专利名称：一种基于物联网的智能无线路灯控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于物联网的智能无线路灯控制器，属于电子电路领域。
背景技术：
目前路灯控制器有两种一种是时间定时器，另一种采用无线数传电台通讯方式。 现有的路灯控制器在设计时没有综合考虑实际工作环境和用户需求，电路没有进行模块化分区结构设计，输入、输出等电路单元都在一块电路板上，电路之间没有隔离保护设计和独立供电。当遭受雷击、浪涌电压冲击时，极易损坏整个电路系统。输出大功率、大电流场合没有采取有效的抗干扰保护设计，EMC电磁干扰严重，影响电路的稳定工作，如果电路一点发生损坏时，会造成整电路板故障，从而影响城市正常亮灯。现有的路灯控制器基本是单机板，不支持GPRS、CDMA、3G无线上网通讯方式，不支持通过英特网实现远程监控管理模式。 现有的路灯控制器，没有产品化结构设计，所有东西都安装在密封的机箱内，体积大，散热不好，相互干扰，输入输出线路都接到机箱内，线路安装没有规范标准，连接线路多、凌乱， 今后拆卸和维护困难。路灯控制器M小时工作，每天都需要根据实际情况进行工作安排，如天气状况进、接待任务、节假日等情况调整开关灯时间；目前市面现有的具备远程控制的路灯控制器，功能单一，没有考虑到路灯行业实际运用情况，所有工作都依靠监控中心远程设置；而路灯监控系统通讯是依靠电信、移动网络实现，控制管理，一旦网络出现故障，现场无法修改参数，势必造成不能正常亮灯，影响市民生活。如不能及时调整时间极易造成能源浪费。现有的路灯控制器没有输出运行控制状态指示(开或关)，没有现场应急使用的， 手动开关灯控制，都依靠监控中心下发指令控制。当通讯出现故障时，现场没法开关灯，没法保障了城市路灯的正常开关。另外采用补救办法，外接强电开关直接操作交流接触器开关，因路灯配电箱，工作在户外，受高温、潮湿等外界因素影响，加之体积较小、采用开放结构，裸排结构，因此直接操作强电，极易发生事故。现有的路灯控制器，功能简单，没有监控设备的运行状态等信息如输入电压、输出回路电流数据，断路器、交流接触器、熔断器运行状态。没有报警监控如熔断器、交流接触器、断路器运行状态。报警监控如停电报警、缺相报警、白天误开灯报警、晚上误关灯报警、保险熔断、断路器跳闸、输出回路断路、短路和漏电、电压、电流超上限报警，电压、电流超下限报警。现有的路灯控制器，采用系统集成模式，采用外部购买，产品缺乏整体设计，输出控制、输入取样信号，采用外置电器气件进行信号和能量转换，电压、电流信号采集没有专业传感器。外部安装东西多，接线混乱复杂，维护困难，故障率高。现有的路灯控制器，通讯设备实时性差，通讯资费高。而路灯行业每天都要根据实际情况时间调节、监测监控，如不能及时监测到现场数据势必影响到城市的正常亮灯和能源的浪费。
4发明内容针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是提供一种模块化结构设计， 通讯上支持因特网远程监控管理，支持多种通讯模式，具备遥控、遥测、遥信和故障监测、分析和报警功能，具有运行状态显示，抗雷击、抗浪涌电压冲击保护、抗EMC电磁干扰的智能无线路灯控制器。为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种基于物联网的智能无线路灯控制器，包括开关电源、主板、模拟信号变送板、输入输出变送母板、输出控制模块、输入开关量模块、通讯模块；所述主板上设有嵌入式微处理器(MCU)，总线驱动器，复杂可编程逻辑器件1 (CPLD1)，复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)，复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)，与嵌入式微处理器(MCU)连接的程序复位芯片，译码器，时钟芯片，存储器，A/D转换电路，精密运算放大电路，线性整流电路，模拟开关，模拟信号变送板端口，输入输出变送母板端口，与嵌入式微处理器(MCU)相连接的通讯接口，显示屏，操作按键；所述模拟信号变送板由电压、电流传感器构成的无源取样电路和浪涌、雷击保护电路、线性电压调节电路，RC滤波网络构成；经传感器变比出的电压、电流信号，经保护、调节、滤波电路和模拟信号变送板端口与主板上的采样电路连接，所述采样电路由依次连接的模拟开关，精密运算放大电路，线性整流电路，精密线性可调电阻、RC滤波网络，A/D转换电路构成，其中，模拟开关通过模拟信号变送板端口与模拟信号变送板连接，A/D转换电路与嵌入式微处理器(MCU)连接；所述嵌入式微处理器(MCU)通过总线驱动器与复杂可编程逻辑器件1 (CPLD1)、复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)、复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)连接，复杂可编程逻辑器件 1 (CPLDl)通过译码器与模拟开关连接，所述复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)还连接时钟芯片和存储器，嵌入式微处理器(MCU)还通过控制总线和地址总线与复杂可编程逻辑器件 1 (CPLDl)直接连接，嵌入式微处理器(MCU)还通过地址总线与存储器连接；所述复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)还通过控制总线与复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)、复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)连接，其中，复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)与显示屏和操作按键连接，复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)通过输入和输出电路、输入输出变送母板端口与输入输出变送母板连接，输出控制模块和输入开关量模块插拔安装在输入输出变送母板上；所述无线通讯模块通过通讯接口与主板连接。作为优选，所述的开关电源为DC/DC电源。作为优选，所述主板还通过通讯接口连接一单灯监测电力载波通讯模块。作为优选，所述操作按键包括用于修改控制器时钟、日期、开关灯时间和查询电压、时间、编号参数的Kl上键，K2下键，K3功能键，K4选择键。作为优选，所述复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)与输入输出变送母板间的输出电路中，串联隔离和极性保护二级管、LED状态指示二级管、滤波电容和手动开关键SWfSWS， 所述输入电路中，串联限流、下拉电阻、极性保护和LED状态指示发光二级管。作为优选，所述模拟开关、精密运算放大电路、线性整流电路、A/D转换电路，由输入电压DC5V，输出电压正负DC12V独立地线隔离电源供电。[0020]作为优选，所述输出控制模块包括光耦、二级管、三极管、继电器、压敏电阻、电阻； 其中，光耦控制端与输入输出变送母板连接，光耦输出端与三极管构成复合驱动管驱动继电器，继电器的线圈两端并联TVS管和二级管串联构成的感生电动势吸收回路，继电器的电源端串联一只0. 5W的限流保护电阻，所述光耦两侧采用不共地电源供电，继电器的常开触点两端并联一只压敏电阻，最后连接到输出控制端子排。作为优选，所述输入开关量模块包括光耦、二极管、稳压二级管、电阻、电解电容、 三极管、压敏电阻、发光二级管；其中，输入取样交流电压经火线和零线间并联的压敏电阻， 输入火线上的串联电阻和稳压二级管构的成分压和限流电路，再经二级管和发光二级管组成的整流电路以及滤波电容后，送至光耦控制端，光耦控制端再并联一只IOmA分流电阻， 光耦输出端与三级管构成OC门驱动电路，再连接至输入输出变送母板。作为优选，所述通讯接口为RS232和RS485通讯接口。作为优选，所述RS232通讯接口采用抗静电2KV的ESD保护集成电路，RS232电平的T)(D、RXD、RTS、CTS数据线路上串接10欧姆短路保护电阻。作为优选，所述RS485通讯接口采用抗静电2KV的ESD保护集成电路，从嵌入式微处理器(MCU)出来的T)(D、RXD和R/T数据线经3片单门集成电路反向驱动与光耦的输入端连接，光耦的输出与RS485接口集成电路数据线相连，RS485接口集成电路输出的A/B差分总线上接上偏和下偏电阻，然后经双向TVS管组成的共模和差模抑制保护电路，线路还串连自恢复保险电阻，所述RS485接口采用DC/DC隔离电源供电保护。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点采用开关电源、主板、模拟量采集(遥测)、输出控制模块(遥控)、输入开关量模块(遥信)、通讯模块的模块化结构设计，可根据用户的每台配电箱实际情况配置采集、控制、开关量模块数量，迅速组网。当用户需要更换通讯方式和设备时，无须更换路灯控制器和修改路灯控制器的任何软硬件，真正做到即插即用。