一种多功能灯具的制作方法

本实用新型涉及灯具控制装置领域，尤其是一种多功能灯具。

背景技术：

警示灯一般用于维护道路安全，通常是用在警车、工程车、消防车、急救车、防范管理车、道路维修车、牵引车等上；警示灯还用在航空领域，比如航标灯和航空障碍灯；航标灯是安装在某些航标上的一类交通灯，在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距，对夜行的船舶进行指引。航标灯有固定灯标、灯浮标、灯船和灯塔四种；固定灯标、灯浮标和灯船是作导航和警告用的信标。灯塔在海上昼夜发出可识信号，供船舶测定位置和向船舶提供危险警告；航空障碍灯又称助航灯光设备是标识障碍物的特种灯具，隶属于助航灯光设备行业，航空障碍灯是其座下的灯种范围，为了与一般用途的照明灯有所区别，航空障碍灯不是常亮着而是闪亮，低光强航空障碍灯为常亮，中光强航空障碍灯与高光强航空障碍灯为闪光，闪光频率不低于每分钟20次，不高于每分钟60次。航空障碍灯的作用就是显示出构筑物的轮廓，使飞行器操作员能判断障碍物的高度与轮廓，起到警示作用。

现有的警示灯，因为灯具结构大小问题，无法安装传感器优化警示灯的功能，比如无法根据振动情况或者倾斜情况或者风向或者高度进行无线通信，从而预警，导致警示灯功能单一，智能化程度低，人工巡检效率低。因此，需要一种灯具实现倾斜检测、风向检测、高度检测、4g通信、远程控制等功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：本实用新型提供了一种多功能灯具，解决了现有灯具功能单一、智能化程度低，无法远程监测、预警和控制的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种多功能灯具，包括灯具壳体、设置在灯具壳体内的控制装置和电池，所述控制装置包括单片机、电压转换电路、gps模块、陀螺仪、4g模块、存储电路、检测电路、功率驱动电路、led模组和根据需求设置的传感器组，所述灯具壳体内设置安装传感器和检测仪器的固定板，所述电压转换电路输入端连接电池，其输出端为控制装置各模块供电，所述单片机、功率驱动电路和led模组依次连接，实现灯具驱动发光；所述传感器组、gps模块、陀螺仪、检测电路、4g模块分别与单片机连接，实现远程控制、多功能检测和根据检测结果预警。

优选地，所述电压转换电路包括+24v转+5v电路和+5v转+3.3v电路，所述+24v转+5v电路连接+5v转+3.3v电路，所述+5v转+3.3v电路为单片机、4g模块和存储电路供电。

优选地，所述存储电路包括flash存储电路、at24c512存储电路和eeprom存储单元，所述flash存储电路、at24c512存储电路和eeprom存储单元分别和单片机电性连接。

优选地，还包括max3485通信电路、mbus模块和发射电路，所述4g模块、max3485通信电路、发射电路依次连接，所述max3485通信电路还依次连接单片机和发射电路，所述max3485通信电路还连接mbus模块，所述+5v转+3.3v电路为4g模块、max3485通信电路和单片机供电，所述+24v转+5v电路为发射电路供电。

优选地，还包括24v电源控制电路，所述+5v转+3.3v电路和电池分别连接24v电源控制电路输入端，所述mbus模块连接24v电源控制电路输出端。

优选地，所述4g模块包括依次连接的卡座和usr-lte-7s4单元，所述usr-lte-7s4单元输出端连接max3485通信电路输入端。

优选地，所述传感器组包括湿度传感器、温度传感器、压力传感器、红外线传感器、雷达探测传感器、倾斜角传感器、光照度传感器、烟雾传感器、高度传感器、空气质量传感器、声音传感器、微型风力发电仪和风速仪中的一种或者多种。

优选地，所述gps模块、陀螺仪分别连接单片机，实现定位和振动检测。

优选地，所述灯具壳体包括底部铝件、pc灯罩和屏蔽网，所述底部铝件和pc灯罩螺纹连接，所述pc灯罩和屏蔽网卡扣连接，所述底部铝件顶端设置连接柱，所述连接柱贯穿pc灯罩后垂直连接固定板。

优选地，还包括网路指示灯和通信指示灯，所述网路指示灯和通信指示灯分别与usr-lte-7s4单元连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过设置电压转换电路为不同模块供电，结合各模块实现振动或者倾斜检测、定位、存储、灯状态检测、电压和电流检测、指示灯指示等功能，通过4g通信及时将检测数据上传，实现状态监测、预警和控制；

