一种基于电力载波通信技术的ＬＥＤ路灯控制系统技术方案

一种基于电力载波通信技术的ＬＥＤ路灯控制系统，包括单灯控制器、集中控制器和管理中心三层网络结构。单灯控制器是以单片机为核心，负责路灯开关控制和路灯工作参数的采集；集中控制器采用嵌入式系统设计，运用电力线载波技术，按照预先设定好的照明策略和辅助的光照强度控制策略对区域内路灯进行群组或单一控制；管理中心主要由一台ＰＣ机和路灯系统管理软件组成，显示路灯状态（亮度、电压、电流、功率）信息，利用ＧＰＲＳ无线传输技术或者Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络来实现对路灯开关和亮度调节的远程管理，实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作，并且可以对历史数据进行查询。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及路灯控制系统，尤其涉及一种LED路灯智能控制系统。技术背景传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪 费，大功率LED路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色荧光粉合成 的高效白光二极管，具有安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等优点；LED极 易控制，通过改变PWM控制信号的占空比即可实现LED亮度的变化。随着我国经济的快速、稳定发展，城市照明工程不断完善与美化。路灯作为城市 照明的重要组成部分，直接关系到人民群众的生产生活和城市的形象。传统的路灯控制与 维护手段已远远不能适应城市现代化发展的速度，主要体现在(1)开关灯方式落后当前 路灯控制，还停留在手动、光控、时控方式。受季节、天气和人为因素影响，自动化管理水平 低。从而会出现开灯早、关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象；(2)数据传输方式目前系 统采用VHF和UHF无线电台，容易受到城市建设的干扰，导致调节操控能力不足；(3)不具 备路灯状况监测现有的照明设施管理工作主要采用人工巡查模式，不仅工作量大，还浪费 人力、物力、财力。故障依据主要来源于巡视人员上报和市民投诉，缺乏主动性、及时性和可 靠性，不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况，缺乏有效的故障预警机制；(4)监 控层次由于技术上的原因，大多数系统只做到了线路级，无法实现对单盏路灯进行有效控 制，不能对故障路灯进行准确定位。(5)现有路灯系统的区域路灯控制器多采用8/16位单 片机作为主控制芯片，控制方式和系统可扩展性差。因此，市场上急需高度信息化，网络化、 高智能的区域路灯控制器。为了解决上述问题，有人专利技术了一种照明网络控制系统及其控制方法(申请号 CN200410014626. 4)，由照明控制中心、照明电力线、扩频电力载波通讯的中继器、交换机、 路由器及照明控制客户端构成的照明网络控制系统，在此基础上提供了一种由用户根据不 同需要和意愿而自行设定控制数据的控制方法，并以该通讯网络和控制方法构架成一种新 型照明控制系统。该方案采用了电力载波来通讯和组网，解决了单点控制的问题。但是，在 一个大的范围内，不可能所有路灯等都是同一条电力线路，不同电力线路之间是不能进行 电力载波的通讯控制的；由于该专利采用的是PC机设置数据，无法在特殊的情况下和移动 的状态下及时进行路灯控制的调整。还有人专利技术了一种无线检测的控制系统(公开号101389172A)，由路灯、监控中 心，和检测及节能控制器组成，灯头检测及节能控制器通过GPRS无线通讯模块GPRS无线通 讯网连接，再连接至INTERNET国际互联网，监控中心通过TCP/IP通讯协议连接INTERNET 国际互联网。但是，它采用PIC12C508单片机作为主控制芯片，控制能力不足、系统的可扩 展性差。因此，市场上急需高度信息化，网络化、高智能的区域路灯控制器。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于电力载波通信技术的LED控制系统，同时结 合了 GPRS无线通讯和Internet网络技术；采用高智能的ARM9芯片作为集中控制器的主控 制芯片，不仅可以自动控制区域内的单灯控制器、进行远程监控和故障检测，同时支持在线 编程，系统的扩展性也极大地提高。本专利技术的技术方案是一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，包括 单灯控制器、集中控制器和管理中心三层网络结构，集中控制器与单灯控制器之间采用电 力线载波技术进行数据传输，集中控制器与管理中心之间采用GPRS无线网络技术或者 Internet有线网络技术进行数据传输。单灯控制器是以单片机为核心的数据采集和处理 装置，安装在LED路灯的灯箱内，它直接实现路灯开关控制以及路灯工作参数的采集；集中 控制器采用嵌入式系统设计，内置一整套完整的应用程序，使得它可以独立的工作而不需 要PC机；运用电力线载波技术，按照预先设定好的照明策略对区域内路灯进行群组或单一 控制；管理中心主要有一台PC机和路灯系统管理软件组成，路灯系统管理软件能够显示路 灯状态(亮度、电压、电流、功率)信息，能够利用GPRS无线传输技术或者Internet网络来 实现对路灯远距离管理，远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、 读取数据记录、监视事件和报警应答等操作，并且可以对历史数据进行查询。