CN204316836U - 一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，属于电子产品制造技术领域。其主要技术特点是该装置包括有显示单元、主控单元、传感器单元和路灯单元。所述显示单元用于显示所述智能路灯控制装置的传感器、路灯节点的工作状态；所述主控单元用于控制整体装置的正常运行；所述传感器单元用于检测路灯单元周围光照的强度和车辆行人经过路灯时所产生的遮挡信号，并进行信号的双向传输；所述路灯单元用于控制路灯的关闭、开启以及开启状态下路灯工作时的亮暗程度。本实用新型装置简单，鲁棒性强，能够实时监测各个路灯单元及传感器的工作状态，在保证照明效果的同时也满足了绿色照明的要求，达到节约用电，具有较强的工程应用价值。

Description

一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种嵌入式电子装置，用于远程控制路灯群，特别是涉及一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，属于电子装置制造技术领域。

背景技术

路灯照明是城乡基础设施的重要组成部分，然而目前路灯***普遍存在着严重的电能浪费。据统计，许多城市道路在零点以后基本无车辆经过，即便在特大城市如北京、上海等繁华地段，凌晨2点到天亮这段时间车流量也很少。针对这一状况，一些地区采取在后半夜交错点亮或隔二亮一的策略达到节约用电，然而这一措施并不能满足绿色照明的要求，而且会导致路面照度或照度均匀度的降低，产生“斑马效应”。

目前城市道路两旁的路灯在电路控制方面主要存在以下缺陷：

1、人工控制路灯的开启和关闭，且出现故障路灯时无法及时告警；

2、路灯工作时以全功率照明，无法根据车辆行人的距离进行自适应照明亮度调节；

3、无法对路灯工作情况进行远程监控。

针对以上缺点，有必要设计出一种实用新型装置，在保证照明效果的同时，能够实现路灯的自适应控制，并成为了一种新的技术需求。

实用新型内容

本实用新型的目的为了解决现有路灯主要由人工控制其开启和关闭，且出现故障路灯时无法及时告警；路灯工作时以全功率照明，无法根据车辆行人的距离进行自适应照明亮度调节，没有节约用电的功能；无法对路灯工作情况进行远程监控，从而提供一种新的技术方案。

为达到上述目的，本实用新型可通过以下技术方案来实现：

一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于包括：显示单元、主控单元、传感器单元和路灯单元，所述显示单元与主控单元相电连接，用于显示所述智能路灯控制装置的传感器、路灯节点的工作状态；所述主控单元与所述显示单元和传感器单元连接，用于控制整体装置的正常运行；所述传感器单元与主控单元和路灯单元相电连接，用于检测路灯单元周围光照的强度和车辆行人经过路灯时所产生的遮挡信号，并进行信号的双向传输；所述路灯单元与传感器单元相电连接，用于控制路灯单元中路灯的关闭、开启以及开启状态下路灯工作时的亮暗程度。

所述的传感器单元包括光强传感器、红外传感器、双向可控硅和无线传输模块电路。

所述光强传感器包括光敏电阻，并与所述路灯单元相电连接，用于根据光敏电阻阻值大小检测周围光照的强度。

所述红外传感器采用主动式红外线传感器，并与路灯单元相电连接，用于检测所述路灯单元周围车辆行人经过时所产生的遮挡信号。

所述的双向可控硅与路灯单元相电连接，双向可控硅根据主控单元无线传输给路灯单元交流周期内路灯工作时间的占空比，用于控制路灯单元中路灯工作时的亮暗程度。

所述无线传输模块包括无线主机传输模块和无线从机传输模块，无线主机传输模块与主控单元相电连接，无线从机传输模块与路灯单元相电连接。

所述无线从机传输模块与路灯单元采用有线连接的方式传输数据，无线主机传输模块与主控单元采用有线连接的方式传输数据，所述无线从机传输模块与无线主机传输模块采用无线的方式双向传输数据。

本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：该装置通过无线主机传输模块接收无线从机传输模块传送的路灯单元信号信息，包括主动式红外线传感器检测的车辆行人所产生的遮挡信号和光强传感器检测到的外界光照强度信号，并通过双向可控硅控制路灯的开启、关闭和路灯工作功率的自适应调节，可根据自然光线的强弱进行自动调节路灯的亮度，达到节约用电。电路装置简单，鲁棒性强，在保证照明效果的同时也满足了绿色照明的要求，具有较强的实用性价值，能够实时监测各个路灯单元和传感器单元的工作状态。通过红外线传感器和光强传感器，可以采集路灯单元周围车辆行人运行状况，并进行智能路灯自适应控制。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例电路原理框图；

