CN102769969A - 路灯照明能效跟踪控制管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，它包括CPU控制单元以及分别与CPU控制单元连接的照度检测模块、电压检测模块、电流检测模块、I/O控制模块、无线远程监控模块、通信模块、存储模块和液晶显示屏及键盘模块。本发明能够实现对路灯照明的智能控制和路灯能耗的监控，不仅能够独立使用，而且可以联网使用，可取代现有的照明控制器、时钟控制器、光控制器、无线传输单元等装置来对路灯照明***进行能效跟踪控制，实现了节能减排的目的，适合于大型公共建筑、电子工厂、院校、住宅小区、户外广告、路灯等智能化集中控制与运行统计管理。

Description

路灯照明能效跟踪控制管理装置
技术领域
本发明涉及一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，特别适合用于公路路灯的能效监控***。
背景技术
随着城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。
对于传统的路灯照明控制***，一般采用人工手动控制路灯回路启停，由于路灯分布广，不同地段的路灯又受阴雨、大雾天气等气候条件都会产生变化，所以最佳的开启关闭时间往往不同，使得管理部门经常要投入大量的人力对时控进行修正，对光照度进行人工控制；在路灯管理方面，往往采用人工现场巡查的方式，往往不能及时发觉路灯损坏情况，导致无法及时修复损坏的路灯；同时，对于路灯的能耗统计也束手无策，不能对路灯实现节能运行。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其不仅能够对路灯进行照明智能控制和能耗监控，而且节能减排。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，包括CPU控制单元以及分别与CPU控制单元连接的照度检测模块、电压检测模块、电流检测模块、I/O控制模块、无线远程监控模块、通信模块、存储模块和液晶显示屏及键盘模块；所述照度检测模块用以检测照明环境亮度参数并将检测数据信息发送给CPU控制单元；所述电压检测模块用以对照明***的工作电源进行监测并将监测数据信息发送给CPU控制单元；所述电流检测模块用于对照明***光源的工作状态进行不断监测并将监测数据信息发送给CPU控制单元；所述I/O控制模块包括若干个I/O接口，用以对路灯照明***进行控制；所述无线远程监控模块包括GPS模块，所述GPS模块用以为CPU控制单元提供时间信息和位置信息；所述通信模块包括GPRS单元，所述GPRS单元用于将路灯***的参数数据信息上传到上位机，并将上位机的工作指令发送给CPU控制单元；所述存储模块用来存储控制***的历史数据、开关灯控制方案、场景控制方案、工作状态数据和处理报警信息；所述液晶显示屏及键盘模块用于与CPU控制单元进行人机交互；所述CPU控制单元对采集的数据信息进行分析处理，并通过I/O控制模块对照明***进行控制操作，通过GPRS单元将路灯***的参数数据信息上传到上位机并执行上位机的工作指令，同时将数据存储在存储模块中。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，还包括电源模块，所述电源模块由依次连接的高抗电强度隔离变压器、整流桥、滤波单元和稳压单元组成，将市电220V交流电源转换为直流电源，用以提供工作电源。电源模块通过高抗电强度隔离变压器可以将输入和输出电源相隔离，滤波单元对电源稳波进行过滤，屏蔽了电网噪声，通过稳压单元有效抵制电网的波动。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述CPU控制单元包括32位ARM主控芯片STM32F103，STM32F103芯片运算速度快，性价比高，并提供丰富的常用外设接口，能很好的满足***的设计需要。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述照度检测模块包括依次连接的硅兰光伏探测器、滤波电路、放大电路和信号调理电路，用以把光照强度转化为电能并进行信号调理后发送给CPU控制单元来进行自动控制，也可通过此参数判断照明光源的好坏。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述电压检测模块包括依次连接的电压互感器、整流电路、放大滤波电路和信号调理电路，用以对照明***的工作电源进行监测，并将交流电压信号进行信号调理后发送给CPU控制单元来实现节能目的。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述电流检测模块包括依次连接的电压互感器、整流电路、放大滤波电路和信号调理电路，用以对照明***的工作电流进行监测，并将交流电流信号进行信号调理后发送给CPU控制单元来实现快速判断故障的目的。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述GPS模块包括GS-91模块，CPU控制单元根据GPS时间和位置信息进行计算开启路灯和关闭路灯时间。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述GPRS单元由GPRS主控模块、SIM卡座、TTL串行通信接口组成。所述GPRS主控模块采用高性能工业级GSM/GPRS双频单元SIM300C，拥有功能完备的***接口和高稳定性。CPU控制单元通过GPRS网络将路灯***的参数数据信息上传到上位机来实现能耗的统计，同时通过GPRS网络接受上位机的工作指令来实现远程对路灯照明能效跟踪的控制功能。