本专利技术具有积极的效果(1)本专利技术对路灯进行智能化的管理，通过合理设置开、 关灯时间，并设置全夜灯、半夜灯运行方式，在保证照明质量的前提下具有明显的节能效 果，缓解电力供应日趋紧张和道路照明设施不断增加之间的矛盾；(2)本专利技术采用电力线 载波通信技术，利用原有照明线路，结构简单、通用、可靠、组网方便，节约了布线成本；(3) 本专利技术具有在线巡测和自动告警功能，随时了解运行参数，及时发现故障，极大提高路灯系 统的管理效率，从而进一步提高城市和市政服务形象；(4)本专利技术系统的传输容量，扩容性 能好，系统支持单灯控制器的“即插即用”。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统总体结构图。图2为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统的集中控 制器结构图。图3为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统的单灯控 制器结构图。图4为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统的路灯管 理软件结构图。图5为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统的集中控 制器的程序流程图图6为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统的集中控 制器的照明控制策略流程图图7为本专利技术提供的一种基于电力线载波通信技术的LED路灯控制系统的单灯控 制器的电力载波通信子程序流程图具体实施方式请参阅图1，本专利技术包括单灯控制器、集中控制器和管理中心三层网络结构，集中 控制器与单灯控制器之间采用电力线载波技术进行数据传输，集中控制器与管理中心之间 采用GPRS无线网 络技术或者Internet有线网络技术进行数据传输。请参阅图2，本专利技术的集中控制器包括电源部分、人机交互控制部分、时钟控制部 分、ARM9中心控制部分、存储器部分、IXD显示部分、外部设备接口(如GPRS接口、Internet 接口、USB接口、RS232串行接口)、继电器控制部分；ARM9中心控制部分负责控制和协调各 模块实现预设的功能；存储器部分用于存储路灯控制器预设信息(所辖区域信息和控制决 策等)、每盏路灯的工作参数和重要的历史运行数据(如故障发生情况、报警记录等)，它采 用非易失性存储器件，不受掉电影响，这样才可以保证集中控制器在重新上电后能够恢复 到正常的运行状态，集中控制器可以预先设置路灯开关时间表、路灯工作参数的采集时间， 电流的上下限数值等进行自动报警；RXO和TXO连接S3C2440A与电力载波模块，RXl和TXl 连接S3C2440A与GPRS模块，实现数据通信；电力模块用于开启/切断路灯控制器所管辖区 域的供电。白天到来，路灯停止工作时，电力控制模块断开继电器，这样避免了通信线路长 期带电引发的安全问题；人机交互接口提供现场操作功能，系统维护人员可以在现场通过 触摸屏输入指令对集中控制器进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电力载波通信技术的ＬＥＤ路灯控制系统，其特征在于，它包括单灯控制器（１）、集中控制器（２）和管理中心（３）三层网络结构，集中控制器与单灯控制器之间采用电力线载波技术进行数据传输，集中控制器与管理中心之间采用ＧＰＲＳ无线网络技术或者Ｉｎｔｅｒｎｅｔ有线网络技术进行数据传输。

【技术特征摘要】
一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在于，它包括单灯控制器(1)、集中控制器(2)和管理中心(3)三层网络结构，集中控制器与单灯控制器之间采用电力线载波技术进行数据传输，集中控制器与管理中心之间采用GPRS无线网络技术或者Internet有线网络技术进行数据传输。2.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在 于，集中控制器(2)采用ARM9芯片S3C2440A作为主控制芯片，该芯片具有多种功能输入接 口，以及与该芯片相连的人机交互控制部分、时钟控制部分、外部设备接口部分、光探测器、 存储器部分和地址设定单元。3.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在 于，单灯控制器(1)采用单片机芯片STC12C5020PWM作为主控制芯片，该芯片具有RS232串 口以及PWM信号输出引脚。4.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在 于，管理中心的路灯管理软件利用Visual C#语言设计，采用C/S模式开发。5.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在 于，集中控制器自动完成对区域内路灯的群组控制或单一控制，包括开关、亮度调节、查询 并存储路灯的工作状态、故障报警。6.根据权利要求2所述的一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在 于，集中控制器采用S3C2440A的RTC报警中断功能，自动判断季节以及昼夜的变化，不同的 时间中断执行不同的控制任务。7.根据权利要求2所述的一种基于电力载波通信技术的LED路灯控制系统，其特征在 于，所述存储器部分存储每日控制策略时间表、季节划分时间表、季节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，牛萍娟，龙邦强，王宁，贾冬颖，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]