一体化智慧照明装置的制作方法

本发明涉及一种照明系统，具体为一种具有通信功能的一体化智慧照明装置。

背景技术

随着社会经济的不断发展，城市规模不断壮大，路灯作为城市照明的公共基础设施，不但是城市建设的重要组成部分而且与人们的日常生活密不可分，在城市的社会治安、交通安全和市容市貌中扮演着不可估量的角色。而无线通信基站是指在有限的无线电覆盖区中通过移动通信交换中心，与运动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台，是整个通信系统的重要组成部分。随着信息感知智能化、便捷化、高效化时代的来临，在运营商部署微基站站点获取较难的情况下，鼓励公共设施管理者、大型建筑业主、网络集成商、企业等都能成为微基站建设和运营的参与者，共同建立以微基站为核心的智能通讯网络。在这种模式下，路灯杆、公交车站、电话亭、广告牌等都可以被用作微基站的部署站点。其中，带有微基站的路灯作为一个可扩展、可增值的城市智慧网络系统，今后有望在车联网、城市环境监测、城市便民服务、政府公告等平台的建设上发挥巨大的作用，产生更可观的经济效益。

但是，现有的集成微基站的路灯往往是将微基站的基带和射频部分固定于路灯的灯杆部分，而将天线部分固定在路灯灯杆的顶端，同时灯杆部分还要设置诸如摄像装置等其他平台设备部件，这样的设置方式会使得路灯的灯杆部分从外部看起来比较拥挤和杂乱，影响城市的美观，这就要求安装在路灯上的各个平台设备部件能够进行集成；而各个部件集成化的配置会使得日后的维护工作变得较为复杂，就会要求各个部件能够标准化生产和安装，以进一步降低成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现照明装置和微基站的一体化设置以节约安装空间，同时各个功能模块是采用即插即用的标准化部件，以便于维护和节约成本。

因此，提供一种一体化的智慧照明装置，有灯杆、支撑杆和照明部，其特征在于：在所述照明部的内部具有至少一组led光源、照明控制单元和基站单元，其中，所述led光源用于照明；所述照明控制单元用于对led光源进行控制，其具有电源模块、控制模块和输出驱动模块；所述基站单元用于无线信号的收发和处理，其具有基站主板和至少一个天线模块；所述照明控制单元和所述基站单元一体化设置。

所述天线模块用于收发无线通讯信号，所述基站主板用于处理无线通讯信号；所述基站主板通过跳线与所述天线模块连接，所述天线模块设置在所述照明部，沿着所述支撑杆与所述照明部的接口连接方向，所述天线模块位于所述led光源的左端和/或右端和/或上部，所述天线模块的放置方向所述与led光源的左右两端平行。

所述天线模块采用敷铜pcb的双极化定向天线。

所述双极化定向天线包括，下层反射板、上层介质层基板、敷铜pcb双极化振子单元、pcb馈电线路、同轴馈线，以及支撑上层介质层基板的非金属支撑柱。

所述照明控制单元与所述基站单元设置在所述照明部的后端，所述照明控制单元和所述基站单元形成在一块电路板上，所述照明控制单元的所述电源模块经分路计量模块后同时为所述基站单元进行供电，所述照明控制单元的所述控制模块同时控制和处理基站单元的上下行信号。

所述基站主板内部包含有基站主处理器、射频模块、存储模块、以太网物理层接口、sim卡接口板、晶体振荡器以及电源。

所述基站单元可以采用4g/5g/nb-iot/rola等通信制式。

在所述基站单元的射频模块上覆盖屏蔽罩，以防止led工作时对其的电磁干扰，屏蔽罩采用金属材料制成。

所述基站主板通过功分器分为两路或多路后与所述天线模块通过跳线连接；或者同时具有与天线模块数量相同的所述射频模块，所述射频模块与所述天线模块通过跳线连接。

照明部内各部件均设置为标准化的模块部件，尺寸调准统一，在安装和维护的过程中实现即插即用。

在照明部的内部两边设置标准的扩展插槽，将扩展插槽内部的电源接口和信号接口进行定义，各个标准化的模块部件插接在扩展插槽上。

照明部和支撑杆之间的连接设计成为标准接口，接口内部包括防水网线接头、防水电源接头和防水多芯电缆接头

电源分路计量模块，包括数据处理单元、通信单元、直流电压/电流测量单元、电量测量单元和霍尔传感器。

霍尔传感器采用直流霍尔器件。

定义电源总功率为a，电源线1为第一路、电源线2为二路，b为第一路实际功率、c为第二路实际功率，其中b和c的实际功率包括有功功率和无功功率，第一路和第二路的输出的直流功率分别为b和c，则

