带远传功能的LED路灯信息终端的制作方法

本实用新型涉及一种带远传功能的LED路灯信息终端。

背景技术：

随着LED照明技术的发展、成熟和价格下降，基于LED的路灯照明技术也迅猛发展，LED路灯由于具有功率消耗低、使用寿命长、绿色环保等优势，在各种需要照明的场合已成为首要之选， LED路灯在控制灵活度上尤其出色，远远大于传统照明路灯，例如调光、调色等控制方式，能够适应各种照明需求，特别是以LED路灯为基础的单灯控制技术正逐渐成为LED路灯控制系统的主要控制方式，但是对LED单灯现场组网技术与远程集中控制技术不够完善，不能适应LED单灯控制需求，其中最关键的问题是现场信息收集与互联互通问题，现有技术中常通过电力载波、RS485、CAN、和无线Zigbee等方式进行现场组网，用于不同网络协议数据转发，但是各种网关功能单一，不能满足LED路灯智能化控制的应用需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够与电表、照度仪和单灯等现场相关设备传输数据，集成数据保存、远传功能，满足LED路灯智能化控制应用需求的带远传功能的LED路灯信息终端。

本实用新型带远传功能的LED路灯信息终端，其特征在于：包括微控制单元MCU，微控制单元MCU通过电源管理模块同时连接有为微控制单元各模块提供电源的直流输入电源和后备电源、经数据分析模块连接有故障预警模块、经CAN驱动模块连接有CAN收发模块、经光电隔离模块连接有Modbus接口和RS232接口、经数据存储模块连接有能够存储保留各转换规则的非易失性存储器，还连接有协议分析与转换模块、Zigbee模块、3G/4G模块、以太网接口，Zigbee模块、3G/4G模块；以太网接口与光电隔离模块通过同一数据总线与微控制单元MCU双向连接，CAN驱动模块、数据分析模块、数据存储模块、协议分析与转换模块分别与微控制单元MCU双向连接；所述Zigbee模块与现场单灯以无线Zigbee方式进行组网通信，Modbus接口与LED现场系统中的各类采集设备进行组网通信，CAN总线驱动模块与现场单灯控制器以有线CAN总线方式进行组网通信，各组网通信通道之间通过协议分析与转换模块通信协议转换；所述RS232接口与现场调试设备通信连接，3G/4G模块、以太网接口与外部互联网相连构成TCP/IP协议通道；

所述微控制单元MCU还经开停电检测电路连接至直流输入电源；

所述故障预警模块连接有预设分析模型和预警规则的预警模块；

所述直流输入电源为12V直流电源，后备电源由超级储能电容构成；

所述数据分析模块和故障预警模块为STM32F107，MCU为STM32F207；

所述非易失性存储器为Flash存储器或铁电存储器；

本实用新型带远传功能的LED路灯信息终端，将CAN总线组网、Modbus总线组网、Zigbee无线组网和相关数据的远传功能进行有效结合，在此基础上增强了LED路灯控制系统的智能分析预警能力和集成能力，在降低成本的同时有效提高了LED路灯控制系统的智能化水平；引入启停电检测和后备电源，能够实现现场供电状态的检测，并且能实现停电后系统数据的保存和预警；引入CAN、Modbus、Zigbee接口方式规范LED路灯控制系统的对外接口，便于LED路灯控制系统与其他系统集成；通过对LED路灯现场实时工况的数据采集、分析、存储和远传功能进行有效结合，同时提供断电报警功能，在降低成本的同时有效提高了LED路灯的智能化控制水平；引入成熟Modbus、Zigbee和CAN现场组网方式，便于与应用系统其他部分的组网通信，也便于现场安装与调试。

