CN205721172U - 无线智能控制器及采用其的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了无线智能控制器，采用所述无线智能控制器的控制***；本实用新型所提供的无线智能控制器包括：电路板组件、天线、NEMA外壳；所述电路板组件，通过天线接收到无线信号，处理后产生模拟调光或者开关信号达到控制灯的目的；反过来，也可以接收查询指令信号，上报电流电压等相关数据；通过本实用新型的方案可以实现长距离、多节点高效智能控制并采集相关数据。

Description

无线智能控制器及采用其的***

技术领域

本实用新型涉及智能控制领域，特别涉及无线智能控制器及采用其的***。

背景技术

当前，智慧城市，智能家居蓬勃发展，其通信方式存在有线和无线两种。

有线方式采用电力载波的方式。无线方式一般采用SUB-1G，2.4G。以路灯为例，非智能控制方式下，路灯定时开、关，容易造成电力资源浪费，并且会缩短路灯使用寿命。智能控制方式下，可以根据经纬度及外部光线强度来改变路灯的工作状态，不仅可以节能，还可以增加路灯寿命，但是因为现有的无线通信方式对组网数量和距离有限制，所以在路灯数量多，覆盖距离长的情况下现有的无线通信方式不再适用。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是现有技术中，缺乏可以实现长距离、多节点无线智能控制的技术；为解决所述问题，本实用新型提供一种无线智能控制器及采用所述无线智能控制器的***。

本实用新型提供的无线智能控制器包括：电路板组件、天线、NEMA外壳；所述电路板组件接收外部信号，处理后形成无线控制信号，通过天线发射。

所述电路板组件包括上层电路板组件和下层电路板组件；所述下层电路板组件接收外部信号；所述上层电路板组件包括核心板模块和ACDC电源模 块，所述核心板模块处理所述外部信号，形成无线采集信号，所述的无线采集信号为通过ZigBee技术转化的无线信号。

进一步，所述的下层电路板组件包括电压互感器、电流互感器、继电器；所述电压互感器采集外部电压信号，所述电流互感器采集外部电流信号，所述继电器为下层电路板组件的线路开关。

进一步，所述核心板模块包括：继电器驱动控制电路、ZigBee模块-RF处理放大电路、单相电压电流功率采集电路；所述单相电压电流功率采集电路采集外部信号，经放大积分后通过SPI口发送到所述ZigBee模块-RF处理放大电路，ZigBee模块-RF处理放大电路读取分析后形成无线采集信号。

进一步，所述核心板模块还包括：调光电路，调光电路根据控制指令形成模拟驱动信号，所述模拟驱动信号用于控制驱动电源的电流大小，从而达到控制灯的亮暗的效果；所述控制指令来自本地集中管理器或网络服务器。

进一步，所述核心板模块还包括：继电器驱动控制电路，所述的继电器驱动控制电路用于控制下层电路板组件的工作状态。

进一步，所述的外壳包括基座和接口；所述接口为NEMA接口，采用智能旋锁方式连接；基座的材料采用PBT；接口包括三个HV插脚和4个LV接触片，所述的HV插脚材料为黄铜H62，所述的LV接触片的材料为磷铜镀镍局部镀金。

本实用新型还提供采用所述的无线智能控制器的控制***，还包括：终端管理***、服务器、集中管理器；所述的无线智能控制器根据外部信号产生控制信号；所述采集信号通过天线发送到服务器；智能终端***根据从服务器获取所述采集信号，产生控制指令并下发到集中管理器；集中管理器向无线智能控制器发送控制指令。

无线智能控制器采用了加强型的ZigBee无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信控制设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优 点和特性；可实现多设备间的数据采集和数据传输；可组MESH型的网状网络结构。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的无线智能控制器的接口的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的无线智能控制器电路示意图；

图3是采用本实用新型实施例提供的无线智能控制器的***的框架图。

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

由背景技术可知，现有的智慧城市、智能家居的通讯方式存在有线和无线两种组网方式，有线的组网方式有电力载波方式的固有缺陷，无线组网方式在多节点组网时存在困难；为解决所述问题，本实用新型实施例提供了一种无线智能控制器及其工作方法，采用所述无线智能控制器的通信***及其工作方法。本实施例中以所述无线智能控制器用于智能路灯网络为例做示意性阐述，在本实用新型的其他实施例中，所述无线智能控制器可以做其他应用。

