CN112839417A - 城市路灯照明控制*** - Google Patents

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郑瑶
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周华安
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童轩
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Abstract

本发明涉及照明控制技术领域，公开一种城市路灯照明控制***，以便捷地实现节能控制。***包括：与监控中心建立通讯连接的主控制器，并以485总线直连第一类回路控制模块及用于与下级各子控制柜的LoRa数据采集器无线连接的LoRa无线协调器；且至少一受控灯具与第一类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；分别部署于子控制柜的各LoRa数据采集器以485总线直连第二类回路控制模块；且至少一受控灯具与第二类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；其中，主控制器本地设置或从监控中心获取对受控灯具进行控制的策略，并经LoRa无线协调器基于LoRa无线方式实现相应控制指令的交互。

Description

城市路灯照明控制***
技术领域
本发明涉及照明控制技术领域，尤其涉及一种城市路灯照明控制***。
背景技术
当前城市路灯控制通常采用传统的时序开关控制、人工控制，存在的开关灯规律不统一，甚至出现天黑不亮灯、白天亮灯等造成的安全隐患和能耗浪费、管理混乱、维护成本高、灵活性差等问题，急需现代化的路灯智能管理手段来提高路灯照明的工作与管理效率。
城市路灯控制应根据城市照明***的实际情况、不同区域的气象情况、道路交通流量情况、照明设计和管理等需求，采用按城市片区进行照明供电回路控制、调光控制或单灯控制等方式。可自动控制的智能化城市照明控制***是最具潜力的现代化照明控制***,通过设计路灯的智能控制方案，融入智能化的路灯管理手段，合理地控制路灯的开关时间，调节照明亮度，并实现如能耗采集等智能化功能，在满足城市道路照明的同时，达到节能的目的。
目前国内外已经出现了针对路灯控制的产品和应用，这类应用都是由工业控制***演进发展，将传统的组态软件控制***升级为无线远程遥控***，传统工业控制***的控制对象数量一般比较有限，应用***规模一般比较小，应用软件所能提供的数据容量以及计算资源都比较受限。大范围路灯的实时监控与分析，会涉及到大量数据的采集、运算、存储、分析。近两年，随着云计算技术的飞速发展与应用，物联网技术得到了迅速的推广普及。因此，将城市路灯全面纳入新型的城市物联网体系，是实现城市智能化照明控制的发展路线。
本发明研究和开发了一种采用LoRa通信技术的LoRa无线城市智慧灯联网照明控制***，可灵活设计路灯照明智能控制方案，合理地控制路灯的开关时间，调节照明亮度，对路灯进行故障状态监测，在满足城市道路照明的同时实现节能，并通过以太网或4G/5G网络开放数据接口，与云平台进行数据交互。同时，该***还可进行功能拓展，灵活实现如能耗采集等各种智能化功能。
发明内容
本发明目的在于公开一种城市路灯照明控制***，以便捷地实现节能控制。
为达上述目的，本发明公开一种城市路灯照明控制***，包括：
与上级监控中心建立通讯连接的主控制器；
所述主控制器还以485总线直连第一类回路控制模块及用于与下级各子控制柜的LoRa数据采集器无线连接的LoRa无线协调器，所述第一类回路控制模块用于控制第一供电回路的整体开关状态；且至少一受控灯具与所述第一类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；
分别部署于子控制柜的各所述LoRa数据采集器以485总线直连第二类回路控制模块，所述第二类回路控制模块用于控制一路受控灯具供电回路的整体开关状态；且至少一受控灯具与所述第二类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；
