专利名称：一种led路灯单灯监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于照明节电控制技术领域，尤其涉及一种LED路灯单灯监控系统。
背景技术：
随着经济、科技技术的快速发展和城市化水平的不断提高，LED路灯作为新一代光源，因其在节能环保方面的优势广泛应用于城市照明系统，为人们的出行和生活带来了巨大便利，为美化城市和作为一个外向型现代化城市的建设起了很大作用。目前，我国大部分城市的大功率LED路灯系统都采用“全夜灯”的方式进行照明，控制方式仍然是简单的光控、时控或手工调控等传统方式，这种照明方式存在缺陷，例如(I)子夜过后路上的车辆与行人变得稀少，采用“全夜灯”的方式势必造成电源的浪费，与建设“能源节约型社会”的国家政策相悖；(2)后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，大大影响了设备和LED灯具的使用寿命；(3)传统的路灯运行不能进行远程控制，路灯的损坏只能采用人工巡检，增加了路灯管理部门的工作量和维护费用；(4)有线电缆对LED路灯进行调控，通信协议比较复杂，建设成本和运营成本都比较高；(5)常见的电力载波控制易受电力线强磁场干扰，通信环境恶劣，而基于GSM短消息控制的方式费用太高且需要人为干预。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种及时准确地检测出路灯故障、运行可靠、高效节能、准确定位、维护方便、自动化程度较高的LED路灯单灯监控系统。本实用新型是这样实现的，一种LED路灯单灯监控系统，所述LED路灯单灯监控系统包括 安装在LED路灯灯罩内，采集LED路灯工作状态参数和控制所述LED路灯亮灭的单灯现场控制器；与所述单灯现场控制器通讯连接，获取所述单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数的短距离无线协调器，一个所述短距离无线协调器对应连接若干个单灯现场控制器；通过总线与所述短距离无线协调器串口连接，无线输出所述短距离无线协调器获取的LED路灯工作状态参数，并向所述短距离无线协调器广播输出控制命令的GPRS单元，一个所述GPRS单元对应一个所述短距离无线协调器；与所述GPRS单元连接，获取、分析所述LED路灯工作状态参数，并完成与所述GPRS单元数据交互的监控终端，一个所述监控终端对应若干个所述GPRS单元。作为一种改进，所述单灯现场控制器包括[0016]与LED路灯连接，采集所述LED路灯工作状态参数的采集模块；与所述采集模块连接，将所述采集模块采集的所述LED路灯工作状态参数通过短距离无线协议输出到所述短距离无线协调器的短距离无线收发模块；与所述LED路灯连接，控制所述LED路灯亮灭的驱动控制电路。作为一种改进，所述短距离无线协调器具体包括与单灯现场控制器连接，对申请加入的短距离无线网络的节点进行网络地址分配的网络地址分配模块；与单灯现场控制器、GPRS单元连接，将所述单灯现场控制器传输送来的LED路灯工作状态参数转发至所述GPRS单元的转发模块；与单灯现场控制器、所述GPRS单元连接，向所述单灯现场控制器广播所述GPRS单元接收到的控制指令的广播模块。作为一种改进，所述监控终端具体包括与远端的GPRS单元通讯连接，接收所述GPRS单元发送的各个LED路灯工作状态参数或向所述GPRS单元输出控制指令的通讯模块；与所述通讯模块连接，对所述通讯模块接收到的各个LED路灯的工作状态参数进行统计分析的统计模块；与所述统计模块连接，将所述统计模块统计获取的数据进行显示的显示模块；与所述统计模块连接，对故障LED路灯进行报警提示的报警模块；与所述通讯模块连接，对各个LED路灯的亮灭进行控制的控制模块。作为一种改进，所述短距离无线协调器为ZigBee协调器。