且路灯控制器采用低功耗，无铅封装的集成电路。设备环保，低功耗。在通讯模式上 支持有线和无线多种通讯方式，有线通讯支持RS232、RS485总线等通讯方式，无线通讯支持数传电台RADI0、GPRS、CDMA、3G等通讯方式，可有效避免更换通讯方式带来的重复投资和浪费，路灯控制器可同时支持两种通讯方式，保证通讯网络的安全可靠。通过因特网络实现远程监控的遥控、遥测、遥信(三遥)智能无线控制。智能无线路灯控制器内置无线上网设备(GPRS/CDMA/3G)通过移动、联通(GPRS)或电信(CDMA)网络与因特网络监控中心实现网络管理。智能无线路灯控制器上设有独立的显示屏窗口和键盘(K114)，工作人员在现场可通过键盘直接修改控制器时钟、日期、开关灯时间和查询电压、时间等各项参数，当通讯故障时，现场修改校正时钟和修改开关灯时间，从而保障了城市路灯的正常开关；采用复杂可编程逻辑器件2(CPLD2)，占用32个口线资源，每个口线驱动能力20Ma，可以很容易的驱动各种LED或IXD显示屏。通过软件编程CPLD2，实现多功能组合显示逻辑结构关系，可先布电路板线路，后定义管脚功能，有效降低EMC电磁干扰，增强了硬件系统的可靠性，有效的减小PCB板的面积，减少、简化了繁琐布线工作，也有效避免了选用专用集成电路，因为断货、停产而造成的危机，降低了各种成本。采用复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3 )，通过软件编程，实现输入、输出逻辑结构，可方便根据实际需要，重新修改、定义和配置CPLD3的输入、输出管脚数量，而无需修改主板电路(主板的输入输出电路已设计做成通用的)。每条开关信号线采用抗干扰能力强的20mA 电流环设计，信号线上串联有开关状态指示。工作人员检修路灯时，可通过路灯控制器上的手动开关键SW广SW8，直接开关路灯输出回路。也可执行监控中心发布的开关指令开关路灯回路，此功能有效避免了检修人员直接操作强电，减少了事故发生率。模拟量采集电路单元，即模拟开关、整形滤波器、线性整流器、A/D转换器采用输入电压DC5V，输出正负DC12V的DC/DC地线隔离电源供电，可有效避免，采集通道遭受瞬变电压和雷击损坏时，影响主板正常工作。程序抗死机安全保护设计智能无线路灯控制器的MCU，采用程序复位和抗死机保护的集成电路构成的看门复位保护芯片。当工作电压，低于设定的工作电压时，程序运行会出现死机或跑飞时，复位保护电路会主动向MCU发出复位信号，强迫MCU进入复位状态，以避免程序出现误动作。另外如果程序运行中出现死机或跑飞时，复位保护电路在等待固定的1. 6秒的时间情况下，如果再得不到MCU应答，会主动发出复位信号，强迫MCU程序复位，避免程序死机。单灯监测电力载波通讯模块与安装在每一灯杆内的单灯控制器通过电力载波实现数据通讯；具有易实施，免布线，工作可靠，易于维护等优点。
图1为本实用新型实施例的结构示意图；图2为本实用新型实施例的主板的结构框图；图3为本实用新型实施例的模拟量采样电路、供电结构示意图；图4为本实用新型实施例的三相电压和13路电流信号变送电路连接图；图5为本实用新型实施例的复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)和输入输出变送母板之间的电路连接示意图；图6为本实用新型实施例的输出控制模块电路连接示意图；图7为本实用新型实施例的输入开关量模块电路连接示意图；图8为本实用新型实施例的复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)和显示屏、操作按键的连接结构示意图；图9为本实用新型实施例的RS485接口隔离供电和输出保护电路结构图；图10为本实用新型实施例主板与无线通讯模块电路结构图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。