CN104582201A - 一种基于物联网智能控制的节能路灯***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网智能控制的节能路灯***，控制单元中心(2)设置在每个路灯上，包括数据处理单元(201)、输入单元(202)、定位单元(203)、环境检测单元(204)、脉宽调制单元(205)、时钟存储单元(206)和数据传输单元(207)，数据处理单元(201)相应的I/O口与其它六个单元连接，数据传输单元(207)通过无线通信网络与分控中心及其它控制单元中心(2)进行双向通信。发明可根据时节和实时路况信息调节路灯工作状态，也可根据主控中心的指令改变路灯工作状态，还可向主控中心反馈故障路灯情况，实用且节能。

Description

一种基于物联网智能控制的节能路灯***及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种城镇照明***，特别是涉及一种基于物联网智能控制的节能路灯***。
背景技术
路灯是人们日常生活不可或缺的基础性公共设施，随着经济的快速发展，道路负荷的增大，道路安全引起人们越来越多的关注，城镇照明***的重要性和节能性之间的不协调也备受关注。目前，城镇照明***采用传统的光控或时控的控制方式，整夜运行且以恒定的光照强度照明，既与实际路况信息脱节，又浪费了电能，还给管理和维护带来不便。
采用先进的城镇照明***，可确保***稳定高效且有效节电，目前物联网技术日渐成熟，在生活中开始得到广泛应用，但所使用的城镇照明***并未很好的与物联网技术结合起来。
发明内容
本发明提供一种基于物联网智能控制的节能路灯***及其控制方法，解决现有照明***与实际路况信息脱节、持续照明造成能源浪费的问题，以及无法有效监控造成管理和维护困难的问题。
本发明与现有技术相同，包括主控中心、分控中心和控制单元中心，主控中心通过无线通信网络与一个或一个以上分控中心进行双向通信，分控中心通过无线通信网络与其他分控中心及一个或一个以上控制单元中心进行双向通信，不同之处在于：控制单元中心分别设置在路灯上，包括数据处理单元、输入单元、定位单元、环境检测单元、脉宽调制单元、时钟存储单元和数据传输单元，输入单元的输入键盘和液晶显示器与数据处理单元相应I/O口连接，定位单元的北斗或GPS定位模块与数据处理单元相应I/O口连接，环境检测单元的光强检测模块通过放大电路，经A/D转换电路后与数据处理单元相应I/O口连接，脉宽调制单元经稳压电路后与数据处理单元相应I/O口连接，时钟存储单元附晶振电路，与数据处理单元相应I/O口连接，数据传输单元经过无线通信网络与分控中心或其他控制单元中心进行双向通信。
环境检测单元可根据需求增加模块，如可增加磁阻传感器模块，可增加热释电红外传感器模块，还可增加多普勒雷达测速模块，数据处理单元可为所增加的模块分配I/O口。
数据传输单元可采用GPRS、3G、WiFi、ZigBee中的一种，较之于其它三种无线通信模式，ZigBee可以实现自组网，在分控中心或控制单元中心的数量或位置有变化时仍能重新组网，形成新的通信网络，因此本发明的数据传输单元采用ZigBee无线通信模块。
作为改进，所述热释电红外传感器的探头可结合使用菲涅尔透镜以增大有效探测距离。
一种基于物联网智能控制的节能路灯***的控制方法：
控制单元中心可根据主控中心的指令或自行调节路灯工作状态；
数据传输单元接收到主控中心的指令后，控制单元中心按指令要求控制路灯的亮灭和照明时长；
正常情况下，每天的日出时间至日落时间，路灯***处于待机状态，若遇上其它因素导致天气变暗，环境检测单元的光强检测模块会将信息传递给数据处理单元，数据处理单元启动脉宽调制单元产生波形控制路灯的亮灭；自日落时间开始，路灯持续亮至深夜，自深夜起，***进入智能模式，当有人或车出现在路灯周围时，环境检测单元会将信息传递给数据处理单元，数据处理单元控制脉宽调制单元产生波形控制路灯的亮灭，并根据人或车的速度计算本路灯的照明时长及下一盏路灯点亮的起始时间，如果下一盏路灯在没有接收到本路灯的信号或者还没到预定的起始点亮时间时又检测到人或车了，则优先按检测到人或车的方式点亮路灯。
无论控制单元中心正在执行主控中心的指令还是在自行调节路灯工作状态，一旦路灯出现异常亮灭，数据处理单元启动定位单元获取该路灯的信息，通过数据传输单元将其反馈到分控中心，最终反馈到主控中心。