上述的路灯照明能效跟踪控制管理装置中，所述存储模块包括EEPROM数据存储器。
本发明的有益效果是，采用上述结构后，本发明能够实现对路灯照明的智能控制和路灯能耗的监控，不仅能够独立使用，而且可以联网使用，可取代现有的照明控制器、时钟控制器、光控制器、无线传输单元等装置来对路灯照明***进行能效跟踪控制，实现了节能减排的目的，适合于大型公共建筑、电子工厂、院校、住宅小区、户外广告、路灯等智能化集中控制与运行统计管理。
附图说明
图1是本发明的***结构图；
图2是本发明一具体应用的结构示意图；
图3为本发明所述CPU控制单元的电原理图；
图4为本发明所述电源单元的结构图；
图5为本发明所述照度检测模块的结构图；
图6为本发明所述电压检测模块的结构图；
图7为本发明所述电流检测模块的结构图；
图8为本发明所述GPS模块的电路图；
图9为本发明所述GPRS单元的电路图；
图10为本发明所述存储模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，本发明的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，包括CPU控制单元以及分别与CPU控制单元连接的照度检测模块、电压检测模块、电流检测模块、I/O控制模块、无线远程监控模块、通信模块、存储模块、液晶显示屏及键盘模块和电源模块；所述照度检测模块用以检测照明环境亮度参数并将检测数据信息发送给CPU控制单元；所述电压检测模块用以对照明***的工作电源进行监测并将监测数据信息发送给CPU控制单元；所述电流检测模块用于对照明***光源的工作状态进行不断监测并将监测数据信息发送给CPU控制单元；所述I/O控制模块包括若干个I/O接口，用以对路灯照明***进行控制；所述无线远程监控模块包括GPS模块，所述GPS模块用以为CPU控制单元提供时间信息和位置信息；所述通信模块包括GPRS单元，所述GPRS单元用于将路灯***的参数数据信息上传到上位机，并将上位机的工作指令发送给CPU控制单元；所述存储模块用来存储控制***的历史数据、开关灯控制方案、场景控制方案、工作状态数据和处理报警信息；所述液晶显示屏及键盘模块用于与CPU控制单元进行人机交互；所述CPU控制单元对采集的的电压值和电流值进行有功功率、无功功率、功率因数、电量等参数的计算，并通过I/O控制模块对照明***进行控制操作，通过GPRS单元将路灯***的参数数据信息上传到上位机并执行上位机的工作指令，同时将数据存储在存储模块中；所述电源模块由依次连接的高抗电强度隔离变压器、整流桥、滤波单元和稳压单元组成，将市电220V交流电源转换为直流电源，用以提供工作电源。
图2是本发明一具体应用的结构示意图。如图2所示，在实际应用过程中，路灯照明能效跟踪控制管理装置对路灯照明***的各个路灯控制支路采集电流电压信号，并根据检测的照明环境亮度信息通过接触器控制单元来控制路灯照明***的各个路灯支路，电网为路灯照明能效跟踪控制管理装置和接触器控制单元提供工作电源，路灯照明能效跟踪控制管理装置通过GPRS单元接入GPRS通信网络与上位机进行通信。
图3为本发明所述CPU控制单元的电原理图。如图3所示，所述CPU控制单元包括32位ARM主控芯片STM32F103，STM32F103芯片运算速度快，性价比高，并提供丰富的常用外设接口，能很好的满足***的设计需要。
图4为本发明所述电源单元的结构图。如图4所示，所述电源模块由依次连接的高抗电强度隔离变压器、整流桥、滤波单元和稳压单元组成，将市电220V交流电源转换为5V、12V、24V直流电源，用以提供工作电源。电源模块通过高抗电强度隔离变压器可以将输入和输出电源相隔离，滤波单元对电源稳波进行过滤，屏蔽了电网噪声，通过稳压单元有效抵制电网的波动。
图5为本发明所述照度检测模块的结构图。如图5所示，所述照度检测模块包括依次连接的硅兰光伏探测器、滤波电路、放大电路和信号调理电路，用以把光照强度转化为电能并进行信号调理后发送给CPU控制单元来进行自动控制，也可通过此参数判断照明光源的好坏。
图6为本发明所述电压检测模块的结构图。如图6所示，所述电压检测模块包括依次连接的电压互感器、整流电路、放大滤波电路和信号调理电路，用以对照明***的工作电源进行监测，并将交流电压信号进行信号调理后发送给CPU控制单元来实现节能目的。
图7为本发明所述电流检测模块的结构图。如图7所示，所述电流检测模块包括依次连接的电压互感器、整流电路、放大滤波电路和信号调理电路，用以对照明***的工作电流进行监测，并将交流电流信号进行信号调理后发送给CPU控制单元来实现快速判断故障的目的。
