一种基于NBIOT的双路路灯控制器的制作方法

本实用新型属于路灯控制技术领域，尤其涉及一种基于NBIOT的双路路灯控制器。

背景技术：

目前，路灯是城市的基础设施之一，同样也是城市的守卫者，且随着社会的不断进步，城市和村镇的道路数量也在不断增加，使得路灯的数量随之增加，因此，越来越多的路灯都使用了智能化控制方案，整个系统一般由管理中心、集中控制器以及路灯控制器三部分组成，且集中控制器和路灯控制器之间的通信一般采用电力线载波、微功率无线或者zigbee等传输方式。

但本申请实用新型人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的通信传输方式无法解决孤立节点的通信问题，而且由于通信信道单一、信号传输速率不高，灯控器端的异常无法及时上报给集中器或管理中心。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种基于NBIOT的双路路灯控制器，解决了现有技术中的通信传输方式无法解决孤立节点，通信信道单一、信号传输速率不高，导致灯控器端的异常无法及时上报给集中器或管理中心的技术问题，达到了实现节点间的双向通信，多个灯控器在产生异常时可同时上报到管理中心的技术效果。

本实用新型实施例提供了一种基于NBIOT的双路路灯控制器，所述路灯控制器包括：单片机；计量芯片，所述计量芯片与所述单片机通过URAT连接；获得第一采样电路的电流的第一电流采样单元，所述第一电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得第二采样电路的电流的第二电流采样单元，所述第二电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得所述第一采样电路和所述第二采样电路的电压的电压采样单元，所述电压采样单元的输出端与所述计量芯片的输入端连接；存储器，所述存储器的输入端与所述单片机通过DC连接线连接；PWM输出单元，所述PWM输出单元的输入端与所述单片机的第一接口连接；集中控制单元，所述集中控制单元与所述单片机通过NBIOT通信连接。

优选的，所述路灯控制器还包括：两路继电器输出单元，所述两路继电器输出单元的输入端与所述单片机的第二接口连接。

优选的，所述路灯控制器还包括：脉冲输出单元，所述脉冲输出单元的输入端与所述单片机的第三接口连接。

优选的，所述路灯控制器还包括：载波通讯单元，所述载波通讯单元与所述单片机通过通讯接口连接。

优选的，所述路灯控制器还包括：显示单元，所述显示单元的输入端与所述脉冲输出单元的输出端连接。

优选的，所述路灯控制器还包括：电源管理单元，所述电源管理单元具有一时钟安全保障系统，其中，所述时钟安全保障系统的外设时钟可单独关闭。

优选的，所述路灯控制器还包括：所述单片机的型号为STM8。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的双路路灯控制器，所述路灯控制器包括：单片机；计量芯片，所述计量芯片与所述单片机通过URAT连接；获得第一采样电路的电流的第一电流采样单元，所述第一电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得第二采样电路的电流的第二电流采样单元，所述第二电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得所述第一采样电路和所述第二采样电路的电压的电压采样单元，所述电压采样单元的输出端与所述计量芯片的输入端连接；存储器，所述存储器的输入端与所述单片机通过DC连接线连接；PWM输出单元，所述PWM输出单元的输入端与所述单片机的第一接口连接；集中控制单元，所述集中控制单元与所述单片机通过NBIOT通信连接。解决了现有技术中的通信传输方式无法解决孤立节点，通信信道单一、信号传输速率不高，导致灯控器端的异常无法及时上报给集中器或管理中心的技术问题，达到了实现节点间的双向通信，多个灯控器在产生异常时可同时上报到管理中心的技术效果。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种基于NBIOT的双路路灯控制器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种基于NBIOT的双路路灯控制器的单片机的电路原理图；

图3为本实用新型实施例的一种基于NBIOT的双路路灯控制器的信号输出放大滤波电路原理图；

图4为本实用新型实施例的一种基于NBIOT的双路路灯控制器的单相信号耦合及接收滤波电路原理图。

附图标号说明：1-单片机，2-计量芯片，3-第一电流采样单元，4-第二电流采样单元，5-电压采样单元，6-存储器，7-PWM输出单元，8-两路继电器输出单元，9-脉冲输出单元，10-载波通讯单元，11-显示单元，12-电源管理单元。

具体实施方式

本申请实施例通过提供了一种基于NBIOT的双路路灯控制器，解决了现有技术中的通信传输方式无法解决孤立节点，通信信道单一、信号传输速率不高，导致灯控器端的异常无法及时上报给集中器或管理中心的技术问题。

