CN106879135A - 一种LoRa无线智能路灯照明控制*** - Google Patents
一种LoRa无线智能路灯照明控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种LoRa无线智能路灯照明控制***,采用基于433/868/915MHz频段的LoRa无线技术LoRa无线技术、云端技术、大数据库技术对路灯进行远距离测控,能对1~4头路灯上的每盏灯进行独立控制,并能进行电能计量,电费预付费控制,对不同道路的路灯作分组控制,能对环境感应作出节能动作,并实时进行故障检测,故障定位并报警。能广泛应用于高速公路、普通公路、道路等,本智能照明控制***能精确到每盏灯的开关灯和调光,还能进行分组控制,能在默认参数设定的情况下,便可智能的进行开灯、关灯、调光,并且具备故障报警、故障定位、管理信息推送、环境感知、电能统计、电费预付费、本地设备监控、远程设备监控、移动设备监控的功能。
Description
技术领域
本发明涉及路灯只能控制***,特别涉及一种LoRa无线智能路灯照明控制***。
背景技术
目前路灯都以人工、定时或光敏开关控制,光敏开关容易受到污染的影响而失去作用,定时开关在不同的季节、和特殊天气中控制方式不灵活,零散的灯具和广阔的地域分布,带来了控制管理的不方便,控制界面不直观,能源浪费严重,故障巡检费用高,维护和维修麻烦。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明提供了一种LoRa无线智能路灯照明控制***,采用基于433/868/915MHz频段的LoRa无线技术LoRa无线技术、云端技术、大数据库技术对路灯进行远距离测控,能对1~4头路灯上的每盏灯进行独立控制,并能进行电能计量,电费预付费控制,对不同道路的路灯作分组控制,能对环境感应作出节能动作,并实时进行故障检测,故障定位并报警。能广泛应用于高速公路、普通公路、道路等。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种LoRa无线智能路灯照明控制***,包含智能电源、终端控制器、photocell路灯控制器、环境传感器、网关控制器、服务器控制软件、PC端客户端应用模块、PC端WEB应用模块、云端服务器控制模块、移动端APP应用模块。
所述智能电源、环境感知传感器、终端控制器、photocell路灯控制器、网关控制器都涉及远距离通讯,都含有LoRa无线通讯;
所述的终端控制器,可用于单头,双头,最多4头的路灯,控制1~4路灯具回路的开关,输出1~4路0-10V的调光信号和DALI信号来控制电源的调光;
所述智能电源是普通调光电源内置了单路终端控制器的电源,安装于路灯灯壳中,所述智能电源记录预付费的充值信息,实时对用电情况进行计费,接收0-10V和DALI信号来调光;且智能电源接收指令来控制电源的开和关,记录预付费的充值信息,实时对用电情况进行计费,输出0-10V和DALI2信号来控制电源的调光;
所述photocell路灯控制器,属于单路终端控制器,内置光敏传感器,并且接口遵守7pin ANSI C136.41标准,与7pin ANSI C136.41标准的路灯插座连接,并控制灯具回路的开关带电能计量,电费计费功能,输出0-10V或DALI信号来控制电源的调光;(photocell路灯控制器具体是安装在哪里,与其他部分有无连接关系)
所述的网关控制器安装于高杆灯的杆体上,用于将LoRa通讯的集中控制器、终端控制器、环境感知传感器连接到IP网络与服务器之间进行通讯;
所述的环境传感器同样安装于高杆灯的杆体上,用于进行天气监测,并通过LoRA无线网络发送数据到网关;
所述的服务器控制模块,运行在充当服务器角色的计算设备中;接收IP网络中人工发出的指令发给网关控制器;收集连接到IP网络的网关控制器采集到的数据保存到本地数据库和云端数据库中;利用大数据库统计和计算各种数据;
所述PC客户端应用模块,与服务器端对应的本地和远程windows桌面***的客户端软件,用于显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据;
所述PC浏览器WEB应用模块,与服务器端对应的在本地和远程PC上浏览器的WEB客户端软件,用于显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据;
所述云端服务器控制模块,使远程PC,移动手机和平板可以根据权限连接到本地服务器***,并备份数据到云端大数据库,使得服务供应商可以收到故障信息,主动为客户进行服务;
所述移动端APP应用模块,能在手机,平板上显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据。。
