基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端及控制方法技术

本发明专利技术提出一种基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端及控制方法，其特征在于，包括：相连接的微控制单元、全电参数测量模块、漏电量测量模块、电源模块和负载电源控制模块；所述全电参数测量模块包括第一电能计量芯片、电流互感器和电压传感模块；所述漏电量测量模块包括第二电能计量芯片、剩余电流互感器和漏电压传感模块；所述漏电压传感模块连接灯杆；所述负载电源控制模块包括设置在路灯供电回路上的通断开关。其能够满足各种路灯电气及环境精准监控需求，为城市照明系统基础设施用电安全保驾护航。驾护航。驾护航。

【技术实现步骤摘要】
基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端及控制方法


[0001]本专利技术涉及智能路灯，电力物联网
，尤其涉及一种基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端及控制方法。

技术介绍

[0002]作为城市基础设施的重要组成部分，路灯照明系统的规模不断扩大、其供配电系统日趋复杂，且分布在城市各个角落的路灯杆是一种重要的挂高资源。由于经常受恶劣天气、不规范取电、潜在人为破坏等因素的影响，城市照明系统的运维难度不断增加，末端路灯漏电隐患不断增大、意外触电事件频发，成为城市基础设施的主要安全隐患之一。因此，路灯照明系统的用电安全问题日益受到公众的广泛关注。然而，现有路灯主要依靠路灯控制器直接从路灯专用电缆中取电，且路灯控制器一般不具有漏电保护功能，也不具有电量计量功能。此外，城市照明系统的路灯杆是一种重要的分布式挂高资源，可开放给其它设备使用，以实现多杆合一、资源共享，显著降低基础设施建设成本。然而，现有路灯的控制器基本没有可监控的对外供电的电源接口，导致外挂负载往往简单依靠破坏电缆直接取电，容易导致路灯供电线路过载，并且存在严重的安全隐患；即使有外供电接口，一般也不具备有外挂负载的用电进行精准计量和开关控制的能力，这大大制约了路灯杆挂高资源开放共享能力。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术当中存在的缺陷和不足，本专利技术提出了一种新型的基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端及控制方法，用于实现路灯及其外挂负载用电的安全保护、实时监控及精准计量。
[0004]其提供的智能测控终端装置主要包括微控制单元、全电参数及漏电量检测模块、PLC数据通讯模块、电源管理模块、负载电源控制模块、环境传感模块以及声光告警模块。微控制单元（MCU）用于控制整个终端的运行；全电参数量测模块用于测量交流电压、电流、电能、功率、功率因素等电参量，漏电量检测模块用于测量漏电压和漏电流；PLC数据通信模块直接利用电力线与数据网关及其它功能设备进行通信，无需额外部署其它有线通信电缆；电源管理模块，负责将220V交流电转换为低压直流电源，为终端电路供电；负载电源控制模块用于控制路灯及灯杆外挂负载交流电源的通断；环境传感模块用于检测门禁、水浸以及温度。
[0005]其具体采用以下技术方案：一种基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端，其特征在于，包括：相连接的微控制单元、全电参数测量模块、漏电量测量模块、电源模块和负载电源控制模块；所述全电参数测量模块包括第一电能计量芯片、电流互感器和电压传感模块；所述漏电量测量模块包括第二电能计量芯片、剩余电流互感器和漏电压传感模块；所述漏电压传感模块连接灯杆；所述负载电源控制模块包括设置在路灯供电回路上的通断开关。
[0006]优选地，所述微控制单元包括MCU、存储芯片和看门狗芯片；所述电源模块包括开关电源芯片、线性电源芯片、多绕组变压器、整流滤波器件和充电电池；所述通断开关包括多路开关输入模块和多路磁继电器及其驱动电路；所述开关输入模块由非接触式霍尔开关构成。
[0007]优选地，还包括与微控制单元连接的通信模块和环境传感模块。
[0008]优选地，所述通信模块包括电力线载波（PLC）通信模块；所述环境传感模块包括水浸传感模块、门禁传感模块以及多路温度传感模块；所述多路温度传感模块设置在路灯供电回路每一路的电缆触头处。
[0009]优选地，还包括与微控制单元连接的声光报警模块。
[0010]以及根据以上优选的基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端的控制方法，其特征在于：对所测量的全电参量以及电缆触头工作温度独立设置正常工作范围；所述MCU周期性采集电参量和温度值状态，当检测到电参量及温度超过所设定的正常工作范围上下限阈值时，通过电力线载波通信模块向数据网关发送告警信息。
[0011]优选地，所述MCU周期性采集水浸以及检修口开启状态，当检测到水浸或者检修口非法开启的情况下，通过电力线载波通信模块向数据网关发送告警信息。