附图说明

图1是本实用新型实施例带远传功能的LED路灯信息终端原理示意图。

具体实施方式

如图所示，一种带远传功能的LED路灯信息终端，包括微控制单元MCU，微控制单元MCU通过电源管理模块同时连接有为微控制单元各模块提供电源的直流输入电源和后备电源、经数据分析模块连接有故障预警模块、经CAN驱动模块连接有CAN收发模块、经光电隔离模块连接有Modbus接口和RS232接口、经数据存储模块连接有能够存储保留各转换规则的非易失性存储器，还连接有协议分析与转换模块、Zigbee模块、3G/4G模块、以太网接口，Zigbee模块、3G/4G模块；以太网接口与光电隔离模块通过同一数据总线与微控制单元MCU双向连接，CAN驱动模块、数据分析模块、数据存储模块、协议分析与转换模块分别与微控制单元MCU双向连接；所述Zigbee模块与现场单灯以无线Zigbee方式进行组网通信，Modbus接口与LED现场系统中的各类采集设备进行组网通信，CAN总线驱动模块与现场单灯控制器以有线CAN总线方式进行组网通信，各组网通信通道之间通过协议分析与转换模块通信协议转换；所述RS232接口与现场调试设备通信连接，3G/4G模块、以太网接口与外部互联网相连构成TCP/IP协议通道；

微控制单元MCU还经开停电检测电路连接至直流输入电源；

故障预警模块连接有预设分析模型和预警规则的预警模块；

直流输入电源为12V直流电源，后备电源由超级储能电容构成；

数据分析模块和故障预警模块为STM32F107，MCU为STM32F207；

非易失性存储器为Flash存储器或铁电存储器。

本实用新型带远传功能的LED路灯信息终端，将CAN总线组网、Modbus总线组网、Zigbee无线组网和相关数据的远传功能进行有效结合，在此基础上增强了LED路灯控制系统的智能分析预警能力和集成能力，在降低成本的同时有效提高了LED路灯控制系统的智能化水平；引入启停电检测和后备电源，能够实现现场供电状态的检测，并且能实现停电后系统数据的保存和预警；引入CAN、Modbus、Zigbee接口方式规范LED路灯控制系统的对外接口，便于LED路灯控制系统与其他系统集成；通过对LED路灯现场实时工况的数据采集、分析、存储和远传功能进行有效结合，同时提供断电报警功能，在降低成本的同时有效提高了LED路灯的智能化控制水平；引入成熟Modbus、Zigbee和CAN现场组网方式，便于与应用系统其他部分的组网通信，也便于现场安装与调试。

本实用新型带远传功能的LED路灯信息终端具体实施技术方案，针对现有的LED路灯智能控制应用方面的不足，给出带远传功能的LED路灯智能控制信息终端，集数据采集、数据记录、数据分析预警、单灯控制、数据远传和远程控制于一体，满足各类LED路灯智能控制系统的需求。

一种带远传功能的LED路灯信息终端，包括MCU、直流电输入接口、电源管理模块、数据存储模块、数据分析模块、协议分析与转换模块、故障预警模块、Modbus协议模块、RS232接口、3G/4G模块、以太网接口、光电隔离模块、CAN驱动模块与收发模块和Zigbee模块；其中，直流电输入接口的输入端接12V直流电源，输出端与电源管理模块相连；电源管理模块的输出端与MCU相连；数据存储模块、数据分析模块、故障预警模块、3G/4G模块、以太网接口、CAN驱动模块、Zigbee模块、开停电检测分别与MCU双向连接；Modbus接口和RS232接口通过光电隔离模块与MCU双向连接；直流电输入接口用于接收12V的直流电输入；电源管理模块用于产生智能信息采集终端所需的各类电源类型； 所述Zigbee模块用于实现与现场单灯控制器以无线Zigbee方式进行组网通信；Modbus接口通过光电隔离模块与MCU双向连接，进而可以实现与遵循Modbus标准的单灯、电表、照度传感器等设备的现场组网与数据传送，也可以与现场单灯实现基于RS485总线的组网；所述RS232接口用于实现与现场调试设备的通信；所述CAN驱动模块用于实现与现场单灯控制器以有线CAN总线方式进行组网通信；所述3G/4G模块和以太网接口则为与外部互联网相连提供了TCP/IP协议通道；而不同通信通道之间的通信协议转换则有协议分析与转换模块，并且具体转换规则保留在非易失性存储器中；所述数据分析模块和故障预警模块用于实现实时采集数据的分析预警；MCU为本终端的控制单元，用于协调各部分的工作。