图8为本发明所述GPS模块的电路图。如图8所示，所述GPS模块采用高性能工业级模块GS-91，GS-91不仅拥有简单的连接接口，而且具有定位速度快、定位精确和高稳定性的特点，CPU控制单元根据GPS时间和位置信息进行计算开启路灯和关闭路灯时间。
图9为本发明所述GPRS单元的电路图。如图9所示，所述GPRS单元由GPRS主控模块、SIM卡座、TTL串行通信接口组成。所述GPRS主控模块采用高性能工业级GSM/GPRS双频单元SIM300C，拥有功能完备的***接口和高稳定性。CPU控制单元通过GPRS网络将路灯***的参数数据信息上传到上位机来实现能耗的统计，同时通过GPRS网络接受上位机的工作指令来实现远程对路灯照明能效跟踪的控制功能。
图10为本发明所述存储模块的电路图。如图10所示，所述存储模块包括EEPROM数据存储器，主要由一片FM25L16组成，用来存储控制***的历史数据、存储开关灯控制方案、场景控制方案、状态数据和及处理报警信息等。
本发明控制器通过液晶显示屏及键盘模块提供了友好的人机交互能力。液晶显示模块可显示汉字和西文字符，显示内容包括***参数、运行状态及运行方案等；薄膜键盘可对控制器进行各类参数设置，也能现场查询***运行信息。
本发明所述的该路灯照明能效跟踪控制管理装置有远程控制、手动控制和自动控制三种工作模式，具有对路灯照明***的多路分区智能开关进行控制功能、回路开关监控及运行参数采集功能、运行状态与运行数据发送功能，远程的上级监控中心可通过GPRS实时与控制管理装置通信，实现远程数据统计分析和修改各类参数、开关灯控制方案、场景控制方案、状态数据及处理报警信息等。

Claims (9)

1.一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，包括CPU控制单元以及分别与CPU控制单元连接的照度检测模块、电压检测模块、电流检测模块、I/O控制模块、无线远程监控模块、通信模块、存储模块和液晶显示屏及键盘模块；所述照度检测模块用以检测照明环境亮度参数并将检测数据信息发送给CPU控制单元；所述电压检测模块用以对照明***的工作电源进行监测并将监测数据信息发送给CPU控制单元；所述电流检测模块用于对照明***光源的工作状态进行不断监测并将监测数据信息发送给CPU控制单元；所述I/O控制模块包括若干个I/O接口，用以对路灯照明***进行控制；所述无线远程监控模块包括GPS模块，所述GPS模块用以为CPU控制单元提供时间信息和位置信息；所述通信模块包括GPRS单元，所述GPRS单元用于将路灯***的参数数据信息上传到上位机，并将上位机的工作指令发送给CPU控制单元；所述存储模块用来存储控制***的历史数据、开关灯控制方案、场景控制方案、工作状态数据和处理报警信息；所述液晶显示屏及键盘模块用于与CPU控制单元进行人机交互；所述CPU控制单元对采集的数据信息进行分析处理，并通过I/O控制模块对照明***进行控制操作，通过GPRS单元将路灯***的参数数据信息上传到上位机并执行上位机的工作指令，同时将数据存储在存储模块中。
2.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，还包括电源模块，所述电源模块由依次连接的高抗电强度隔离变压器、整流桥、滤波单元和稳压单元组成，将市电220V交流电源转换为直流电源，用以提供工作电源。
3.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述CPU控制单元包括32位ARM主控芯片STM32F103。
4.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述照度检测模块包括依次连接的硅兰光伏探测器、滤波电路、放大电路和信号调理电路，用以把光照强度转化为电能并进行信号调理后发送给CPU控制单元。
5.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述电压检测模块包括依次连接的电压互感器、整流电路、放大滤波电路和信号调理电路，用以对照明***的工作电源进行监测，并将交流电压信号进行信号调理后发送给CPU控制单元。
6.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述电流检测模块包括依次连接的电压互感器、整流电路、放大滤波电路和信号调理电路，用以对照明***的工作电流进行监测，并将交流电流信号进行信号调理后发送给CPU控制单元。
7.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述GPS模块包括GS-91模块。
8.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述GPRS单元由GPRS主控模块、SIM卡座、TTL串行通信接口组成。
9.根据权利要求1所述的一种路灯照明能效跟踪控制管理装置，其特征是，所述存储模块包括EEPROM数据存储器。
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