[0012]优选地，设置漏电流、漏电压、负载功率以及电缆温度分级告警阈值以及自动分闸阈值；所述MCU周期性采集漏电流、漏电压、负载功率以及电缆温度数据，当检测到漏电流、漏电压或者负载功率超过预设分级阈值时，通过声光告警模块进行本地报警，并通过电力线载波通信模块向数据网关发送告警信息；当检测到漏电流、漏电压、负载功率和电缆温度超过预设的自动分闸阈值时，自动触发磁继电器切断相应通道的供电。
[0013]本专利技术及其优选方案可用于可靠、实时、精确地监测中路灯的全电参量、漏电流、漏电压、电缆工作温度以及水浸和检修口开启状态等信息，支持路灯及其挂载通断电的远程自动控制和现场手动控制，具有功能齐全、可靠性高、扩展性强、设备体积小等优势；所采集的传感数据既可在本地终端长期存储，可通过PLC通信方式发送给数据网关以及远程数据管理中心，无需额外部署有线通信电缆；能够满足各种路灯电气及环境精准监控需求，为城市照明系统基础设施用电安全保驾护航。
附图说明
[0014]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1是本专利技术实施例系统原理框架示意图；图2是本专利技术实施例交流电电压、电流的检测原理示意图；图3是本专利技术实施例交流电漏电压、漏电流的检测原理示意图；图4是本专利技术实施例固件工作流程示意图。
具体实施方式
[0015]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：如图1所示，本实施例装置提供的基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端主要包括：微控制单元、全电参数及漏电量检测模块、数据通讯模块、电源管理模块、负载电源控制模块、
环境传感模块以及声光告警模块。
[0016]其中，微控制单元（MCU为核心）用于控制整个终端的运行；全电参数量测模块用于测量交流电压、电流、电能、功率、功率因素等电参量，漏电量检测模块用于测量漏电压和漏电流；数据通信模块用于与数据网关及其它功能设备进行通信；电源管理模块，负责将220V交流电转换为低压直流电源，为终端电路供电；负载电源控制模块用于控制负载电源的通断；环境传感模块用于检测门禁、水浸以及温度。
[0017]在本实施例中，微控制单元包括32位低功耗嵌入式处理器（STM32系列）、非易失性铁电随机存储器芯片（FRAM，FM24C16C）、看门狗芯片（SP706R）等外围电路，具备软件和硬件双重看门狗确保终端固件的可靠性，具有处理能力强、可靠性高以及数据存储能力强的特点，用于控制终端其它模块的运行；MCU通过I2C串口与FRAM芯片进行通信；硬件看门狗芯片复位输出管脚与MCU的复位输入管脚直接相连。
[0018]在本实施例中，如图2和图3所示，全电参数检测模块通过三相电能计量芯片1以及电流互感器以及分压电阻，测量多路交流电源的电压、电流、电能、功率、功率因素、频率等全电参量。漏电量检测模块通过三相电能计量芯片2、剩余电流互感器以及分压电阻，测量多路交流电源输出的漏电流以及灯杆的漏电压。作为优选，在实施例中，电流互感器、剩余电流互感器的输出端，均经过阻容低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端，其特征在于，包括：相连接的微控制单元、全电参数测量模块、漏电量测量模块、电源模块和负载电源控制模块；所述全电参数测量模块包括第一电能计量芯片、电流互感器和电压传感模块；所述漏电量测量模块包括第二电能计量芯片、剩余电流互感器和漏电压传感模块；所述漏电压传感模块连接灯杆；所述负载电源控制模块包括设置在路灯供电回路上的通断开关。2.根据权利要求1基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端，其特征在于：所述微控制单元包括MCU、存储芯片和看门狗芯片；所述电源模块包括开关电源芯片、线性电源芯片、多绕组变压器、整流滤波器件和充电电池；所述通断开关包括多路开关输入模块和多路磁继电器及其驱动电路；所述开关输入模块由非接触式霍尔开关构成。3.根据权利要求2基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端，其特征在于：还包括与微控制单元连接的通信模块和环境传感模块。4.根据权利要求3基于PLC通信的智慧路灯供电测控终端，其特征在于：所述通信模块包括电力线载波通信模块；所述环境传感模块包括水浸传感模块、门禁传感模块以及多路温度传感模块；所述多路温度传感模块设置在路灯供电回路每一路的电缆触头处。5.根据权利要求4基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昌华，吴军，阮成功，叶剑南，俞宗京，赖松泉，张燕霞，郑群华，陈龙，
申请(专利权)人：福建阿古电务数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：