本发明的一体化智慧照明装置与已有技术相比具有以下优点，不仅提供了一种稳定可靠的照明装置，同时还将基站功能集成到照明装置内部，使得照明装置既具有了通信功能，同时使得在照明装置外部安装部件较少，美观大方；并且将照明装置内部各部件均设计成为标准的模块部件，实现即插即用功能，以方便安装以及日常的维护保养，进一步降低了成本。

附图说明

图1为本发明照明装置的整体结构示意图；

图2为本发明照明装置的照明部整体结构框图；

图3为本发明照明装置的天线布置图；

图4为本发明照明装置的天线结构图；

图5为本发明照明装置的基站主板示意图；

图6为本发明照明装置的接口定义图；

图7为本发明照明装置的电源计量模块示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种一体化智慧照明装置，包括灯杆1、支撑杆2和照明部3，如图1所示。其中，照明部主要包括led光源、照明控制单元和基站单元三个功能部分，图2为本发明照明部的整体结构框图，led光源可以包括一组或多组，led光源的数量可以根据照明部的实际大小来进行增减。照明控制单元具有图1中所示的照明控制板4、电源模块5和输出驱动模块(图中未示出)。电源模块用来为整个照明部进行供电，其从外部输入110v-380v电源，而后对输入的电源进行转换和控制，以达到led光源或其它部分所需的电压，其输出电压为5v-48v不等。电源的输出经过分路计量模块6后连接基站主板8和照明控制板4等各个功能模块单元，用以对各个功能单元所需要的电源用量进行分别计量。照明控制板4是照明控制单元的核心部分，用以生成控制命令以对led光源进行开关或调光。输出驱动模块与照明控制板4相连接，根据照明控制板4生成的控制命令来对led光源进行驱动，以使led光源发光。基站单元用于无线信号的收发和处理，具有图2中所示的基站主板8和天线。基站主板主要部分包括基站主处理器和射频模块，基站主板同时使用电源模块5的输出作为电源，基站主板可以具有一个或多个。天线可以是一个、两个或三个，具体的天线数量可以根据所需覆盖的大小来确定。照明装置具体可以是路灯等户外照明装置。

将基站单元与照明控制单元相结合以实现一体化，不仅可以减小安装在支撑杆上的部件数量，也便于日后的安装和维护。基站单元与照明控制单元的所有部件可以均设计到同一块印刷电路板，并将其安装在照明部内部；也可以将基站单元与照明控制单元分别设置在两块电路板上，电路板之间通过固定装置进行连接，以适应照明部内部的空间设置。基站主板8的输出经功率放大模块后输出到功分器而后连接天线。根据实际通讯状况的需要，可以在照明部设置1-3个天线，天线1、天线2或天线3，如图3所示。为了最大化利用照明部内部空间，在沿着支撑杆与照明部的接口连接方向，天线的可以设置在照明部的左部空间、右部空间或上部；也可以照明部的三个部分同时设置。

天线采用敷铜pcb的双极化定向天线，如图4所示，包括下层反射板21、上层介质层基板22、敷铜pcb双极化振子单元23、pcb馈电线路24、同轴馈线25，以及支撑上层介质层基板的非金属支撑柱26。敷铜pcb双极化振子单元敷设在上层介质层基板上，由若干个振子组成，上层介质层基板为fr4材质环氧板，通过支撑柱固定在下层反射板上，若干个振子单元通过pcb馈电线路连接，pcb馈电线路连接同轴馈线，同轴馈线通过射频接头连接基站主板。进一步地，上层介质层基板支撑板与下层反射板呈上下分布，两者之间连接有非金属支撑柱，并通过非金属支撑柱将上层介质层基板悬置于下层反射板之上。进一步地，双极化振子单元的形式为pcb印刷电路板结构，印刷在fr4环氧板材质的上层介质层基板上。馈电线路的形式也为pcb印刷电路板结构，印刷在fr4环氧板材质的上层介质层基板上，与pcb双极化振子单元直接连接。pcb馈电线路与同轴馈线的连接是采用焊接的方式来连接，并完成馈电。下层反射板为金属反射板。

如图5所示，基站主板其内部包含有基站主处理器31、射频模块32、存储模块33、以太网物理层接口34、sim卡接口板35、晶体振荡器36以及电源模块37；基站主处理器为soc单片处理器，内部集成了高性能微处理器单元、通信处理器单元、硬件加速处理器单元和射频接口与控制单元；射频模块与基站主处理器相连，包含了两路射频处理单元，分别处理正交的双工射频信号；射频模块输出两路双极化射频信号，与两个射频口连接；存储模块与基站主处理器相连，包含了存储代码和数据的非易失性存储芯片和存储运算过程数据的易失性存储芯片；以太网物理层接口与基站主处理器相连，输出100/1000兆以太网信号；sim卡接口板与基站主处理器相连，提供sim卡存储数据；晶体振荡器与基站主处理器和射频模块相连，提供其所需的时间脉冲信号；电源模块提供微型基站主板的电源供应。基站单元可以采用4g/5g/nb-iot/rola等通信制式。

