一种基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统技术方案

本发明专利技术涉及一种面对数量规模大、利用率高、能够远程实时监测并管理的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统，包括电压传感器、电流传感器、光敏传感器、STM32单片机、电源、稳压模块和LED路灯；所述电压传感器和电流传感器分别和LED路灯电连接，所述电压传感器和电流传感器还分别与STM32单片机电连接所述光敏传感器与STM32单片机电连接，所述电源通过稳压模块与STM32单片机电连接，还包括电流互感器、LoRa通信模块、网关和4G通信模块，电流传感器和LED路灯电连接具体是指电流传感器通过电流互感器与LED路灯电连接，所述LoRa通信模块也与STM32单片机电连接，所述网关与4G通信模块电连接，所述LoRa通信模块通过4G通信模块与网关信号连接。

A Campus Intelligent Street Lamp System Based on Real-time Circuit Detection Unit

The invention relates to a campus intelligent street lamp system based on real-time circuit detection unit, which can be remotely monitored and managed with large quantity and high utilization rate, including voltage sensor, current sensor, photosensitive sensor, STM32 microcontroller, power supply, voltage stabilization module and LED street lamp. The voltage sensor and current sensor are connected with LED street lamp respectively. The voltage sensor and the current sensor are also electrically connected with STM32 single-chip computer. The power supply is electrically connected with STM32 single-chip computer through a voltage regulator module. It also includes current transformer, LoRa communication module, gateway and 4G communication module. The connection between current sensor and LED street lamp refers specifically to the connection between current sensor and LED street lamp through current transformer. The LoRa communication module is also electrically connected with the STM32 single chip computer. The gateway is electrically connected with the 4G communication module, and the LoRa communication module is connected with the gateway signal through the 4G communication module.