其中，所述主控制器本地设置或从所述监控中心获取对受控灯具进行控制的策略，并经所述LoRa无线协调器基于LoRa无线方式实现相应控制指令的交互，即以主控制器与相应LoRa数据采集器一系列控制指令的交互实现对所辖的单个、多个或全部受控灯具的控制策略以达成节能或艺术灯景展示等效果。
优选地，所述第一类回路控制模块还以485总线直连第一类智能电表，且所述第二类回路控制模块以485总线直连第二类智能电表；所述第二类智能电表分别用于采集所属子控制柜所对应第二类供电回路的电力数据，并将采集的电路数据经对应的LoRa数据采集器上传至所述LoRa无线协调器；所述第一类智能电表用于采集所述第一类供电回路的电力数据；相对应地，所述主控制器还用于根据所述第一类智能电表和第二类智能电表采集的电力数据进行故障监测和能耗优化。
优选地，所述第一类智能电表和所述第二类智能电表采集的电力数据包括：供电回路的电压、电流、功率因数和用电量中的任意一种或任意组合。
优选地，所述主控制器还以485总线连接有照度仪，以根据所述照度仪的采集数据优化对受控灯具进行控制的策略。
优选地，所述对受控灯具进行控制的策略对需要24小时带电的受控灯具，禁止对对应的供电回路进行开关控制；且所述策略包括兼容的时间策略模式、经纬度策略模式、照度反馈模式和手动模式。
本发明本质为采用LoRa通信技术的LoRa无线城市智慧灯联网照明控制***，具有以下有益效果：
可灵活设计路灯照明智能控制方案，便捷合理地控制路灯的开关时间，调节照明亮度，对路灯进行故障诊断，在满足城市道路照明的同时实现节能，并能通过以太网或4G/5G网络开放数据接口，与云平台进行数据交互。同时，该***还可进行功能拓展，灵活实现如能耗采集等各种智能化功能。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的城市路灯照明控制***组网示意图。
图2是本发明实施例的子控制柜的结构图。
图3是本发明实施例的主控制柜的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例主要采用LoRa通信技术和4G无线通信技术部署城市路灯智能照明控制***，实现对城市路灯的无线控制与数据采集功能，可以对城市任一照明供电回路进行开关控制，例如：对不需要24小时带电的供电回路进行统一开关状态的回路控制；还可以对根据需求对受控灯具进行单灯控制。进一步地，对灯具的故障状态及电力状态等数据进行无线采集。
本实施例***主要由主控制柜、子控制柜、LED受控灯具和具备LoRa无线控制功能的单灯控制器(值得说明的是，本实施例所描述的“单灯控制器”可以是独立于电源转换模块之外的功能模块，其也可与电源转换等功能模块集成于一体，当集成于一体时，又可称之为“智能电源”或“LED控制装置”；本实施例的单灯控制器用于执行单灯电源的开关状态及亮度大小等参数的控制和调节，并以LoRa无线方式与相应的LoRa数据采集器或LoRa无线协调器进行通信交互；后续不做赘述)等组成。子控制柜接受主控制柜的LoRa无线命令并返回数据。子控制柜主要用于子控制柜下供电回路的电压、电流、功率因数、用电量等电力数据采集，以及照明供电回路通断控制以及通断状态采集，并将采集的数据通过LoRa无线返回给主控制柜。主控制柜包含上述子控制柜的电力数据采集与照明供电回路通断控制与通断状态读取功能，同时，主控制柜还可通过LoRa无线发送无线控制命令，实现照明***中灯具的群体控制与单灯控制，实现城市路灯的无线调光与灯具开关，以及灯具故障诊断与无线数据采集等功能。主控制柜内置软件实现智能控制算法，实现调光等智能化控制，适应各种场景的照明控制需求。同时，主控制柜通过以太网或4G网络，可连接远程监控中心的监控平台等远程监控软件，实现远程运营维护。
参照图1，本实施例LoRa无线城市智慧灯联网控制***主要由监控中心、主控制柜、子控制柜、具备LoRa无线控制功能的灯控制器以及受控灯组成。监控中心的远程监控服务器与主控制柜之间采用以太网或4G网络的方式连接通信，主控制柜和具备LoRa无线控制路灯控制器或LED驱动装置以及子控制柜等通过LoRa无线网络通信。主控制柜既可以接收监控中心的远程指令，执行相关控制操作，也可以运行本地智能控制策略进行自动控制，实现灯具调光和开关等操作，保障道路照明安全。
