專(zhuān)利名稱(chēng)：智能化led路燈控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED路燈控制系統(tǒng)，具體涉及一種能夠根據(jù)工作環(huán)境、 時(shí)間的變化自動(dòng)控制LED路燈的開(kāi)關(guān)和亮度，同時(shí)能實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈工作情況， 并將工作情況反饋到上位機(jī)顯示的智能化LED路燈控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源問(wèn)題是當(dāng)今社會(huì)的主要問(wèn)題，如何提高節(jié)能效率是現(xiàn)代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的 主導(dǎo)思想。對(duì)于LED這種新型的路燈來(lái)說(shuō)，節(jié)能效率是產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)之一， 要最大限度的提高節(jié)能效率，LED路燈智能控制系統(tǒng)的引入成為主要的發(fā)展 方向。
由于LED燈具以開(kāi)關(guān)電源為"整流器"，相對(duì)于鈉燈、金鹵燈等傳統(tǒng)燈 具的電感整流器來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)的引入更加方便、可靠，實(shí)現(xiàn)的控制方式也 更加多樣、靈活和人性化。但是，現(xiàn)在傳統(tǒng)LED路燈開(kāi)關(guān)大多采用時(shí)間控制 或人工控制，這在實(shí)際管理過(guò)程中會(huì)帶來(lái)很多不方便由于外界環(huán)境的不確 定性，通過(guò)時(shí)間控制經(jīng)常會(huì)形成當(dāng)晚上路燈已經(jīng)打開(kāi)，天卻還沒(méi)黑，或早上 天己經(jīng)亮了，路燈卻還開(kāi)著，造成嚴(yán)重的電能浪費(fèi)；冬季日照時(shí)間短，又會(huì) 形成天已經(jīng)黑了路燈仍然沒(méi)打開(kāi)，早上天還沒(méi)亮路燈卻已經(jīng)熄滅，影響行人 和車(chē)輛的出行。而且傳統(tǒng)的路燈由于無(wú)法調(diào)節(jié)燈光亮度，當(dāng)深夜行人較少， 路燈亮度仍然很高，也造成不必要的電能浪費(fèi)，如果關(guān)掉部分路燈，又會(huì)在 道路上形成黑影，存在安全隱患。如果通過(guò)人工控制則需要工作人員每天對(duì)路燈現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡査，對(duì)于城市交通維護(hù)的工作量太大。
現(xiàn)有的LED控制開(kāi)關(guān)基本都采用單燈控制的方式，即在每個(gè)燈具內(nèi)安裝 一個(gè)控制器，如CN201039533公開(kāi)的"一種分時(shí)段、自動(dòng)化LED路燈控制器"， 其主要工作原理是通過(guò)光敏電阻對(duì)外界環(huán)境的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)LED路燈的自動(dòng)點(diǎn) 亮，在單片機(jī)程序中預(yù)先設(shè)置好路燈前6小時(shí)為全亮，后4小時(shí)為半亮，然 后自動(dòng)熄滅。這種控制器采用獨(dú)立工作模式，互相不傳遞信息，互不影響， 功能單一，并不能形成一個(gè)控制系統(tǒng)，雖然對(duì)提高節(jié)能效率有一定作用，但 控制方式不靈活，不能根據(jù)實(shí)際的需要以及環(huán)境的變化隨時(shí)改變控制方式， 維護(hù)也不方便，無(wú)法對(duì)路燈使用狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不能完全脫離人工監(jiān)控 的模式。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中大部分LED路燈只能通過(guò)時(shí)間控制或人工控制，不能根 據(jù)環(huán)境的變化調(diào)整開(kāi)、關(guān)燈的時(shí)間和亮度，造成電能浪費(fèi)，而且無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)路燈運(yùn)行狀態(tài)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種采用電力載波通信， 能夠根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)控制路燈開(kāi)關(guān)，可根據(jù)時(shí)間調(diào)節(jié)路燈亮度，實(shí)時(shí)監(jiān)控 路燈運(yùn)行狀態(tài)，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)控制相互切換的智能化LED路燈控 制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種智能化LED路燈控制系統(tǒng)，包括 上位機(jī)，上位機(jī)為計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，其內(nèi)安裝有智能系統(tǒng)控制軟件，上位機(jī) 與控制主機(jī)通過(guò)電力載波的方式通信，控制主機(jī)安裝在配電柜中，控制主機(jī) 與電力載波路由的串行通信接口相連，電力載波路由通過(guò)電力線分別接入各 個(gè)分機(jī)的電力載波通道，每個(gè)分機(jī)的電力載波通道通過(guò)串行通信接口與有電源控制模塊連接，電源控制模塊與LED路燈電源相連。