本發(fā)明涉及交流供電系統(tǒng)的路燈控制領域，特別是涉及一種交流路燈控制裝置及方法。

背景技術：

在LED交流路燈應用中，目前有PLC(Power line Communication，電力載波通信)載波通信與無線的ZigBee通信兩種模式。在目前的LED交流路燈應用中，一個路段使用一個電源箱1供電，監(jiān)控中心和電源箱1通信，電源箱1也和所有路燈單元2通信，監(jiān)控中心和電源箱1之間通常使用GPRS通信、RS485通信等方式，電源箱1和路燈單元2之間則常使用電力載波(PLC)通信模塊(圖1)或ZigBee通信模塊(圖2)進行通信。

監(jiān)控中心控制開燈、關燈、調光時，電源箱1中的通信模塊將控制命令轉發(fā)給每個路燈單元2，再由路燈單元2中的電力控制單元執(zhí)行相應命令動作。

然而，現(xiàn)有的LED交流路燈具有如下缺點：

1、每個路燈上都需要安裝電力載波通信模塊(PLC)或ZigBee通信模塊。由于電力載波通信模塊(PLC)和ZigBee通信模塊的成本較高，當路燈數(shù)量較多時，通信組件的總成本非常高。

2、由于ZigBee通信模塊的發(fā)射功率小，通信距離短，所以長距離的通信需要借助相鄰模塊來傳遞信號。當有通信模塊故障時，可能會因無法傳遞信號而造成后續(xù)的路燈失去控制。

3、電力載波通信模塊(PLC)和ZigBee通信模塊的通信較易受到外界雜波干擾。

技術實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種交流路燈控制裝置及方法，其通過波形變換單元在需要通信時改變線路的供電電壓的頻率，頻率改變后的供電電壓經(jīng)過現(xiàn)有供電線路，傳輸?shù)铰窡魡卧?，由路燈單元的波形偵測單元解析波形的頻率變化規(guī)律，比對約定的通信規(guī)則，識別相應的控制命令，然后傳輸給LED驅動單元，從而達到遠程控制路燈單元中LED燈具開燈、關燈、調光等動作的目的，本發(fā)明無需安裝通信模塊，消除了對ZigBee通信模塊傳遞信號的依賴，并能改善通信的質量，提高通信的可靠性。

為達上述目的，本發(fā)明提出一種交流路燈控制裝置，包括：

交流電網(wǎng)，用于給路燈系統(tǒng)供電；

交流配電柜模塊，包括波形變換單元和通信控制單元，所述通信控制單元用于接收系統(tǒng)命令并在其控制下產生控制所述波形變換單元工作所需的控制信號，所述波形變換單元用于在所述通信控制單元的控制下產生包含控制信息的全波整流調制交流電輸出；

路燈單元，包括波形偵測單元、LED驅動單元以及LED燈具，所述波形偵測單元用于檢測所述調制交流電輸出的包絡，并根據(jù)包絡的形狀結合約定的協(xié)議輸出控制所述LED驅動單元進行相應動作，所述LED驅動單元用于將所述調制交流電輸出調整為所述LED燈具所需的供電電壓。

進一步地，所述通信控制單元在需要通信時通過所述波形變換單元在需要通信時改變供電線路的供電電壓的頻率，將頻率改變后的供電電壓經(jīng)過現(xiàn)有供電線路，傳輸?shù)铰窡魡卧?；所述路燈單元的波形偵測單元解析波形的頻率變化規(guī)律，比對約定的通信規(guī)則，識別相應的控制命令，并傳輸給所述LED驅動單元。

進一步地，所述波形變換單元包括多路或1路波形變換電路組成，每路波形變換電路包括四個可控旁路切換開關和四個單向器件，所述四個單向器件組成整流橋，所述四個可控旁路切換開關組成切換開關組。