本实用新型实施例提供的无线智能控制器包括：电路板组件、天线、NEMA外壳；所述电路板组件采集外部信号，处理后形成无线信号，通过天线发射，反之亦然。

如图2所示，所述电路板组件包括上层电路板组件01和下层电路板组件02；所述下层电路板组件02采集外部信号；以用于智能路灯为例，所述外部信号包括路灯的电流信号、电压信号；所述外部信号可以反映路灯当前工作状态、环境亮度等；所述上层电路板组件采集所述外部信号，对外部信号进行解析、处理后，通过ZigBee技术转化为无线采集信号，并通过天线发射； 服务器接收所述无线采集信号，形成控制指令。智能照明集中管理器通过无线网络从服务器获取所述控制指令，根据所述控制指令控制安装于各路灯的无线智能控制器。

如图2所示，所述的下层电路板组件02包括电压互感器021、电流互感器022、继电器023；所述电压互感器021转换电压信号，所述电流互感器022转换电流信号，所述继电器023为下层电路板组件的开关。

继续参考图2，所述上层电路板组件包括核心板模块011、ACDC电源模块012和天线013，所述核心板模块包括：继电器驱动控制电路、ZigBee模块-RF处理放大电路、单相电压电流功率采集电路；所述单相电压电流功率采集电路从下层电路板组件采集外部信号，放大积分后通过SPI口发送到所述ZigBee模块-RF处理放大电路，ZigBee模块-RF处理放大电路读取外部信号后，先对外部信号进行解析处理，并对解析处理后的信号通过ZigBee技术转化为无线信号，所述无线信号经RF处理放大电路放大后由天线发射形成无线采集信号。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。所述的ZigBee模块在应用中采用中心节点(Coordinator)、中继路由(Router)、终端节点(End Device)中的任意一种。

中心节点：又指网络协调器，它包含所有的网络消息，是3种设备类型中最复杂的一种，发送网络信标、建立和维护一个网络、管理网络节点、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。即使Coordinator掉电，Router仍然在保持网络，所以Router与Router之间仍然能够通讯；即使Coordinator掉电，当有新的节点加入时，仍然能够通过现有的Router组建网络，加入网络。

中继路由：又称全功能设备(FFD)，可以担任网络协调者，维护整个网络的正常运行，形成网络，让其它的FFD或是精简功能装置(RFD)连结，FFD具备控制器的功能，起到数据的转发功能和自动寻找最捷径的路由表，也 能用作终端设备。

终端节点：又称精简功能设备(RFD)，附带有限的功能来控制成本和复杂性；在网络中通常用作终端设备。通常定义为电池供电设备，可周期性唤醒并执行设定的任务，EndDevice通常在周期性醒来时，问自己的父节点是否有传输给自己的数据，并执行设定的任务。

在本实用新型的其他实施例中，所述核心板模块还包括：调光电路，所述调光电路包括信号隔离模块、积分电路模块、升压电路模块、放大电路模块，其中升压模块给放大电路模块供电，驱动电流信号经过信号隔离模块后，经积分电路模块的两阶积分，放大电路模块一级放大处理后即产生0-10V的模拟驱动信号；所述调光电路根据控制指令形成驱动信号，所述驱动信号用于控制外部驱动电源的电流大小，在本实施例中，用于控制路灯的亮度。具体地，下层电路板组件采集的外部信号中包含外部环境亮度，所述环境亮度包含于后续形成的控制指令中，调光电路根据环境亮度控制路灯的亮度，极大的提高了能源利用效率。

为提高所述上层电路板组件的可靠性，所述核心板模块还包括：继电器驱动控制电路，所述的继电器驱动控制电路用于控制下层电路板组件继电器的开关状态。

所述的上层电路板组件和下层电路板组件安装于壳体；所述壳体包括基座和接口；为适应室外环境，所述壳体的材料采用PBT，所述接口为NEMA标准接口，满足ANSIC136.41-2013标准，壳体与接口采用智能旋锁方式连接；采用NEMA标准接口的好处还包括：NEMA标准接口采用直接插针式焊接，焊接效率高，可靠性高；测试中，只需要通过接口将无线智能控制器拧到对应的接口上，提高了测试的效率和安全性。基座的材料采用PBT；如图1所示，接口包括三个HV插脚031和4个LV接触片032，在一个实施例中采用三个插脚，两个接触片，分别接火线输入、火线输出、零线、接电线、0-10V 调光信号(其它两个接触片预留接光照度传感器)。所述的HV插脚材料为黄铜H62，所述的LV接触片的材料为磷铜镀镍局部镀金。本实施例中，NEMA标准接口适用最大电压480V(交流电)，抗电强度可以高达3000VAC(1s时间)，工作温度范围：-40℃～+70℃。