控制主機(jī)始終處于工 作狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測(cè)外界環(huán)境亮度，自動(dòng)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，并能通過(guò)上 位機(jī)改變開(kāi)關(guān)燈的照度值，通過(guò)控制主機(jī)上的按鍵可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的 切換；電源控制模塊按照系統(tǒng)設(shè)置的調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和調(diào)光比例，自動(dòng)控制路燈 的調(diào)光時(shí)間和亮度，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈工作狀態(tài)，并將路燈的工作狀態(tài)反饋 到上位機(jī)進(jìn)行顯示。
進(jìn)一步特征，所述控制主機(jī)以P89LPC938為核心芯片，在外圍分別連接 有降壓芯片SP6200、實(shí)現(xiàn)自然光檢測(cè)的光強(qiáng)傳感器ISL29010、對(duì)系統(tǒng)校時(shí)的 時(shí)鐘芯片PCF2129和與上位機(jī)通信的單片機(jī)P89LPC916。
所述電源控制模塊以STC12C5410AD為核心芯片，在外圍分別連接有調(diào) 節(jié)輸出電壓的DA芯片MAX531、 DA輸出有源濾波芯片MAX7409、時(shí)鐘芯 片DS1302和運(yùn)放LM324。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)
1、 采用電力載波通信方式，系統(tǒng)中的各種信息通過(guò)現(xiàn)有的電力線傳輸， 無(wú)需搭建專(zhuān)門(mén)的通信網(wǎng)絡(luò)，大大降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性；
2、 根據(jù)道路的等級(jí)和特點(diǎn)，通過(guò)控制系統(tǒng)平臺(tái)可以對(duì)不同道路的路燈進(jìn) 行分類(lèi)設(shè)定，當(dāng)外界環(huán)境亮度達(dá)到設(shè)定的開(kāi)燈值或關(guān)燈值時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)中 路燈開(kāi)啟或關(guān)閉，開(kāi)關(guān)燈的亮度值還可根據(jù)需要進(jìn)行重新設(shè)置，使路燈能夠 適應(yīng)環(huán)境的變化，減少了電能的浪費(fèi)，延長(zhǎng)了路燈的使用壽命；
3、 通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定的調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和調(diào)光比例，自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度和 工作功率，既保證路燈的照明又減少了電能的消耗，并能根據(jù)環(huán)境變化重新 設(shè)置調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和調(diào)光比例，極大的提高了 LED路燈的節(jié)能效率；
4、 系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控路燈及線路的使用情況， 一旦路燈出現(xiàn)問(wèn)題系統(tǒng)將及時(shí)把有問(wèn)題路燈或線路的具體位置通過(guò)上位機(jī)顯示，方便工作人員監(jiān)控并
及時(shí)修整或更換，加快了道路路燈故障處理的速度，減少了維護(hù)成本；
5、在特殊情況下，控制人員可以跳過(guò)控制系統(tǒng)，隨時(shí)通過(guò)控制主機(jī)上的 按鍵手動(dòng)控制路燈的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)控制的切換，提高了系統(tǒng)的應(yīng)變 能力，減少了可能存在的安全隱患。


圖1為本實(shí)用新型智能化LED路燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖； 圖2為本實(shí)用新型工作流程圖3為本實(shí)用新型中一種控制主機(jī)的電路原理圖； 圖4為本實(shí)用新型中一種電源控制模塊的電路原理圖。 圖中，l一上位機(jī)，2—控制主機(jī)，3—電力載波路由，4—電力載波通道， 5—電源控制模塊，6—LED路燈電源。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 本實(shí)用新型的智能化LED路燈控制系統(tǒng)，以節(jié)能為基本思路，將便捷人 性化的管理系統(tǒng)與LED路燈相結(jié)合。