图2是本实用新型智能路灯控制装置原理示意图；

图3是本实用新型一种实施例智能路灯控制装置处理流程图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型做的作进一步详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

如图1所示，本实用新型电路原理框图。

一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，它包括显示单元、主控单元、传感器单元和路灯单元。

所述显示单元与所述主控单元相电连接，用于显示所述智能路灯控制装置的传感器、智能路灯节点的工作状态；所述主控单元与显示单元和传感器单元相电连接，用于控制整体装置的正常运行；所述传感器单元与主控单元和路灯单元相电连接，用于检测路灯单元周围光照的强度和车辆行人经过路灯时所产生的遮挡信号，并进行信号的双向传输；所述路灯单元与传感器单元相电连接，用于控制路灯的关闭、开启以及开启状态下路灯工作时的亮暗程度。

传感器单元包括光强传感器、红外传感器、双向可控硅和无线传输模块。其中光强传感器包括光敏电阻，并与路灯单元相电连接，用于根据光敏电阻阻值大小检测周围光照的强度。红外传感器采用主动式红外线传感器，并与路灯单元相电连接，用于检测路灯单元周围车辆行人经过时所产生的遮挡信号。双向可控硅与路灯单元相电连接，双向可控硅根据主控单元无线传输给路灯单元交流周期内路灯工作时间的占空比，用于控制路灯单元中路灯工作时的亮暗程度。无线传输模块包括无线主机传输模块和无线从机传输模块，无线主机传输模块与主控单元相电连接，无线从机传输模块与路灯单元相电连接。无线从机传输模块与路灯单元采用有线连接的方式传输数据，无线主机传输模块与主控单元采用有线连接的方式传输数据，无线从机传输模块与无线主机传输模块采用无线的方式双向传输数据。

如图2所示，本实用新型优选实施例的智能路灯控制装置原理示意图。

本实用新型主要包括红外传感器、光强传感器、无线传输模块、智能路灯节点1-n、双向可控硅、主控中心和LCD显示器。其中，LCD显示器属于图1中的显示单元，无线传输模块包括无线主机传输模块(型号：主机CC1100模块)和无线从机传输模块(型号：从机CC1100模块)，且无线主机传输模块和主控中心属于图1中的主控单元，无线从机传输模块、红外传感器、光强传感器属于图1中的传感器单元，智能路灯节点、双向可控硅属于图1中的路灯单元。

红外传感器采用主动反射式红外传感器，例如E18-D80NK，放置在路灯单元的下侧，离地面不远处，正常工作时发送红外信号至路灯单元的另一侧，当车辆行人经过路灯单元底部时，会遮挡住信号的正常接收，此时便产生了遮挡信号。红外传感器采集到车辆行人经过路灯单元时所产生的遮挡信号之后，传输给路灯单元，路灯单元通过无线从机传输模块，例如CC1100无线传输模块，将该遮挡信息传送至安装在主控单元中的无线主机传输模块。

光强传感器采用包含光敏电阻的光强传感器模块，例如TSL2561光强传感器模块，光强传感器安装在智能路灯节点上，用于采集自然光照强度。当光强传感器周围自然光强度变化时，光敏电阻的阻值也会发生相应变化，当自然光强度变强时，光敏电阻的阻值会变小，相反，当自然光强度变弱时，光敏电阻的阻值会变大。光强传感器采集到外界自然光照强度后，通过路灯单元的无线从机传输模块将该光照强度信息传送至主控单元中的无线主机传输模块。

无线主机传输模块接收到红外传感器检测到的遮挡信息和光强传感器采集到的光照强度信息后，将该信息传送至主控中心，主控中心将传感器信息的工作状态和各个智能路灯节点的工作状态通过显示单元，例如LCD液晶屏，实时显示整个装置的运行状态。此外，主控中心根据分布在路灯单元中各个红外传感器和光强传感器检测到的信息，进行智能路灯节点的控制。控制信令通过安装在主控中心中的无线主机传输模块传送至无线从机传输模块，并通过路灯单元中的双向可控硅，例如BTA40-600B双向可控硅，控制路灯的开启、关闭以及开启状态下路灯工作的功率大小。图2中，每个路灯单元中的智能路灯节点，都会安装一个双向可控硅，光强传感器和红外传感器，并且同一个主控中心可无线连接n个智能路灯节点，主控中心同时控制n个智能路灯节点工作。

