路灯控制智能电能表及方法与流程

本发明涉及路灯控制智能电能表及方法。

背景技术：

1、路灯照亮着城市的夜空，它对于城市的发展非常的重要。路灯的用电量需要计量，同时路灯在白天日出时需要熄灭，傍晚日落时需要点亮，并且每天的日出和日落时间是不一样的。目前就缺少一种能够同时计量和自动控制日出熄灭路灯和日落点亮路灯于一体的智能电能表来实现这样的功能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种路灯控制智能电能表及方法，提供一种既能自动计算每天日出日落时间来控制实现路灯点亮和熄灭，又能计量路灯消耗电量的智能电能表及方法。

2、为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

3、一种路灯控制智能电能表，包括内置在表中的mcu微控制器、电量计量模块、rtc实时时钟模块、拉合闸模块、通讯模块及存储器；

4、mcu单元模块，作为中控部，分别与电量计量模块、rtc实时时钟模块、拉合闸模块、通讯模块及存储器电连接；拉合闸模块包括若干控制路灯

5、的继电器；

6、mcu单元模块，提取存储器中的表计所处经纬度位置信息，以及读取

7、rtc实时时钟模块的当前实时时间数据，计算出每天的日出时间和日落时间；

8、然后，mcu单元模块控制继电器，在日出时拉闸以实现路灯的熄灭控制；

9、在每天的日落时间对继电器合闸以实现路灯的点亮；

10、电量计量模块，实时计量连接各线路路灯消耗的电量，并将电量信息反馈给mcu单元模块；

11、rtc实时时钟模块，提供当前日期时间；

12、存储器，存放有当前表计所处的经度和维度；

13、拉合闸模块，根据mcu单元模块的指令，通过对应的继电器控制各线路路灯的通断；

14、通讯模块，实现mcu单元模块与上位机进行数据通信。

15、作为上述技术方案的进一步改进：

16、通讯模块包括4g公网、plc载波和/或rf射频无线通讯。

17、mcu单元模块包括芯片ua1，拉合闸模块包括若干路，每路分别独立控制a、b、c三相负荷的通断；a路继电器负荷控制电路包括用于合闸的a路光耦器e1及用于拉闸的a路光耦器e2；

18、a路光耦器e1，用于主电源3.3v和继电器控制电源5v的隔离，脚1

19、接入电源3v3，脚2通过电阻r1接入控制芯片ua1的通道switch_on_a的控制信号，脚4接控制信号5v电源，脚3通过电阻r2接继电器控制芯片n1的a控制脚。

20、a路光耦器e2同样用于主电源3.3v和继电器控制电源5v的隔离。

21、脚2通过电阻r4接入控制芯片ua1的通道switch_off_a的控制信号，脚4接控制信号5v电源，脚3通过电阻r5接继电器控制芯片n1的b控制脚；通过控制n1的a或者b输入脚，在n1的oa和ob输出继电器控制电流信号，从而控制继电器的拉合闸。

22、

23、开盖检测模块，连通有mcu单元模块的cover open test通道；电压

24、mvdd通过电阻ra17分两路，一路通过电容ca21接地，一路接电磁开关kt3，电磁开关kt3用于检测表盖开合状态；

25、掉电检测模块，当检测到系统电压值下降到低压警戒值时，掉电检测模块做出反应并发出警告信号，mcu单元模块接收到警告信号之后进行数据保存操作。

26、开关电源电路，电连接mcu单元模块，开关电源电路包括防雷电路、输入滤波电路及整流滤波电路；

27、开关电源电路包括防雷电路、输入滤波电路及整流滤波电路；

28、防雷电路：包括分别接入电源ua及接地的压敏电阻rn1；若电流过大，

29、压敏电阻rn1烧毁保护后级电路；

30、输入滤波电路，包括电感ln1、热敏电阻rn2、滤波电容cn3组成的双π型滤波网络；当电源开启瞬间，对滤波电容cn3充电；因瞬时能量全消耗在热敏电阻rn2上，温度升高后热敏电阻rn2、rn8、rn16阻值减小；

31、热敏电阻rn2为负温系数元件；

32、整流滤波电路，包括反接的二极管dn2、dn4、交流/直流转换器un2及保护芯片un4；

33、输入滤波电路输出的交流电压经二极管dn2、dn4整流后，一路经过交流/直流转换器un2转换后得到直流电压通过变压器trn1后，输出给通道spmo、spto；一路经过保护芯片un4输出直流；