参见图1、图2，一种基于物联网的智能无线路灯控制器，包括开关电源、主板、模拟信号变送板、输入输出变送母板、输出控制模块、输入开关量模块、通讯模块；所述的开关电源为DC/DC电源；所述模拟信号变送板为输入电压电流变送板，具有3相电压信号变换，13路电流信号变换；所述输入输出变送母板，用于安插输出控制模块和输入开关量模块；通过配置不同的母板，来实现安插不同数量的输入、输出模块；所述输出控制模块和输入开关量模块均为8路；所述通讯模块为GPRS/CDMA/3G无线通讯模块；所述主板上设有嵌入式微处理器(MCU)，总线驱动器，复杂可编程逻辑器件1 (CPLD1)，复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)，复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)，与嵌入式微处理器(MCU)连接的程序复位芯片(复位IC)，译码器，时钟芯片，存储器，A/D转换电路，精密运算放大电路，线性整流电路，16路模拟开关，16路模拟信号变送板端口，输入输出变送母板端口，与嵌入式微处理器(MCU)相连接的通讯接口，显示屏，操作按键；所述模拟信号变送板由电压、电流传感器构成的无源取样电路和浪涌、雷击保护电路、线性电压调节电路，RC滤波网络构成；经传感器变比出的电压、电流信号，经保护、调节、滤波电路和模拟信号变送板端口与主板上的采样电路连接，所述采样电路由依次连接的模拟开关，精密运算放大电路，线性整流电路，精密线性可调电阻、RC滤波网络，A/D转换电路构成，其中，模拟开关通过模拟信号变送板端口与模拟信号变送板连接，A/D转换电路与嵌入式微处理器(MCU)连接；所述采样电路的工作流程如下变送出的AC(T5的电压、电流模拟信号经模拟开关，4片⑶4051构成的16路采集通道，连接至精密运放AD620构成的放大、整形和滤波、调节电路，放大倍数广100倍可调，滤波电路滤除50Hz以外的谐波分量后，信号送至LM358构成的线性整流电路(绝对值电路)，整流出的线性脉动直流信号经精密线性可调电阻和RC网络构成的调节、滤波网络，送至A/D TL1549采样电路，通过A/D转换电路转换成数字信号送至嵌入式微处理器(MCU)，16路采集端口，接100K下偏电阻，用于防止采集通道不使用，管脚悬空而形成的漂移信号，影响其它通道采集精度。此电路结构简单、可靠，采集精度高(11 位转换精度)，适合50Hz工频电，采集通道可扩展性强，调试方便，简单(设有两个调节点)；所述嵌入式微处理器(MCU)通过总线驱动器与复杂可编程逻辑器件1 (CPLD1)、复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)、复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)连接，复杂可编程逻辑器件 1 (CPLDl)通过译码器与模拟开关连接，所述复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)还连接时钟芯片和存储器，嵌入式微处理器(MCU)还通过控制总线和地址总线与复杂可编程逻辑器件 1 (CPLDl)直接连接，嵌入式微处理器(MCU)还通过地址总线与存储器连接；所述复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)还通过控制总线与复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)、复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)连接，其中，复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)与显示屏和操作按键连接，所述显示屏为LCD或是LED显示屏，通过复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)编程实现多功能组合显示和键盘逻辑结构关系，显示内容如三相电压、系统时钟、 开关灯时间、站点编号、通讯状态显示和开关灯时间设置；复杂可编程逻辑器件3(CPLD3)通过输入和输出电路、输入输出变送母板端口与输入输出变送母板连接，输出控制模块和输入开关量模块插拔安装在输入输出变送母板上；所述无线通讯模块通过通讯接口与主板连接，所述主板还通过通讯接口连接一单灯监测电力载波通讯模块，使用时，单灯监测电力载波通讯模块通过电力线与路灯单灯控制器相连。所述通讯接口为RS232和RS485通讯接口。上述的的智能无线路灯控制器，软件采用KEIL公司的C51开发平台编写，支持实时多任务操作系统RT)(51，复杂可编程逻辑器件(CPLD)采用美国XILINX公司的超大规模可编程逻辑器件)(C9536，通过软件编程对硬件的结构和工作方式进行重构，使硬件设计如同软件设计一样方便快捷，程序复位芯片采用IMP813芯片，IMP813看门复位电路具有实时、 稳定、易于修改等特点。同时控制软件也具有故障诊断功能，当程序死机、运行跑飞时，具有纠错、恢复功能的强大功能。路灯控制器硬件设计上，采用双重死机等故障诊断和恢复功能，并可靠的保证程序恢复后运行数据不丢失。