專利名稱：智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種路燈監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是一種智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
目前，能源問題已成為制約世界經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個重大問題。如何高效地實現(xiàn)節(jié)能減排、開發(fā)可再生能源已成為全球關注的焦點。同時，隨著城市化進程的推進，城市道路、夜景照明已成為城市文化的代表。在推進城市亮化工程的過程中，城市道路照明、燈飾工程等逐漸受到重視，路燈照明的節(jié)能減排及智能控制亦成為大勢所趨。目前，國內(nèi)城市的城市路燈監(jiān)控管理水平還非常低，通常是采用群控、組控及人工巡檢的方式，這樣不僅費時費力，還不能及時排除路燈故障，給城市照明系統(tǒng)的管理和維護帶來很大的困難。在城市路燈管理中，有一個“亮燈率”的重要指標，該指標是主管部門對路燈管理單位進行考核的重要依據(jù)。傳統(tǒng)技術采用線路負載電流或功率來評估亮燈率。由于線路電壓的波動、光源伏安特性非線性以及燈具老化帶來的一些不確定因素等，傳統(tǒng)的評估方法很不準確。很多城市的路燈控制系統(tǒng)還停留在手動控制狀態(tài)，不僅費時費力，而且還往往不能保證路燈100%地光亮，有時天已經(jīng)亮了而燈還在全亮，不能實現(xiàn)智能化自動控制，浪費了電源和路燈的使用壽命。隨著數(shù)字通信和計算機技術的發(fā)展，無線技術的網(wǎng)絡化、標準化要求逐漸出現(xiàn)在人們面前，ZigBee技術便是其中之一。ZigBee技術是依據(jù)IEEE 802. 15. 4標準的一種短距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術，主要應用在短距離范圍內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設備之間，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。隨著我國城市化建設的深入，大中型城市開始了智能化管理，各國紛紛加入智能城市、智慧城市的行列。在能源緊缺的社會中需要有與其配套的高效環(huán)保的智能化照明控制系統(tǒng)，要求在對照明設備信息的獲取和控制方式上做到遠程化、智能化?，F(xiàn)代智能公路的照明設計已不僅是某條道路或公路的照明設計，而是整個城市的路燈監(jiān)控。各道路路燈可分別采用單獨回路供電，這樣可以根據(jù)不同需要，對各處的路燈實行單獨控制，節(jié)約電能。因此，亟需開發(fā)一種能滿足智能化遠程監(jiān)控的路燈控制系統(tǒng)，以滿足智能城市建設及節(jié)能環(huán)保的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡方便實時地監(jiān)控路燈的工作狀態(tài)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，包括至少一個路燈檢測及控制裝置，分別與每個路燈連接，用于檢測每個路燈的狀態(tài)信息并根據(jù)遠程監(jiān)控服務器的控制指令控制每個路燈的照明模式；至少一個無線協(xié)調(diào)器，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制裝置組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于將每個路燈檢測及控制裝置實時檢測獲得的每個路燈的狀態(tài)信息傳送給遠程監(jiān)控服務器；遠程監(jiān)控服務器，與所述無線協(xié)調(diào)器通信連接，用于根據(jù)每個路燈的狀態(tài)信息對路燈的照明模式進行控制。優(yōu)選地，所述路燈檢測及控制裝置包括ZigBee控制器，所述ZigBee控制器的輸入端連接有一光敏傳感器，輸出端連接有用于控制路燈的照明模式的調(diào)光驅(qū)動電路。優(yōu)選地，所述無線協(xié)調(diào)器包括主控器、GPRS模塊及ZigBee模塊，其中ZigBee模塊，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制裝置組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于接收來自路燈檢測及控制裝置檢測獲得的路燈的狀態(tài)信息并下傳來自遠程監(jiān)控服務器的控制指令給路燈檢測及控制裝置；GPRS模塊，與所述遠程監(jiān)控服務器無線連接；主控器，分別與所述ZigBee模塊及GPRS模塊連接。