本实用新型还提供所述无线智能控制器的工作方法，包括：

步骤一、下层电路板组件采集外部信号，并发送到核心板模块；

步骤二、所述的核心板模块处理所述外部信号，采用ZigBee技术形成无线采集信号，并通过天线发射。

参考图3，本实用新型实施例还提供采用所述的无线智能控制器的控制***，还包括：终端管理***06、服务器03、集中管理器04；每个路灯安装一个无线智能控制器05；所述的无线智能控制器根据外部信号产生控制信号；所述控制信号通过天线发送到服务器03；智能终端***从服务器03获取所述控制信号，形成控制指令并反馈到集中管理器；集中管理器向无线智能控制器发送控制指令；所述控制指令包括路灯的开、关指令以及亮度指令、查询指令等。反过来，无线智能控制器也会采集灯的电流电压相关数据，当终端管理***查询时会利用ZigBee技术通过天线发送到服务器03，智能终端***从服务器03获取相关数据；通过本实施例所提供的方案可以实现路灯无线组网，远程控制并采集。

所述控制***采用广播的方式查询每个节点的信息，具体地，比如以A作为一个中心，则下面有很多终端；当A发出一条信息，各个终端都会收到此条信息，并且给A反馈。通过智能照明集中管理器的中心节点以广播形式对节点发送信息，每个路灯为一个节点，节点收到信息后，会有所响应，把要查询的电压，电流，功率等相关信息上报给照明集中管理器的中心节点，然后照明集中管理器通过GPRS模块发到服务器，实现在电脑及智能手机控制节点动作及查看节点的实时状态。

本实用新型的实施例还提供所述控制***的控制方法。

本实用新型实施例提供的方案可以实现具有如下指标的智能路灯网络：

传输距离：300米(在常规道路环境条件下的节点之间)

网络距离：5000米(每个产品具有中继功能)

电压：85～350VAC频率：50/60Hz

负载：5Amax

调光：0～10VDC

符合路灯的相关技术参数性能要求。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.无线智能控制器，其特征在于，包括：电路板组件、天线、NEMA外壳；所述电路板组件采集外部信号，处理后形成无线采集信号，通过天线发射；所述电路板组件包括上层电路板组件和下层电路板组件；所述下层电路板组件采集外部信号；所述上层电路板组件包括核心板模块和ACDC电源模块，所述核心板模块处理所述采集外部信号，形成无线采集信号，所述的无线采集信号为通过ZigBee技术转化的无线信号。

2.依据权利要求1所述的无线智能控制器，其特征在于，所述的下层电路板组件包括电压互感器、电流互感器、继电器；所述电压互感器转换外部电压信号，所述电流互感器转换外部电流信号，所述继电器为下层电路板组件的线路开关。

3.依据权利要求2所述的无线智能控制器，其特征在于，所述核心板模块包括：继电器驱动控制电路、ZigBee模块-RF处理放大电路、单相电压电流功率采集电路；所述单相电压电流功率采集电路采集外部信号，放大积分后通过SPI接口发送到所述ZigBee模块-RF处理放大电路，ZigBee模块-RF处理放大电路读取分析后形成无线采集信号。

4.依据权利要求2所述的无线智能控制器，其特征在于，所述核心板模块还包括：调光电路，调光电路根据控制指令形成驱动信号，所述驱动信号用于控制外部驱动电源的电流强度；所述控制指令来自集中管理器或网络服务器。

5.依据权利要求2所述的无线智能控制器，其特征在于，所述核心板模块还包括：继电器驱动控制电路，所述的继电器驱动控制电路用于控制下层电路板组件的工作状态。

6.依据权利要求1所述的无线智能控制器，其特征在于，所述的外壳包括基座和接口；所述接口为NEMA接口，采用智能旋锁方式连接；基座的 材料采用PBT；接口包括三个HV插脚和4个LV接触片，所述的HV插脚材料为黄铜H62，所述的LV接触片的材料为磷铜镀镍局部镀金；

所述外部信号，采用ZigBee技术形成无线采集信号，并通过天线发射。

7.采用权利要求1至6中任意一项所提供的无线智能控制器的控制***，其特征在于，还包括：终端管理***、服务器、集中管理器；所述的无线智能控制器根据外部信号产生控制信号；所述采集信号通过天线发送到服务器；智能终端***根据从服务器获取所述采集信号，产生控制指令并下发到集中管理器；集中管理器向无线智能控制器发送控制指令。