本实用新型提供的LED路灯单灯监控系统包括若干个单灯现场控制器、与所述若干个单灯现场控制器连接的若干个短距离无线协调器、与短距离无线协调器连接的GPRS单元以及监控终端，单灯现场控制器对LED路灯的工作状态参数进行采集，并根据监控终端下发的控制指令，控制LED路灯的工作状态，短距离无线协调器对单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数经GPRS单元输送至监控终端，监控终端对各个LED路灯的工作状态参数进行统计分析，并对各个LED路灯执行相应的控制。该监控系统能够及时准确地检测出路灯故障、运行可靠、高效节能、准确定位、维护方便、自动化程度较高。
图I是本实用新型提供的LED路灯单灯监控系统的构架示意图；图2是本实用新型提供的单灯现场控制器的结构框图；图3是本实用新型提供的短距离无线协调器的结构框图；图4是本实用新型提供的监控终端的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图I示出了本实用新型提供的LED路灯单灯监控系统的构架示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本实用新型相关的部分。本实用新型提供的LED路灯单灯监控系统包括若干个单灯现场控制器、与所述若干个单灯现场控制器连接的若干个短距离无线协调器、与短距离无线协调器连接的GPRS单元以及监控终端，其具体为单灯现场控制器安装在LED路灯灯罩内，采集LED路灯工作状态参数和控制LED路灯売灭；短距离无线协调器与单灯现场控制器通讯连接，获取单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数，其中，一个短距离无线协调器对应连接若干个单灯现场控制器；GPRS单元通过总线与短距离无线协调器串口连接，无线输出短距离无线协调器获取的LED路灯工作状态参数，并向短距离无线协调器广播输出监控终端发出的控制命令，其中，一个GPRS单元对应一个短距离无线协调器；·[0041]监控终端与GPRS单元连接，获取、分析LED路灯工作状态参数，并完成与GPRS单元数据交互，一个监控终端对应若干个GPRS单元。从上述描述可知，本实用新型提供的LED路灯单灯监控系统是一个短距离无线网络与GPRS网络相结合的网络构架，该网络构架包括一个监控终端，若干个GPRS单元和短距离无线协调器，每个短距离无线协调器对应一组(若干个)单灯现场控制器，其中，每一个短距离无线协调器最多对应设置250个单灯控制器，即每组单灯控制器最多设置250个，这就形成了一个金字塔型的架构，该架构解决当前LED路灯所存在的各种缺陷。其中，上述GPRS网络可以理解为设置在监控终端一端的GPRS终端设备、上述GPRS单元和GPRS传输信道，在此不再赘述，但不用以限制本实用新型。其工作流程为单灯现场控制器对LED路灯的工作状态参数进行采集，并根据监控终端下发的控制指令，控制LED路灯的工作状态；短距离无线协调器对单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数经GPRS单元输送至监控终端，监控终端对各个LED路灯的工作状态参数进行统计分析，反过来，监控终端也可以对每个单灯现场控制器发送控制命令，例如开关命令、读取状态信息命令、控制LED照度命令等，通过短距离无线协调器广播到整个网络中，单灯现场控制器收到控制命令后做出相应的控制动作。在本实用新型中，如图2所示，单灯现场控制器包括采集模块21、短距离无线收发模块22以及驱动控制电路23，其具体为采集模块21与LED路灯连接，采集LED路灯工作状态参数，其中，该LED路灯工作状态参数具体包括LED路灯的工作电流、工作电压、功率因数、亮度和温度信息；短距离无线收发模块22与采集模块21连接，将采集模块21采集的LED路灯工作状态参数通过短距离无线协议输出到短距离无线协调器，其中，该短距离无线协议可以是ZigBee 协议；驱动控制电路23与LED路灯连接，控制LED路灯亮灭，其中，该驱动控制电路23可以在现有的驱动控制电路基础，完善其功能，使其能达到根据监控终端的控制指令，自由控制LED路灯亮灭的状态即可。