基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统技术方案

本发明专利技术为一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，包括灯具、终端控制器、集中控制器、上位机和水流管TEG模块；其中，所述灯具和终端控制器有多个，每一个灯具上都安装了一个终端控制器，控制灯具的开关并向集中控制器反馈相应数据，集中控制器通过对隧道内部车流量数据、洞口内外亮度的采集，向上位机反馈采集的数据，并且将上位机的命令下达至终端控制器，完成对各个灯具的工作状态的设置，水流管TEG模块是整个系统的电源。本发明专利技术设计的照明控制系统可实现对隧道灯具的实时监测、控制和管理，对各设备运行数据的记录和分析，从而保证隧道照明灯具高效、准确的运行以及隧道的安全运营，具有良好的应用前景和市场价值。 1

Tunnel lighting control system based on self powered carrier wireless dual mode communication

The present invention is a tunnel lighting control system based on self powered carrier wireless dual mode communication, including lamps, terminal controllers, centralized controllers, upper computer and water flow tube TEG modules, in which there are many lamps and terminal controllers, and each lamp is installed with a terminal controller to control the opening of the lamps. The central controller feedback the corresponding data to the centralized controller. By collecting the traffic data in the tunnel and the brightness of the inside and outside of the tunnel, the centralized controller feedback the collected data to the upper computer, and the command of the upper computer is reached to the terminal controller to complete the setting of the working state of the various lamps and lanterns, and the flow pipe TEG module is the whole system. The power of the system. The lighting control system designed by this invention can realize real-time monitoring, control and management of the tunnel lamps and lanterns, record and analyze the operating data of each equipment, so as to ensure the efficient and accurate operation of the tunnel lighting, and the safe operation of the tunnel. It has a good application prospect and market value. One

【技术实现步骤摘要】
基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统
本专利技术涉及照明控制领域，具体涉及一种基于自供电的隧道照明控制系统。
技术介绍
现有技术中隧道照明控制系统通过电力线载波通信，英文简称PLC(PowerLineCommunication)，是利用电力线载波实现信息传递的通信方式的统称。该技术将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电力线进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。但是存在只有有线载波，通信速度慢，可靠性差的缺点，并且隧道的地理位置多建在山区或海拔高的山脉地段，自然资源丰富，没有利用自然能源供电。中国专利CN201310028843.8公开了一种隧道照明加安保系统，所述系统包括控制中心、照明系统、信号灯和指示警报器；构造简单，智能节能，照明系统分为长明灯加感应灯，有效的节约了电能，但是该系统的供电系统不能实现自供电，没有利用自然资源；专利CN201110175994.7公开了一种隧道交通的LED照明控制系统，该系统可根据实际情况，调整不同的照明模式，已达到最佳照明效果和最佳节能效果，但是并没有实现载波无线的双模通信。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，包括灯具、终端控制器、集中控制器、上位机和水流管TEG模块；其中，灯具和终端控制器有多个，每一个照明灯具的灯座上都安装了一个终端控制器，负责灯具的开关控制，同时向集中控制器反馈灯具的运行参数；集中控制器收集车流量、隧道内外亮度值的实时数据，并完成与上位机和终端控制器的信息交互；上位机为人机接口，完成整个系统的控制。整个控制系统的电源均由被埋置在隧道路基下的集热管下方的水流管TEG模块供给，水流管TEG模块由多个TEG组成，水流管TEG模块应用的TEG型号为TGM-199-2.0-1.2，尺寸为62mm*62mm。上位机包括系统设置模块、数据通信模块和数据管理模块。集中控制器包括控制模块、双模通信模块和数据采集模块，通过电力线载波无线双模通信将各个终端控制器连接起来组成网络；集中控制器的控制模块采用STM32型号的数字信号处理器芯片，双模通信模块采用LME2981芯片实现电力线载波无线双模通信，数据采集模块采用车辆检测器和亮度传感器；集中控制器的车辆检测器是基于电磁线圈的传感器电路，包括耦合振荡电路、环行线圈以及调理整形电路，通过检测耦合电路的震荡频率来判断车流量信息。终端控制器包括控制模块、双模通信模块和监控模块；控制模块采用STM32型号的数字信号处理器芯片，双模通信模块采用LME2981芯片实现电力线载波无线双模通信，监控模块采用CS5460作为灯具的电参数测量芯片。使用基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统的方法，其特征在于：步骤一：上位机通过泵将隧道外部吸收太阳能的水传送至集热管中，间接将热量传递到水流管TEG模块的热端，水流管TEG模块的冷端接触温度较低的地下水，从而形成水流管TEG模块的冷端和热端的温差，根据Seebeck效应，产生电势；步骤二：上位机通过对整个控制系统的参数和通信端口进行设置，对终端控制器进行管理，查看照明灯具控制系统的实时数据和历史数据，实现对各个灯具的监控，并向集中控制器发送指令，同时接受上传来的数据信息；步骤三：集中控制器将数据采集模块采集到的数据送入控制模块，STM32处理器将信息传送至上位机，上位机按照事先设定好的方案将命令通过双模通信模块传送至终端控制器，并将相关数据存储在STM32处理器中，STM32处理器与上位机进行串口通信，上位机从而实现定时读取数据；步骤四：若无事先设定好的方案，集中控制器则将采集的数据上传至上位机，由工作人员设定相应的方案并下传至终端控制器；步骤五：终端控制器对灯具进行统一的控制或者对单个灯具进行单一控制，采集灯具运行的数据，根据采集的数据和系统设置可判断出灯具的运行状况和故障情况，在终端控制器因意外情况出现异常时，可接受上位机的远程复位命令，使终端控制程序初始化，重新运行，终端控制器通过双模通信技术，定时或者随机向上位机反馈灯具运行状况数据，当检测到停电或不符合灯具控制方案的严重故障时，自动向上位机发出警报，从而保证故障响应的实时性。本专利技术的有益效果：1、整个系统的电源均有水流管TEG模块供给，利用自然资源实现自供电，有效的节约了能源；2、通信模块实现载波无线双模通信，使得通信的时效性和可靠性大大提升；3、可实现对隧道灯具的实时监测、控制和管理，对各设备运行数据的记录和分析，从而保证隧道照明灯具高效、准确的运行以及隧道的安全运营；4、照明控制系统可根据终端控制器收集到的车流量数据控制灯具的开关，即在有车辆进入隧道时，为车前进的部分照明，无车的隧道部分不进行照明，大大减少隧道灯具的电力消耗；5、上位机直接可以监测所有灯具照明情况，以及后期检修工作的便利，省去人工的巡检，大大减少隧道工程运行的工作量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是一种基于自供电的隧道照明系统示意图；图2是电源系统埋置的隧道侧截面示意图；图3是水流管TEG模块发电示意图；图4是控制系统的结构连接示意图；附图标记：1、灯具；2、终端控制器；3、集中控制器；4、上位机；5、水流管TEG模块；11、隧道；12、路面；13、路基；14、集热管；15、地下水管道；21、水流管TEG模块的热端；22、水流管TEG模块的冷端；23、单个TEG；24、电流方向；31、耦合电路；32、载波无线收发电路；33、LME2981芯片；34、AT89C51存储器；35、检测电路；36、继电器控制电路；37、车辆检测器；38、光强度检测器。具体实施方式以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本专利技术提供的系统及其工作方法。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。实施例一本实施例主要介绍一种基于自供电的隧道照明系统的基本构成。如图1所示的是一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，包括灯具1、终端控制器2、集中控制器3、上位机4、水流管TEG模块5；其中，灯具和终端控制器有多个，灯具和终端控制器相连，终端控制器和集中控制器相连，集中控制器和上位机相连；每一个照明灯具的灯座上都安装了一个终端控制器负责灯具的开关控制，同时向集中控制器反馈灯具的运行参数；集中控制器收集车流量、隧道内外亮度值的实时数据，并完成与上位机和终端控制器的信息交互；上位机为人机接口，完成整个系统的控制，水流管TEG模块提供整个系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：包括灯具