【技术实现步骤摘要】
一种基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统
本专利技术涉及一种基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统。
技术介绍
在城区、校园和公园的大部分道路上路灯无法做到精确控制。在清晨或是傍晚，道路上有一定强度的光照，此时恒定亮度的路灯会造成电能的浪费；而在昏暗的雨天，未到设定时间而不会开启的路灯又会造成人们生活的不便。另一方面，通过管理人员，人工地控制数量众多的路灯，路灯运行的实时性不够，并且浪费大量人力。此外路灯发生故障时，维修人员难以迅速发现并精确定位的问题。因此，人们试图对上述技术方案进行改进。安徽工业大学王键提供了《智能型节能路灯控制器的研究和实现》，文章编号为1001-9944(2007)01-0053-04。包括一主体，该主体具有远程监控中心和MCU，在该远程监控中心和MCU之间包括网络控制器、控制输出模块、信号采集模块，MCU通过采用TL7716芯片的信号采集模块，对路灯正常工作时的电压、电流进行采集，由此判断供电回路中除了发光之外，多余部分产生的热量，并且将产生热量这部分能量回馈给电网，然后将采集来的物理量通过网络接口通信模块发送到远程监控中心，通过TCP/IP协议实现网络的互联，从而实现对路灯系统的远程监控，由此可大大减小路灯工作的能耗，从而节约电能。但是，该技术方案仍然存在不足，由于路灯数量众多，管理人员仍然无法通过远程控制平台对每一个路灯运行情况实时检测，一旦管理人员离开控制中心，便无法及时了解路灯的工作状况，路灯检测的实时性不足。另一方面，普通的网络接口通信模块工作在授权频段，需要向运营商缴纳费用，并且无法实现远距离、低功耗的数据传输，这也增加了该方案在实际应用中的能耗与投资。此外，一旦路灯出现故障，通过以上方案很难对路灯实现实时定位和故障排除，一般要通过人工来检测，无形中加大了路灯的维护成本。即使发现了故障的路灯，管理人员也很难了解路灯最近的运行状况，并且由此判断路灯故障的原因，这样也不利于路灯系统的整体性能优化。上述方案仅仅是对路灯工作时内部的工作参数进行检测，没有对外部工作环境及时检测，因此不可以根据外界光照强度的变化，实时自动改变路灯的光照强度，这也恰恰是路灯耗能大的主要原因。路灯作为公路的基本设施，数量规模大，利用率要求较高，而公知技术的利用网络接口通信模块的MCU控制方案对此显然不适应。因此，研究能够面对数量规模大、利用率高、能够远程实时监测并管理的节能型路灯系统技术方案意义重大。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种面对数量规模大、利用率高、能够远程实时监测并管理的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统。为实现以上技术目的,本专利技术的技术方案是:一种基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统，包括电压传感器、电流传感器、光敏传感器、STM32单片机、电源、稳压模块和LED路灯；所述电压传感器和电流传感器分别和LED路灯电连接，所述电压传感器和电流传感器还分别与STM32单片机电连接所述光敏传感器与STM32单片机电连接，所述电源通过稳压模块与STM32单片机电连接，还包括电流互感器、LoRa通信模块、网关和4G通信模块，电流传感器和LED路灯电连接具体是指电流传感器通过电流互感器与LED路灯电连接，所述LoRa通信模块也与STM32单片机电连接，所述网关与4G通信模块电连接，所述LoRa通信模块通过4G通信模块与网关信号连接，所述LED路灯也与STM32单片机电连接。作为优选，所述电流互感器采用型号为DL-CT03C1.0的电流互感器。作为优选，所述STM32单片机采用型号为STM32F103的STM32单片机。作为优选，还包括报警模块，所述报警模块与STM32单片机电连接。作为优选，还包括云平台，所述云平台与网关通信连接。作为优选，所述LoRa模块采用型号为SX1278模块。以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：(1)本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统通过电压传感器、电流传感器实时检测路灯工作时的额定电压、额定电流，然后得到额定功率，以此判断路灯的工作状态，通过光敏传感器实现对路灯周围环境光照强度的检测，实现路灯在合理的环境下工作，进而延长了路灯的使用寿命，提高了路灯的利用率，并且节约了大量的电能。(2)本专利技术通过STM32单片机对传感器采集过来的物理参数进行检测与控制，使得路灯处于正常的工作状态。同时，采集过来的物理参数通过LoRa通信模块传输到网关，网关节点再通过4G通信模块与云平台实时通信，工作人员可以通过手机、电脑等移动设备对路灯进行实时监测，解决了远距离、多个电路系统同时实时检测等问题，并且故障监测实时性和准确性都大大提高，节省了大量人力。附图说明图1为本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统的系统结构示意图。图2为本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统的系统的系统构架图。图3为本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统的硬件结构示意图。图4为本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统的硬件结构示意图。图5为本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统的网关节点的工作过程。图6为本专利技术的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统的实施过程。具体实施方式下面结合本专利技术给定的附图和具体示例，进一步阐述本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例。都属于本专利技术的保护范围。实施例一：见图1，本专利技术实施例的基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统，包括电压传感器、电流传感器、光敏传感器、STM32单片机、LoRa通信模块、电源及电源稳压模块、LED路灯和报警模块。其中，电压传感器、电流传感器，用于采集校园智慧路灯实时的工作电流、电压，并通过STM32单片机根据传感器参数计算路灯工作的额定功率，并将获得的物理参数与正常工作的参数相比较，验证路灯是否正常工作。光敏传感器，用于测量路灯周围工作环境的光照强度，使得路灯根据环境变化实时开启或关闭；STM32单片机，与电流传感器、电流传感器、光敏传感器实时通信，用于接收各种传感器的返回值以计算路灯工作时的额定功率和云平台的控制信息，一方面控制路灯系统的正常工作，另一方面根据云平台的指令实时检测路灯系统的电路运作情况，进一步对路灯工作时物理参数的监测、对额定电压、额定电流等物理参数的控制。4G+LoRa的全无线架构，用于路灯终端与云平台的远距离通信，无线网关建立采集终端、控制终端与云服务器之间的通信连接，实现环境数据从采集终端到云服务器的传输以及控制指令从云服务器到控制终端的传输。用户及管理人员可以通过手机、平板、计算机等信息终端，实时掌握传感设备信息，及时获取报警、预警信息，并可以手动/自动的调整控制设备，最终实现使以上管理变的轻松简单。通过云服务平台相关的CASE-DESIGNER、API、SDK等为本专利技术提供一套完整的硬件环境，以实现路灯管理的智能化和低功耗；电源、电源稳压模块，用于提供STM32单片机正常工作的电压。实施例2：见图2图3图4，基于LoRa的智慧路灯设计的硬件组成主要是由主控芯片、电源模块、LoRa模块、传感器采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统，其特征在于：包括电压传感器、电流传感器、光敏传感器、STM32单片机、电源、稳压模块和LED路灯；所述电压传感器和电流传感器分别和LED路灯电连接，所述电压传感器和电流传感器还分别与STM32单片机电连接所述光敏传感器与STM32单片机电连接，所述电源通过稳压模块与STM32单片机电连接，还包括电流互感器、LoRa通信模块、网关和4G通信模块，电流传感器和LED路灯电连接具体是指电流传感器通过电流互感器与LED路灯电连接，所述LoRa通信模块也与STM32单片机电连接，所述网关与4G通信模块电连接，所述LoRa通信模块通过4G通信模块与网关信号连接，所述LED路灯也与STM32单片机电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于实时电路检测单元实现的校园智慧路灯系统，其特征在于：包括电压传感器、电流传感器、光敏传感器、STM32单片机、电源、稳压模块和LED路灯；所述电压传感器和电流传感器分别和LED路灯电连接，所述电压传感器和电流传感器还分别与STM32单片机电连接所述光敏传感器与STM32单片机电连接，所述电源通过稳压模块与STM32单片机电连接，还包括电流互感器、LoRa通信模块、网关和4G通信模块，电流传感器和LED路灯电连接具体是指电流传感器通过电流互感器与LED路灯电连接，所述LoRa通信模块也与STM32单片机电连接，所述网关与4G通信模块电连接，所述LoRa通信模块通过4G通信模块与网关信号连接，所述LED路灯也与STM32单片机电连接。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸一琦，施周荣，秦金玉，王欢，赵广龙，董标，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32