2.本实用新型通过设置陀螺仪检测灯具的振动参数，为灯具增设根据振动报警功能，进一步优化了灯具的功能；

3.本实用新型设置gps模块和设置传感器组，传感器组包括湿度传感器、温度传感器、压力传感器、红外线传感器、雷达探测传感器、倾斜角传感器、光照度传感器、烟雾传感器、高度传感器、空气质量传感器、声音传感器和风速仪，微型风力发电仪结合太阳能发电增加灯具的户外供电持久性，根据灯具具体的使用环境和需求设置不同的传感器，自由扩展检测项目，检测不同的参数，实现不同功能，实现智能检测和远程监测；

4.本实用新型的4g模块还连接485通信电路，扩展通信方式，确保通信的稳定性和可靠性，提高灯具的通信性能，进一步保证灯具报警的稳定性；

5.本实用新型设置屏蔽网、连接柱和固定板，扩展灯具空间，利于安装多种传感器探头，优化灯具功能，进一步利于实现智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的控制装置的系统框图；

图2是本实用新型的灯具壳体结构示意图；

图3是本实用新型的电压转换电路的部分电路图；

图4是本实用新型的4g模块中sim座的电路图；

图5是本实用新型的4g模块中usr-lte-7s4单元的电路图；

图6是本实用新型的max3485通信电路和mbus模块的电路图；

图7是本实用新型的单片机和存储电路的部分电路图；

图8是本实用新型的发射模块的电路图；

图9是本实用新型的存储电路的部分电路图；

图10是本实用新型的24v电源控制电路的电路图；

图11是本实用新型的控制装置中通信的电路图；

图中标记：1-屏蔽网，2-pc灯罩，3-固定板，4-收发中线，5-从电路板，6-收光led板，7-连接柱，8-主电路板，9-铝壳体，10-底板，11-电池腔，12-探头，13-传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种多功能灯具，包括灯具壳体、设置在灯具壳体内的控制装置和电池，控制装置包括单片机、电压转换电路、gps模块、陀螺仪、4g模块、存储电路、检测电路、功率驱动电路、led模组和根据需求设置的传感器组，灯具壳体内设置安装传感器和检测仪器的固定板，电压转换电路输入端连接电池，其输出端为控制装置各模块供电，单片机、功率驱动电路和led模组依次连接，实现灯具驱动发光；传感器组、gps模块、陀螺仪、检测电路、4g模块分别与单片机连接，实现远程控制、多功能检测和根据检测结果预警，如图1所示。

如图2所示，灯具的结构示意图中，(灯具是由外界的ac电源经灯具内部的电源变换器变化电压，内部的感光电路先判断环境亮度，白天光控电路发出控制指令，cpu工作在休眠状态即低功耗模式，当环境亮度达到灯具需要工作的lux(默认50-100可调)，光控电路给cpu发出工作指令，cpu开始工作，首先发出灯具自检指令，检测各个相关电路的工作状态，如果正常进行下一步，cpu按照出厂设置好的工作模式发出指令给led模组驱动电路，灯具开始工作，工作过程中每间隔10个工作周期，cpu发出巡检指令检测各个模块的工作状态，如果有异常，通过检测电路把异常的电路部分代码传送给cpu检测接口，cpu传输给数据传输模块，数据传输模块把灯具状态发送给远程接收装置)；灯具壳体包括底部铝件、pc灯罩2和屏蔽网1(底部铝件包括铝壳体9、底板10和电池腔11，位置和连接关系如图2所示)，铝壳体9和电池腔11形成的空腔处设置主电路板8，底部铝件和pc灯罩2螺纹连接，pc灯罩2和屏蔽网卡扣连接，底部铝件顶端设置连接柱7，连接柱7贯穿pc灯罩2后垂直连接固定板3，连接柱7在pc灯罩中部位置设置从电路板5，从电路板5下端设置收光led板6；设置连接柱7将探头安装在固定板3上，延展灯具空间，利于实现多功能和智能化。

控制装置的工作原理：通过电压转换电路为各模块供电，单片机、功率驱动电路和led模组依次连接，实现灯具驱动发光；检测电路、传感器组、gps模块、陀螺仪、检测电路与单片机连接，实现参数检测，检测的参数包括电压、电流、振动参数、位置、压力的一种或者多种，检测数据通过存储电路进行存储，4g模块与单片机连接，实现参数传输，传输至pc管理后台进行参数监测，判断收到的检测参数是否在安全值，若超过安全值则进行预警以及远程控制，远程控制通过4g模块发送控制指令，驱动控制装置控制器件，比如单片机断开功率驱动电路等。

电压转换电路包括+24v转+5v电路和+5v转+3.3v电路，所述+24v转+5v电路连接+5v转+3.3v电路，所述+5v转+3.3v电路为单片机、4g模块和存储电路供电，如图3所示。

存储电路包括flash存储电路、at24c512存储电路和eeprom存储单元，所述flash存储电路、at24c512存储电路和eeprom存储单元分别和单片机电性连接，如图7、9所示。

