CN105792446A - 智能路灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能路灯控制系统，包含路灯控制终端、路灯监控子站、路灯管理中心，路灯控制终端采集路灯节点的电压、电流、功率信息，并把数据上传给路灯监控子站；路灯控制终端接收来自路灯监控子站下达的命令，执行操作，实现路灯的开关控制和亮度调节；路灯控制终端解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块收发数据，路灯监控子站维护其所在道路上所有路灯控制终端的节点信息，并把相应数据传送到路灯管理中心，本发明采用GPRS公共无线通信技术与短距离无线通信技术相结合的方案，综合两者的优点，既解决了高昂的成本问题，又降低了系统的复杂度，实用且方便管理,节能并实现智能控制。

Description

智能路灯控制系统

技术领域

本发明涉及城市道路照明技术领域，具体是一种智能路灯控制系统。

背景技术

路灯作为城市照明的公共基础设施，不但是城市建设的重要组成部分而且与人们的日常生活密不可分，在城市的社会治安、交通安全和市容市貌中扮演着不可估量的角色。与此同时，路灯管理和控制水平的先进与否，直接反应着城市现代化文明程度的高低。随着无线通信技术的发展，高自动化程度，高可靠运行的路灯监控系统已经成为建设现代化大都市的一个重要标志。

近年来，随着经济的发展和人口大规模的增长，能源短缺、环境污染变得日益严重，已经引起全球的关注。城市照明作为我国照明用电重要的一部分，其能耗问题已经越来越受到国家的重视，随着无线通信和信息自动化技术的发展，传统的路灯控制系统模式已经逐渐显露出弊端，不但电能利用率低，造成能源的极度浪费，且管理方式落后，增添了人工巡查和维护的麻烦。

(1)照明灯具落后

传统的城市照明灯具具有能耗高、发光效率低和使用寿命短的缺点，如周期性地开关灯操作就会大大降低灯具的使用寿命，不但造成了电能的浪费，且频繁地更换灯具也增加了物力和人工成本。更为重要的是传统的路灯照明灯具无法调节光照强度值。城市路灯照明的开关时间一般是依据日落日出时间而定的，且冬季和夏季的开关时间还有所不同，若以工作12小时为例，但亮度值可以依据道路的实际运行状况进行调节，如晚上6点到10点道路上的车流量和人流量正常，亮度设置为恒定最大值，但晚上10点以后，车流量和人流量明显减少，若再以恒定亮度最大值开启路灯，就造成了电能的浪费，因此实现亮度值调节是城市路灯照明的一个发展趋势。

(2)管理方式不够智能化

路灯控制系统主要实现路灯的控制和监测。控制是指实现路灯的开关操作和亮度值等；监测是指能够实时地监测路灯节点的运行状态指标，如查看路灯的电压、电流和功率等信息是否处于一个有效运行的状态内。传统路灯管理模式的弊端主要表现在以下几个方面：

①控制路灯开关方式落后:

对照明控制方式的研究，在传统的手动控制基础上，又增加了光控和时钟控制模式。光控是指在路灯照明控制的管理中心安装一台光度传感器，工作于室外，主要依据检测到的光照度值控制路灯的开关，这种控制方式主要依据检测到的光线强度控制路灯的开关，难免会出现误操作。时钟控制技术是指在路灯控制开关柜里安装一个时钟控制器，根据提前设置好的路灯开关时间执行路灯开关操作。较人工控制方式明显提高效率，但是遇到阴雨天等特殊情况时，可能需要重新修改路灯的开关时间，由于无法实现集中控制，为工作人员增加了很多的麻烦。

②管理维护效率低、成本高

由于路灯节点工作于室外，不可避免地会受到外界自然环境的干扰，不论是灯具还是传输线缆，当出现故障时就会造成通信线路的中断，甚至会引起大范围的所有路灯都不能控制。传统的路灯巡检按照“白天巡线，夜晚巡灯”的方式，大大增加了巡检人员的工作强度，且事先并不知道具体是那个位置的路灯出现故障，效率极其低下，很难满足城市现代化的需求。

③无法实现路灯的独立控制

目前采用配电箱分散控制，实现对路灯的集中管理，但无法实现对路灯独立节点的控制，会使得电能利用率依然不高。要实现路灯监控系统的智能化操作，必须能够对独立的路灯节点进行控制。