如圖1所示， 一種智能化LED路燈控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)l，上位機(jī)l 為計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，其內(nèi)安裝有智能系統(tǒng)控制軟件，上位機(jī)l安裝于后臺(tái)控 制室，上位機(jī)1與控制主機(jī)2通過(guò)電力載波的方式通信，控制主機(jī)2安裝在 配電柜中，控制主機(jī)2與電力載波路由3的串行通信接口相連，電力載波路 由3通過(guò)電力線分別接入各個(gè)分機(jī)的電力載波通道4，每個(gè)分機(jī)的電力載波通道4通過(guò)串行通信接口與有電源控制模塊5連接，電源控制模塊5與LED路 燈電源6相連?？刂浦鳈C(jī)2始終處于工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測(cè)外界環(huán)境亮度，自 動(dòng)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，并能通過(guò)上位機(jī)1改變開(kāi)關(guān)燈的照度值，通過(guò)控 制主機(jī)2上的按鍵可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的切換；電源控制模塊5按照系統(tǒng) 設(shè)置的調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和調(diào)光比例，自動(dòng)控制路燈的調(diào)光時(shí)間和亮度，同時(shí)實(shí)時(shí) 監(jiān)控路燈工作狀態(tài)，并將路燈的工作狀態(tài)反饋到上位機(jī)1進(jìn)行顯示。電力載 波路由3為電力系統(tǒng)中常用的路由器設(shè)備，主要作用是將接收到的上行控制 主機(jī)2發(fā)送的信息和各個(gè)電力載波通道4傳來(lái)的信息，通過(guò)變頻技術(shù)將上行 控制主機(jī)2發(fā)送的信息，按照各個(gè)電力載波通道4的地址進(jìn)行傳輸，以及將 各個(gè)電力載波通道4發(fā)送的信息通過(guò)串行通信接口傳遞給上行控制主機(jī)2;電 力載波通道4為電力通信中常用的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，每個(gè)分機(jī)均由電力載 波通道4、電源控制模塊5和LED路燈電源6組成。
參見(jiàn)圖3，所述控制主機(jī)2以P89LPC938微控制器為核心芯片，在外圍分 別連接有降壓芯片SP6200，實(shí)現(xiàn)自然光檢測(cè)的光強(qiáng)傳感器ISL29010，對(duì)系統(tǒng) 校時(shí)的時(shí)鐘芯片PCF2129，與上位機(jī)1通信的單片機(jī)P89LPC916。降壓芯片 SP6200將5v的電源電壓轉(zhuǎn)換成3.3v電壓給系統(tǒng)供電；光強(qiáng)傳感器ISL29010通 過(guò)內(nèi)部集成的光電模塊和AD轉(zhuǎn)換器將采集到的實(shí)時(shí)自然光強(qiáng)度，轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號(hào)通過(guò)IIC通信方式傳輸給P89LPC938芯片；時(shí)鐘芯片PCF2129為RTC 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片；P89LPC938芯片為NXP (恩智浦)公司生產(chǎn)的功能強(qiáng)大的工 業(yè)級(jí)微控制器，它是控制主機(jī)2的核心。P89LPC938芯片將收集到的環(huán)境光強(qiáng) 度和實(shí)時(shí)時(shí)間等信息分析整理，同時(shí)根據(jù)收到上位機(jī)l設(shè)置的開(kāi)關(guān)燈照度值， 控制系統(tǒng)路燈的開(kāi)關(guān)，并將開(kāi)關(guān)燈時(shí)間，調(diào)光時(shí)間點(diǎn)，各時(shí)段調(diào)光比例的信 息傳輸給各個(gè)分機(jī)，同時(shí)P89LPC938芯片又將各個(gè)分機(jī)傳來(lái)的燈具工作情況和時(shí)間信息進(jìn)行分析整理，傳遞給上位機(jī)l顯示。