进一步地，该信息终端还包括后备电源和开停电检测电路，其中后备电源为终端提供临时供电；开停电检测电路用于检测12V的直流电输入是否有电，并将结果输入MCU；后备电源与电源管理模块相连；开停电检测电路分别与直流电输入接口和MCU相连。

进一步地，该信息终端还包括非易失性存储器，用于存储系统设置参数、12V的直流电输入的开停电日志和本终端所采集的关键参数信息；非易失性存储器与MCU双向连接。

本发明的采取的技术方案有以下有益效果：将CAN总线组网、Modbus总线组网、Zigbee无线组网和相关数据的远传功能进行了有效结合，在此基础上增强了LED路灯控制系统的智能分析预警能力和集成能力，在降低成本的同时有效提高了LED路灯控制系统的智能化水平；引入开停电检测和后备电源，实现了现场供电状态的检测，并且能实现停电后系统数据的保存和预警；引入CAN、Modbus、Zigbee接口方式规范LED路灯控制系统的对外接口，方便了LED路灯控制系统与其他系统的集成。

结合附图和实施实例作进一步描述。

如图1 所示，一种带远传功能的LED路灯智能信息终端由包括MCU、直流电输入接口、电源管理模块、开停电检测电路、数据存储模块、数据分析模块、故障预警模块、预警规则、Zigbee协议模块、RS232接口、3G/4GS模块、以太网接口、光电隔离模块、Modbus接口和CAN接口组成。

如图1 所示，Zigbee模块用于实现与现场单灯控制器以无线Zigbee方式进行组网通信；Modbus接口通过光电隔离模块与MCU双向连接，进而可以实现与遵循Modbus标准的单灯、电表、照度传感器等设备的现场组网与数据传送，也可以与现场单灯实现基于RS485总线的组网；所述RS232接口用于实现与现场调试设备的通信；CAN驱动模块用于实现与现场单灯控制器以有线CAN总线方式进行组网通信；

如图1 所示，3G/4G模块和以太网接口则为与外部互联网相连提供了TCP/IP协议通道；而不同通信通道之间的通信协议转换则有协议分析与转换模块，并且具体转换规则保留在非易失性存储器中；

如图1 所示，数据分析模块和故障预警模块可以实现现场采集数据的实时分析和故障预警，并将结果反馈给MCU，以便进一步通过相关通信接口，例如3G/4G模块、以太网接口进行输出。

MCU则作为本终端的控制单元，用于协调各部分的工作。为了减轻MCU负担，数据分析模块和故障预警模块可以采用STM32F107实现，而MCU采用STM32F207实现。

如图1所示，本发明还包括后备电源和开停电检测电路，直流电输入接口的输入端接12V直流电源，输出端与电源管理模块相连；后备电源与电源管理模块相连；开停电检测电路分别与直流电输入接口和MCU相连。因此，通过开停电检测电路实现了12V直流电源有无供电的检测，并将检测信号传送给MCU；同时，当检测到12V直流电源无电流输入时，电源管理模块自动切换到后备电源供电，而后备电源由超级储能电容构成，在12V直流电源有电时进行快速储能，停电时可以为整个系统提供短暂供电，便于关键信息的保存和信息传送。MCU通过开停电检测电路返回的结果将停电时间保存在非易失性存储器中，并且根据本终端的参数配置信息选择3G/4G、以太网回传方式将停电状态进行输出。

数据存储模块和非易失性存储器与MCU相连，可以实现现场所采集数据的保存，包括开停电日志、离心压缩机的实时工况状态变化数据和各类报警数据，可以采用Flash存储器或铁电存储器实现。

进行有效工作之前，可以通过RS232进而实现系统所需要的相关参数的配置，所配置的相关参数信息将保存在非易失性存储器中。

通过3G/4G或以太网实现与远程控制系统的互联互通，进而实现被采集的现场数据和状态的定期上传，通常可以在1～10分钟之间进行设置；也可以接受远程控制系统的控制命令，进而实现对现场设备的控制。

将LED路灯现场实时工况数据采集、分析、存储和远传功能进行了有效结合，同时提供了断电报警功能，在降低成本的同时有效提高了LED路灯的智能化控制水平；引入成熟Modbus、Zigbee和CAN现场组网方式，方便了与应用系统其他部分的组网通信，同时也方便了的现场安装与调试。