具体地[0052]单灯现场控制器一方面接收短距离无线协调器发出的控制指令(为监控终端所发)，并执行相应的操作；另一方面采集电流、电压、光照度等LED路灯的工作状态参数传输至短距离无线协调器，最终达到监控终端；同时，可以根据需求产生PWM信号至驱动控制电路来调节路灯的亮度。该单灯现场控制器可以选用TI公司的CC2430模块，符合ZigBee技术标准的系统单芯片，片内集成增强的8051微控制器内核和符合IEEE802. 15. 4标准的2. 4GHz射频收发器，具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性能，每一个单灯现场控制器有唯一的网络地址，该地址和灯杆的编码相对应，可以很容易地通过监控中心定位到该控制器的位置，从而实现隔一亮一、隔二亮一、深夜调低亮度等各种节能控制。正常情况下，该单灯现场控制器还需要提供电源，才能正常工作，在此可以采用220V市电(图中未示出)，该220V市电除了供给驱动控制电路外，还通过直流稳压转换电路给整个短距离无线手法模块进行供电，因此需要经过直流稳压电路将220V的交流电转换为5V和3. 3V的直流电源。·单灯现场控制器可以根据预先设定的时间周期将接收LED路灯的各种工作状态参数及检测数据主动通过短距离无线协调器上报给监控终端，当单灯现场控制器检测到某盏路灯有突发故障(例如电流值不正常等)出现时，同样以主动上报方式将故障信息上报给监控终端，工作人员根据监控终端的提示就可以根据需要通知维修人员。本实用新型提供的单灯现场控制器还具备自检功能，其具体的实现原理为LED路灯开关闭合后，若检测到有电压而无电流，则说明灯具坏了 ；若检测到无电压也无电流，则说明开关坏了 ；开关断开后，若检测到有电流也有电压，则说明开关坏了 ；若有电压而无电流，则说明开关和路灯都坏了。若检测到的温度过高，说明LED路灯的散热器出现故障；而如果光照度传感器信号过低，则说明很可能灯具内灰尘过多或光衰严重，需要预警更换。在本实用新型中，如图3所示，短距离无线协调器具体包括网络地址分配模块31与单灯现场控制器连接，对申请加入的短距离无线网络的节点进行网络地址分配；转发模块32与单灯现场控制器、GPRS单元连接，将单灯现场控制器传输送来的LED路灯工作状态参数转发至GPRS单元；广播模块33与单灯现场控制器、GPRS单元连接，向单灯现场控制器广播GPRS单元接收到的控制指令。在该实施例中，该短距离无线协议可以是ZigBee协议，即短距离无线协调器可以是ZigBee协调器，其中，该ZigBee协调器主要完成与单灯现场控制器的通信和与监控终端通信的双重任务，其在ZigBee网络建立完成后立即进入监听网络的状态，当有单灯现场控制器申请加入网络时，该ZigBee协调器为其分配网络地址；当接收到单灯现场控制器传输的LED路灯工作状态参数时，将其作处理后发送到串口至GPRS单元；当GPRS单元接收到远端监控终端输出的控制命令时，将其广播到整个ZigBee网络。在本实用新型中，如图4所示，监控终端具体包括通讯模块41与远端的GPRS单元通讯连接，接收GPRS单元发送的各个LED路灯工作状态参数或向GPRS单元输出控制指令，其中，该通讯模块41也具有小型的GPRS模块以及天线等设置，达到接收LED路灯工作状态参数和输出控制指令的功能；[0064]统计模块42与通讯模块41连接，对通讯模块41接收到的各个LED路灯的工作状态参数进行统计分析；显示模块43与统计模块42连接，将统计模块42统计获取的数据进行显示；报警模块44与统计模块42连接，对故障LED路灯进行报警提示；控制模块45与通讯模块41连接，对各个LED路灯的亮灭状态进行控制。