参照图2，本实施例子控制柜主要由LoRa数据采集器、智能电表、回路控制模块等组成。LoRa数据采集器接受主控制柜的LoRa无线控制命令，通过485总线控制回路控制模块对供电回路开关进行开关控制，读取供电回路开关状态，并通过485总线控制智能电表采集子控制柜下的供电回路的电压、电流、功率因数、电量等数据并通过LoRa数据采集器将数据通过LoRa无线返回给主控制柜。
参照图3，本实施例主控制柜主要由主控制器、LoRa无线协调器、智能电表、回路控制模块、照度仪以及4G模块等组成。主控制器内置智能控制算法，通过485总线控制智能电表采集主控制柜下的供电回路的电压、电流、功率因数、电量等数据，并通过485总线控制回路控制模块对主控制柜下的供电回路进行开关控制，并读取供电回路的开关状态。
本实施例中，主控制柜的主控制器内置智能控制算法，通过485总线与LoRa无线协调器进行数据通信，通过LoRa无线协调器发送LoRa无线控制命令，与子控制柜进行无线通信，控制子控制柜实现相应功能。同时，与具备LoRa无线控制功能的单灯控制器进行无线通信，对单个灯具进行无线控制，实现控制灯具无线调光与灯具开关，并无线采集灯具的故障状态与用电状态等数据信息。其中，LoRa无线协调器在通信范围内，可直接与具备LoRa无线控制功能的单灯控制器、进行点对点通信；而在通信范围外，则可通过子控制柜的LoRa数据采集器实现交互信息的中继。
优选地，本实施例主控制柜的主控制器开放数据接口，可通过以太网或4G网络与监控中心的远程监控服务器进行数据交互，便于监控中心对整个城市智慧照明控制***进行远程控制与运营维护。
本实施例中，LoRa无线城市智慧灯联网控制***的功能软件通过主控制柜的主控制器内置智能控制算法实现，主要实现路灯照明供电回路开关控制与开关状态采集、供电回路电力数据采集、灯具无线调光、灯具无线开关、以及灯具故障状态与灯具的电力状态数据无线采集。主要分为时间策略模式、经纬度策略模式、照度反馈模式以及手动模式。分述如下：
1)时间策略模式：时间策略模式下，LoRa无线城市智慧灯联网控制***根据用户设定的时间策略对***进行控制。根据特定的时间，对主控制柜与子控制柜下的照明供电回路进行开关控制。同时，还设置特定的时间对应的特定的照明调光值与灯具开关状态，在不同的时间下，通过LoRa无线控制使灯具处于特定的调光值，并控制灯具开关。在灯具需要24小时带电的情况下(例如：部分供电回路还用于24小时不中断的交通安全监控设备的供电，包括但不限于违章抓拍设备等)，***不对照明供电回路进行开关控制。换言之，本实施例的回路控制模块主要是用于实现对主控制柜与子控制柜监管的整个供电回路进行统一的开关控制，其效率和整体性能远高于通过LoRa无线协调器进行广播的方式。
2)经纬度策略模式：经纬度策略模式下，LoRa无线城市智慧灯联网控制***根据***所在经纬度，计算当地日出日落时间。根据日出日落时间，对主控制柜与子控制柜下的照明供电回路进行开关控制，对于需24小时带电的供电回路，则通过LoRa无线控制灯具进行开关，确保日落前灯亮，日出后灯灭。同时，还设置特定的时间对应的特定的照明调光值，在不同的时间下，通过LoRa无线控制使灯具处于特定的调光值。
3)照度反馈模式：***根据主控制柜的照度仪采集的照度数据，对主控制柜与子控制柜下的照明供电回路进行开关控制，对于需24小时带电的供电回路，则通过LoRa无线控制使灯具进行开关，确保日落前灯亮，日出后灯灭。同时，还设置特定的时间对应的特定的照明调光值，在不同的时间下，通过LoRa无线控制使灯具处于特定的调光值。
4)手动模式：该模式下，可通过主控制柜或监控中心的远程监控软件对***进行控制，对主控制柜与子控制柜下的照明供电回路进行开关控制，并通过LoRa无线对灯具进行无线控制，控制灯具的调光亮度与灯具开关。
综上，本实施例城市路灯照明控制***，包括：
与上级监控中心建立通讯连接的主控制器；
