CN202374538U - 一种太阳能led路灯无线传感器网络监测装置 - Google Patents

一种太阳能led路灯无线传感器网络监测装置 Download PDF

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史旺旺
张剑峰
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Abstract

一种太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，属于太阳能LED路灯状态检测技术领域，包括监控中心、无线网络协调器、路由节点和若干太阳能LED路灯传感器节点，各太阳能LED路灯传感器节点的天线通过路由节点与无线网络协调器连接，无线网络协调器与监控中心信号连接。本实用新型大大降低了特殊环境特殊时间误开误关的几率，脱离了人工干预，避免其他信号的干扰，本实用新型具有精度高、抗干扰能力强、超低功耗、工作稳定、性价比高、适应各种风力发电机组的特点。

Description

一种太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置
技术领域
本实用新型属于太阳能LED路灯状态检测技术领域，特别涉及太阳能LED路灯无线传感器网络监测技术领域。
背景技术
目前，我国大多数地区还在使用传统的路灯控制方式，包括人工控制方式、时控方式、电力载波控制、GSM短消息控制和CDPD蜂窝数字分组数据等几种。人工控制方式是根据开关时间表由值班人员手动进行开、关灯操作；时控方式以时间为唯一的开、关依据，不论在任何季节和气象条件下，均只能在规定的统一时刻开、关路灯，随季节变化，需要人工十预来调整开关时间；电力载波控制易受电力线强磁场十扰，通信环境恶劣，信号衰减强、时变性大等；GSM短消息控制必须通过手机***，费用太高，并且不能完全脱离人工十预；CDPD采用专用网无线MODEM，可能出现脱网问题。由此可见，传统的路灯照明控制方式的运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管理的要求。
近两年来，Zigbee无线传感器网络技术发展迅速，结合各行业实际取得了许多成果。在太阳能LED路灯控制方面，利用无线传感器网络技术可以解决传统控制方法中存在的问题。
发明内容
本实用新型目的是提出一种精度高、抗干扰能力强、超低功耗、工作稳定的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置。
本实用新型包括监控中心、无线网络协调器、路由节点和若干太阳能LED路灯传感器节点；各太阳能LED路灯传感器节点包括一只控制芯片，在所述控制芯片的输入端分别连接该太阳能LED路灯灯头的温度信号采样模块、环境的照度信号采样模块和与该太阳能LED路灯连接的光伏电池的电压采样模块、光伏电池的电流采样模块、蓄电池的电压采样模块、蓄电池的电流采样模块，在所述控制芯片的输入端还连接时钟芯片，所述控制芯片还连接天线；各太阳能LED路灯传感器节点的天线通过路由节点与无线网络协调器连接，无线网络协调器与监控中心信号连接。
本实用新型选用特殊的光敏传感器实时采集光亮强度，大大降低了特殊环境特殊时间误开误关的几率，脱离了人工干预；Zigbee技术采用直接序列扩频技术保证信号传输的可靠性，避免其他信号的干扰。其自动化程度高，运行可靠，高效节电，使用维护方便，具有精度高、抗干扰能力强、超低功耗、工作稳定、性价比高、适应各种风力发电机组的特点。
本实用新型工作原理：太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置是由数个太阳能LED路灯传感器节点采集光伏电池的电压、电流，蓄电池的电压、电流，LED灯头的温度，环境的照度等信号，经过调理电路处理后输入JN5139无线芯片的A/D转换接口，经过CPU处理后输出到天线。经由路由转发到网络协调器，网络协调器实现数据信息和internet的接口。天线接收各路由节点和太阳能LED路灯节点的数字信号，通过无线射频电路传输给微控制器，微控制器将该信号汇聚、并转换为可以Web数据发布的XML数据，再通过以太网控制器、以太网接口电路输出。
本实用新型采用了基于英国Jennic公司的高性能、低功耗无线SOC模块（JN5139）太阳能LED路灯传感器节点；同时开发了基于LPC2210微控制器的协调器节点，构成无线传感器网络装置。太阳能LED路灯传感器节点，通过获取光伏电池的电压、电流，蓄电池的电压、电流，LED灯头的温度，环境的照度等参数，为太阳能LED路灯的内部运行状态和故障诊断提供大量的内部信息，解决太阳能LED路灯的光伏电池性能衰减或损坏、蓄电池性能衰减、LED灯头温度过高、随着季节和气候变化自动开关等的问题，并能预测路灯的运行状态，实现路灯准确定位。协调器节点完成传感器节点的信息收集的节点的协调工作，实现internet的接口。通过对太阳能LED路灯运行特性的实时检测、历史存储、统计和推理，从而能够精确诊断和定位，防止故障的进一步扩大，提高太阳能LED路灯的可靠性和照明质量具有重要意义。
另，本实用新型的所述无线网络协调器包括以JN5139控制芯片为核心的无线射频芯片模块、LPC2210微控制模块、以太网控制模块和以太网接口模块，所述无线射频芯片模块通过LPC2210微控制模块与以太网控制模块连接，所述以太网控制模块与以太网接口模块连接。
所述各太阳能LED路灯传感器节点的控制芯片为JN5139无线控制芯片。
所述各太阳能LED路灯传感器节点的光伏电池的电压采样模块为分压电阻取样模块，所述各太阳能LED路灯传感器节点的光伏电池的电流采样模块为霍尔直流电流传感器TBC10SY。
所述蓄电池的电压采样模块为分压电阻取样模块，所述蓄电池的电流采样模块为霍尔直流电流传感器TBC10SY。
太阳能LED路灯灯头的温度信号采样模块为集成SHT11芯片。
太阳能LED路灯的环境的照度信号采样模块为LX1970传感器。
附图说明
图1为本实用新型太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置数据流框图。
图2为本实用新型太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置网络协调器框图。
图3为本实用新型太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置太阳能LED路灯传感器节点框图。
具体实施方式
图1中，N个需要监测的太阳能LED路灯，每个路灯为分别设有一个太阳能LED路灯传感器节点a，N个路灯组成N个通讯节点，通过路由器b转发至无线网络协调器c，再将信号传送至监控中心d，归由监控中心d进行监控。每个通讯节点每隔一定时间就向监控中心d上传该节点a的状态信息，每个节点只有在进入发送工作时才打开通讯模块，平时都将发送模块关闭，不进行任何数据发送和接收，这样的通讯机制能够减少或杜绝通讯数据的碰撞问题。
如图2所示，各太阳能LED路灯传感器节点a包括一只JN5139无线控制芯片13，在控制芯片13的输入端分别连接该太阳能LED路灯灯头的温度信号采样模块10、环境的照度信号采样模块9和与该太阳能LED路灯连接的光伏电池的电压采样模块5、光伏电池的电流采样模块6、蓄电池的电压采样模块7、蓄电池的电流采样模块8，在控制芯片13的输入端还连接DS1302时钟芯片11，控制芯片13还连接天线12。以上各模块及JN5139无线控制芯片13分别有工作电源14支持。
其中，各光伏电池的电压采样模块5为分压电阻取样模块；各光伏电池的电流采样模块6为霍尔直流电流传感器TBC10SY；蓄电池的电压采样模块7为分压电阻取样模块；蓄电池的电流采样模块8为霍尔直流电流传感器TBC10SY；灯头的温度信号采样模块10为集成SHT11芯片；环境的照度信号采样模块9为LX1970传感器。
如图2所示，无线网络协调器c包括以JN5139控制芯片为核心的无线射频芯片模块1、LPC2210微控制模块2、RTL8019AS以太网控制模块3和RJ45以太网接口模块4，无线射频芯片模块1通过LPC2210微控制模块2与以太网控制模块3连接，以太网控制模块3还与以太网接口模块4连接。

