CN101453808A

CN101453808A - 新型智能路灯控制器

Info

Publication number: CN101453808A
Application number: CNA2008100550538A
Authority: CN
Inventors: 吴越; 宋肯彭; 李艳; 罗超; 杨占伟; 岳元; 闫俊杰; 王聪
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2008-06-07
Filing date: 2008-06-07
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-06-07
Also published as: CN101453808B

Abstract

本发明涉及路灯控制领域，具体是一种新型智能路灯控制器。解决了现有路灯控制方法存在路灯开闭时间不够精密、节能效果不佳、信息化智能化不足等问题，该控制器包括单片机、多传感器阵列、时钟发生电路、执行电路，多传感器阵列的输出端经放大滤波处理电路与单片机信号输入端相连，执行电路包括其控制极与单片机控制信号输出端相连的双向可控硅，双向可控硅的输出端串联有继电器，继电器的常开触点串联于路灯的供电回路中。本发明可靠性高，互补，抗干扰能力强，结构合理，节能、环保、可控、便于维护，为实现城市路灯网络化智能控制提供基础，适用于大、中、小城市以及中小城镇、居民社区和各类校园路灯***的智能控制。

Description

新型智能路灯控制器

技术领域

本发明涉及路灯控制领域，具体是一种新型智能路灯控制器。

背景技术

以前城、镇街道数量较少，路灯的控制和管理问题比较简单，但随着全国逐步进入小康社会和其城市化建设的发展，城、镇街道数量快速增多，城镇的路灯控制和管理成为难题。目前，大多数城镇的街道路灯控制，是在每条街道的路灯控制点设一个开关，进行人工控制，这种原始的第一代路灯控制方法效率不高、浪费人力、操作繁琐且每天早晚路灯开闭时间不准，人为因素影响太大；或者采用光控法，设置光电控制电路，利用敏感器件光电阻的变化，控制路灯在晚上天黑之后自动点亮、早上天亮之后自动关闭，但该方法存在可靠性较低、易受干扰、后半夜路灯照明太亮和浪费电能等问题，另外还有时控法(即定时开闭控制法)，和时、光控法(定时与光照强度配合控制法)，这三种路灯控制方法，可以归结为第二代路灯控制方法；第二代路灯控制方法虽然实现了路灯的自动化控制，减轻了工人的劳动强度，降低了人力成本，提高了路灯控制效率，但是随着使用的深入，也暴露出越来越不能满足路灯信息化、智能化管理的需要，不仅亮灯时间不够精密，很多道路采用半夜灯策略控制，节能工作效果不佳。总之，目前采用的路灯照明策略简单而粗暴，缺乏对人、车的人性化关怀，不能及时实现路灯的休眠与唤醒，而且对城市的节日亮化与美化也缺乏研究。因此，市场上急需开发高度信息化，便于实现网络化，具有高度智能的第三代路灯智能控制***——全自动路灯控制***。

发明内容

本发明为了解决现有路灯控制方法存在路灯开闭时间不够精密、节能效果不佳、可靠性低、易受干扰等问题，提供了一种新型智能路灯控制器。

本发明是采用如下技术方案实现的：新型智能路灯控制器，包括单片机、多传感器阵列、放大滤波处理电路、时钟发生电路及执行电路，多传感器阵列的输出端经放大滤波处理电路与单片机信号输入端相连，所述执行电路包括其控制端与单片机控制信号输出端相连的双向可控硅，双向可控硅的输出端串联有继电器，继电器的常开触点串联于路灯的供电回路中。所述多传感器阵列包括声传感器、振动传感器、红外传感器和光敏传感器。

使用时，将本控制器的继电器的常开触点串联安装于单一或多个路灯的供电回路上，或一条、多条街区的路灯总供电回路上，通过声传感器、红外传感器、振动传感器、光敏传感器构成的多传感器阵列感知街道周围是否有人车经过、以及目前的日照强度，并将表征路灯外界情况的电信号传输给单片机，在相应的计算机程序支持下，单片机输出控制信号控制双向可控硅的导通、截至，来控制继电器常开触点的闭合、断开，进而控制路灯的开闭。