所述主控制器还以485总线直连第一类回路控制模块及用于与下级各子控制柜的LoRa数据采集器无线连接的LoRa无线协调器，所述第一类回路控制模块用于控制第一供电回路的整体开关状态；且至少一受控灯具与所述第一类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器，以根据接收的LoRa无线协调器的控制指令执行相应的操作；
分别部署于子控制柜的各所述LoRa数据采集器以485总线直连第二类回路控制模块，所述第二类回路控制模块用于控制一路受控灯具供电回路的整体开关状态；且至少一受控灯具与所述第二类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；
其中，所述主控制器本地设置或从所述监控中心获取对受控灯具进行控制的策略，并经所述LoRa无线协调器基于LoRa无线方式实现相应控制指令的交互。
其中，上述第一类供电回路和第二类供电回路通常为分地理区域并行部署且实质相同的三相四线制市电供电回路，为便于描述，本实施例将其分别连接的回路控制模块简称为第一类回路控制回路模块和第二类回路控制回路模块。与此同时，基于本实施例***部署的区域范围大多处于同一地点，本实施例仅在主控制柜中设置一照度仪，达到了节约成本的效果。作为一种优化，第一类回路控制模块还以485总线直连第一类智能电表，且第二类回路控制模块以485总线直连第二类智能电表；第二类智能电表分别用于采集所属子控制柜所对应第二类供电回路的电力数据，并将采集的电路数据经对应的LoRa数据采集器上传至LoRa无线协调器；第一类智能电表用于采集第一类供电回路的电力数据；相对应地，主控制器还用于根据第一类智能电表和第二类智能电表采集的电力数据进行故障监测和能耗优化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种城市路灯照明控制***，其特征在于，包括：
与上级监控中心建立通讯连接的主控制器；
所述主控制器还以485总线直连第一类回路控制模块及用于与下级各子控制柜的LoRa数据采集器无线连接的LoRa无线协调器，所述第一类回路控制模块用于控制第一供电回路的整体开关状态；且至少一受控灯具与所述第一类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；
分别部署于子控制柜的各所述LoRa数据采集器以485总线直连第二类回路控制模块，所述第二类回路控制模块用于控制一路受控灯具供电回路的整体开关状态；且至少一受控灯具与所述第二类供电回路之间连接有具备LoRa无线控制功能的单灯控制器；
其中，所述主控制器本地设置或从所述监控中心获取对受控灯具进行控制的策略，并经所述LoRa无线协调器基于LoRa无线方式实现相应控制指令的交互。
2.根据权利要求1所述的城市路灯照明控制***，其特征在于，所述第一类回路控制模块还以485总线直连第一类智能电表，且所述第二类回路控制模块以485总线直连第二类智能电表；所述第二类智能电表分别用于采集所属子控制柜所对应第二类供电回路的电力数据，并将采集的电路数据经对应的LoRa数据采集器上传至所述LoRa无线协调器；所述第一类智能电表用于采集所述第一类供电回路的电力数据；相对应地，所述主控制器还用于根据所述第一类智能电表和第二类智能电表采集的电力数据进行故障监测和能耗优化。
3.根据权利要求2所述的城市路灯照明控制***，其特征在于，所述第一类智能电表和所述第二类智能电表采集的电力数据包括：供电回路的电压、电流、功率因数和用电量中的任意一种或任意组合。
4.根据权利要求1至3任一所述的城市路灯照明控制***，其特征在于，所述主控制器还以485总线连接有照度仪，以根据所述照度仪的采集数据优化对受控灯具进行控制的策略。
5.根据权利要求4所述的城市路灯照明控制***，其特征在于，所述对受控灯具进行控制的策略对需要24小时带电的供电回路，禁止对对应的供电回路进行开关控制；且所述策略包括兼容的时间策略模式、经纬度策略模式、照度反馈模式和手动模式。
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