如图3所示，所述模拟开关、精密运算放大电路、线性整流电路、A/D转换电路，采用输入电压DC5V，输出正负DC12V的DC/DC地线隔离电源供电；采用隔离电源可有效避免， 采集电路遭受浪涌和雷电损坏时，影响主板工作。如图4所示，所述模拟信号变送板与主板的模拟信号变送板端口连接，其中，输入 ABC三相电压(3路电压信号，测量范围AC (T500V)，经并联在相电压两端的浪涌保护器件压敏电阻RTl，火线L经串联240K/2W的大功率限流分压电阻Rl，送至变比1 1电流2mA 2mA绕制线性隔离线圈Tl ；变比电压信号经精密可调电阻R6调节成AC (T5V和TVS4管钳位保护，送至R2、R3、Cl、C2组成的RC滤波网络后输出至主板的采集端口。电流信号变送采用无缘互感方式(13路电流信号，测量范围AC (Γ500Α)，互感线圈T2送出的变比信号AC (T5V，经双向TVS管TVS1、TVS2、TVS3组成的共模和差模抑制浪涌电压和雷电脉冲吸收保护电路，至R4、R5、C3、C4组成的RC滤波通道后输出至采集端口。 上述的电路采样无源工作方式，结构简单可靠性高，测量范围宽，电路自身功耗低，体积小， 采用物理隔离模式和TVS管构成的共模和差模抑制电路保护。如图5所示，所述复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)经主板的输入输出专用端口， 采用排线方式与输入输出变送母板连接。CPLD3的输出电路中串联的隔离和极性反接保护二级管Dl (IN4148)、使得在使用手动开关SWfSWS时不影响CPLD3的输出状态，也可避免 CPLD3损坏；发光二级管LEDl串联在开关线路中，用于指示开关状态，同时也用于判断控制模块是否好坏和安装没有，手动开关键SWfSWS低电平有效，可强制开启控制模块。CPLD3 的输入开关量信号线路中串联限流电阻R2、下拉电阻Rl和极性保护和状态指示发光二级管LED2。此电路结构简单可靠，输入输出逻辑关系可通过CPLD3更改，无需修改硬件电路， 可扩展性和强。如图6所示，所述输出控制模块是易损件，采用插拔方式安装在输入输出变送母板上，即可根据用户实际需求灵活配置，也便于维护更换。本实施例输出控制模块包括光耦 OPl (光耦P181)、二级管IN4148、三极管9014、继电器、压敏电阻、电阻。其中，从CPLD3输出的开关控制信号，送至光耦OPl驱动端，低电平有效。光耦OPl的输出端与三极管GBl构成复合驱动管驱动继电器Jl动作，继电器Jl的线圈两端并联单向TVS管和二级管串联构成的感生电动势吸收回路，继电器Jl的电源端串联一只0. 5W的限流保护电阻R3，其中光耦 OPl两侧采用不共地电源，供电保护，继电器Jl的常开触点两端并联一只压敏电阻RTl保护，用于吸收交流接触器线圈产生的感声电动势，以保护继电器Jl触点延长使用寿命。如图7所示，输入开关量模块是易损件，采用插拔方式安装在输入输出变送板上， 即可根据用户实际需求灵活配置，也便于维护更换。本实施例输入开关量模块包括光耦 P18U4只36V稳压二级管、4只270K电阻、47uF电解电容、三极管9014、压敏电阻471、发光二级管、二级管IN4007。其中，输入取样交流电压(T500V/10Khz，输入交流电压经火线L 和零线N间并联的用于吸收浪涌电压、雷电脉冲的压敏电阻RT1，经串联电阻RfR4、稳压二级管DW1 DW4构成分压和恒流电路，再经二级管Dl和发光二级管LEDl构成的整流电路，所述发光二级管LEDl具有整流和指示双重作用，经降压的交流信号经电解电容CDl滤波成直流电压送至光耦OPl控制端，光耦OPl控制端并联一只IOmA分流电阻R6分流，即20mA电流环设计，光耦OPl输出端与三级管GBl构成OC门驱动，输出至CPLD3。此电路输入采用恒流源模式，功耗低，可直接取样工频电压。电路稳定可靠、安装便捷、体积小。如图8所示，复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)与显示屏和操作按键连接，所述显示屏为LED显示屏，通过复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)编程实现多功能组合显示和键盘逻辑结构关系，采用可编程逻辑器件的显示电路，可先制PCB板，后定义管脚功能，电路可靠， 布线简单、占用面积小，节省开发时间，便于修改，可支持LCD和其他显示模式。