進一步地，所述波形變換單元包括第一至第四可控旁路切換開關、第一至第四單向器件，所述交流電網(wǎng)的火線連接第一單向器件的陽極、第二單向器件的陰極以及第一可控旁路切換開關的一端，第二單向器件的陽極連接第二可控旁路切換開關的一端，所述交流電網(wǎng)的零線N連接所述第三單向器件的陽極、第四單向器件的陰極以及第四可控旁路切換開關的一端，所述第三單向器件的陰極連接所述第三可控旁路切換開關的一端，所述第一單向器件的陰極與所述第一可控旁路切換開關的另一端以及所述第三可控旁路切換開關的另一端相連組成調制交流電輸出A’，所述第四單向器件的陽極與所述第二可控旁路切換開關的另一端以及所述第四可控旁路切換開關的另一端相連組成調制零線輸出N’，所述第一至第四可控旁路切換開關的控制端分別連接所述通信控制單元輸出的四個控制信號，所述調制交流電輸出端A’與調制零線輸出N’連接至所述路燈單元的波形偵測單元、LED驅動單元的輸入端。

進一步地，所述單向器件為二極管或整流橋，所述可控旁路切換開關為交流接觸器或繼電器或其他可用于交流開關切換的器件。

進一步地，在不需要通信時，所述第二可控旁路切換開關、第三可控旁路切換開關斷開，第一可控旁路切換開關、第四可控旁路切換開關閉合；在所述交流配電柜模塊與所述路燈單元通信時，所述第一可控旁路切換開關、第四可控旁路切換開關斷開，所述第二可控旁路切換開關、第三可控旁路切換開關閉合。

進一步地，所述裝置用于單相供電系統(tǒng)或三相供電系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明還提供一種交流路燈控制方法，包括如下步驟：

步驟一，在需要通信時，交流配電柜模塊中的通信控制單元，通過波形變換單元改變供電線路的供電電壓的頻率，將頻率改變后的供電電壓經(jīng)過現(xiàn)有供電線路傳輸?shù)铰窡魡卧?/p>

步驟二，由所述路燈單元的波形偵測單元解析波形的頻率變化規(guī)律，根據(jù)約定的通信規(guī)則，識別相應的控制命令，然后傳輸給LED驅動單元；

步驟三，由所述LED驅動單元驅動LED路燈執(zhí)行相應動作。

進一步地，于步驟一中，所述供電線路的供電頻率變化規(guī)律是以電網(wǎng)頻率的兩倍頻率作為一個特征波，經(jīng)過所述交流配電柜模塊和供電線路，輸出給所述路燈單元。

進一步地，所述通信控制單元與所述波形偵測單元事先約定好對應的頻率變化規(guī)律所對應的LED燈具控制命令。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種交流路燈控制裝置及方法，通過波形變換單元在需要通信時改變線路的供電電壓的頻率，頻率改變后的供電電壓經(jīng)過現(xiàn)有供電線路，傳輸?shù)铰窡魡卧陕窡魡卧牟ㄐ蝹蓽y單元解析波形的頻率變化規(guī)律，比對約定的通信規(guī)則，識別相應的控制命令，然后傳輸給LED驅動單元，從而達到遠程控制路燈單元中LED燈具開燈、關燈、調光等動作的目的，本發(fā)明無需安裝通信模塊，消除了對ZigBee通信模塊傳遞信號的依賴，并能改善通信的質量，提高通信的可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中電源箱和路燈之間使用電力載波(PLC)通信模塊進行通信的示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術中電源箱和路燈之間使用ZigBee通信模塊進行通信的示意圖；

圖3為本發(fā)明一種交流路燈控制裝置的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明較佳實施例中波形變換單元的細部結構圖；

圖5為本發(fā)明較佳實施例中未經(jīng)過波形變換的傳輸與解析信號的示意圖；

圖6為本發(fā)明較佳實施例中經(jīng)過波形變換的傳輸與解析信號的示意圖；

圖7為本發(fā)明一種交流路燈控制方法的步驟流程圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例并結合附圖說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。