優(yōu)選地，所述ZigBee模塊的輸入端還連接有光敏傳感器，輸出端連接有用于控制路燈的照明模式的調(diào)光驅(qū)動電路。較佳地，所述調(diào)光驅(qū)動電路為PID控制的BUCK型電流控制電路。較佳地，所述遠程監(jiān)控服務器還通信連接有監(jiān)控客戶端。較佳地，所述監(jiān)控客戶端為與遠程監(jiān)控服務器無線通訊連接的無線移動終端。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，利用ZigBee網(wǎng)絡實時采集各路燈的工作狀態(tài)信息，并通過GPRS無線通訊與遠程監(jiān)控服務器進行連接，實現(xiàn)了遠程的智能監(jiān)控，便于實時檢測到路燈的故障狀況，并通過對路燈狀態(tài)信息的采集，便于優(yōu)化路燈的照明模式，以達到節(jié)約能源的目的，真正實現(xiàn)了路燈的智能及遠程監(jiān)控的結(jié)合，可靠性高，應用前景廣闊。

[0025]圖1是本發(fā)明智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖2是本發(fā)明路燈檢測及控制裝置的原理方框圖；[0027]圖3是本發(fā)明無線協(xié)調(diào)器的原理方框圖；[0028]圖4是本發(fā)明智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程示意圖；[0029]圖5是本發(fā)明智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)框圖[0030]圖6是本發(fā)明中基于PID控制的BUCK型電流控制電路模型圖；[0031]圖7是斜坡補償及電感電流波形圖；[0032]圖8是閉環(huán)系統(tǒng)模型圖[0033]圖9是無補償時系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖；[0034]圖10是PID控制調(diào)節(jié)電路圖；[0035]圖11是PID補償網(wǎng)絡傳遞函數(shù)波特圖。
具體實施方式
[0036]
以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步的描述，本發(fā)明以對LED路燈控制為例，但本發(fā)明的實施方式不限于此。本發(fā)明智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，突破了現(xiàn)有的路燈定時、有線及群控等的局限性，采用兩級節(jié)能的控制理念。第一級，通過LED路燈調(diào)光驅(qū)動電路，大大降低路燈的能源消耗，實現(xiàn)城市照明的節(jié)能降耗；第二級，采用基于ZigBee和GPRS無線通訊技術的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能的監(jiān)控及控制策略，實現(xiàn)對城市路燈系統(tǒng)的遠程智能監(jiān)控，實時排除故障路燈，保障路燈的“亮燈率”，杜絕白天時的錯誤亮燈，從而實現(xiàn)第二次節(jié)能。參照圖1，一種智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，包括至少一個路燈檢測及控制裝置10，分別與每個路燈連接，用于檢測每個路燈的狀態(tài)信息并根據(jù)遠程監(jiān)控服務器30的控制指令控制每個路燈的照明模式；至少一個無線協(xié)調(diào)器20，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制裝置10組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于將每個路燈檢測及控制裝置10實時檢測獲得的每個路燈的狀態(tài)信息傳送給遠程監(jiān)控服務器30 ；遠程監(jiān)控服務器30，與所述無線協(xié)調(diào)器20通信連接，用于根據(jù)每個路燈的狀態(tài)信息對路燈的照明模式進行控制。遠程監(jiān)控服務器還可以根據(jù)收集到的個路燈的狀態(tài)信息來計算、統(tǒng)計、查詢各街道的亮燈率。參照圖2，所述路燈檢測及控制裝置10包括ZigBee控制器11，所述ZigBee控制器11的輸入端連接有一光敏傳感器12，輸出端連接有用于控制路燈的照明模式的調(diào)光驅(qū)動電路13。需要說明的是，ZigBee技術是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術，主要用于近距離無線連接。ZigBee網(wǎng)絡中的節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。