当然，在该实施例中，该监控终端还包括其他部件或单元模块，在此不再赘述，其具体参考下述在该实施例中，该监控终端的具体实现为监控终端主要对整个监控系统的工作状态进行整体监控和控制，能够实现对每盏LED路灯运行状态的实时监控和接收采样信息，记录分析数据并对数据库进行管理。其主要实现与GPRS通信模块通信，完成数据的接收、显示和存储，控制命令的发送。该监控系统的监控程序可以采用winsock控件作为GPRS模块和数据中心的通信链路载体,根据winsock的连接状态参数，可以动态观察到仪表是否在监控中；后台数据库支持数据的随时存储，可以查阅历史记录，也可以保存当前记录，并有当前时间显示；系统设置了登录权限，在主菜单画面中提供参数设置、数据监测、打印操作、系统自检等项功能。用户操作计算机界面良好的、当运行中电缆出现异常时，显示画面及事故音响同时出现，可通过计算机的电缆沟道模拟图上直接查看，并能迅速准确地判断出发生故障的实际位置，很大程度地提高了电缆运行的可靠性及技术管理水平。其主要功能包括(I)监控终端通过GPRS网络和ZigBee网络连接到分布在各条道路的LED单灯现场控制器，对单灯现场控制器发送单灯开关指令和调光指令；(2)监控终端能够接收来自各个LED路灯的工作电流、工作电压、功率因数、亮度和温度等信息，并将LED路灯的工作状态参数在主监控界面上进行显示；(3)监控终端采用数据库相关技术，能够根据设定时间间隔保存每一盏LED路灯的历史工作状态参数信息；(4)监控终端具有生成曲线报表功能，对每一盏路灯的工作状态参数在某一个特定的时间范围内进行统计、分类和整理；(5)监控终端可以实施主动报警，一旦某盏路灯出现故障或电缆被盗，其能主动对数据进行分析并提醒管理监控中心软件的路灯管理人员；(6)监控终端对路灯的控制方式采用光控、时控以及人工干预相结合的方式，系统能够设置自动定时时间表、临时时间表、全夜灯时间表、半夜灯时间表，并采用智能算法对根据外部突变的光照环境提供开关灯策略；(7)监控终端具有自动巡检的功能，能够根据电压、电流和有功功率的变化自动统计亮灯率，数据采集精度小于±1% ;(8)监控终端封装了地理信息系统(Geographic Information System,GIS),实现了照明监控和地理信息管理的有机结合，监控终端的显示界面具有以电子地图为主体的工作模式，用户可通过地图快速找寻各路单灯现场控制器所在位置和各种设备的参数，并批量管控某一范围内的路灯通断，真正实现了以图查灯、以图控灯、以灯查图的服务。在本实用新型中，LED路灯单灯监控系统的工作流程为[0081]监控终端启动后，首先进行系统初始化，设置网络通信参数；按照设定的时间定时通过GPRS网络向ZigBee协调器(经GPRS单元接收)发送数据采集指令，ZigBee协调器再将指令通过ZigBee网络传送到单灯现场控制器；单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数反过程传送到控制终端存入数据库，同时将监控界面的路灯状态进行更新；如果监控终端没有定时的收到单灯现场控制器发回工作正常的信号，就可以报警，报警信息供工作人员制定后续控制策略，这样就可以实现路灯的管理远程化和智能化。本LED路灯单灯监控系统采用基于ZigBee+GPRS技术组成的网络来解决目前LED路灯监控的问题，从而达到对城市路灯的智能化管理和实时监控，该LED路灯自动监控系统具有以下优点 (I)灵活控制能够对系统内的LED路灯进行分组和单灯控制，根据时间的不同自动调节路灯的开关状态以及亮度，不仅节约了电能资源，而且延长了灯具的使用寿命；(2)检修和维护方便能远程采集各种LED路灯工作时的电量、温度等工作状态参数，采用智能算法将LED路灯的运行状态进行分析，对路灯的“亚健康”状态进行预警和分类，在减少人工维护成本的同时，极大地方便了灯具的管理；(3)组网可靠与传统的照明系统控制技术相比，具有无线传输、组网灵活的优点，能够节省布线成本和避免线路故障，抗干扰能力强，稳定性高。