作为本发明的进一步改进,所述的网关控制器由ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、LoRa通讯模块、GPS模块、ETH通讯模块或蜂窝通讯模块组成;网关收集LoRa网中的控制器、终端控制器、环境感知传感器的各种状态数据,并暂存一部分数据,所有数据通过ETH以太网或蜂窝通讯形式发送到IP网络,并发送给服务器;同时接收IP网络中服务器发来的数据,并处理,和转发指令给LoRa网络中的集中控制器、终端控制器、环境感知传感器;
作为本发明的进一步改进,所述环境传感器内置ARM处理器,LoRa通讯模块,GPS元件监测当地经纬度和当地时间;ARM处理器发出时间基准负责全网时间校对,计算当地日出日落时间,天亮天黑时间;照度元件,风速测量元件对浓雾,雾霾,大风,台风,日全时等进行天气监测,并通过LoRA无线网络发送数据到网关。
作为本发明的进一步改进,所述的智能电源由恒流调光电源、ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、继电器(电磁式,电子式)、电压电流功率电能监测芯片、LoRa通讯模块和CAN总线通讯模块组成;终端控制器从通讯模块接收指令,经过ARM处理器逻辑计算,用于驱动继电器控制灯具回路的开关,输出0-10V电压信号控制电源调光,输出DALI指令控制带DALI接口的电源调光。
作为本发明的进一步改进,所述的photocell路灯控制器由ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、继电器(电磁式,电子式)、电压电流功率电能监测芯片、LoRa通讯模块组成;控制器从通讯模块接收指令,经过ARM处理器逻辑计算,用于驱动继电器控制灯具回路的开关,输出0-10V电压信号控制电源调光,输出DALI指令控制带DALI接口的电源调光;光敏传感器用于读取环境光照值,和断网时用于最简单的光敏开关灯控制;
本发明的有益效果是:本智能照明控制***能精确到每盏灯的开关灯和调光,还能进行分组控制,能在默认参数设定的情况下,便可智能的进行开灯、关灯、调光,并且具备故障报警、故障定位、管理信息推送、环境感知、电能统计、电费预付费、本地设备监控、远程设备监控、移动设备监控的功能,相比现有技术其具有以下优点:
1)对LED灯的智能控制提高55%的节能率,提高80%的LED使用寿命,提高60%能效比;
2)动态感应调光技术,减少了无人灯的能耗,与传统控制相比,至少降低50%的CO2排放;
3)通过GPS经纬度和季节计算日出日落时间,在全球范围零设置,自动调节照明开关时间;
4)故障主动报警,快速GPS显示定位,维修维护方便,降低90%的人力成本;
5)移动端监控和故障通知,提高70%的工作执行效率;
6)自动检测雾霾,日全食,车流,暴雨,大雾等环境进行多重联动照明控制;
7)用加密技术保证了整个***控制的安全和大数据信息的安全。
8)多级操作权限控制,历史数据查询统计,电能计量趋势分析,预付费控制***。
9)网络断线时,内置离线控制策略自运控制,内置大容量储存器保存计量数据长达60天。
10)可广泛应用于高速公路、普通公路、道路等各种场景的智能控制。
附图说明
图1为本发明外部结构示意图;
图2为本发明原理结构示意图;
图3为本发明网关控制器内部结构示意图;
图4为本发明环境传感器内部结构示意图;
图5为本发明智能电源内部结构示意图;
图6为本发明终端控制器内部结构示意图;
图7为本发明photocell路灯控制器内部结构示意图;
图8为本发明***原理概要图;
图1中标示:1-路灯灯杆;2-灯壳;3-网关控制器;4-环境传感器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
图1-2示出了本发明一种LoRa无线智能路灯照明控制***的一种实施方式,包含智能电源、终端控制器、photocell路灯控制器、环境传感器、网关控制器、服务器控制软件、PC端客户端应用模块、PC端WEB应用模块、云端服务器控制模块、移动端APP应用模块。
所述智能电源、环境感知传感器、终端控制器、photocell路灯控制器、网关控制器都涉及远距离通讯,都含有LoRa无线通讯;
所述的终端控制器,可用于单头,双头,最多4头的路灯,控制1~4路灯具回路的开关,输出1~4路0-10V的调光信号和DALI信号来控制电源的调光;
所述智能电源是调光电源内置了单路终端控制器的电源,安装于路灯灯壳中,所述智能电源记录预付费的充值信息,实时对用电情况进行计费,接收0-10V和DALI信号来调光,如图5所示;且智能电源接收指令来控制电源的开和关,记录预付费的充值信息,实时对用电情况进行计费,输出0-10V和DALI2信号来控制电源的调光;
所述photocell路灯控制器,属于单路终端控制器,内置光敏传感器,并且接口遵守7pin ANSI C136.41标准,与 遵守7pin ANSI C136.41标准的路灯插座连接,并控制灯具回路的开关带电能计量,电费计费功能,输出0-10V或DALI信号来控制电源的调光;