本实用新型实施例中的技术方案，总体结构如下：单片机；计量芯片，所述计量芯片与所述单片机通过URAT连接；获得第一采样电路的电流的第一电流采样单元，所述第一电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得第二采样电路的电流的第二电流采样单元，所述第二电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得所述第一采样电路和所述第二采样电路的电压的电压采样单元，所述电压采样单元的输出端与所述计量芯片的输入端连接；存储器，所述存储器的输入端与所述单片机通过DC连接线连接；PWM输出单元，所述PWM输出单元的输入端与所述单片机的第一接口连接；集中控制单元，所述集中控制单元与所述单片机通过NBIOT通信连接。达到了实现节点间的双向通信，多个灯控器在产生异常时可同时上报到管理中心的技术效果。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种基于NBIOT的双路路灯控制器，请参考图1，所述路灯控制器包括：

单片机1；计量芯片2，所述计量芯片2与所述单片机1通过URAT连接；

进一步的，所述单片机的型号为STM8。

具体而言，所述单片机1为所述路灯控制器的核心控制元件，所述单片机1的型号为STM8，其芯片采用高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构，所述计量芯片2的输入端通过UART连接端口与所述单片机1连接，其中，所述计量芯片2可对路灯的电流、电压等数据进行采集，其型号为RN8209C，是一种单相多功能防窃电专用计量芯片，且能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以达到实时对路灯的用电进行精确计量。

获得第一采样电路的电流的第一电流采样单元3，所述第一电流采样单元3的输出端与所述计量芯片2连接；获得第二采样电路的电流的第二电流采样单元4，所述第二电流采样单元4的输出端与所述计量芯片2连接；

具体而言，所述第一电流采样单元3采集所述第一采样电路的电流，即，通过所述第一电流采样单元3对一盏路灯的用电进行精确计量，所述第二电流采样单元4采集所述第二采样电路的电流，即，通过所述第二电流采样单元4对另一盏路灯的用电进行精确计量，且所述第一电流采样单元3和所述第二电流采样单元4的输出端均与所述计量芯片2连接。

获得所述第一采样电路和所述第二采样电路的电压的电压采样单元5，所述电压采样单元5的输出端与所述计量芯片2的输入端连接；

具体而言，所述电压采样单元5的输出端与所述计量芯片2的输入端连接，所述电压采样单元5可实时监测所述第一采样电路和所述第二采样电路的电压。

存储器6，所述存储器6的输入端与所述单片机1通过DC连接线连接；

具体而言，所述存储器6为中等密度程序和数据存储器，最多32K字节Flash，10K次擦写后在55℃环境下数据可保存20年，且所述存储器6为多达1K字节真正的数据EEPROM，可达30万次擦写，其中，所述存储器6的输入端与所述单片机1通过DC直流连接线连接，将所述单片机1中的相关数据进行存储。

PWM输出单元7，所述PWM输出单元7的输入端与所述单片机1的第一接口连接；

具体而言，PWM是Pulse Width Modulation的缩写，即为脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。所述PWM输出单元7的输入端与所述单片机1的第一接口连接，通过所述PWM输出单元7将电压转换为0-10V进行输出。

集中控制单元，所述集中控制单元与所述单片机1通过NBIOT通信连接。

具体而言，所述集中控制单元可以实现路灯的开关控制、亮度调整、路灯损坏告警等，且所述集中控制单元与所述单片机1通过NBIOT通信连接，也就是说，通过NBIOT通信，在有移动信号的地方，就可以实现节点间的双向通信，从而达到了无需另外布线、易施工、成本低的技术效果。

进一步的，所述路灯控制器还包括：两路继电器输出单元8，所述两路继电器输出单元8的输入端与所述单片机1的第二接口连接。

具体而言，所述两路继电器输出单元8是采用弱电控制的强电，其输入端与所述单片机1的第二接口连接，通过所述两路继电器输出单元8可支持两路220V电压的输出。

进一步的，所述路灯控制器还包括：脉冲输出单元9，所述脉冲输出单元9的输入端与所述单片机1的第三接口连接。

进一步的，所述路灯控制器还包括：显示单元11，所述显示单元11的输入端与所述脉冲输出单元9的输出端连接。

具体而言，所述脉冲输出单元9的输入端与所述单片机1的第三接口连接，进一步的，所述脉冲输出单元9的输出端与所述显示单元11的输入端连接，且所述显示单元11可对充电情况进行显示，通过所述脉冲输出单元9可进行两路0-5V或者0-10V的调光电压输出。

进一步的，所述路灯控制器还包括：载波通讯单元10，所述载波通讯单元10与所述单片机1通过通讯接口连接。

具体而言，所述载波通讯单元10与所述单片机1通过UART通讯接口连接，所述载波通讯单元10是基于频分复用技术的电话多路通信体制，属于经典模拟通信的制式。

进一步的，所述路灯控制器还包括：电源管理单元12，所述电源管理单元12具有一时钟安全保障系统，其中，所述时钟安全保障系统的外设时钟可单独关闭。

具体而言，所述电源管理单元12与所述单片机1连接，所述电源管理单元12还包括一带有时钟监控的时钟安全保障系统，且所述电源管理单元具有低功耗模式(等待、活跃停机、停机)，其中外设的外设时钟可单独关闭，同时低功耗上电和掉电复位可保持常开状态。