针对传统路灯照明灯具的落后和路灯管理方式的不足，在日益发展的无线通信技术和日益匮乏的能源短缺趋势下，设计一套自动化程度高、通信稳定可靠的路灯监控系统已经成为建设城市现代文明的一种发展趋势。现有技术中，智能路灯控制系统一般需要布线，建机房，安装服务器，外接电流互感器，造价费用成本很高，稳定性差。市政路灯的总体距离较远，无法远程监控每个路灯的运行状况。原有路灯的监测和维修不到位，损坏的路灯都得不到修复，影响道路安全。路灯的装饰照明、公园灯饰，后半夜可以关闭，但是无法控制造成浪费。路灯电缆、变压器的防盗问题难以防控，偷盗后不能及时发现，导致个别路灯无法正常运营，导致市民投诉。故障监管只能靠人工，难以保证着灯功率，难度大。在追求美化亮化时，使路灯功率偏大导致规定功率密度值超标。

发明内容

本发明目的是提供一种智能路灯控制系统，实用且方便管理,达到节能和智能控制的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

智能路灯控制系统，包含路灯控制终端、路灯监控子站、路灯管理中心，路灯控制终端采集路灯节点的电压、电流、功率信息，并把数据上传给路灯监控子站；路灯控制终端接收来自路灯监控子站下达的命令，执行操作，实现路灯的开关控制和亮度调节；路灯控制终端解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块收发数据，路灯监控子站维护其所在道路上所有路灯控制终端的节点信息，并把相应数据传送到路灯管理中心。

进一步的，路灯监控子站接收来自路灯管理中心下达的命令，并把数据转送给其所在道路上路灯控制终端。

路灯监控子站解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块实现与路灯控制终端的通信；路灯监控子站通过GPRS通信模块与路灯管理中心的通信。

路灯管理中心维护整个路灯监控系统的管理信息，把当前路灯控制终端的状态作息实时地展现给管理人员；由管理人员下达命令，各路灯控制终端完成相应的操作。

路灯管理中心解析和处理接收到的数据包，通过GPRS网络实现与路灯监控子站之间的通信。

进一步的，路灯控制终端包括电源模块和GPRS通信模块，电源模块为路灯控制终端提供电压，利用GPRS通信模块，路灯管理中心能够和路灯监控子站实现通信，构成GPRS通信网络。

优选的，路灯监控子站与路灯控制终端以及路灯控制终端之间的通信采用ZigBee技术。

优选的，每个路灯控制终端采用单独的编码。

进一步的，路灯控制终端内安装电压互感器和电流互感器。

进一步的，路灯为太阳能板LED路灯，控制MCU管脚输出的PWM波，实现对亮度值的调节。

本发明的有益效果是：

本发明是一个分布式数据采集和远程监控系统，它集计算机技术、自动控制技术和现代通信技术于一体，实现对路灯的“遥测、遥控、遥信、遥调、遥急、遥视”六遥智慧数据采集和监控。

本发明对城市路灯智能控制系统，采用GPRS公共无线通信技术与短距离无线通信技术相结合的方案，综合两者的优点，既解决了高昂的成本问题，又降低了系统的复杂度。系统采用“路灯管理中心——路灯监控子站——路灯控制终端”三层模式结构，实现远程对路灯的控制操作。其中，路灯管理中心与路灯监控子站之间的通信采用GPRS技术，路灯监控子站与路灯控制终端以及路灯控制终端之间的通信采用ZigBee技术，采用GPRS技术与ZigBee技术相结合的智能路灯控制系统能够实现如下功能：

(1)实现对路灯节点的独立控制。每一个路灯节点都有一个独一无二的编号，从而实现路灯管理中心对单个路灯节点开关控制的精准操作。

(2)采集路灯节点电压、电流、功率等信息。在每一个路灯控制终端上装电压互感器和电流互感器模块，从而实现路灯管理中心对路灯节点的电压、电流、功率的采集。

(3)主动上报节点故障报警和防盗报警。当系统中的路灯节点出现节点丢失或线路故障时，能主动上报至路灯管理中心，从而方便工作人员作出及时的维护处理。

(4)实时调节路灯亮度值。本发明系统采用太阳能板LED路灯，根据软件设计中MCU管脚输出的PWM波，实现对亮度值的调节。

(5)历史记录查询。路灯管理中心能够查询到任一路灯节点的每一历史时刻的电压、电流、功率等信息，以便工作人员提前预知路灯运行状态的稳定性能。

本发明主要完成两个方面的功能，分别是控制和监测。而整个系统所要操作对象是城市道路中成千上万盏的路灯，那么必须得具备一个管理系统，负责监测路灯的各项运行状况。如监测当前路灯节点的电压、电流、功率等指标是否符合规范，并且能实现对路灯开关的简单控制。