本发明的优点与效果是：
本发明结合使用物联网和无线通信技术，设置了可扩展的环境检测单元，实现了可根据实际路况信息调节路灯工作状态，可反馈故障路灯信息的功能，且可按需改变路灯工作状态，在不影响行人和车辆行进的前提下既能避免电能浪费，又能给管理和维护带来方便。
附图说明
图1为本发明控制单元中心安装示意图。
图中标号为：1、路灯；2、控制单元中心。
图2为本发明控制单元中心的结构图。
图中标号为：201、数据处理单元；202、输入单元；203、定位单元；204、环境检测单元；205、脉宽调制单元；206、时钟存储单元；207、数据传输单元。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
图1给出了本发明一实施例控制单元中心安装示意图，图2给出了图1所述实施方式中控制单元中心2的结构图。
一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其架构如下：主控中心通过无线通信网络与一个或一个以上分控中心进行双向通信，分控中心通过无线通信网络与其他分控中心及一个或一个以上控制单元中心2进行双向通信。
在本实施例中，控制单元中心2分别设置在路灯上，包括数据处理单元201、输入单元202、定位单元203、环境检测单元204、脉宽调制单元205、时钟存储单元206和数据传输单元207，输入单元202的输入键盘和液晶显示器与数据处理单元201相应I/O口连接，定位单元203的北斗或GPS定位模块与数据处理单元201相应I/O口连接，环境检测单元204的光强检测模块通过放大电路，经A/D转换电路后与数据处理单元201相应I/O口连接，脉宽调制单元205经稳压电路后与数据处理单元201相应I/O口连接，时钟存储单元206附晶振电路，与数据处理单元201相应I/O口连接，数据传输单元207经过无线通信网络与分控中心或其他控制单元中心2进行双向通信。
控制单元中心2用于根据主控中心的指令或自行调节路灯的工作状态，其中：
数据处理单元201使用了STM32单片机，用于根据经纬度计算路灯所在地的日出日落时间，根据路况控制路灯的亮灭，在发现路灯异常亮灭时获取故障路灯的信息并反馈给分控中心，在任何时候接收到分控中心的指令，按指令控制路灯工作状态；
输入单元202由键盘和液晶显示器组成，用于输入和显示经纬度及日期时间；
定位单元203由卫星导航***接收器SoC解决方案、电平串口、稳压电路和电容滤波电路组成，用于定位故障路灯所在地；
环境检测单元204由光强检测模块、A/D转换模块和信号放大电路组成，用于检测路况以确定是否需要照明，路灯的亮灭信息还可作为是否存在故障的判断依据；
脉宽调制单元205由PWM脉宽调制型控制器和稳压电路组成，用于产生PWM方波控制继电器，从而控制路灯的渐亮和渐灭；
时钟存储单元206由时钟芯片和晶振电路组成，用于存储实时更新的日期和时间；
控制单元***数据传输单元207由无线通信模块组成，用于完成与分控中心和其它控制单元中心2的通信。
环境检测单元204可根据需求增加模块，例如为检测道路是否有车辆经过，可增加包括磁阻传感器模块；为检测道路是否有行人经过，可增加热释电红外传感器模块；为检测行人或车辆的速度，可增加多普勒雷达测速模块。
数据传输单元207可采用GPRS、3G、WiFi、ZigBee中的一种传输方式，本发明的数据传输单元207采用ZigBee无线通信模块。
为给行人和车辆提供足够大的照明区域，所述热释电红外传感器的探头结合使用了菲涅尔透镜，使得有效探测距离增大到10米。
所述的控制单元中心2包括一块备用可充电电池，在断电情况下该电池支持***续航工作。
一种基于物联网智能控制的节能路灯***的控制方法：
控制单元中心2可根据主控中心的指令或自行调节路灯工作状态；
数据传输单元207接收到主控中心的指令后，控制单元中心2按指令要求控制路灯的亮灭和照明时长；