另外，单片机的数据传输端连接有采用电平转换芯片MAX232D的串行接口电路，并经串行接口电路连接有通讯模块。这样，可以设置上位机，本发明所述路灯控制器可以通过其通讯模块与上位机进行通讯，进而构成路灯控制网络，实现区域性路灯控制。所述的通讯模块可以采用电力线载波电路、无线网络RE电路、或者有线网络通讯电路；本发明所述新型智能路灯控制器可以根据应用范围的大小实现多级控制，如：用于大型路灯控制***时，以本发明为控制终端，根据需要设置两级上位机，构成三级控制网络；用于中小型社区网络时，以本发明为控制终端，仅设置一级上位机，形成二级控制网络。

单片机的程序下载端口相连有JTAG下载电路，以便进行程序下载和调试。

所述放大滤波处理电路、时钟发生电路、JTAG下载电路、串行接口电路对于本技术领域的技术人员来说，可以有多种电路结构实现，因此，在说明书中未对其电路结构进行描述，仅提供具体实施电路图一份(如附图2所示)。

在相关软件的支持下，本发明所述控制器能够实现如下功能：1、自动定时控制，即可以预设路灯的开关时间，定时控制路灯的开闭；2、自动日照控制，可以根据实际测定的日光照度和照度控制准则，自动控制路灯；3、基于定时的照度控制，在自动定时的基础上，根据实际照度的特殊变化，灵活控制路灯；4、特殊节假日及特殊需求控制，智能控制器可以接收上位机发出的指令，控制路灯长明，加强城市节日亮化，烘托节假日的喜庆气氛。

总的控制原则就是：在日历的一般日期(平时)，如果日照强度低、有人车通过时，人性化“唤醒”，开启路灯；反之，人性化“休眠”，关闭路灯，不需要将路灯整夜开启，科学节能节电，延长照明器材使用寿命。

在日历的普通节(假)日(周末)，如果日照强度低，则点亮二分之一的路灯，美化亮化节日城市街道社区和校园。

在日历的重大节(假)日(春节国庆等)，如果日照强度低，则点亮全部的路灯，美化、亮化节日城市街道、社区和校园，烘托举国同庆、万民同乐的喜庆气氛。

与现有技术相比，本发明是第三代的路灯控制器，采用多种类型传感器构成传感器阵列来采集路灯周围外界状况信息、路面信息以及多种控制策略的特殊组合变化(即通过多传感器阵列的组合逻辑控制对道路环境信息进行全面感知)，实现路灯智能“休眠”与“唤醒”，并自动控制开关灯时间，使“人(车)到灯亮，人(车)走灯灭”，对所经过的人员和车辆实施人性化照明，显著节省电费支出，延长路灯和设备使用寿命，大大节省维护的人工费和材料费用；高度信息化，高度智能化，具有多种通讯方式，易于组网，便于实现网络化，可靠性高，互补，抗干扰能力强，结构合理，节能、环保、可控、便于维护，为实现城市路灯网络化控制提供基础，适用于大、中、小城市以及中小城镇、居民社区和各种校园路灯***的智能控制，具有可观的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的原理方框图；

图2为本发明的一部分电路原理图；

图3为本发明的另一部分电路原理图；

具体实施方式

新型智能路灯控制器，包括单片机、多传感器阵列、放大滤波处理电路、时钟发生电路及执行电路，多传感器阵列的输出端经放大滤波处理电路与单片机信号输入端相连，所述执行电路包括其控制端与单片机控制信号输出端相连的双向可控硅，双向可控硅的输出端串联有继电器RELAY-SPST，继电器RELAY-SPST的常开触点K1串联于路灯的供电回路中。所述多传感器阵列包括声传感器、振动传感器、红外传感器和光敏传感器。单片机的数据传输端连接有采用电平转换芯片MAX232D的串行接口电路，并经串行接口电路连接有通讯模块。单片机的程序下载端口相连有JTAG下载电路。

具体实施时，单片机采用ATMEGAL8型号的单片机；所述执行电路中的双向可控硅为HCPL3180型号的双向可控硅；多传感器阵列至少由声传感器、光敏传感器和红外传感器所组成，在某些特殊路段，甚至还包括振动传感器来加强对于人员和车辆通过时振动信号的采集。可以在单片机的控制下，改变传感器阵列中的传感器组合方式，即可以全部采用，亦可仅采用其中之一，进而达到灵活控制路灯的目的。其中，光敏传感器选用高灵敏度的线性光敏传感器M15-P。