如图3所示，本实用新型优选实施例的智能路灯控制装置处理流程图。

本实用新型开始工作时，首先需要装置初始化，无线传输模块进行首发无线信号，主要包括传感器采集到的信息和控制信令的传输，并判断是否为主控中心信号，并进一步判断是否为开启路灯信号，否则发送该信号，重新接收无线信号。当判断该信号为开启路灯信号时，双向可控硅控制路灯开启，并设置路灯的工作功率，否则关闭该路灯。接下来判断是否为休眠模式信号，当主控中心设置路灯单元在低功耗工作模式下工作时，需要关闭红外传感器，整个装置进入休眠模式，降低***的消耗，否则开启红外传感器，并进行实时信息采样，当车辆经过时，及时发送该路灯单元的位置信号至主控中心，否则继续等待接收信号。

综上所述，本实用新型提供了一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置。该装置通过无线主机传输模块接收无线从机传输模块传送的路灯单元信号信息，包括主动式红外线传感器检测的车辆行人所产生的遮挡信号和光强传感器检测到的外界光照强度信号，并通过双向可控硅控制路灯的开启、关闭和路灯工作功率的自适应调节，在保证照明效果的同时也满足了绿色照明的要求，并具有较强的实用性。电路工作过程见图3。

实施例二：

主控单元与显示单元和所述传感器单元相电连接，用于控制整体装置的正常运行；

传感器单元与主控单元和路灯单元相电连接，用于检测路灯单元周围光照的强度和车辆行人经过路灯时所产生的遮挡信号，并进行信号的双向传输；

路灯单元与传感器单元相电连接，用于控制路灯的关闭、开启以及开启状态下路灯工作时的亮暗程度。

优选的，传感器单元包括光强传感器、红外传感器、双向可控硅和无线传输模块。

进一步的，光强传感器包括光敏电阻，并与所述路灯单元相电连接，用于根据光敏电阻阻值大小检测周围光照的强度。

进一步的，红外传感器采用主动式红外线传感器，并与路灯单元相电连接，用于检测所述路灯单元周围车辆行人经过时所产生的遮挡信号。

进一步的，双向可控硅与路灯单元相电连接，双向可控硅根据主控单元无线传输给所述路灯单元交流周期内路灯工作时间的占空比，用于控制路灯单元中路灯工作时的亮暗程度。

优选的，无线传输模块包括无线主机传输模块和无线从机传输模块，无线主机传输模块与主控单元相电连接，无线从机传输模块与路灯单元相电连接。

进一步的，无线从机传输模块与路灯单元采用有线连接的方式传输数据，无线主机传输模块与主控单元采用有线连接的方式传输数据，无线从机传输模块与无线主机传输模块采用无线的方式双向传输数据。

可选的，路灯单元还可以连接告警装置，当路灯工作状态异常时，及时通过无线从机传输模块发送告警信息至主控单元。

可选的，主控单元还可以连接异常处理装置，当路灯单元的红外线传感器一直检测到车辆行人所产生的遮挡信号或光强传感器被其他物体遮挡时，根据周围路灯单元记录的信息进行异常情况处理。

Claims (7)

1.一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于包括：显示单元、主控单元、传感器单元和路灯单元，所述显示单元与主控单元相电连接，用于显示所述智能路灯控制装置的传感器、路灯节点的工作状态；所述主控单元与显示单元和传感器单元相电连接，用于控制整体装置的正常运行；所述传感器单元与主控单元和路灯单元相电连接，用于检测路灯单元周围光照的强度和车辆行人经过路灯时所产生的遮挡信号，并进行信号的双向传输；所述路灯单元与传感器单元相电连接，用于控制路灯单元中路灯的关闭、开启以及开启状态下路灯工作时的亮暗程度。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于：所述的传感器单元包括光强传感器、红外传感器、双向可控硅和无线传输模块电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于：所述光强传感器包括光敏电阻，并与所述路灯单元相电连接，用于根据光敏电阻阻值大小检测周围光照的强度。

4.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于：所述红外传感器采用主动式红外线传感器，并与路灯单元相电连接，用于检测路灯单元周围车辆行人经过时所产生的遮挡信号。

5.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于：所述的双向可控硅与路灯单元相电连接，双向可控硅根据主控单元无线传输给路灯单元交流周期内路灯工作时间的占空比，用于控制路灯单元中路灯工作时的亮暗程度。

6.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于：所述无线传输模块包括无线主机传输模块和无线从机传输模块，无线主机传输模块与主控单元相电连接，无线从机传输模块与路灯单元相电连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于无线传感器网络的智能路灯控制装置，其特征在于：所述无线从机传输模块与路灯单元采用有线连接的方式传输数据，无线主机传输模块与主控单元采用有线连接的方式传输数据，所述无线从机传输模块与无线主机传输模块采用无线的方式双向传输数据。