圖3為本發(fā)明一種交流路燈控制裝置的結構示意圖。如圖3所示，本發(fā)明一種交流路燈控制裝置，包括：包括交流電網(wǎng)10、交流配電柜模塊20和路燈單元30。

其中，交流電網(wǎng)10即路燈供電網(wǎng)絡，用于給路燈系統(tǒng)供電，通常為三相四線，路燈單元30跨接于相線和零線間；交流配電柜模塊20由波形變換單元210和通信控制單元220組成，通信控制單元220為通用電路，包含微處理器和通信電路，用于接收系統(tǒng)命令并在其控制下產生控制波形變換單元210工作所需的控制信號CT1-CT4，波形變換單元210用于在通信控制單元220的控制下產生包含控制信息的全波整流調制交流電輸出；路燈單元30包括波形偵測單元310、LED驅動單元320以及LED燈具330，波形偵測單元310、LED驅動單元320的輸入均連接交流配電柜模塊20的全波整流調制交流電輸出，波形偵測單元310包含檢測電路和判斷電路(未示出)，典型的檢測電路為峰值或包絡檢波，判斷電路為微處理器或邏輯電路，波形偵測單元310用于檢測全波整流調制交流電輸出的包絡，并根據(jù)包絡的形狀結合約定的協(xié)議輸出控制LED驅動單元320進行相應動作如調光亮度、調節(jié)色溫、開燈、關燈等，LED驅動單元320為可控整流電路，用于將調制交流電輸出調整為LED燈具330所需的供電電壓，LED燈具330為現(xiàn)有電路，用于光照不良時提供照明。一般地，一個交流配電柜模塊20控制多個路燈單元30，各路燈單元30作為其負載，按負載均衡原則跨接于相線和零線間。

圖4為本發(fā)明較佳實施例中波形變換單元的細部結構圖。在本發(fā)明中，波形變換單元210由多路或1路波形變換電路(本發(fā)明較佳實施例以1路為例)組成，每路波形變換電路由4個可控旁路切換開關和4個單向器件構成，單向器件D1-D4組成整流橋，可為二極管、整流橋等器件，可控旁路切換開關K1-K4組成切換開關組，可為交流接觸器、繼電器或其他可用于交流開關切換的器件。

具體地，交流電網(wǎng)的火線(相線A)和零線N連接至交流配電柜模塊20的波形變換單元210的輸入端，火線(相線A)連接單向器件D1的陽極、單向器件D2的陰極和可控旁路切換開關K1的一端，單向器件D2的陽極連接可控旁路切換開關K2的一端，零線N連接單向器件D3的陽極、單向器件D4的陰極和可控旁路切換開關K4的一端，單向器件D3的陰極連接可控旁路切換開關K3的一端，單向器件D1的陰極與可控旁路切換開關K1的另一端以及可控旁路切換開關K3的另一端相連組成調制交流電輸出A’，單向器件D4的陽極與可控旁路切換開關K2的另一端以及可控旁路切換開關K4的另一端相連組成調制零線輸出N’，可控旁路切換開關K1-K4的控制端分別連接通信控制單元220輸出的控制信號CT1-4，調制交流電輸出端A’與調制零線輸出N’連接至路燈單元30的波形偵測單元310、LED驅動單元320的輸入端，波形偵測單元310的輸出連接至LED驅動單元320的控制端，LED驅動單元320的輸出連接至LED燈具330。

圖5為本發(fā)明較佳實施例中未經(jīng)過波形變換的傳輸與解析信號的示意圖，圖6為本發(fā)明較佳實施例中經(jīng)過波形變換的傳輸與解析信號的示意圖。以下將配合圖5、圖6進一步說明本發(fā)明的原理：

圖4中的波形變換單元210，不需要通信時，可控旁路切換開關K2、K3為斷開、可控旁路切換開關K1、K4為閉合狀態(tài)，波形變換單元210的輸出波形如圖5所示上半部分的標準正弦波。路燈單元30的波形偵測單元310之檢測電路解析得到的數(shù)字信號為50Hz的方波，波形偵測單元310之判斷電路判定此時無控制信號。