【技术特征摘要】
1.一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：包括灯具(1)、终端控制器(2)、集中控制器(3)、上位机(4)和水流管TEG模块(5)；其中，所述灯具和终端控制器有多个，每一个照明灯具(1)的灯座上都安装了一个终端控制器(2)，负责灯具的开关控制，同时向集中控制器反馈灯具的运行参数；所述集中控制器(3)收集车流量、隧道内外亮度值的实时数据，并完成与上位机(4)和终端控制器(2)的信息交互；所述上位机(4)，为人机接口，完成整个系统的控制。2.根据权利要求1的一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：整个控制系统的电源均由被埋置在隧道路基下的集热管下方的水流管TEG模块供给，水流管TEG模块由多个TEG组成，水流管TEG模块应用的TEG型号为TGM-199-2.0-1.2，尺寸为62mm*62mm。3.根据权利要求2的一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：所述上位机包括系统设置模块、数据通信模块和数据管理模块。4.根据权利要求3的一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：所述集中控制器包括控制模块、双模通信模块和数据采集模块，通过电力线载波无线双模通信将各个终端控制器连接起来组成网络。5.根据权利要求4的一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：所述集中控制器的控制模块采用STM32型号的数字信号处理器芯片，双模通信模块采用LME2981芯片实现电力线载波无线双模通信，数据采集模块采用车辆检测器和亮度传感器。6.根据权利要求5的一种基于自供电的载波无线双模通信的隧道照明控制系统，其特征是：所述集中控制器的车辆检测器是基于电磁线圈的传感器电路，包括耦合振荡电路、环行线圈以及调理整形电路，通过检测耦合电路的震荡频率来判断车流量信息。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖剑，耿洪扬，董威，邵强，张雪璠，金正杰，陶徐文，李翔，杜亚伟，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61