CN106211510A - 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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蒋乙明
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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***及其控制方法，包括远程监控***、监控网关和动态节能控制器，所述远程监控***包括上位机和GPRS无线通讯单元A，所述监控网关包括GPRS无线通讯单元B、数椐处理单元和ZigBee通讯模块，所述动态节能控制器包括数字式智能主控MCU、H桥驱动电路和节能路灯电路。本发明输出电压、电流可控制，也可定时调节，可以根据具体需求设定实现按需照明，合理降低路灯功耗，节省用电费用可达35％以上；7、产品基于物联网设计，使用后可远程监控灯具工作状态，能及时发现灯具异常，并节省夜晚巡线人力。

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
本发明涉及路灯控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网智能控制的节能路灯***及其控制方法。
背景技术
路灯是城镇基础性设施，在城镇道路照明中起到了不可替代的作用。目前普遍采用的路灯控制方法有人工干预、时钟控制和DDS独立控制技术，这些控制方法均不能实现单灯控制、故障诊断和故障定位，难以及时、准确掌握路灯的工作状态，在维护和管理上浪费大量人力物力，且不论时节和路况，均“全夜灯恒照度”，浪费大量电能，同时现在的路灯都在较高电压下工作，且受到电压、频率的影响，电压、电流不可调节，不能根据实际需要来调节路灯电压、电流。
物联网是指通过传感器、射频识别(RFID)、全球定位***、二码等信息感知设备，按约定的协议连接起来，通过有线或无线网络进行信息交换和通信，以实现智能化识别、数据采集、智能控制、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，如今传感器、网络传输、全球定位等。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于物联网智能控制的节能路灯***及其控制方法。
本发明提出的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，包括远程监控***、监控网关和动态节能控制器，所述远程监控***包括上位机和GPRS无线通讯单元A，所述监控网关包括GPRS无线通讯单元B、数椐处理单元和ZigBee通讯模块，所述动态节能控制器包括数字式智能主控MCU、H桥驱动电路和节能路灯电路，所述节能路灯电路依次包括交流电源输入端、防雷击电路、EMI滤波器、输入电压/电流/功率/功率因数采集器、AC/DC转换电路、APFC电路、H桥、输出LC滤波器、输出电压/电流采集器和电压/频率可变交流电源输出端，所述远程监控***与监控网关、监控网关与动态节能控制器均采用无线连接，所述智能主控MCU通过SVPWM驱动信号控制H桥驱动电路，所述H桥驱动电路与H桥电连接，所述输入电压/电流/功率/功率因数采集器输出端与ZigBee通讯模块无线连接，所述输出电压/电流采集器的输出端与数字式智能主控MCU电连接，所述ZigBee通讯模块与数字式智能主控MCU无线连接。
优选地，所述数字式智能主控MCU包括环境检测单元、时钟储存单元、控制脉宽调制单元和定位单元。
优选地，所述环境检测单元包括光强检测模块、红外检测模块、A/D转换模块和信号放大电路，所述时钟储存单元包括时钟芯片和晶振电路，所述控制脉宽调制单元包括PWM控制器和稳压电路，所述定位单元包括GPS定位***和稳压电路。
一种基于物联网智能控制的节能路灯的控制方法，具体控制方法如下：
***分正常工作模式和智能工作模式两种；
正常工作模式是设定好每天路灯亮的时间和关闭时间；
智能工作模式，当进入黑夜或因天气因素导致阴暗时，路灯***进入智能工作模式，当红外检测模块检测到有人或车通过时，控制中心立即控制脉宽调制单元产生波形控制继电器点亮路灯，当人或车远离路灯时，时钟储存单元开始记录人或车离开路灯时间，当达到设定时间时，路灯关闭，当到达日出时，光强检测模块检测到光强，这时***就会关闭所有路灯，智能工作模式就会进入待机状态；
在正常工作模式和智能工作模式下，若路灯亮灭异常，定位单元开始工作，并将定位到的故障路灯所在地的坐标通过数字式智能主控MCU传达给监控网关，监控网关把信息传达给远程监控***，最终远程监控***会收到该信息并加以显示和提醒；
可以根据需求，在远程监控***的上位机上设置指令切换工作模式以及路灯工作状态。
本发明中，1、对输入交流电源电压要求低，可以在125V以上的低压工作，同时确保在路灯照明线路末端正常工作，使用后可提升高压钠灯亮灯率；2、输出电压、频率不受输入交流电电压、频率影响，可根据驱动需要自动调节；3、驱动、控制、检测功能都由32位高速单片机编程实现，调控实现全数字化；4、在配合原有电感镇流器使用时，不需要更改原有线路，只有串联到输入即可，且原电感镇流器补偿电容损坏时工作不受影响；5、产品功率因数高度达97％以上，效率大于94％，安装使用对电源网络几乎没有干扰，线路损耗得到有效的降低；6、输出电压、电流可控制，也可定时调节，可以根据具体需求设定实现按需照明，合理降低路灯功耗，节省用电费用可达35％以上；7、产品基于物联网设计，使用后可远程监控灯具工作状态，能及时发现灯具异常，并节省夜晚巡线人力。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明动态节能控制器结构示意图；
图中:1-远程监控***、11-上位机、12-GPRS无线通讯单元A、2-监控网关、21-GPRS无线通讯单元B、22-数椐处理单元、23-ZigBee通讯模块、3-动态节能控制器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