這樣，路燈檢測及控制裝置10既可以作為ZigBee網(wǎng)絡中的單個節(jié)點，亦可成為中轉(zhuǎn)其他路燈檢測及控制裝置10檢測到的路燈的狀態(tài)信息的中繼節(jié)點，從而擴大整個ZigBee網(wǎng)絡的規(guī)模。由于ZigBee網(wǎng)絡通常有效的傳輸距離在100米以內(nèi)，而同一線路上相鄰兩路燈之間的距離一般不會超過50米，需要傳輸?shù)目刂浦噶詈蜖顟B(tài)信息業(yè)很少，因此，ZigBee技術完全可以滿足路燈單燈控制的需要，并且通過路燈檢測及控制裝置10的接力傳輸形成的ZigBee網(wǎng)絡可以對同一線路上的任意處路燈進行檢測和控制。ZigBee網(wǎng)絡的自組網(wǎng)技術也滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟆Ｔ诰唧w實際應用中，本監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的路燈為LED路燈，由于LED作為高效半導體照明光源，具有長壽命、節(jié)能環(huán)保、色彩豐富、微型化等優(yōu)點，其逐步替代傳統(tǒng)的熒光燈、白熾燈，成為21世紀最具有發(fā)展前景的節(jié)能、環(huán)保型照明產(chǎn)品。故本發(fā)明以LED路燈為例，來進行說明。ZigBee控制器11采用ZigBee芯片CC2530，光敏傳感器12采集LED路燈的亮度，判斷LED路燈工作是否異常，并通過ZigBee芯片CC2530將路燈的狀態(tài)信息實時發(fā)送至無線協(xié)調(diào)器20。ZigBee芯片CC2530接收來自遠程監(jiān)控服務器30的控制指令，通過調(diào)光驅(qū)動電路13改變LED路燈控制口輸出的PWM波來改變路燈的亮度，從而控制LED路燈的照明模式。參照圖3，所述無線協(xié)調(diào)器20包括主控器21、GPRS模塊23及ZigBee模塊22，其中ZigBee模塊22采用ZigBee芯片CC2530，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制 裝置10組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于接收來自路燈檢測及控制裝置10檢測獲得的路 燈的狀態(tài)信息并下傳來自遠程監(jiān)控服務器30的控制指令給路燈檢測及控制裝置10 ；GPRS模塊23采用SMC0M公司生產(chǎn)SM300模塊，與所述遠程監(jiān)控服務器30經(jīng)因 特網(wǎng)連接；主控器21采用雙串口單片機STC 12LE5A60S2，分別與所述ZigBee模塊22及GPRS 模塊23連接。主控器21 —方面經(jīng)ZigBee模塊22接收來自ZigBee網(wǎng)絡的各LED路燈的 狀態(tài)信息，并將所接收的狀態(tài)信息經(jīng)GPRS模塊23傳遞給與因特網(wǎng)連接的遠程監(jiān)控服務器 30 ;另一方面，GPRS模塊23接收來自遠程監(jiān)控服務器30的控制指令，并經(jīng)ZigBee模塊22 傳遞至ZigBee網(wǎng)絡，各路燈所處的路燈檢測及控制裝置10通過內(nèi)部的ZigBee控制器11 接收控制指令，并觸發(fā)調(diào)光驅(qū)動電路13控制LED路燈的照明模式。整個監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸過程如圖4所示。參照圖5，每個路燈都作為Zigbee網(wǎng)絡 中的一個路由節(jié)點或終端設備節(jié)點，通過Zigbee網(wǎng)絡將自身的狀況實時的發(fā)送到Zigbee 網(wǎng)絡中的無線協(xié)調(diào)器20中，再通過GPRS網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程的遠程監(jiān)控服務器30進行 路燈狀況的實時顯示。通過遠程監(jiān)控服務器30上的程序自動控制整個LED路燈系統(tǒng)。優(yōu)選地，無線協(xié)調(diào)器20內(nèi)的ZigBee模塊22的輸入端還連接有光敏傳感器12，輸 出端連接有用于控制路燈的照明模式的調(diào)光驅(qū)動電路13。這樣，無線協(xié)調(diào)器20安裝在LED 路燈上，亦可以單獨采集LED路燈的亮度狀態(tài)信息并對LED路燈的照明模式進行控制。在實際應用中，與因特網(wǎng)連接的遠程監(jiān)控服務器30還可以連接有監(jiān)控客戶端，這 樣通過監(jiān)控客戶端可以查看遠程監(jiān)控服務器30接收到的LED路燈的狀態(tài)信息，判斷各處 LED路燈是否正常工作，并可以通過監(jiān)控客戶端遠程控制LED路燈的照明模式，所述監(jiān)控客 戶端可為PC機，亦可以無線移動終端，如手機、PDA等。傳統(tǒng)的LED路燈的調(diào)光驅(qū)動電路皆采用純硬件的控制方式，僅僅通過PWM控制 M0SFET的開關來達到目的。本發(fā)明中調(diào)光驅(qū)動電路13優(yōu)選為基于PID控制的BUCK型電流 控制電路，運用軟、硬件方法，在現(xiàn)有PWM控制的基礎上，通過精確檢測導通角，做到精確無 級調(diào)整，具有啟動電壓低、轉(zhuǎn)換效率高的特點。圖6是本發(fā)明中基于PID控制的BUCK型電流控制電路的模型圖，參照圖6，根據(jù) PID控制原理，可列出如下公式