34、gprs模组电路，接入mcu，并接有sim卡电路；

35、开关电源输出的spm+12v电源经过电源管理芯片uc3转换为g+3.9v

36、电源后供给gprs模块工作；

37、mcu控制芯片ua1通过uart串口与gprs模组的芯片uc4进行通信，mcu控制芯片ua1与gprs模组uc4之间通过高速数字双向芯片uc1进行电信号隔离；芯片uc4再通过公网与主站进行通信；

38、主站与智能表建立了远程通信连接；

39、mcu通过flash_power_ctrl接flash卡，通过eeprom通道接eeprom

40、模块；

41、6、根据权利要求1所述的路灯控制智能电能表，mcu接有lcd模块；

42、lcd模块带有防静电电容组件；

43、lcd模块具有lcd驱动电路模块；

44、mcu控制芯片ua1接有lcd驱动电路模块，lcd驱动电路模块的com管脚和seg管脚相连，设置lcd寄存器的bias参数、占空比参数和

45、电压对比度参数，实现液晶段码的组合显示；

46、计量模块包括计量芯片um1；计量芯片um1电连接有电流通道采样互感器及三路电流通道采样抗混叠差分采样电路、三路电压通道分压组合采样

47、电路；

48、mcu控制芯片ua1通过mcu_meter_mosi、mcu_meter_miso、

49、mcu_meter_sclk和mcu_meter_cs这4根管脚通道与计量芯片um1连接，采用spi通信方式；mcu控制芯片ua1将控制参数和校表参数通过spi口写入um1计量芯片，使计量芯片正常工作，然后再通过spi口读取计量芯片计算的实时电压、电流、功率和电量信息。

50、一种路灯控制智能电能表控制方法，借助于电能表，该方法执行以下步骤，首先，电量计量模块实时计量连接线路消耗的电量，rtc实时时钟模块提供当前日期时间，mcu单元模块根据存储器中设置存放的当前表计所处的经度和维度，以及当前实时时间数据，计算出每天的日出时间和日落时间；然后，mcu单元模块控制继电器，在日出时间拉闸控制路灯熄灭，在日落时间对继电器合闸点亮路灯。

51、作为上述技术方案的进一步改进：

52、a路光耦器e1、a路光耦器e2中，通过控制n1的a或者b输入脚，

53、在n1的oa和ob就会输出继电器控制电流信号，从而控制继电器的拉合

54、闸

55、针对开关电源电路；

56、当有雷击，雷电产生高压经电网导入电源时，由rn1、rn7、rn15组成的电路进行保护，当加在压敏电阻rn1两端的电压超过其设定工作电压时，压敏电阻rn1阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上rn1，若电流过大，rn1烧毁保护后级电路；

57、在输入滤波电路中，首先，通过双π型滤波网络对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制；然后，当电源开启瞬间，对于瞬间电流，通过滤波电容cn3充电，防止浪涌电流；瞬间电流消耗在热敏电阻rn2上，在设定时

58、间后，热敏电阻rn2温度升高后再阻值减小；

59、在整流滤波电路中，首先，交流电压经二极管dn2和dn4整流后，经交流/直流转换器un2转换后得到直流电压；然后，经过保护芯片un4输出；

60、在gprs模组电路中，首先，开关电源输出的spm+12v电源经过电源管理芯片转换为g+3.9v电源后供给gprs模块工作；然后，mcu控制芯片ua1通过uart串口与gprs模组uc4进行通信，mcu控制芯片ua1与gprs模组uc4之间通过高速数字双向芯片uc1进行电信号隔离；gprs

61、模组uc4再通过公网与主站进行通信，主站与智能表建立远程通信连接；

62、在计量模块中，首先，mcu控制芯片ua1通过mcu_meter_mosi、

63、mcu_meter_miso、mcu_meter_sclk和mcu_meter_cs管脚通道与计量芯片um1连接；然后，mcu控制芯片ua1将控制参数和校表参数通过spi口写入um1计量芯片，使计量芯片工作；再通过spi口读取计量芯片计算的实时电压、电流、功率和电量信息。

64、本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

65、本发明既对路灯线路的用电量进行了计量，又通过mcu每天计算日出和日落时间，实现自动拉合闸，对路灯进行点亮和熄灭控制，减少了人工干预，实现了自动控制。