基于传感网的智能路灯节能控制装置制造方法及图纸

一种基于传感网的智能路灯节能控制装置，属于市政设施技术领域，其特征是：整个路灯节能控制系统由路灯管理中心平台、智能路灯区域控制器组成。路灯管理中心平台负责所有信息的汇总、统计、分析和处理，实现对区域控制器节点的控制；智能路灯区域控制器负责所辖路段路灯亮度的节能控制、解析执行管理中心指令和采集、上报运行数据。有益效果是：节能效率达到20%-40%，按用电量计算，大约1.5年可收回成本，每年将给国家节约几百亿度电能。该项目的开发利用将带动相关领域的经济和技术的发展，每年将给国家带来上百亿元的经济效益。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于市政设施

技术介绍
路灯是我国城市经济发展和国家建设中必需的用电设备，它在我国的整体用电量中所占比例巨大，如果通过节能装置对其进行有效控制，就能够降低电力损耗，达到节约能源，降低生产安装成本，有助于国家经济的快速发展。目前我国大部分城市路灯都采用“全夜灯”的方式进行照明。这不仅造成能源浪费，还极大地影响用电设备和灯具的使用寿命。据统计，2009年全国用电总量为36430亿kW/h。而城市公共照明(主要是道路照明)大约占总用电量的10%左右，达3643亿kW/h。由于目前道路照明控制过于简单，存在路灯运行状态、信息难以反馈和难以进行合理控制等问题，造成了区域不平衡供电和过度供电的现象(电压过高或“全夜灯”现象)，每年将造成几百亿度的电能浪费，还极大地影响用电设备和灯具的使用寿命，造成了巨大的经济损失，所以城市道路照明的节电潜力很大。经过近年来对国内外路灯监控系统的分析和研究，发现目前国内的路灯监控系统在功能、技术性能和工作可靠性等方面虽然已经达到了一定的水平。但是还存在一些不足，其缺点主要有(1)路灯照明系统的数字化、网络化和自动化管理水平比较落后。(2)路灯节能控制技术有待改进，主要因为现有节能技术主要采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区，容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则不能避免灯具受到市电的瞬时高压冲击，对灯具的保护能力较差。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于传感网的智能路灯节能控制装置，它利用无线传感器网络，对区域内的路灯进行自动状态监测、照明控制及管理。通过整合晶闸管斩波技术和自耦降压技术来调节路灯的端电压，从而改变路灯在不同时间、不同交通流量下的耗电量，改善功率因数，达到节约电能的目的。本技术的技术方案是整个路灯节能控制系统由路灯管理中心平台、智能路灯区域控制器组成。路灯管理中心平台负责所有信息的汇总、统计、分析和处理，实现对区域控制器节点的控制；智能路灯区域控制器负责所辖路段路灯亮度的节能控制、解析执行管理中心指令和采集、上报运行数据。路灯和智能路灯区域控制器之间采用电力线进行连接，智能路灯区域控制器和路由节点之间采用无线方式进行连接，路由节点和路灯管理中心平台采用GSM/GPRS进行数据传输。在智能路灯节能区域控制器中，光电传感器和声音传感器的输出连接智能控制器，智能控制器的信号经DAC转换成模拟信号，其输出连接功率变换单元的触发脉冲电路，触发脉冲电路的输出连接晶闸管压控整流电路的输入端，晶闸管压控整流电路的输出端连接可变换电抗器的输入端，可变电抗器用电力线供电。在智能控制器中，光电传感器和声音传感器将采集到的信号送入智能控制器的输入端，经信号调理电路将待测信号进行放大、滤波等操作，送入A/D转换器的输入端，转换成数字信号后送入CC2530模块，其输出经D/A转化为模拟信号送入功率变换单元。本技术的有益效果是节能效率达到20%-40%，按用电量计算，大约1. 5年可收回成本，每年将给国家节约几百亿度电能。该项目的开发利用将带动相关领域的经济和技术的发展，每年将给国家带来上百亿元的经济效益。附图说明图1是本技术分簇的分布式无线传感器网络路灯节能控制系统结构图；图2是本技术智能路灯节能区域控制器控制原理图；图3是本技术智能控制器结构图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步描述(I)基于分簇的分布式无线传感器网络路灯节能控制系统设计路灯节能控制系统由路灯管理中心平台、智能路灯区域控制器组成。路灯管理中心平台负责所有信息的汇总、统计、分析和处理，实现对区域控制器节点的控制；智能路灯区域控制器负责所辖路段路灯亮度的节能控制、解析执行管理中心指令和采集、上报运行数据。系统网络通信结构如图1所示。(2)智能路灯节能区域控制器设计该节能方法是光信号通过光电传感器输入智能控制器，实现所辖路段路灯的开启和关闭。道路上的人车流量通过声音传感器输入智能控制器，通过模糊控制算法进行实时处理后，根据时间和车流量对功率单元进行控制，进而操控可变电抗变换器来改变照明电路的输出电压，达到平衡供电，实现节能控制的目的。控制原理如图2所示。功率变换单元的设计思想是利用可变电抗器隔离高压和低压，将电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，在电抗器中增加二次绕组(低压)，将二次绕组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节能。(3)智能控制器的设计光电传感器和声音传感器将采集到的信号送入智能控制器的输入端，经信号调理电路将待测信号进行放大、滤波等操作，送入A/D转换器的输入端，转换成数字信号后送入CC2530模块，其输出经D/A转化为模拟信号送入功率变换单元。设计原理如图3所示。主要技术指标无线传感器①节点的射频工作于2. 4-2. 5GHz ISM频段，最大传输距离为300m。②光电传感器检测距离0-50m，响应时间<250us③声音传感器频率相应范围35-1000Ηζ，灵敏度_50dB智能路灯控制器①输入电压范围三相380VAC (线电压)±15 ；②电压调整速率彡5V/分钟；③输出电压调节范围190-220伏；④谐波畸变0%;⑤承载能力能承受瞬时1. 5倍-2倍的超载；⑥效率兰99%ο本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于传感网的智能路灯节能控制装置，其特征是：a、路灯和智能路灯区域控制器之间采用电力线进行连接，智能路灯区域控制器和路由节点之间采用无线方式进行连接，路由节点和路灯管理中心平台采用GSM/GPRS进行数据传输；b、在智能路灯节能区域控制器中，光电传感器和声音传感器的输出连接智能控制器，智能控制器经DAC转换，其输出连接功率变换单元的触发脉冲电路，触发脉冲电路的输出连接晶闸管压控整流电路的输入端，晶闸管压控整流电路的输出端连接可变换电抗器的输入端，可变电抗器用电力线供电；c、在智能控制器中，光电传感器和声音传感器连接智能控制器的输入端，智能控制器的输出端经信号调理电路与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与CC2530模块连接，其输出端经D/A与功率变换单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于传感网的智能路灯节能控制装置，其特征是 a、路灯和智能路灯区域控制器之间采用电力线进行连接，智能路灯区域控制器和路由节点之间采用无线方式进行连接，路由节点和路灯管理中心平台采用GSM/GPRS进行数据传输； b、在智能路灯节能区域控制器中，光电传感器和声音传感器的输出连接智能控制器，智能控制器经DAC转换，其输出连接功率变换单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓光，肖萍萍，张勇，王超，邢翀，张淑艳，李伟光，孙敏，
申请(专利权)人：长春大学光华学院，
类型：实用新型
国别省市：