權(quán)利要求1.一種智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個路燈檢測及控制裝置，分別與每個路燈連接，用于檢測每個路燈的狀態(tài)信息并根據(jù)遠程監(jiān)控服務器的控制指令控制每個路燈的照明模式；至少一個無線協(xié)調(diào)器，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制裝置組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于將每個路燈檢測及控制裝置實時檢測獲得的每個路燈的狀態(tài)信息傳送給遠程監(jiān)控服務器；遠程監(jiān)控服務器，與所述無線協(xié)調(diào)器通信連接，用于根據(jù)每個路燈的狀態(tài)信息對路燈的照明模式進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述路燈檢測及控制裝置包括ZigBee控制器,所述ZigBee控制器的輸入端連接有一光敏傳感器,輸出端連接有用于控制路燈的照明模式的調(diào)光驅(qū)動電路。
3.如權(quán)利要求1所述的智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述無線協(xié)調(diào)器包括主控器、GPRS模塊及ZigBee模塊，其中ZigBee模塊，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制裝置組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于接收來自路燈檢測及控制裝置檢測獲得的路燈的狀態(tài)信息并下傳來自遠程監(jiān)控服務器的控制指令給路燈檢測及控制裝置；GPRS模塊，與所述遠程監(jiān)控服務器無線連接；主控器，分別與所述ZigBee模塊及GPRS模塊連接。
4.如權(quán)利要求3所述的智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述ZigBee模塊的輸入端還連接有光敏傳感器，輸出端連接有用于控制路燈的照明模式的調(diào)光驅(qū)動電路。
5.如權(quán)利要求2或者4所述的智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)光驅(qū)動電路為基于PID控制的BUCK型電流控制電路。
6.如權(quán)利要求1所述的智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述遠程監(jiān)控服務器還通信連接有監(jiān)控客戶端。
7.如權(quán)利要求6所述的智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控客戶端為與遠程監(jiān)控服務器無線通訊連接的無線移動終端。
專利摘要本實用新型公開一種智能遠程無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，包括至少一個路燈檢測及控制裝置，分別與每個路燈連接，用于檢測每個路燈的狀態(tài)信息并根據(jù)遠程監(jiān)控服務器的控制指令控制每個路燈的照明模式；至少一個無線協(xié)調(diào)器，與同一條路燈線路上的路燈檢測及控制裝置組成的無線傳感器網(wǎng)絡連接，用于將每個路燈檢測及控制裝置實時檢測獲得的每個路燈的狀態(tài)信息傳送給遠程監(jiān)控服務器；遠程監(jiān)控服務器，與所述無線協(xié)調(diào)器通信連接，用于根據(jù)每個路燈的狀態(tài)信息對路燈的照明模式進行控制。本實用新型利用ZigBee網(wǎng)絡實時采集各路燈的工作狀態(tài)信息，并通過GPRS無線通訊與遠程監(jiān)控服務器進行連接，實現(xiàn)了對城市路燈的遠程智能監(jiān)控，具有廣泛的應用前景。
文檔編號H05B37/03GK202889721SQ20122052908
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者任斌, 陳平華 申請人:東莞理工學院, 廣東工業(yè)大學