灯控装置和照明灯系统智能调控系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种灯控装置和照明灯系统智能调控系统及方法，通过光敏电阻采集环境光强信号和超声波传感器采集待测区域的待测物的运动状态信号来确定LED照明模块的工作状态；让待测区域内的照明灯依次间隔变亮，实现了对城市路灯的智能化控制，通过单片机控制模块根据环境亮度实现对路灯开关及功率的控制，通过对通行物体的位置及速度的识别分析以自动调整灯组切换进而实现追踪分布式照明、通过单片机控制GSM进行故障短信发送等功能。采用太阳能-电网双线供电的方式在保证照明效果的前提下实现对能源的高效利用。同时，在路灯杆下端设置USB充电输出接头，以备急用。从而实现整个系统的低功耗运行和高效、节能、绿色、环保、人性化的城市照明。

【技术实现步骤摘要】
灯控装置和照明灯系统智能调控系统及方法
本专利技术涉及LED照明路灯领域，特别涉及一种城市公路LED照明路灯系统的智能调控系统及方法。
技术介绍
在节能减排、发展低碳经济的大趋势下，高效节能、长寿命的半导体照明产品的开发在我国取得了蓬勃发展。2008年科技部等部委倡导的“十城万盏”示范城市、示范工程活动的开展，又有力地推进了半导体照明产品的开发和应用。LED是最近新出现的一种光源，具有色彩丰富、可以调光和耐气候性，节能和长寿命，高能效，高效合理的配光设计，良好的散热结构和控制置(驱动电路)的高效率和高可靠性等多种优点。韩国2011年计划在5年内相继投入2.79亿美元用于LED研发方面，奥地利也在2011年修订了按企业改装LED照明系统功率给予补助的政策，欧盟则在2000年实施了“彩虹计划”，以推动LED产业的发展。因此，发展LED节能型路灯具有广阔的应用前景。目前国内外成型的LED节能型路灯已有多种，但是大多都是整夜处于接通状态并且亮度固定不可调，分时段或采取间隔照明的方式选择灯的使用情况，但是功率也不能根据周围环境的变化而进行适时调节，同时照明亮度低，存在照明死角、交通隐患和安全隐患，虽然在一定程度上实现了节能，但是电能利用率和照明效率依然偏低。因此急需一种低功耗、无污染城市公路LED照明路灯系统的节能性与智能调控系统及方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低功耗、无污染城市公路LED照明路灯系统的节能性与智能调控系统及方法。我们选择了用MSP430超低功耗单片机、无污染免费使用的太阳能以及LED灯组组成一个完善的照明系统，以此来实现低功耗、高效利用电能、绿色、环保。本专利技术的目的之一是提出一种灯控装置；本专利技术的目的之二是提出一种照明灯系统智能调控系统；本专利技术的目的之三是提出一种照明灯系统智能调控方法。本专利技术的目的之一是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的灯控装置，包括电源模块以及分别与电源模块连接的传感器模块、单片机控制模块、灯组切换模块、自控开关模块、故障检测及报警模块、无线通讯单元、LED照明和驱动模块；所述传感器模块用于采集待测区域内通行的待测物状态信号并将状态信号输入到单片机控制模块中；所述单片机控制模块对状态信号进行处理后产生用于驱动LED照明模块工作的驱动信号，所述驱动信号输入到LED驱动模块中，所述LED驱动模块和LED照明模块连接；所述故障检测模块用于检测LED照明模块的故障信号并将故障信号输入到单片机控制模块中，所述单片机控制模块将故障信号进行分析处理后生产报警信号；所述自控开关模块的输入端与单片机控制模块连接，所述自控开关模块的输出端与LED照明模块连接，用于控制LED照明模块的通断状态；所述灯组切换模块的输入端与单片机控制模块连接，所述灯组切换模块的输出端与LED照明模块连接，用于调整灯组切换的速度；所述无线通讯单元包括GSM无线短信模块和Zigbee无线通讯模块；所述GSM无线短信模块的输入端与单片机控制模块连接，所述GSM无线短信模块的输出端用于发送故障信号；所述Zigbee通讯模块输入端与上一灯控装置的单片机相连，所述Zigbee通讯模块输出端与下一灯控装置的单片机相连，用于实现灯组状态的切换。进一步，所述电源模块包括太阳能电池、太阳能充放电控制器、升压稳压模块、供电切换模块；所述太阳能电池，用于将太阳能转换为电能储存在蓄电池；所述太阳能充放电控制器，用于实时侦测太阳能电池板的发电电压并追踪最高电压电流值，以最大功率输出对太阳能电池充电；所述升压稳压模块，用于对太阳能电池充电中的电压进行升压稳压；所述供电切换模块与单片机控制模块连接，用于切换太阳能电池和交流供电系统的供电模式。