一种远程智能控制的led路灯系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备监控技术领域，具体涉及一种远程智能控制的LED路灯系统。
【背景技术】
[0002]随着城市照明事业的发展以及节能减排的需要，LED作为新型照明光源快速发展。而LED路灯具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，因此，LED路灯成为节能改造的最佳选择。同时随着LED路灯的规模化应用，对城市照明信息化管理提出了新的要求。目前大多城市采用的是基于GPRS通信技术的监控系统，该种监控系统能控制全市的照明配电柜的启闭及数据采集，能对线路故障或停电造成的大面积熄灯进行报警，但存在着不能对单个路灯进行测控，无法实现LED路灯调光、故障检测，白天检修须全路段亮灯，夜间修灯主要靠维护人员开车在市里巡视，对重要节点(桥梁、隧道、山体)的维护驻留时间长、无电缆被盗预警等诸多不足，这和城市照明事业的迅速发展及国家对节能减排的要求很不适应。综上，现有LED路灯系统存在主要问题如下:
1)无法进行单灯监控，无法实现LED路灯远程智能调光与检测；
2)通信方式单一，主要采用GPRS通信，无法融合3G与PLC通信；
3)无电缆被盗、灯具故障报警；
4)灯具维护麻烦，检修需要整个配电箱全部供电开关，造成浪费与操作危险；
5)另外，当电力线路被恶意破坏或者因故而不能供电时，整条路灯线路都无法使用，给人们的出行带来不便。
【发明内容】
[0003]因此，针对上述的问题，本发明提出一种远程智能控制的LED路灯系统，对现有的路灯控制系统进行改进，解决现有技术之不足。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所采用的思路是，通过安装在LED路灯中的单灯控制器，可远程进行控制与检测，同时实现手动或自动调光，实现二次节能；采用3G/GPRS为远程通信媒介，本地采用PLC电力载波，无须布线，安装方便；通过安装在LED路灯中的单灯控制器，可对LED路灯以及供电线路进行巡检，提高检修效率；可任意开关灯具，维护方便。本发明设计了以LED路灯为控制主体，同时连接单灯远程控制装置，以PLC电力载波技术作为单灯通信方式，与安装配电箱中的控制主机进行通讯，控制主机利用GPRS\3G技术进行无线信息传输，为基于internet及GIS地理信息系统的照明监控中心提供信息进行单灯测控的智能照明单灯控制器，进而实现了对单盏路灯的开关控制、数据采集、动态调光进行监测的功能。
[0005]具体的，本发明的技术方案是，一种远程智能控制的LED路灯系统，包括LED路灯、设于LED路灯上的单灯控制器、对各单灯控制器进行控制的集中控制器、对各集中控制器进行控制的控制中心；所述单灯控制器包括电源、电流与电压采集电路、开关电路、PWM调制电路和第一 PLC单元，电流与电压采集电路的输出端和开关电路的输出端接于第一 PLC单元的输入端，第一 PLC单元的输出端接于PWM调制电路的输入端，电源为上述模块供电；所述集中控制器包括MCU微处理单元、存储单元、无线通讯单元、第二 PLC单元和电源，存储单元、无线通讯单元、第二PLC单元均电性连接至MCU微处理单元，电源为上述各模块供电；第一 PLC单元和第二 PLC单元电性连接；集中控制器通过无线通讯单元与控制中心的计算机进行连接。
[0006]集中控制器中，MCU微处理单元可以由ARM控制器实现，第二 PLC单元可以由PLC芯片实现，电源可采用PS (Power Splitter功率分配器)电源。集中控制器和单灯控制器是该LED路灯系统的前端设备。集中控制器与单灯控制器通过PLC芯片进行数据交换，同时将开关灯、调光等信息通过GPRS模块与控制中心进行连接并完成数据通信，以便控制中心完成相关监控任务。