红外传感器为被动式红外传感器LHI958，为被动式热释电红外传感器，热释电红外传感器是热探测器的一种，它是利用铁电材料的热释电效应，即极化强度P随温度的变化来探测红外辐射能量的，与热敏电阻型、热电偶和热电堆型等其它热探测器相比，热释电红外传感器的信号正比于敏感元温升随时间的变化率，而不像其它热探测器那样需要有一热平衡过程，因此热释电红外传感器的响应速度比其它热探测器快得多(毫微秒级)。

振动传感器选用美国EG&GICSENSORS公司的3028型加速传感器作为振动传感器。该传感器是将固态加速度芯体封装在一个陶瓷基座内。加速度计由硅框架上的多根梁支撑的一块经过微细加工而成的硅块所组成。由于采用了三层硅结构，加速度计体积小、质量轻，这种结构亦使加速度计具有内装阻尼，从而可获得较宽的有效带宽。振动传感器也叫振动探测器，它类似于记录地震和******震波的地震仪，是传感器中使用最为普遍的一种。这种传感器在侦察目标时，主要是通过装置的振动探头(也叫拾震器)捕捉人员或机动目标活动而造成的地面振动信号来探测目标。振动传感器的主要优点是，探测距离远、灵敏度高。

声传感器为驻极体电容式传声器，驻极体是一种永久性带电的介电材料，它能把声能或机械能转换成电能，或者将电能转换成机械能或声能，传声器通过敏感元件把声信号(声压的变化)转换成电信号，再经过放大以电压形式输出，其质量和性能直接影响到***的精度和能否正确反映被测信号的全部信息。

为了准确控制路灯开关时间，本发明的时钟发生电路采用嵌入式时钟芯片模块DS1302，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与单片机进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。实时时钟电路DS1302是一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。

本发明所述的新型智能路灯控制器通过声、光、红外、振动等多传感器构成传感器陈列采集路灯背景环境信息，通过时钟等多种控制路灯策略，实现路灯节能环保，绿色照明，同时可以实现节日亮化，烘托节日喜气气氛等目的，是目前国内外智能路灯控制***的突破和创新。不仅增加了不同节假日不同控制策略，同时加强了相关节能技术措施，突出节能、环保、可控、便于维护、节日喜庆等特点，实现新型城市智能路灯***网络化、智能化、人性化和艺术化，因而较之其它***，具有更好的应用前景。一旦推广应用于大、中、小城市以及中小城镇、居民社区和各种校园路灯智能控制***，具有可观的经济和社会效益。以社区路灯照明为例。社区公共照明平均每天亮灯10小时以上，使用智能路灯控制器以后，每天平均开启120次，每次30秒，则年耗电量只占传统路灯控制***耗电量的1/10，节电效益明显。能充分体现现代城市人文关怀，结合国外绿色照明概念，应用于未来的城市路灯智能控制***建设中。

Claims

1、一种新型智能路灯控制器，其特征在于：新型智能路灯控制器，包括单片机、多传感器阵列、放大滤波处理电路、时钟发生电路及执行电路，多传感器阵列的输出端经放大滤波处理电路与单片机信号输入端相连，所述执行电路包括其控制端与单片机控制信号输出端相连的双向可控硅，双向可控硅的输出端串联有继电器(RELAY-SPST)，继电器(RELAY-SPST)的常开触点(K1)串联于路灯的供电回路中。

2、根据权利要求1所述的新型智能路灯控制器，其特征在于：所述传感器阵列包括声传感器、振动传感器、红外传感器和光敏传感器。

3、根据权利要求2所述的新型智能路灯控制器，其特征在于：红外传感器为被动式红外传感器LHI958，光敏传感器为光敏传感器M15-P，振动传感器为3028型加速传感器，声传感器为驻极体电容式传声器。

4、根据权利要求1所述的新型智能路灯控制器，其特征在于：单片机的数据传输端连接有采用电平转换芯片MAX232D的串行接口电路，并经串行接口电路连接有通讯模块。

5、根据权利要求1所述的新型智能路灯控制器，其特征在于：单片机的程序下载端口相连有JTAG下载电路。

6、根据权利要求1所述的新型智能路灯控制器，其特征在于：所述执行电路中的双向可控硅为HCPL3180型号的双向可控硅。