进一步，所述传感器模块包括光敏传感器和超声波传感器；所述光敏传感器，用于采集LED照明模块外部光线信号并输入到单片机控制模块；所述超声波传感器，用于采集LED照明模块外部通行区域内待测物的位置信号以及运行速度信息并输入到单片机控制模块。进一步，所述故障检测及报警模块包括故障检测电路和故障通信模块；所述故障检测电路，用于采集LED照明模块的故障信号并将故障信号传输至单片机控制模块；所述故障通信模块，用于接收单片机控制模块对故障信号进行处理后的生成的报警信号。进一步，所述单片机控制模块包括信号分析单元、电流控制单元、亮度控制单元、太阳能电池监控单元；所述信号分析单元与传感器模块连接，用于接收超声波传感器采集的信号并分析识别待测物生产追踪信号；所述电流控制单元与电源模块连接，用于控制电源模块的工作电流；所述亮度控制单元与LED照明模块连接，用于通过改变脉冲宽度调制PWM输出的占空比来控制大功率LED的发光强度；所述太阳能电池监控单元与太阳能电池连接，用于监控太阳能电池的电量。本专利技术的目的之二是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的由灯控装置构建的照明灯系统智能调控系统，包括主控制系统和辅助控制系统；所述主控制系统设置于待测区域的第一区域，用于控制待测区域的第一区域照明灯；所述辅控制系统设置于待测区域的其余区域，用于控制待测区域的剩余区域照明灯；所述主控制系统和辅助控制系统分别为灯控装置，所述灯控装置包括电源模块以及分别与电源模块连接的传感器模块、单片机控制模块、灯组切换模块、自控开关模块、故障检测及报警模块、无线通讯单元、LED照明和驱动模块；所述传感器模块用于采集待测区域内通行的待测物状态信号并将状态信号输入到单片机控制模块中；所述单片机控制模块对状态信号进行处理后产生用于驱动LED照明模块工作的驱动信号，所述驱动信号输入到LED驱动模块中，所述LED驱动模块和LED照明模块连接；所述故障检测模块用于检测LED照明模块的故障信号并将故障信号输入到单片机控制模块中，所述单片机控制模块将故障信号进行分析处理后生产报警信号；所述自控开关模块的输入端与单片机控制模块连接，所述自控开关模块的输出端与LED照明模块连接，用于控制LED照明模块的通断状态；所述灯组切换模块的输入端与单片机控制模块连接，所述灯组切换模块的输出端与LED照明模块连接，用于调整灯组切换的速度；所述无线通讯单元包括GSM无线短信模块和Zigbee无线通讯模块；所述GSM无线短信模块的输入端与单片机控制模块连接，所述GSM无线短信模块的输出端用于故障信号的发送；所述Zigbee通讯模块输入端与上一灯控装置的单片机相连，所述Zigbee通讯模块输出端与下一灯控装置的单片机相连，用于实现灯组状态的切换。所述主控单元中的无线通讯单元，用于将主控单元的照明灯控制信号依次传递给辅控单元；所述照明灯控制信号，采用如下方式设定：在第一区域获取待测物的速度，通过预设照明灯间隔距离计算出间隔照明灯依次工作的时间差信号，按时间差信号依次控制照明灯的亮度。进一步，所述电源模块包括太阳能电池、太阳能充放电控制器、升压稳压模块和供电切换模块；所述太阳能电池，用于将太阳能转换为电能储存在蓄电池；所述太阳能充放电控制器，用于实时侦测太阳能电池板的发电电压并追踪最高电压电流值，以最大功率输出对太阳能电池充电,所述升压稳压模块，用于对太阳能电池充电中的电压进行升压稳压；所述供电切换模块与单片机控制模块连接，用于切换太阳能电池和交流供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
灯控装置，其特征在于：包括电源模块以及分别与电源模块连接的传感器模块、单片机控制模块、灯组切换模块、自控开关模块、故障检测及报警模块、无线通讯单元、LED照明和驱动模块；所述传感器模块用于采集待测区域内通行的待测物状态信号并将状态信号输入到单片机控制模块中；所述单片机控制模块对状态信号进行处理后产生用于驱动LED照明模块工作的驱动信号，所述驱动信号输入到LED驱动模块中，所述LED驱动模块和LED照明模块连接；所述故障检测模块用于检测LED照明模块的故障信号并将故障信号输入到单片机控制模块中，所述单片机控制模块将故障信号进行分析处理后生产报警信号；所述自控开关模块的输入端与单片机控制模块连接，所述自控开关模块的输出端与LED照明模块连接，用于控制LED照明模块的通断状态；所述灯组切换模块的输入端与单片机控制模块连接，所述灯组切换模块的输出端与LED照明模块连接，用于调整灯组切换的速度；所述无线通讯单元包括GSM无线短信模块和Zigbee无线通讯模块；所述GSM无线短信模块的输入端与单片机控制模块连接，所述GSM无线短信模块的输出端用于发送故障信号；所述Zigbee通讯模块输入端与上一灯控装置的单片机相连，所述Zigbee通讯模块输出端与下一灯控装置的单片机相连，用于实现灯组状态的切换。...