Claims (7)

1.一种太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于：包括监控中心、无线网络协调器、路由节点和若干太阳能LED路灯传感器节点；各太阳能LED路灯传感器节点包括一只控制芯片，在所述控制芯片的输入端分别连接该太阳能LED路灯灯头的温度信号采样模块、环境的照度信号采样模块和与该太阳能LED路灯连接的光伏电池的电压采样模块、光伏电池的电流采样模块、蓄电池的电压采样模块、蓄电池的电流采样模块，在所述控制芯片的输入端还连接时钟芯片，所述控制芯片还连接天线；各太阳能LED路灯传感器节点的天线通过路由节点与无线网络协调器连接，无线网络协调器与监控中心信号连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于所述无线网络协调器包括以JN5139控制芯片为核心的无线射频芯片模块、LPC2210微控制模块、以太网控制模块和以太网接口模块，所述无线射频芯片模块通过LPC2210微控制模块与以太网控制模块连接，所述以太网控制模块与以太网接口模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于所述各太阳能LED路灯传感器节点的控制芯片为JN5139无线控制芯片。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于所述各太阳能LED路灯传感器节点的光伏电池的电压采样模块为分压电阻取样模块，所述各太阳能LED路灯传感器节点的光伏电池的电流采样模块为霍尔直流电流传感器TBC10SY。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于所述蓄电池的电压采样模块为分压电阻取样模块，所述蓄电池的电流采样模块为霍尔直流电流传感器TBC10SY。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于所述太阳能LED路灯灯头的温度信号采样模块为集成SHT11芯片。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯无线传感器网络监测装置，其特征在于所述太阳能LED路灯的环境的照度信号采样模块为LX1970传感器。
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