所述的网关控制器安装于高杆灯的杆体上,用于将LoRa通讯的集中控制器、终端控制器、环境感知传感器连接到IP网络与服务器之间进行通讯;
所述的环境传感器同样安装于高杆灯的杆体上,用于进行天气监测,并通过LoRA无线网络发送数据到网关;
所述的终端控制器,控制灯具回路的开关,输出0-10V和DALI信号来控制电源的调光;
所述的服务器控制模块,运行在充当服务器角色的计算设备中;接收IP网络中人工发出的指令发给网关控制器;收集连接到IP网络的网关控制器采集到的数据保存到本地数据库和云端数据库中;利用大数据库统计和计算各种数据;
所述PC客户端应用模块,与服务器端对应的本地和远程windows桌面***的客户端软件,用于显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据;
所述PC浏览器WEB应用模块,与服务器端对应的在本地和远程PC上浏览器的WEB客户端软件,用于显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据;
所述云端服务器控制模块,使远程PC,移动手机和平板可以根据权限连接到本地服务器***,并备份数据到云端大数据库,使得服务供应商可以收到故障信息,主动为客户进行服务;
所述移动端APP应用模块,能在手机,平板上显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据。。
所述的网关控制器由ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、LoRa通讯模块、GPS模块、ETH通讯模块或蜂窝通讯模块组成;网关收集LoRa网中的控制器、终端控制器、环境感知传感器的各种状态数据,并暂存一部分数据,所有数据通过ETH以太网或蜂窝通讯形式发送到IP网络,并发送给服务器;同时接收IP网络中服务器发来的数据,并处理,和转发指令给LoRa网络中的集中控制器、终端控制器、环境感知传感器,如图3所示;
所述环境传感器内置ARM处理器,LoRa通讯模块,GPS元件监测当地经纬度和当地时间;ARM处理器发出时间基准负责全网时间校对,计算当地日出日落时间,天亮天黑时间;照度元件,风速测量元件对浓雾,雾霾,大风,台风,日全时等进行天气监测,并通过LoRA无线网络发送数据到网关,如图4所示。
所述的智能电源由恒流调光电源、ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、继电器(电磁式,电子式)、电压电流功率电能监测芯片、LoRa通讯模块和CAN总线通讯模块组成;终端控制器从通讯模块接收指令,经过ARM处理器逻辑计算,用于驱动继电器控制灯具回路的开关,输出0-10V电压信号控制电源调光,输出DALI指令控制带DALI接口的电源调光,如图6所示。
所述的photocell路灯控制器由ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、继电器(电磁式,电子式)、电压电流功率电能监测芯片、LoRa通讯模块组成;控制器从通讯模块接收指令,经过ARM处理器逻辑计算,用于驱动继电器控制灯具回路的开关,输出0-10V电压信号控制电源调光,输出DALI指令控制带DALI接口的电源调光;光敏传感器用于读取环境光照值,和断网时用于最简单的光敏开关灯控制;如图7所示。
自动案例一(人流,车流节能照明):
环境传感器感应到所监视道路的人员和车在监测点范围内移动,环境传感器向LoRa无线网发出物体active信号 ,路灯终端控制器和服务器都能收到该信号;根据人工预先的功能设定,该分组的路灯终端控制器自动操作调光至明亮,使得监测地点高照度,服务器实时显示照明状态;
如果人工对流动节能照明功能关闭,则该分组的路灯终端控制器和服务器接收到active不会动作;
网关,IP网,服务器断线失效的情况下,不影响该功能的自动操作,但服务器不能实时显示照明状态;
环境传感器感应到所监视道路的人员和车流超出监测点范围,环境传感器向LoRa无线网发出物体active_over信号 ,该分组的路灯终端控制器和服务器都能收到该信号;根据人工预先的功能设定,该分组的路灯终端控制器自动操作调光至暗,或间隔亮灯,使得监测地点保持最低的照度进行节能,服务器并实时显示照明状态;
自动案例二(不同季节的精确定时开关灯)
路灯终端控制器的处理器每天根据GPS的日期,当地的经维度,当地的UTC时区,计算出当天的天亮天黑时间,进行精确的定时开关灯,相比容易受污染而失效的光敏开关,更加实用和节能;
但当路灯终端控制器损坏时,光敏开关和普通定时控制将承担最基本的控制,尽可能的减少白天亮灯的能源浪费。
自动案例三(自动故障报警)
当路灯的输出功率出现10%偏差时,或是功率输出始终小于5W时,判断为路灯故障,并发出本机的编号在控制电脑上显示,并发出定位信息给维修维护人员,维护人员在白天就可以通过GPS导航找到路灯,并对其进行维修动作 。作为灯具的供应商,也可以从云端看到故障信息,提醒用户,并及时向用户提供更换的配件。