【技术特征摘要】
1.灯控装置，其特征在于：包括电源模块以及分别与电源模块连接的传感器模块、故障检测模块、单片机控制模块、灯组切换模块、自控开关模块、故障检测及报警模块、Zigbee通讯模块、无线通讯单元、LED照明和驱动模块；所述传感器模块用于采集待测区域内通行的待测物状态信号并将状态信号输入到单片机控制模块中；所述单片机控制模块对状态信号进行处理后产生用于驱动LED照明模块工作的驱动信号，所述驱动信号输入到LED驱动模块中，所述LED驱动模块和LED照明模块连接；所述故障检测模块用于检测LED照明模块的故障信号并将故障信号输入到单片机控制模块中，所述单片机控制模块将故障信号进行分析处理后生产报警信号；所述自控开关模块的输入端与单片机控制模块连接，所述自控开关模块的输出端与LED照明模块连接，用于控制LED照明模块的通断状态；所述灯组切换模块的输入端与单片机控制模块连接，所述灯组切换模块的输出端与LED照明模块连接，用于调整灯组切换的速度；所述无线通讯单元包括GSM无线短信模块和Zigbee无线通讯模块；所述GSM无线短信模块的输入端与单片机控制模块连接，所述GSM无线短信模块的输出端用于发送故障信号；所述Zigbee通讯模块输入端与上一灯控装置的单片机相连，所述Zigbee通讯模块输出端与下一灯控装置的单片机相连，用于实现灯组状态的切换；所述无线通讯单元，传递单片机控制模块中用于驱动LED照明模块工作的驱动信号；所述驱动信号，采用如下方式设定：获取待测物的速度，通过预设照明灯间隔距离计算出间隔照明灯依次工作的时间差信号，按时间差信号依次切换照明灯；所述照明灯的亮度通过改变脉冲宽度调制PWM输出的占空比来控制照明灯的发光强度；所述LED照明模块根据以下步骤确定工作状态：首先检测环境光强；然后判断环境光强是否需要照明补偿，如果否，则关闭LED照明模块；如果是，则启动LED照明模块进入照明模式。2.根据权利要求1所述的灯控装置，其特征在于：所述电源模块包括太阳能电池、太阳能充放电控制器、升压稳压模块、供电切换模块；所述太阳能电池，用于将太阳能转换为电能储存在蓄电池；所述太阳能充放电控制器，用于实时侦测太阳能电池板的发电电压并追踪最高电压电流值，以最大功率输出对太阳能电池充电；所述升压稳压模块，用于对太阳能电池充电中的电压进行升压稳压；所述供电切换模块与单片机控制模块连接，用于切换太阳能电池和交流供电系统的供电模式。3.根据权利要求1所述的灯控装置，其特征在于：所述传感器模块包括光敏传感器和超声波传感器；所述光敏传感器，用于采集LED照明模块外部光线信号并输入到单片机控制模块；所述超声波传感器，用于采集LED照明模块外部通行区域内待测物的位置信号以及运行速度信息并输入到单片机控制模块。4.根据权利要求1所述的灯控装置，其特征在于：所述故障检测及报警模块包括故障检测电路和故障通信模块；所述故障检测电路，用于采集LED照明模块的故障信号并将故障信号传输至单片机控制模块；所述故障通信模块，用于接收单片机控制模块对故障信号进行处理后的生成的报警信号。5.根据权利要求1所述的灯控装置，其特征在于：所述单片机控制模块包括信号分析单元、电流控制单元、亮度控制单元、太阳能电池监控单元；所述信号分析单元与传感器模块连接，用于接收超声波传感器采集的信号并分析识别待测物形成的追踪信号；所述电流控制单元与电源模块连接，用于控制电源模块的工作电流；所述亮度控制单元与LED照明模块连接，用于通过改变脉冲宽度调制PWM输出的占空比来控制大功率LED的发光强度；所述太阳能...

【专利技术属性】
技术研发人员：丽，程向东，罗钧，唐杰，曹美琴，黄守国，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85