为了防止led工作时对基站单元的射频模块的电磁干扰，可以在射频模块上上覆盖屏蔽罩。屏蔽罩是金属制成的，一般可以采用铝板等材质制作。

实施例2：

在实施例一的技术上，为了解决降低安装和维护工作的工作量，进一步降低成本，将照明部内部的各个部件均制作为标准化的模块部件，尺寸调准统一，实现即插即用功能，在安装和维修时，可以随时根据需要来安装和更换各个模块，以降低成本；同时，为了配合各部件的即插即用，将系统内各路电源和信号系统分别定义，形成标准接口。

先将led光源板设计制作成为标准尺寸的电路板，各电路板尺寸大小相同用以进行拼接。在照明部的内部两边设置标准的扩展插槽，扩展插槽内部设置已经定义好的电源接口和信号接口，扩展插槽的长短根据道路照明所需要的光亮来设定。led光源板分别插接在两边的扩展插槽中形成一个整体的led光源。同时，控制单元和基站单元形成的一体化电路板也插接在扩展插槽上，使得整个照明部紧凑。当需要制作安装时，根据照明部的尺寸大小设置好扩展插槽后，就可以将led光源板以及控制单元和基站单元形成的一体化电路板快速插接到扩展插槽上，实现快速装配。采用上述装配方式，则如果遇到需要尺寸不同的照明部时，无须每次都单独设计电路板。而在日常的维护保养中，如果发现照明部出现故障，则只需要更换故障所出现的电路板，而无需更换整个照明部。

为了实现各个部件的即插即用，在设计时就定义好扩展插槽中各电源和信号，同时在照明控制板的控制器中定义好每个插槽的地址并在上电时进行实时检测。同时，照明部和支撑杆之间的连接设计成为标准接口，接口内部包括防水网线接头41、防水电源接头42和防水多芯电缆接头43，如图6所示。上述线缆从照明部引出后与地面的相关部件相连接，从而使得整个照明装置较为紧凑。

实施例3：

在实施例一或实施例二的基础上，由于现有的照明装置上集成了多种功能的装置或部件，而这些装置和部件是分属不同的部门或企业，这些部门或企业就要对各自所述的装置或部件所使用的电量进行计量，以便对产生的电费分别进行结算。因此，需要在装置中设置电源分路计量模块，外部输入的电源经电源模块转换后成为相应的led光源或其它部分所需的电压，以输出两路为例，具体参见附图7，包括：数据处理单元51、通信单元52、直流电压/电流测量单元53、电量测量单元54和霍尔传感器55；数据处理单元具有微处理器、多个数字总线接口和模数转换通道；多个数字总线接口分别与多个测量单元连接，读取测量单元的测量数值；多个模数转换通道和霍尔传感器连接，用于将输入多个霍尔传感器信号进行模数转换，得到霍尔传感器输入数值，其中，霍尔传感器为直流霍尔；测量单元和传感器分别连接于所测量电源线；通信单元连接于数据处理单元，用于根据数据处理单元的测量结果通过无线通信信号传送到后台服务器系统，无线通信方式包括，并不限于2g/3g/4g/nb-iot/lora的方式。

定义电源总功率为a，电源线1为第一路、电源线2为二路，b为第一路实际功率、c为第二路实际功率，其中b和c的实际功率包括有功功率和无功功率，第一路和第二路的输出的直流功率分别为b和c，则基于上述公式计算出的结果，不同的部门对属于各自部门的装置进行分别计量并结算。电源分路计量模块可以设置为两路，也可以根据实际设备状况的需要设置多路。

本发明由于采用了照明控制单元与基站一体化设置的方式，从而使得安装在照明装置外部的装置或部件减少，集成化程度大大增加，进一步降低了整个装置的成本，而且使得照明装置的美观程度增强；同时，由于整个照明装置内部的各个部件采用标准化模块设计的方式，支持即插即用，这样在搭建照明装置时可以根据实际工况的需要来选择不同数量的模块，同时由于各个部件之间定义了标准化的接口支持即插即用，因此无需每次都设计重新设计，在日后的维护过程中也会便于更换；而且，由于照明装置集成了各个部门的装置或部件，就会涉及到由于各部件使用电量产生的电费需要各个部门分别负担，而使用电源分路计量来解决上述问题。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。