交流配電柜模塊20與路燈單元30通信時，交流配電柜模塊20中的通信控制單元220將可控旁路切換開關K1、K4斷開，可控旁路切換開關K2、K3合上，波形變換單元210的輸出波形如圖6所示的上半部分，變?yōu)轭l率為100Hz的饅頭波，而路燈單元30的波形偵測單元310之判斷電路解析得到的數(shù)字信號為100Hz的方波，如圖6中所示下半部分的方波，可以以100Hz的頻率波形作為一個特征波。如此通過波形變換前后的頻率對比，可以以100Hz的波形作為一個有效命令邏輯“1”、50Hz的波形為命令邏輯“0”來進行編碼。假定第一個波形變換完成后，間隔100ms再切換一次，前后兩次的波形變換間隔時間則為100ms。若以100ms為一個周期切換一次，且約定100ms的時間間隔為一個命令(如開燈)。此時間間隔可以為其他要求，如200ms、300ms等，命令也可由交流配電柜與路燈單元相互約定為其他含義，如調光亮度、調節(jié)色溫、開燈、關燈等。也可以按波形變換的個數(shù)來定義相關命令，如波形變換一次為開燈，切換兩次為關燈，不同的切換次數(shù)為不定的命令。當然也可以根據(jù)三相電上的不同波形組合來區(qū)別不同的命令。

圖7為本發(fā)明一種交流路燈控制方法的步驟流程圖。如圖7所示，本發(fā)明一種交流路燈控制方法，包括如下步驟：

步驟701，在需要通信時，交流配電柜模塊中的通信控制單元，通過波形變換單元改變供電線路的供電電壓的頻率，頻率改變后的供電電壓經(jīng)過現(xiàn)有供電線路，傳輸?shù)铰窡魡卧Ｔ诒景l(fā)明較佳實施例中，供電線路的供電頻率變化規(guī)律是以電網(wǎng)頻率的2倍頻率作為一個特征波，經(jīng)過交流配電柜模塊和供電線路，輸出給路燈單元。

步驟702，由路燈單元的波形偵測單元解析波形的頻率變化規(guī)律，比對約定的通信規(guī)則，識別相應的控制命令，然后傳輸給LED驅動單元；也就是說，交流配電柜模塊中通信控制單元與路燈單元中波形偵測單元事先約定好對應的頻率變化規(guī)律所對應的LED燈具控制命令。

步驟703，由LED驅動單元驅動LED路燈執(zhí)行相應動作，從而遠程控制路燈單元中LED燈具執(zhí)行開燈、關燈、調光等動作。

綜上所述，本發(fā)明一種交流路燈控制裝置及方法，通過波形變換單元在需要通信時改變線路的供電電壓的頻率，頻率改變后的供電電壓經(jīng)過現(xiàn)有供電線路，傳輸?shù)铰窡魡卧?，由路燈單元的波形偵測單元解析波形的頻率變化規(guī)律，比對約定的通信規(guī)則，識別相應的控制命令，然后傳輸給LED驅動單元，從而達到遠程控制路燈單元中LED燈具開燈、關燈、調光等動作的目的，本發(fā)明無需安裝通信模塊，消除了對ZigBee通信模塊傳遞信號的依賴，并能改善通信的質量，提高通信的可靠性。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明能夠將開燈、關燈、調光的遙控命令準確傳遞到每個路燈單元；其次在路燈單元不需要額外安裝通信模塊即可實現(xiàn)遠程遙控功能，大幅度降低了系統(tǒng)成本。

2、本發(fā)明滿足了智能路燈系統(tǒng)的遠程遙控要求、提高可靠性、降低了成本，具有良好的經(jīng)濟效益，降低了材料消耗，具有環(huán)保價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。