參見(jiàn)圖4，所述電源控制模塊5以STC12C5410AD為核心芯片，在外圍 分別連接有調(diào)節(jié)輸出電壓的DA芯片MAX531、 DA輸出有源濾波芯片 MAX7409、時(shí)鐘芯片DS1302和運(yùn)放LM324。 DA芯片MAX531配合DA輸 出有源濾波芯片MAX7409 —起將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的0—5v的模擬信號(hào)， 控制電源輸出電流的大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)燈具功率、亮度和開(kāi)關(guān)的功能，時(shí)鐘芯 片DS1302為RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，記錄實(shí)時(shí)時(shí)間，運(yùn)放LM324配合 STC12C5410AD內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)電源輸出電流采樣的功能。系 統(tǒng)的核心為STC12C5410AD微控制器，它根據(jù)收到的上位機(jī)1傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)燈 時(shí)間，調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和調(diào)光比例控制燈具工作，同時(shí)通過(guò)AD轉(zhuǎn)化實(shí)時(shí)采集燈 具電源的輸出電流，并將獲得的數(shù)據(jù)分析整理，最后與時(shí)間信息一起傳遞給 控制主機(jī)2。
所述電源控制模塊5內(nèi)的DA芯片也可以為MAX539,時(shí)鐘芯片也可選 用PCF8563。
安裝時(shí)，控制主機(jī)2安裝在配電柜中，各個(gè)分機(jī)與電源安裝在一起，電 源在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了控制接口與電流采樣接口 ，分機(jī)通過(guò)接口與電源進(jìn)行連接。 系統(tǒng)硬件設(shè)備安裝完成后，操作人員通過(guò)上位機(jī)1設(shè)置系統(tǒng)開(kāi)關(guān)燈時(shí)的環(huán)境 照度值、調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和在各個(gè)時(shí)間段的調(diào)光比例等初始化信息，也可以根據(jù) 用戶的需要按照出廠設(shè)置的方式來(lái)完成系統(tǒng)的初始化工作。
系統(tǒng)開(kāi)始工作后，控制主機(jī)2在不停電的情況下始終處于工作狀態(tài)，控 制主機(jī)2中的時(shí)鐘芯片PCF2129對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)間進(jìn)行記錄，控制主機(jī)2內(nèi) 的光強(qiáng)傳感器ISL29010實(shí)時(shí)檢測(cè)外界自然光的強(qiáng)度，并將環(huán)境光強(qiáng)度值傳遞 給核心芯片P89LPC938進(jìn)行判斷，在本實(shí)施例中設(shè)置了 2個(gè)光強(qiáng)傳感器ISL29010，目的是提高光檢測(cè)的精度?？刂浦鳈C(jī)2判斷照度值是否達(dá)到系統(tǒng) 設(shè)置的開(kāi)燈值，并每隔1分鐘將所測(cè)得的照度值以及所記錄的實(shí)時(shí)時(shí)間傳給 上位機(jī)l，當(dāng)照度值達(dá)到開(kāi)燈值時(shí)，控制主機(jī)2控制配電柜開(kāi)關(guān)開(kāi)啟該配電柜 下的所有燈具，各個(gè)電源控制模塊開(kāi)始工作，并將記錄的實(shí)時(shí)時(shí)間、調(diào)光時(shí) 間點(diǎn)、調(diào)光比例等信息分別傳輸給系統(tǒng)的各個(gè)分站，分站根據(jù)調(diào)光時(shí)間點(diǎn)、 調(diào)光比例等信息，通過(guò)調(diào)節(jié)DA轉(zhuǎn)換輸出電壓大小的方式調(diào)節(jié)電源在各個(gè)時(shí) 間段內(nèi)的輸出電流的大小，以此達(dá)到調(diào)節(jié)燈光亮度的效果。與此同時(shí)，各個(gè) 分站通過(guò)AD轉(zhuǎn)換采集分站內(nèi)電源輸出的電流大小，以此判斷各個(gè)燈具的工 作情況，每隔1分鐘分站會(huì)將電源和燈具的工作情況，分站實(shí)時(shí)時(shí)間等信息 傳輸給控制主機(jī)2，控制主機(jī)2又將分站的信息和實(shí)時(shí)采集的環(huán)境照度值傳給 上位機(jī)l;如果某個(gè)分站的LED路燈出現(xiàn)不亮或亮度減弱等故障，系統(tǒng)能夠 及時(shí)得到反饋信息，方便定位和更換。控制主機(jī)2分析各個(gè)分站的時(shí)間信息， 如果分站的時(shí)間與控制主機(jī)2差距大于1分鐘，控制主機(jī)2將再次發(fā)送時(shí)間 信息對(duì)時(shí)間有誤的分機(jī)進(jìn)行校時(shí)。當(dāng)控制主機(jī)2檢測(cè)到環(huán)境的照度值達(dá)到關(guān) 燈值時(shí)，將控制配電柜中的開(kāi)關(guān)關(guān)閉LED路燈。
在每天燈具不工作的時(shí)間段，用戶可以根據(jù)需要，通過(guò)上位機(jī)l的系統(tǒng) 平臺(tái)重新設(shè)置開(kāi)關(guān)燈的照度值、調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和在各個(gè)時(shí)間段的調(diào)光比例等工 作條件。在控制主機(jī)2上還設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)、開(kāi)、關(guān)4個(gè)按鍵，在特殊情況 下，用戶可以通過(guò)按鍵將控制方式改為手動(dòng)控制，通過(guò)手動(dòng)控制按鍵來(lái)設(shè)置 燈具的開(kāi)或關(guān)。