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种LED路灯单灯监控系统，其特征在于，所述LED路灯单灯监控系统包括安装在LED路灯灯罩内，采集LED路灯工作状态参数和控制所述LED路灯亮灭的单灯现场控制器；与所述单灯现场控制器通讯连接，获取所述单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数的短距离无线协调器，一个所述短距离无线协调器对应连接若干个单灯现场控制器；通过总线与所述短距离无线协调器串口连接，无线输出所述短距离无线协调器获取的LED路灯工作状态参数，并向所述短距离无线协调器广播输出控制命令的GPRS单元，一个所述GPRS单元对应一个所述短距离无线协调器； 与所述GPRS单元连接，获取、分析所述LED路灯工作状态参数，并完成与所述GPRS单元数据交互的监控终端，一个所述监控终端对应若干个所述GPRS单元。
2.根据权利要求I所述的LED路灯单灯监控系统，其特征在于，所述单灯现场控制器包括 与LED路灯连接，采集所述LED路灯工作状态参数的采集模块； 与所述采集模块连接，将所述采集模块采集的所述LED路灯工作状态参数通过短距离无线协议输出到所述短距离无线协调器的短距离无线收发模块； 与所述LED路灯连接，控制所述LED路灯亮灭的驱动控制电路。
3.根据权利要求I所述的LED路灯单灯监控系统，其特征在于，所述短距离无线协调器具体包括 与单灯现场控制器连接，对申请加入的短距离无线网络的节点进行网络地址分配的网络地址分配模块； 与单灯现场控制器、GPRS单元连接，将所述单灯现场控制器传输送来的LED路灯工作状态参数转发至所述GPRS单元的转发模块； 与单灯现场控制器、所述GPRS单元连接，向所述单灯现场控制器广播所述GPRS单元接收到的控制指令的广播模块。
4.根据权利要求I所述的LED路灯单灯监控系统，其特征在于，所述监控终端具体包括 与远端的GPRS单元通讯连接，接收所述GPRS单元发送的各个LED路灯工作状态参数或向所述GPRS单元输出控制指令的通讯模块； 与所述通讯模块连接，对所述通讯模块接收到的各个LED路灯的工作状态参数进行统计分析的统计模块； 与所述统计模块连接，将所述统计模块统计获取的数据进行显示的显示模块； 与所述统计模块连接，对故障LED路灯进行报警提示的报警模块； 与所述通讯模块连接，对各个LED路灯的亮灭进行控制的控制模块。
5.根据权利要求I所述的LED路灯单灯监控系统，其特征在于，所述短距离无线协调器为ZigBee协调器。
专利摘要本实用新型涉及照明节电控制技术领域，提供了一种LED路灯单灯监控系统，所述LED路灯单灯监控系统包括若干个单灯现场控制器、与所述若干个单灯现场控制器连接的若干个ZigBee短距离无线通信单元、与短距离无线协调器连接的GPRS单元以及监控终端，单灯现场控制器对LED路灯的工作状态参数进行采集，并根据监控终端下发的控制指令，控制LED路灯的工作状态，短距离无线协调器对单灯现场控制器采集的LED路灯工作状态参数经GPRS单元输送至监控终端，监控终端对各个LED路灯的工作状态参数进行统计分析，并对各个LED路灯执行相应的控制。该监控系统能够及时准确地检测出路灯故障、运行可靠、高效节能、准确定位、维护方便、自动化程度较高。
文档编号H05B37/02GK202721876SQ20122038205
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者于世泳, 季涛, 孙颖, 金中华, 刘保新 申请人:山东福润得新能源科技有限公司