一种基于物联网智能控制的节能路灯系统及其控制方法与流程

本发明涉及路灯控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网智能控制的节能路灯系统及其控制方法。

背景技术：

路灯是城镇基础性设施，在城镇道路照明中起到了不可替代的作用。目前普遍采用的路灯控制方法有人工干预、时钟控制和DDS独立控制技术，这些控制方法均不能实现单灯控制、故障诊断和故障定位，难以及时、准确掌握路灯的工作状态，在维护和管理上浪费大量人力物力，且不论时节和路况，均“全夜灯恒照度”，浪费大量电能，同时现在的路灯都在较高电压下工作，且受到电压、频率的影响，电压、电流不可调节，不能根据实际需要来调节路灯电压、电流。

物联网是指通过传感器、射频识别(RFID)、全球定位系统、二码等信息感知设备，按约定的协议连接起来，通过有线或无线网络进行信息交换和通信，以实现智能化识别、数据采集、智能控制、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，如今传感器、网络传输、全球定位等。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于物联网智能控制的节能路灯系统及其控制方法。

本发明提出的一种基于物联网智能控制的节能路灯系统，包括远程监控系统、监控网关和动态节能控制器，所述远程监控系统包括上位机和GPRS无线通讯单元A，所述监控网关包括GPRS无线通讯单元B、数椐处理单元和ZigBee通讯模块，所述动态节能控制器包括数字式智能主控MCU、H桥驱动电路和节能路灯电路，所述节能路灯电路依次包括交流电源输入端、防雷击电路、EMI滤波器、输入电压/电流/功率/功率因数采集器、AC/DC转换电路、APFC电路、H桥、输出LC滤波器、输出电压/电流采集器和电压/频率可变交流电源输出端，所述远程监控系统与监控网关、监控网关与动态节能控制器均采用无线连接，所述智能主控MCU通过SVPWM驱动信号控制H桥驱动电路，所述H桥驱动电路与H桥电连接，所述输入电压/电流/功率/功率因数采集器输出端与ZigBee通讯模块无线连接，所述输出电压/电流采集器的输出端与数字式智能主控MCU电连接，所述ZigBee通讯模块与数字式智能主控MCU无线连接。

优选地，所述数字式智能主控MCU包括环境检测单元、时钟储存单元、控制脉宽调制单元和定位单元。

优选地，所述环境检测单元包括光强检测模块、红外检测模块、A/D转换模块和信号放大电路，所述时钟储存单元包括时钟芯片和晶振电路，所述控制脉宽调制单元包括PWM控制器和稳压电路，所述定位单元包括GPS定位系统和稳压电路。

一种基于物联网智能控制的节能路灯的控制方法，具体控制方法如下：

系统分正常工作模式和智能工作模式两种；

正常工作模式是设定好每天路灯亮的时间和关闭时间；

智能工作模式，当进入黑夜或因天气因素导致阴暗时，路灯系统进入智能工作模式，当红外检测模块检测到有人或车通过时，控制中心立即控制脉宽调制单元产生波形控制继电器点亮路灯，当人或车远离路灯时，时钟储存单元开始记录人或车离开路灯时间，当达到设定时间时，路灯关闭，当到达日出时，光强检测模块检测到光强，这时系统就会关闭所有路灯，智能工作模式就会进入待机状态；

在正常工作模式和智能工作模式下，若路灯亮灭异常，定位单元开始工作，并将定位到的故障路灯所在地的坐标通过数字式智能主控MCU传达给监控网关，监控网关把信息传达给远程监控系统，最终远程监控系统会收到该信息并加以显示和提醒；

可以根据需求，在远程监控系统的上位机上设置指令切换工作模式以及路灯工作状态。

本发明中，1、对输入交流电源电压要求低，可以在125V以上的低压工作，同时确保在路灯照明线路末端正常工作，使用后可提升高压钠灯亮灯率；2、输出电压、频率不受输入交流电电压、频率影响，可根据驱动需要自动调节；3、驱动、控制、检测功能都由32位高速单片机编程实现，调控实现全数字化；4、在配合原有电感镇流器使用时，不需要更改原有线路，只有串联到输入即可，且原电感镇流器补偿电容损坏时工作不受影响；5、产品功率因数高度达97％以上，效率大于94％，安装使用对电源网络几乎没有干扰，线路损耗得到有效的降低；6、输出电压、电流可控制，也可定时调节，可以根据具体需求设定实现按需照明，合理降低路灯功耗，节省用电费用可达35％以上；7、产品基于物联网设计，使用后可远程监控灯具工作状态，能及时发现灯具异常，并节省夜晚巡线人力。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明动态节能控制器结构示意图；