本发明提出的一种基于物联网智能控制的节能路灯***，包括远程监控***1、监控网关2和动态节能控制器3，远程监控***1包括上位机11和GPRS无线通讯单元A12，监控网关2包括GPRS无线通讯单元B21、数椐处理单元22和ZigBee通讯模块23，动态节能控制器3包括数字式智能主控MCU、H桥驱动电路和节能路灯电路，节能路灯电路依次包括交流电源输入端、防雷击电路、EMI滤波器、输入电压/电流/功率/功率因数采集器、AC/DC转换电路、APFC电路、H桥、输出LC滤波器、输出电压/电流采集器和电压/频率可变交流电源输出端，远程监控***1与监控网关2、监控网关2与动态节能控制器3均采用无线连接，智能主控MCU通过SVPWM驱动信号控制H桥驱动电路，H桥驱动电路与H桥电连接，输入电压/电流/功率/功率因数采集器输出端与ZigBee通讯模块无线连接，输出电压/电流采集器的输出端与数字式智能主控MCU电连接，ZigBee通讯模块23与数字式智能主控MCU无线连接，数字式智能主控MCU包括环境检测单元、时钟储存单元、控制脉宽调制单元和定位单元，环境检测单元包括光强检测模块、红外检测模块、A/D转换模块和信号放大电路，时钟储存单元包括时钟芯片和晶振电路，控制脉宽调制单元包括PWM控制器和稳压电路，定位单元包括GPS定位***和稳压电路。
一种基于物联网智能控制的节能路灯的控制方法，具体控制方法如下：
***分正常工作模式和智能工作模式两种；
正常工作模式是设定好每天路灯亮的时间和关闭时间；
智能工作模式，当进入黑夜或因天气因素导致阴暗时，路灯***进入智能工作模式，当红外检测模块检测到有人或车通过时，控制中心立即控制脉宽调制单元产生波形控制继电器点亮路灯，当人或车远离路灯时，时钟储存单元开始记录人或车离开路灯时间，当达到设定时间时，路灯关闭，当到达日出时，光强检测模块检测到光强，这时***就会关闭所有路灯，智能工作模式就会进入待机状态；
在正常工作模式和智能工作模式下，若路灯亮灭异常，定位单元开始工作，并将定位到的故障路灯所在地的坐标通过数字式智能主控MCU传达给监控网关2，监控网关2把信息传达给远程监控***1，最终远程监控***1会收到该信息并加以显示和提醒；
可以根据需求，在远程监控***1的上位机11上设置指令切换工作模式以及路灯工作状态。
本发明中，1、对输入交流电源电压要求低，可以在125V以上的低压工作，同时确保在路灯照明线路末端正常工作，使用后可提升高压钠灯亮灯率；2、输出电压、频率不受输入交流电电压、频率影响，可根据驱动需要自动调节；3、驱动、控制、检测功能都由32位高速单片机编程实现，调控实现全数字化；4、在配合原有电感镇流器使用时，不需要更改原有线路，只有串联到输入即可，且原电感镇流器补偿电容损坏时工作不受影响；5、产品功率因数高度达97％以上，效率大于94％，安装使用对电源网络几乎没有干扰，线路损耗得到有效的降低；6、输出电压、电流可控制，也可定时调节，可以根据具体需求设定实现按需照明，合理降低路灯功耗，节省用电费用可达35％以上；7、产品基于物联网设计，使用后可远程监控灯具工作状态，能及时发现灯具异常，并节省夜晚巡线人力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于物联网智能控制的节能路灯***，包括远程监控***、监控网关和动态节能控制器，其特征在于，所述远程监控***包括上位机和GPRS无线通讯单元A，所述监控网关包括GPRS无线通讯单元B、数椐处理单元和ZigBee通讯模块，所述动态节能控制器包括数字式智能主控MCU、H桥驱动电路和节能路灯电路，所述节能路灯电路依次包括交流电源输入端、防雷击电路、EMI滤波器、输入电压/电流/功率/功率因数采集器、AC/DC转换电路、APFC电路、H桥、输出LC滤波器、输出电压/电流采集器和电压/频率可变交流电源输出端，所述远程监控***与监控网关、监控网关与动态节能控制器均采用无线连接，所述智能主控MCU通过SVPWM驱动信号控制H桥驱动电路，所述H桥驱动电路与H桥电连接，所述输入电压/电流/功率/功率因数采集器输出端与ZigBee通讯模块无线连接，所述输出电压/电流采集器的输出端与数字式智能主控MCU电连接，所述ZigBee通讯模块与数字式智能主控MCU无线连接。
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，所述数字式智能主控MCU包括环境检测单元、时钟储存单元、控制脉宽调制单元和定位单元。
3.根据权利要求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，所述环境检测单元包括光强检测模块、红外检测模块、A/D转换模块和信号放大电路，所述时钟储存单元包括时钟芯片和晶振电路，所述控制脉宽调制单元包括PWM控制器和稳压电路，所述定位单元包括GPS定位***和稳压电路。
4.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的控制方法，其特征在于，具体控制方法如下：
***分正常工作模式和智能工作模式两种；
正常工作模式是设定好每天路灯亮的时间和关闭时间；
智能工作模式，当进入黑夜或因天气因素导致阴暗时，路灯***进入智能工作模式，当红外检测模块检测到有人或车通过时，控制中心立即控制脉宽调制单元产生波形控制继电器点亮路灯，当人或车远离路灯时，时钟储存单元开始记录人或车离开路灯时间，当达到设定时间时，路灯关闭，当到达日出时，光强检测模块检测到光强，这时***就会关闭所有路灯，智能工作模式就会进入待机状态；
在正常工作模式和智能工作模式下，若路灯亮灭异常，定位单元开始工作，并将定位到的故障路灯所在地的坐标通过数字式智能主控MCU传达给监控网关，监控网关把信息传达给远程监控***，最终远程监控***会收到该信息并加以显示和提醒；
可以根据需求，在远程监控***的上位机上设置指令切换工作模式以及路灯工作状态。
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