳送至下一個發光件之控制模組；c.偵測是否收到下一個發光件之控制模組的編號；d.若收到下一個發光件之控制模組的編號，則將模組編號續傳上一個發光件之控制模組；e.若未收到發光件之控制模組的編號，則重返a步驟；f.若未收到下一個發光件之控制模組的編號，則偵測是否逾時；g.若未逾時，則重返c步驟；h.若逾時，則將自身編號傳給上一個發光件之控制模組。

請參閱第十圖所示，上述發光件之控制模組的控制數據傳輸程序係具有以下步驟：a.藉一中央控制器將一數據包經由一串列介面傳送給第一個與中央控制器連接的發光件之控制模組，其中，該數據包係包含發光件之控制模組編號、一控制指令及一控制數據；b.第一個發光件之控制模組檢查是否收到數據包；c.若收到a步驟之數據包，則檢查數據包內的模組編號是否與自身的編號相符合； d.若發光件之控制模組編號與自身的編號相符合，則發光件之控制模組內的數位信號處理單元將執行數據包內的控制指令，並依據控制數據控制LED路燈之顯示效果，再重覆b步驟；e.若c步驟之模組編號與自身的編號不符合，則其發光件之控制模組將數據包續傳給下一個模組，再重覆b步驟；f.若發光件之控制模組接收到下一個模組送回的數據包，其中，數據包內係包含LED路燈模組編號、LED路燈狀態信息，則將數據包續傳給上一個模組，再重覆b步驟；g.其餘各發光件之控制模組工作方式如同b~f步驟執行。

由以上之說明可知，本發明至少具備有下列諸項優點與功項：

1.各控制模組2皆具有通用之控制電路25，再以串列傳輸介面23將各個控制模組2串聯，因此，若有控制模組2毀壞時，即更換該控制模組2即可，方便維修。

2.各控制模組2皆具有光照感測器22，可自動調整光照強度、節省用電。

3.各發光件20顯示方式是藉由中央控制器1控制，由行車監控中心遠端遙控，因此只需更改主程式即可控制發光件20的顯示效果，不需動用到已安置好的發光件20；中央控制器1可對全線或單一發光件20監控及各發光件20實行即時操作(開關/控制/調節)。

4.各系統的發光件20串接數量無限制，發光件20可任意添加或移除，控制主程式可自動偵測總數，當數量與總安置數不符合時，即可立即察覺故障地點。

5.各發光件20之間隔距離可遠達1公里。

6.各發光件20之照明色彩可依環境及路況改變，告知車輛駕駛人前方路段之情形，增進行車安全。

7.各發光件20所連接的緊急按鈕26可啟動閃爍紅光LED 272照明，便於警告其他駕駛人員，也讓救護人員可迅速到達事故地點。

綜上所述，本發明確可達到預期之功能及目的，並且詳細說明能使熟於此技藝者得據以實施，然以上所舉之實施例僅用以說明本發明，舉凡所有等效結構之改變仍不脫離本發明之權利範疇。

2‧‧‧控制模組

21‧‧‧數位信號處理單元

22‧‧‧光照感測器

23‧‧‧串列傳輸介面

24‧‧‧電流偵測器

25‧‧‧控制電路

26‧‧‧緊急按鈕

27‧‧‧集合模組

28‧‧‧脈寬調變控制電路

250‧‧‧白光LED控制電路

251‧‧‧黃光LED控制電路

252‧‧‧紅光LED控制電路

270‧‧‧白光LED

271‧‧‧黃光LED

272‧‧‧紅光LED

3‧‧‧外部電源

Claims (11)