Claims (5)
1.一种LoRa无线智能路灯照明控制***,其特征在于:包含智能电源、终端控制器、photocell路灯控制器、环境传感器、网关控制器、服务器控制软件、PC端客户端应用模块、PC端WEB应用模块、云端服务器控制模块、移动端APP应用模块;
所述智能电源、环境感知传感器、终端控制器、photocell路灯控制器、网关控制器都涉及远距离通讯,都含有LoRa无线通讯;
所述的终端控制器,可用于单头,双头,最多4头的路灯,控制1~4路灯具回路的开关,输出1~4路0-10V的调光信号和DALI信号来控制电源的调光;
所述photocell路灯控制器,属于单路终端控制器,内置光敏传感器,并且接口遵守7pin ANSI C136.41标准,与7pin ANSI C136.41标准路灯插座连接,并控制灯具回路的开关带电能计量,电费计费功能,输出0-10V或DALI信号来控制电源的调光;
所述的智能电源安装于路灯灯壳中,所述智能电源是普通调光电源内置了单路终端控制器的电源,所述智能电源记录预付费的充值信息,实时对用电情况进行计费,接收0-10V和DALI信号来调光;且智能电源接收指令来控制电源的开和关,记录预付费的充值信息,实时对用电情况进行计费,输出0-10V和DALI2信号来控制电源的调光;
所述的网关控制器安装于高杆灯的杆体上,用于将LoRa通讯的集中控制器、终端控制器、环境感知传感器连接到IP网络与服务器之间进行通讯;
所述的环境传感器同样安装于高杆灯的杆体上,用于进行天气监测,并通过LoRA无线网络发送数据到网关;
所述的服务器控制模块,运行在充当服务器角色的计算设备中;接收IP网络中人工发出的指令发给网关控制器;收集连接到IP网络的网关控制器采集到的数据保存到本地数据库和云端数据库中;利用大数据库统计和计算各种数据;
所述PC客户端应用模块,与服务器端对应的本地和远程windows桌面***的客户端软件,用于显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据;
所述PC浏览器WEB应用模块,与服务器端对应的在本地和远程PC上浏览器的WEB客户端软件,用于显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据;
所述云端服务器控制模块,使远程PC,移动手机和平板可以根据权限连接到本地服务器***,并备份数据到云端大数据库,使得服务供应商可以收到故障信息,主动为客户进行服务;
所述移动端APP应用模块,能在手机,平板上显示控制***中所有控制器和灯具的运行状态,并提供操作界面,可以进行人工控制;显示服务器记录在数据库中的各种状态数据。
2.根据权利要求1所述的一种LoRa无线智能路灯照明控制***,其特征在于:所述的网关控制器由ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、LoRa通讯模块、GPS模块、ETH通讯模块或蜂窝通讯模块组成;网关收集LoRa网中的控制器、终端控制器、环境感知传感器的各种状态数据,并暂存一部分数据,所有数据通过ETH以太网或蜂窝通讯形式发送到IP网络,并发送给服务器;同时接收IP网络中服务器发来的数据,并处理,和转发指令给LoRa网络中的集中控制器、终端控制器、环境感知传感器。
3.根据权利要求1所述的一种LoRa无线智能路灯照明控制***,其特征在于:所述环境传感器内置ARM处理器,LoRa通讯模块,GPS元件监测当地经纬度和当地时间;ARM处理器发出时间基准负责全网时间校对,计算当地日出日落时间,天亮天黑时间;照度元件,风速测量元件对浓雾,雾霾,大风,台风,日全时等进行天气监测,并通过LoRA无线网络发送数据到网关。
4.根据权利要求1所述的一种LoRa无线智能路灯照明控制***,其特征在于:所述的智能电源由恒流调光电源、ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、继电器(电磁式,电子式)、电压电流功率电能监测芯片、LoRa通讯模块和CAN总线通讯模块组成;终端控制器从通讯模块接收指令,经过ARM处理器逻辑计算,用于驱动继电器控制灯具回路的开关,输出0-10V电压信号控制电源调光,输出DALI指令控制带DALI接口的电源调光。
5.根据权利要求1所述的一种LoRa无线智能路灯照明控制***,其特征在于:所述的photocell路灯控制器由ARM处理器、储存器(电子式)、备份电池、继电器(电磁式,电子式)、电压电流功率电能监测芯片、LoRa通讯模块组成;控制器从通讯模块接收指令,经过ARM处理器逻辑计算,用于驱动继电器控制灯具回路的开关,输出0-10V电压信号控制电源调光,输出DALI指令控制带DALI接口的电源调光;光敏传感器用于读取环境光照值,和断网时用于最简单的光敏开关灯控制。
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