[0007]单灯控制器是一种远程智能控制的LED路灯系统中的一个组件，采用电力线载波集成电路，配合专业的硬件和软件设计。其内部包含一个电流与电压计量电路，实时地采集单灯控制器的负载工作情况，同时提供一路继电器开关，同时提供一路PWM信号。其中的无线通讯单元优选采用GPRS或者3G或者4G通讯模块实现。
[0008]集中控制器采用ARM控制器和嵌入式操作系统，它通过电力载波通讯方式与安装在LED路灯上的单灯控制器进行数据交换，对单盏LED路灯进行测控，通过RS485接口采集配电箱内的电力参数，并实时的将数据通过TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)、GPRS等通讯方式与监控中心进行连接从而完成数据通信。以便控制中心完成对单盏路灯的开关控制、数据采集、动态调光等功能。
[0009]作为一种可行的方案，所述单灯控制器是以8位微控制器为核心的智能型路灯控制器，微控制器处理整个单灯控制器的数据，并接收电力线载波部分发出的工作指令，在无需加铺电缆的情况下，执行开灯，关灯，回送电流/电压数据，过载信号等任务。其内部包含一个电流与电压计量电路，实时地采集单灯控制器的负载工作情况，提供一路继电器开关，提供一路PWM信号。单灯控制器的工作电源，输入为220VAC，50Hz市电，输出一组220VAC，在接负载的情况下，额定工作电流为2安培。内部设计开关的是一只磁保持继电器，其触点容量为10A/250V。另外过载设计是用来保护单灯控制器，一旦电流超过规定阀值，微控制器就会切断继电器，同时将过载信号发送至监控中心。通常，过载保护会在I秒内动PWM信号频率为400Hz，电平为TTL电平，占空比O?100%可调。
[0010]作为一种优选的方案，该LED路灯系统还包括防盗报警单元，防盗报警单元的输入端接于MCU微处理器的输出端，集中控制器和单灯控制器之间通过第一 PLC单元和第二PLC单元不间断通信，来监测电力线路是否正常，如果电力线路不正常，则第一 PLC单元工作异常，则集中控制器通过第二 PLC单元即可得知电力线路出现异常，则通过防盗报警单元实现报警。本发明的单灯控制器与线路防盗一体设计，通过集中控制器对单灯控制器不间断通信，监测电力线路是否正常，可直接实现线路防盗报警，在完成单灯控制的情况下同时可进行线路防盗报警功或其他功能。
[0011]更进一步的，所述单灯控制器还设有编码单元，编码单元的输入输出端接于第一PLC单元的输入输出端，第一 PLC单元可通过编码单元对单灯控制器进行唯一性编码，使得每个单灯控制器具有一个唯一的标识，同时，编码单元还记录该单灯控制器的地址信息；第一 PLC单元和第二 PLC单元通信时，同时还将编码单元内单灯控制器的编码发送至集中控制器，当该单灯控制器异常时，则集中控制器能准确定位该单灯控制器。因此，本发明的单灯控制器具有警报上报与编号上报功能，通过第一 PLC单元可自动给集中控制器上报报警信息与编号，实现便捷安装维护管理。
[0012]实验表明，电力线的背景噪声的平均功率较小，频谱很宽，且持续存在，有可能部分或完全覆盖信号频谱。因此，通信过程中的信噪比可能会变得较差，而导致通信误码率增。本发明为了保证通信质量，该LED路灯系统采用照明监控组网算法，具体的，所述集中控制器的第二 PLC单元实时采集电力线背景噪声，并分析出各个电力线的信噪比，通过信噪比进行组网等级划分，实现自动组网，网络任一节点可根据节点通信背景噪声自动组网，载波侦听、自动路由。
[0013]为了防止电力线路意外断电，所述单灯控制器还包括可充电的备用电池，该备用电池的输出端接于第一 PLC单元的输入端，备用电池的输入端接于电源的输出端。备用电池可采用镍氢电池或者锂离子电池或者其他电池均可。当第一 PLC单元检测到电源(电力线路的市电)供电失败时，启用该备用电池进行供电。更进一步的，为了防止静置衰减，所述第一 PLC单元对备用电池进