陀螺仪型号为mpu6050，gps模块型号为air530，单片机的型号为stm32f103rbt6或者stm32f1032zet6或者stm32f407，4g模块型号为wh-g405tf，其他器件型号如图3-11所示。本领域的技术人员根据本申请的记载可清楚、完整地实现本申请的技术方案。

本实用新型通过设置电压转换电路为不同模块供电，结合各模块实现振动或者倾斜检测、定位、存储、灯状态检测、电压和电流检测、指示灯指示、参数检测等功能，通过4g通信及时将检测数据上传，实现参数监测、预警和远程控制，解决了现有灯具功能单一、智能化程度低，无法远程监测、预警和控制的问题，本申请优化灯具功能需要克服不同模块供电问题、具体安装问题，设置电压转换电路为不同模块供电，设置安装传感器的固定板，优化功能的同时合理设置灯具结构。

实施例2

基于实施例1，本实施例细化灯具的多功能，灯具根据需求可自由组合和安装传感器，实现检测不同的参数，通过4g模块监测、预警、控制不同的传感器，细节如下：

传感器组包括湿度传感器、温度传感器、压力传感器、红外线光电传感器、雷达探测传感器、倾斜角传感器、光照度传感器、烟雾传感器、高度传感器、空气质量传感器、声音传感器、风速仪和微型风力发电仪一种或者多种，湿度传感器型号为dht11，温度传感器型号为ds18b20，压力传感器型号为md-ps002150kpa，红外线光电传感器型号为e18-d80nk，雷达探测传感器型号为hb100，倾斜角传感器型号为sca60c，光照度传感器型号为gy-30，烟雾传感器型号为mq-2-135-3-7-9，高度传感器型号为be280，空气质量传感器型号为mq-135，声音传感器型号为max9814，风速仪型号为hqfs，微型风力发电仪型号为cm-f01；其他器件型号如图3-11所示，本领域的技术人员根据本申请的记载可清楚、完整地实现本申请的技术方案。

通过优化灯具检测的项目数量，促进实现灯具智能化和多功能化，实现一灯多用和自由扩展，实用性强，检测的参数包括电压、电流、温度、湿度、振动参数、倾斜角、位置、压力、光照、高度、烟雾、声音、风速的一种或者多种，传感器与单片机连接，将检测的数据传输至单片机，单片机进行a/d转换后进行存储，触发4g模块进行通信传输检测数据至后台。

实施例3

基于实施例1或者2，本实施例细化灯具的通信，采用4g通信，传输数据的同时根据是否需要预警的判断结果进行短信提醒，同时设置max3485通信电路，优化灯具的通信功能，细节如下：

具体电路框图如图11所示，4g模块包括依次连接的卡座和usr-lte-7s4单元，所述usr-lte-7s4单元输出端连接max3485通信电路输入端，控制装置还包括max3485通信电路、mbus模块和发射电路，4g模块、max3485通信电路、发射电路依次连接，max3485通信电路还依次连接单片机和发射电路，max3485通信电路还连接mbus模块，+5v转+3.3v电路为4g模块、max3485通信电路和单片机供电，+24v转+5v电路为发射电路供电；

具体电路连接如下：sim座a1的vcc引脚连接usr-lte-7s4单元u4的vsim引脚，sim座a1的reset引脚连接usr-lte-7s4单元u4的vsim_rst引脚，sim座a1的clk引脚连接usr-lte-7s4单元u4的vsim_clk引脚，sim座a1的io引脚连接usr-lte-7s4单元u4的vsim_data引脚，usr-lte-7s4单元u4的utxd1引脚连接max3485通信电路中u4的di引脚，usr-lte-7s4单元u4的urxd1引脚连接max3485通信电路中u4的ro引脚。

max3485通信电路为现有技术，在此不进行详细电路描述，其中芯片的型号如图6、8所示。

工作原理：本机包含两种通信方式，rs485有线通讯(rs485为技术标准，max3485通信电路为电平转换电路，max3485为芯片)和采用4g模块通信；

rs485电路，单片机按照rs485通信协议把采集到的数据通过一定的格式发送给rs485接口电路，rs485接口电路把数据传输给信号采集终端，采集终端通过rs232接口与pc通信，把数据传输给电脑上位机，在屏幕上面直观的显示灯具的状态和工作参数；

4g通信模块借用三大电信平台的基站进行无线远距离数据传输，按照4g模块的数据格式，单片机采集到的数据通过与4g模块之间串口通信，4g模块将数据发送给远程接收终端，远程接收终端通过rs232接口与pc通信，把数据传输给电脑上位机，在屏幕上面直观的显示灯具的状态和工作参数；

综上，4g模块还连接485通信电路，扩展通信方式，确保通信的稳定性和可靠性，提高灯具的通信性能，进一步保证灯具报警的稳定性。

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。