图中:1-远程监控系统、11-上位机、12-GPRS无线通讯单元A、2-监控网关、21-GPRS无线通讯单元B、22-数椐处理单元、23-ZigBee通讯模块、3-动态节能控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

本发明提出的一种基于物联网智能控制的节能路灯系统，包括远程监控系统1、监控网关2和动态节能控制器3，远程监控系统1包括上位机11和GPRS无线通讯单元A12，监控网关2包括GPRS无线通讯单元B21、数椐处理单元22和ZigBee通讯模块23，动态节能控制器3包括数字式智能主控MCU、H桥驱动电路和节能路灯电路，节能路灯电路依次包括交流电源输入端、防雷击电路、EMI滤波器、输入电压/电流/功率/功率因数采集器、AC/DC转换电路、APFC电路、H桥、输出LC滤波器、输出电压/电流采集器和电压/频率可变交流电源输出端，远程监控系统1与监控网关2、监控网关2与动态节能控制器3均采用无线连接，智能主控MCU通过SVPWM驱动信号控制H桥驱动电路，H桥驱动电路与H桥电连接，输入电压/电流/功率/功率因数采集器输出端与ZigBee通讯模块无线连接，输出电压/电流采集器的输出端与数字式智能主控MCU电连接，ZigBee通讯模块23与数字式智能主控MCU无线连接，数字式智能主控MCU包括环境检测单元、时钟储存单元、控制脉宽调制单元和定位单元，环境检测单元包括光强检测模块、红外检测模块、A/D转换模块和信号放大电路，时钟储存单元包括时钟芯片和晶振电路，控制脉宽调制单元包括PWM控制器和稳压电路，定位单元包括GPS定位系统和稳压电路。

一种基于物联网智能控制的节能路灯的控制方法，具体控制方法如下：

系统分正常工作模式和智能工作模式两种；

正常工作模式是设定好每天路灯亮的时间和关闭时间；

智能工作模式，当进入黑夜或因天气因素导致阴暗时，路灯系统进入智能工作模式，当红外检测模块检测到有人或车通过时，控制中心立即控制脉宽调制单元产生波形控制继电器点亮路灯，当人或车远离路灯时，时钟储存单元开始记录人或车离开路灯时间，当达到设定时间时，路灯关闭，当到达日出时，光强检测模块检测到光强，这时系统就会关闭所有路灯，智能工作模式就会进入待机状态；

在正常工作模式和智能工作模式下，若路灯亮灭异常，定位单元开始工作，并将定位到的故障路灯所在地的坐标通过数字式智能主控MCU传达给监控网关2，监控网关2把信息传达给远程监控系统1，最终远程监控系统1会收到该信息并加以显示和提醒；

可以根据需求，在远程监控系统1的上位机11上设置指令切换工作模式以及路灯工作状态。

本发明中，1、对输入交流电源电压要求低，可以在125V以上的低压工作，同时确保在路灯照明线路末端正常工作，使用后可提升高压钠灯亮灯率；2、输出电压、频率不受输入交流电电压、频率影响，可根据驱动需要自动调节；3、驱动、控制、检测功能都由32位高速单片机编程实现，调控实现全数字化；4、在配合原有电感镇流器使用时，不需要更改原有线路，只有串联到输入即可，且原电感镇流器补偿电容损坏时工作不受影响；5、产品功率因数高度达97％以上，效率大于94％，安装使用对电源网络几乎没有干扰，线路损耗得到有效的降低；6、输出电压、电流可控制，也可定时调节，可以根据具体需求设定实现按需照明，合理降低路灯功耗，节省用电费用可达35％以上；7、产品基于物联网设计，使用后可远程监控灯具工作状态，能及时发现灯具异常，并节省夜晚巡线人力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。