權(quán)利要求1、一種智能化LED路燈控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)(1)，上位機(jī)(1)為計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，其內(nèi)安裝有智能系統(tǒng)控制軟件；其特征在于，上位機(jī)(1)與控制主機(jī)(2)通過(guò)電力載波的方式通信，控制主機(jī)(2)安裝在配電柜中，控制主機(jī)(2)與電力載波路由(3)的串行通信接口相連，電力載波路由(3)通過(guò)電力線分別接入各個(gè)分機(jī)的電力載波通道(4)，每個(gè)分機(jī)的電力載波通道(4)通過(guò)串行通信接口與電源控制模塊(5)連接，電源控制模塊(5)與LED路燈電源(6)相連；控制主機(jī)(2)始終處于工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測(cè)外界環(huán)境亮度，自動(dòng)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，并能通過(guò)上位機(jī)(1)改變開(kāi)關(guān)燈的照度值，通過(guò)控制主機(jī)(2)上的按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的切換；電源控制模塊(5)按照系統(tǒng)設(shè)置的調(diào)光時(shí)間點(diǎn)和調(diào)光比例，自動(dòng)控制路燈的調(diào)光時(shí)間和亮度，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈工作狀態(tài)，并將路燈的工作狀態(tài)反饋到上位機(jī)(1)進(jìn)行顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化LED路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述控制主機(jī)(2)以P89LPC938為核心芯片，在外圍分別連接有降壓芯片 SP6200、實(shí)現(xiàn)自然光檢測(cè)的光強(qiáng)傳感器ISL29010、對(duì)系統(tǒng)校時(shí)的時(shí)鐘芯片 PCF2129和與上位機(jī)(1)通信的單片機(jī)P89LPC916。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化LED路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述電源控制模塊(5)以STC12C5410AD為核心芯片，在外圍分別連接有調(diào) 節(jié)輸出電壓的DA芯片MAX531、 DA輸出有源濾波芯片MAX7409、時(shí)鐘芯 片DS1302和運(yùn)放LM324。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化LED路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述電源控制模塊(5)內(nèi)的DA芯片為MAX539，時(shí)鐘芯片選用PCF8563。
專(zhuān)利摘要一種智能化LED路燈控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)，上位機(jī)為計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，其內(nèi)安裝有智能系統(tǒng)控制軟件，上位機(jī)與控制主機(jī)通過(guò)電力載波的方式通信，控制主機(jī)安裝在配電柜中，控制主機(jī)與電力載波路由的串行通信接口相連，電力載波路由通過(guò)電力線分別接入各個(gè)分機(jī)的電力載波通道，每個(gè)分機(jī)的電力載波通道通過(guò)串行通信接口與有電源控制模塊連接，電源控制模塊與LED路燈電源相連。本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)道路的等級(jí)和特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)設(shè)定，自動(dòng)控制路燈開(kāi)啟或關(guān)閉；可以調(diào)節(jié)燈具的亮度和工作功率，并實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈及線路的使用情況，在特殊情況下，還可以跳過(guò)控制系統(tǒng)手動(dòng)控制路燈的開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)H04B3/54GK201374845SQ2009201266
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
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