1. 一種智慧型發光件控制系統，係具有一中央控制器，藉一傳輸介面與至少一發光件之控制模組連接，其中，該控制模組具有一數位信號處理單元，數位信號處理單元係分別與一光照感測器、至少一串列傳輸介面、一電流偵測器及一緊急按鈕連接，數位信號處理單元並至少與一發光件之控制電路連接，且控制電路與一發光件之集合模組連接，該傳輸介面係與一串列信號分配器連接，令各發光件之控制模組藉串列傳輸介面互相連接後，於最前面的發光件之控制模組再與串列信號分配器連接，該串列信號分配器係將該中央控制器發送的數據包輸出到選擇的發光件之控制模組，並接收各發光件之控制模組上傳的信息數據包，再上傳給中央控制器，令中央控制器以單一串列傳輸介面接收多個控制模組回傳之訊息。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型發光件控制系統，其中，各發光件之控制模組係可藉串列傳輸介面互相連接後，於最前面的發光件之控制模組再與中央控制器之傳輸介面連接者。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之智慧型發光件控制系統，其中，該發光件之控制電路係至少包含有白光LED、黃光LED及紅光LED控制電路，以控制發光件之集合模組開啟/關閉/亮度，且集合模組係至少包含有白光LED、黃光LED及紅光LED者。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之智慧型發光件控制系統，其中，該中央控制器可為任一具有傳輸介面的數值處理機，如電腦、 PDA或其他行動裝置者。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之智慧型發光件控制系統，其中，串列傳輸介面係使用RS485串列介面。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之智慧型發光件控制系統，其中，發光件之控制模組係至少具有一脈寬調變控制電路者。
7. 一種智慧型發光件控制方法，其內部之中央控制器對控制模組的編號係具有以下檢查步驟：a.設定一發光件之控制模組的編號為N，並令N為1；b.對一發光件之集合模組送出發光件之控制模組的編號；c.確認是否收到編號；d.若收到編號，則將發光件之控制模組編號設定為N+1，並返回b步驟；e.若未收到編號，則偵測是否逾時；f.若偵測未逾時，則返回c步驟；g.若偵測逾時，則設定發光件之集合模組總數為N-1。
8. 如申請專利範圍第7項所述之智慧型發光件控制方法，其中，發光件之控制模組係具有以下設定其編號之步驟：a.將一發光件之控制模組自身編號設定為零；b.偵測是否收到編號；c.若收到編號，則偵測自身編號是否為零；d.若自身編號為零，將編號登錄為自身編號；e.回送確認信號並返回b步驟；f.若未收到編號，則偵測是否收到下一個發光件之控制模組的確認信號；g.若收到下一個發光件之控制模組的確認信號，則續傳確認信號 ，並迴回b步驟；h.若未收到下一個發光件之控制模組的確認信號，則返回b步驟；i.若自身編號不等於零，則續傳編號並返回b步驟。
9. 一種智慧型發光件控制方法，其內部之中央控制器對控制模組的編號之步驟：a.設定第一個發光件之控制模組的編號，並令編號為1；b.偵測是否收到發光件之控制模組的回應信號；c.若收到回應信號，偵測是否為發光件之控制模組的編號；d.若確定為發光件之控制模組的編號，則發光件之控制模組數量為n；e.若未收到回應信號，則偵測是否逾時；f.若逾時，則重返a步驟；g.若未逾時，則重返b步驟；h.若回應信號不是發光件之控制模組的編號，則重返a步驟。
10. 如申請專利範圍第9項所述之智慧型發光件控制方法，其中，發光件之控制模組係具有以下設定其編號之步驟：a.偵測是否收到發光件之控制模組的編號；b.若收到發光件之控制模組的編號，則將發光件之控制模組的編號登錄為自身編號，且發光件之控制模組的編號+1，並將此編號傳送至下一個發光件之控制模組；c.偵測是否收到下一個發光件之控制模組的編號；d.若收到下一個發光件之控制模組的編號，則將模組編號續傳上一個發光件之控制模組；e.若未收到發光件之控制模組的編號，則重返a步驟； f.若未收到下一個發光件之控制模組的編號，則偵測是否逾時；g.若未逾時，則重返c步驟；h.若逾時，則將自身編號傳給上一個發光件之控制模組。
11. 如申請專利範圍第8或10項所述之智慧型發光件控制方法，其中，發光件之控制模組的控制數據傳輸程序係具有以下步驟：a.藉一中央控制器將一數據包經由一串列介面傳送給第一個與中央控制器連接的發光件之控制模組，其中，該數據包係包含發光件之控制模組編號、一控制指令及一控制數據；b.第一個發光件之控制模組檢查是否收到數據包；c.若收到a步驟之數據包，則檢查數據包內的模組編號是否與自身的編號相符合；d.若發光件之控制模組編號與自身的編號相符合，則發光件之控制模組內的數位信號處理單元將執行數據包內的控制指令，並依據控制數據控制LED發光件之顯示效果，再重覆b步驟；e.若c步驟之模組編號與自身的編號不符合，則其發光件之控制模組將數據包續傳給下一個模組，再重覆b步驟；f.若發光件之控制模組接收到下一個模組送回的數據包，其中，數據包內係包含發光件之控制模組編號、LED狀態信息，則將數據包續傳給上一個模組，再重覆b步驟；g.其餘各發光件之控制模組工作方式如同b~f步驟執行。