实施例二

下面对本实用新型的一种基于NBIOT的双路路灯控制器的使用方法进行详细说明，具体如下：

通过所述单片机1、计量芯片2、第一电流采样单元3、第二电流采样单元4等元件所构成的电路结构，可以有多种电路实现，因此，在说明书中未对其电路结构进行描述，仅提供具体实施电路图一份。

所述单片机1为CPU部分如图2所示，所述单片机1的STM8芯片主要特性如下：高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构；存储器为中等密度程序和数据存储器；最多32K字节Flash；10K次擦写后在55℃环境下数据可保存20年；数据存储器：多达1K字节真正的数据EEPROM、可达30万次擦写；RAM：多达2K字节；时钟、复位和电源管理包括：3.0-5.5V工作电压；灵活的时钟控制，4个主时钟源；低功率晶体振荡器：外部时钟输入用户可调整的内部16MHz；时钟、复位和电源管理包括：3.0-5.5V工作电压；灵活的时钟控制，4个主时钟源；低功率晶体振荡器；外部时钟输入；用户可调整的内部16MHz RC；内部低功耗128kHz RC；带有时钟监控的时钟安全保障系统：电源管理：低功耗模式(等待、活跃停机、停机)；外设时钟可单独关闭；永远打开的低功耗上电和掉电复位。

所述控制器中的信号输出放大滤波电路如图3所示，该电路实现的功能是将模拟信号进行放大，并经过简单的滤波之后，由信号耦合电路耦合到电力线上，满足电力线传输的要求，其原理为：D21和D22是保护二极管，起到电压钳位的作用，抑制电力线上的干扰信号对内部电路的冲击；Q1、Q2、Q3、Q4、R20和R21共同组成单位增益倒置达林顿输出级，其中Q1、Q3和R20组成P型复合管，Q2、Q4和R21组成N型复合管，由于Q1和Q2上的电流很大，所以要求有很好的散热性能，在这里采用TO-126插件封装；Q5和Q6及其周围的电阻电容共同组成电压放大级，其中R26和R27组成分压电路，修改这两个电阻的阻值可调整静态工作点，R24给Q6提供偏置电流，R22给Q5提供偏置电流，R23和R25提供负反馈回路，调整这两个电阻的比值可以改变该放大电路的增益；C21起高频补偿作用，防止高频振荡；Q7、Q8、R29、R30、R31和R32组成功率放大级的使能控制，当使能端为低电平时，放大电路将输出高阻态，不会影响电力线载波信号的输入，保证载波通信的接收性能；Q7、R29和R30起到电压监视作用，当+12V电源电压过度跌落时，可以限制信号的输出，从而不会导致系统因电源电压过低而复位。

所述控制器中的单相信号耦合及接收滤波电路如图4所示，信号耦合变压器T1和C11组成高通滤波电路，用于隔离高电压的工频交流电，F1是12V的TVS管，用于消除来自电力线上的高频高强度干扰，从而保护内部电路。R11、L1、C12、C13、C15、C16、L2、L7、C68、C69和R10共同组成无源带通滤波器，能够有效消除来自电力线上的带外干扰，D11和D12是一种倒置并联结构，利用二极管的正向导通电压特新来钳位这两个二极管所在出的电压，防止在输入到载波芯片的电压过高而损坏载波芯片。C17是耦合电容，起隔直通交的作用。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、本实用新型实施例提供的一种基于NBIOT的双路路灯控制器，所述路灯控制器包括：单片机；计量芯片，所述计量芯片与所述单片机通过URAT连接；获得第一采样电路的电流的第一电流采样单元，所述第一电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得第二采样电路的电流的第二电流采样单元，所述第二电流采样单元的输出端与所述计量芯片连接；获得所述第一采样电路和所述第二采样电路的电压的电压采样单元，所述电压采样单元的输出端与所述计量芯片的输入端连接；存储器，所述存储器的输入端与所述单片机通过DC连接线连接；PWM输出单元，所述PWM输出单元的输入端与所述单片机的第一接口连接；集中控制单元，所述集中控制单元与所述单片机通过NBIOT通信连接。解决了现有技术中的通信传输方式无法解决孤立节点，通信信道单一、信号传输速率不高，导致灯控器端的异常无法及时上报给集中器或管理中心的技术问题，达到了实现节点间的双向通信，多个灯控器在产生异常时可同时上报到管理中心的技术效果。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。