本发明共分为三层控制模式，分别为路灯管理中心，路灯监控子站和路灯控制终端。路灯管理中心负责管理整个市区的路灯监控子站，路灯监控子站负责管理一条公路上所胡的路灯控制终端，路灯控制终端则由一盏路灯节点和一个路灯控制箱组成，路灯的控制箱内包含了能够采集电压、电流等信息和实现节点之间通信的控制模块。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构图。

图2为本发明拓扑图。

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。

如图所示，本发明公开一种智能路灯控制系统，包含路灯控制终端、路灯监控子站、路灯管理中心。

路灯控制终端采集路灯节点的电压、电流、功率等信息，并把相应数据上传给监控子站；路灯控制终端接收来自路灯监控子站下达的命令，执行相关操作，如实现路灯的开关控制和亮度调节等；路灯控制终端解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块收发数据。

路灯监控子站维护其所在道路上所有路灯控制终端的节点信息，并把相应数据传送到路灯管理中心；路灯监控子站接收来自路灯管理中心下达的命令，并把数据转发给其所在道路上路灯控制终端；路灯监控子站解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块实现与路灯控制终端的通信；通过GPRS通信模块，实现与路灯管理中心的通信。

路灯管理中心维护整个路灯监控系统的管理信息，把当前路灯控制终端的状态作息实时地展现给管理人员；由管理人员下达命令，各路灯控制终端完成相应的操作；路灯管理中心解析和处理接收到的数据包，通过GPRS网络实现与路灯监控子站之间的通信。通常情况下，路灯管理中心要远程监控整个市区的路灯，同时它也能够支持网络发布功能，即使在异地，用户也很方便地实时监控路灯的运行状态。正是路灯管理中心的地域性选择，又要保证通信网络的全城覆盖性，现有的GSM网络，利用GPRS通信模块，路灯管理中心能够和路灯监控子站实现有效通信，从而构成了GPRS通信网络。

本发明实现最方便的遥控，只需在任意可以上网的设备，通过授权账号密码，即可实现控制，不受时间和距离的任何限制，更不需在机房控制。

本发明可在系统内设置远程传输设备运行数据，故障数据、提醒数据、预警数据等信息，并可传输到单个或多个指定手机端或电脑数据库。

本发明可远距离检测电流、电压、有功功率、无功功率、亮灯率、设备完好率、故障及时处理率等现场相关的数据。

本发明通过云计算技术，现场的任意设备，均可通过云中心进行调试，设备的运行故障是不需要去现场即可解决。

本发明可以将用户的应急预案，个性化的植入软件系统，系统会根据现场所采的数据，按既定要求分别发相应的责任人，实现自动启动应急预案。

本发明也可以使用远程传输视频图像辅助，主要因为视频远传流量费用问题，但实现该功能技术无难点问题。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.智能路灯控制系统，其特征在于，包含路灯控制终端、路灯监控子站、路灯管理中心，路灯控制终端采集路灯节点的电压、电流、功率信息，并把数据上传给路灯监控子站；路灯控制终端接收来自路灯监控子站下达的命令，执行操作，实现路灯的开关控制和亮度调节；路灯控制终端解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块收发数据，路灯监控子站维护其所在道路上所有路灯控制终端的节点信息，并把相应数据传送到路灯管理中心。

2.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯监控子站接收来自路灯管理中心下达的命令，并把数据转送给其所在道路上路灯控制终端。

3.根据权利要求1或2所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯监控子站解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块实现与路灯控制终端的通信；路灯监控子站通过GPRS通信模块与路灯管理中心的通信。

4.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯管理中心维护整个路灯监控系统的管理信息，把当前路灯控制终端的状态作息实时地展现给管理人员；由管理人员下达命令，各路灯控制终端完成相应的操作。

5.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯管理中心解析和处理接收到的数据包，通过GPRS网络实现与路灯监控子站之间的通信。

6.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯控制终端包括电源模块和GPRS通信模块，电源模块为路灯控制终端提供电压，利用GPRS通信模块，路灯管理中心能够和路灯监控子站实现通信，构成GPRS通信网络。

7.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯监控子站与路灯控制终端以及路灯控制终端之间的通信采用ZigBee技术。

8.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,每个路灯控制终端采用单独的编码。

9.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯控制终端内安装电压互感器和电流互感器。

10.根据权利要求1所述智能路灯控制系统，其特征在于,路灯为太阳能板LED路灯，控制MCU管脚输出的PWM波，实现对亮度值的调节。