正常情况下，每天的日出时间至日落时间，路灯***处于待机状态，若遇上其它因素导致天气变暗，环境检测单元204的光强检测模块会将信息传递给数据处理单元201，数据处理单元201启动脉宽调制单元205产生波形控制路灯的亮灭；自日落时间开始，路灯持续亮至深夜，自深夜起，***进入智能模式，当有人或车出现在路灯周围时，环境检测单元204会将信息传递给数据处理单元201，数据处理单元201控制脉宽调制单元205产生波形控制路灯的亮灭，并根据人或车的速度计算本路灯的照明时长及下一盏路灯点亮的起始时间，如果下一盏路灯在没有接收到本路灯的信号或者还没到预定的起始点亮时间时又检测到人或车了，则优先按检测到人或车的方式点亮路灯。
无论控制单元中心2正在执行主控中心的指令还是在自行调节路灯工作状态，一旦路灯出现异常亮灭，数据处理单元1启动定位单元203获取该路灯的信息，通过数据传输单元207将其反馈到分主控中心。

Claims (8)

1.一种基于物联网智能控制的节能路灯***，主控中心通过无线通信网络与一个或一个以上分控中心进行双向通信，分控中心通过无线通信网络与其他分控中心及一个或一个以上控制单元中心(2)进行双向通信，其特征在于：控制单元中心(2)分别设置在路灯上，包括数据处理单元(201)、输入单元(202)、定位单元(203)、环境检测单元(204)、脉宽调制单元(205)、时钟存储单元(206)和数据传输单元(207)，输入单元(202)的输入键盘和液晶显示器与数据处理单元(201)相应I/O口连接，定位单元(203)的北斗或GPS定位模块与数据处理单元(201)相应I/O口连接，环境检测单元(204)的光强检测模块通过放大电路，经A/D转换电路后与数据处理单元(201)相应I/O口连接，脉宽调制单元(205)经稳压电路后与数据处理单元(201)相应I/O口连接，时钟存储单元(206)附晶振电路，与数据处理单元(201)相应I/O口连接，数据传输单元(207)经过无线通信网络与分控中心或其他控制单元中心(2)进行双向通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其特征在于：所述环境检测单元(204)包括磁阻传感器模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其特征在于：所述环境检测单元(204)包括热释电红外传感器模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其特征在于：所述环境检测单元(204)包括多普勒雷达测速模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其特征在于：数据传输单元(207)可采用GPRS、3G、WiFi、ZigBee中的一种传输方式。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其特征在于：数据传输单元(207)采用ZigBee无线通信模块。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，其特征在于：所述热释电红外传感器的探头可结合使用菲涅尔透镜。
8.一种基于物联网智能控制的节能路灯***的控制方法，其特征在于：
控制单元中心(2)可根据主控中心的指令或自行调节路灯工作状态；
数据传输单元(207)接收到主控中心的指令后，控制单元中心(2)按指令要求控制路灯的亮灭和照明时长；
正常情况下，每天的日出时间至日落时间，路灯***处于待机状态，若遇上其它因素导致天气变暗，环境检测单元(204)的光强检测模块会将信息传递给数据处理单元(201)，数据处理单元(201)启动脉宽调制单元(205)产生波形控制路灯的亮灭；自日落时间开始，路灯持续亮至深夜，自深夜起，***进入智能模式，当有人或车出现在路灯周围时，环境检测单元(204)会将信息传递给数据处理单元(201)，数据处理单元(201)控制脉宽调制单元(205)产生波形控制路灯的亮灭，并根据人或车的速度计算本路灯的照明时长及下一盏路灯点亮的起始时间，如果下一盏路灯在没有接收到本路灯的信号或者还没到预定的起始点亮时间时又检测到人或车了，则优先按检测到人或车的方式点亮路灯。
无论控制单元中心(2)正在执行主控中心的指令还是在自行调节路灯工作状态，一旦路灯出现异常亮灭，数据处理单元(201)启动定位单元(203)获取该路灯的信息，通过数据传输单元(207)将其反馈到分控中心，最终反馈到主控中心。
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