LED显示内容如三相电压、系统时钟、开关灯时间、站点编号、通讯状态显示和开关灯时间设置，所述操作按键包括用于修改控制器时钟、日期、开关灯时间和查询电压、时间参数的Kl上键，K2 下键，K3功能键，K4选择键，每个按键还对应串联电阻RfR4后连接5V隔离电源。如图9所示，所述RS485通讯接口为SP485，采用抗静电2KV的ESD保护集成电路，从MCU出来的T)(D、RXD和R/T数据线经3片单门集成电路Ul、U2、U3反向驱动后与光耦01、02、03的输入端连接，光耦的输出与RS485接口集成电路数据线相连，RS485接口集成电路U4输出的A/B差分总线上接上偏电阻Rl和下偏电阻R2，然后经双向TVS管TVS1、 TVS2、TVS3组成的共模和差模抑制保护电路，A/B差分总线上串连自恢复保险电阻R3、R4保护，其中RS485接口采用DC/DC隔离电源供电保护。所述RS232通讯接口为ADM202，采用抗静电2KV的ESD保护集成电路，RS232电平的T)(D、RXD、RTS、CTS数据线路上串接10欧姆短路保护电阻。如图10所示，所述通讯模块为GPRS/3G/CDMA通讯模块，通讯模块有SIM卡插口， 通讯模块与主板采用RS232接口通讯。所述通讯支持移动、电信和联通的无线网络。监控中心服务器具有公网固定IP，移动、电信和联通基站网络进入路灯监控中心服务器，是通过因特网(Internet)相连。智能无线路灯控制器，通过通讯设备登录移动网络后，通过网关与因特网接入，获得监控中心IP，建立访问因特网的通道。路灯监控中心通过因特网，与分布在全城的各智能路灯控制器，建立实时通讯，监控中心可实时遥测、遥控、遥信、遥调分布在全城的路灯监控点的电压、电流、电气、开关灯等运行状态。监控软件根据遥测的数据自动分析当前路灯配电设备运行状况和亮灯情况，及时分析、预测故障。当发生故障时， 监控主动发出声光报警，并发送报警短信到相关领导和工作人员的手机。监控中心可根据当天的天气状况和实际情况开关全城路灯。本实用新型采用标准化安装，拆卸和维护简便，其中，输入输出变送母板和模拟信号变送板，安装在控制器机壳内，板上的接插端子从控制器开孔伸出，在机箱外部，机壳上详细标注了输入输出关系、接线符号。模拟信号变送板、输入输出变送母板采用PCB电路板专用的焊接式、密封型电气接插排端子。耐压AC 500￥/1(^，管脚间距5.08!11111，符合国标电气标准。接插端子即具有端子和插接件两种特点，插座、插头可分离，具有良好的电气接触性能、密封性和绝缘强度。接插端子具有方向性，同时输入、输出和不同功能的端子采用不同位数，防止插错便于规范标注，安装、拆卸、维护时极为方便。可避免安装端子排，带来的安装麻烦如接线凌乱，体积大等缺点。同时，因为路灯控制器外部采集和控制线多达有36 根，所以要是采用外置端子排，因其不具备接插功能，安装和维修时要拆出所有接线，极易出错，时间久了很难理清线路，极易出线路故障。
权利要求1.一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于包括开关电源、主板、模拟信号变送板、输入输出变送母板、输出控制模块、输入开关量模块、通讯模块；所述主板上设有嵌入式微处理器(MCU)，总线驱动器，复杂可编程逻辑器件1 (CPLD1)， 复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)，复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)，与嵌入式微处理器(MCU) 连接的程序复位芯片，译码器，时钟芯片，存储器，A/D转换电路，精密运算放大电路，线性整流电路，模拟开关，模拟信号变送板端口，输入输出变送母板端口，与嵌入式微处理器(MCU) 相连接的通讯接口，显示屏，操作按键；所述模拟信号变送板由电压、电流传感器构成的无源取样电路和浪涌、雷击保护电路、 线性电压调节电路，RC滤波网络构成；经传感器变比出的电压、电流信号，经保护、调节、滤波电路和模拟信号变送板端口与主板上的采样电路连接，所述采样电路由依次连接的模拟开关，精密运算放大电路，线性整流电路，精密线性可调电阻、RC滤波网络，A/D转换电路构成，其中，模拟开关通过模拟信号变送板端口与模拟信号变送板连接，A/D转换电路与嵌入式微处理器(MCU)连接；所述嵌入式微处理器(MCU)通过总线驱动器与复杂可编程逻辑器件1 (CPLD1)、复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)、复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)连接，复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)通过译码器与模拟开关连接，所述复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)还连接时钟芯片和存储器，嵌入式微处理器(MCU)还通过控制总线和地址总线与复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)直接连接，嵌入式微处理器(MCU)还通过地址总线与存储器连接；所述复杂可编程逻辑器件1 (CPLDl)还通过控制总线与复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)、复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)连接，其中，复杂可编程逻辑器件2 (CPLD2)与显示屏和操作按键连接，复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)通过输入和输出电路、输入输出变送母板端口与输入输出变送母板连接，输出控制模块和输入开关量模块插拔安装在输入输出变送母板上；所述无线通讯模块通过通讯接口与主板连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述的开关电源为DC/DC电源。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述主板还通过通讯接口连接一单灯监测电力载波通讯模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述操作按键包括用于修改控制器时钟、日期、开关灯时间和查询电压、时间、编号参数的Kl上键，K2下键，K3功能键，K4选择键。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述复杂可编程逻辑器件3 (CPLD3)与输入输出变送母板间的输出电路中，串联隔离和极性保护二级管、LED状态指示二级管、滤波电容和手动开关键SWf SW8，所述输入电路中，串联限流、下拉电阻、极性保护和LED状态指示发光二级管。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述模拟开关、精密运算放大电路、线性整流电路、A/D转换电路，由输入电压DC5V，输出电压正负DC12V独立地线隔离电源供电。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述输出控制模块包括光耦、二级管、三极管、继电器、压敏电阻、电阻；其中，光耦控制端与输入输出变送母板连接，光耦输出端与三极管构成复合驱动管驱动继电器，继电器的线圈两端并联TVS管和二级管串联构成的感生电动势吸收回路，继电器的电源端串联一只0. 5W的限流保护电阻，所述光耦两侧采用不共地电源供电，继电器的常开触点两端并联一只压敏电阻，最后连接到输出控制端子排。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述输入开关量模块包括光耦、二极管、稳压二级管、电阻、电解电容、三极管、压敏电阻、发光二级管；其中，输入取样交流电压经火线和零线间并联的压敏电阻，输入火线上的串联电阻和稳压二级管构成的分压和限流电路，再经二级管和发光二级管组成的整流电路以及滤波电容后，送至光耦控制端，光耦控制端再并联一只IOmA分流电阻，光耦输出端与三级管构成 OC门驱动电路，再连接至输入输出变送母板。
9.根据权利要求1或3所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于 所述通讯接口为RS232和RS485通讯接口。
10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述 RS232通讯接口采用抗静电2KV的ESD保护集成电路，RS232电平的T)(D、RXD、RTS、CTS数据线路上串接10欧姆过载、短路保护电阻。
11.根据权利要求9所述的一种基于物联网的智能无线路灯控制器，其特征在于所述RS485通讯接口采用抗静电2KV的ESD保护集成电路，从嵌入式微处理器(MCU)出来的 TXD, RXD和R/T数据线经集成电路反驱动后与光耦的输入端连接，光耦的输出与RS485接口集成电路数据线相连，RS485接口集成电路输出的A/B差分总线上接上偏和下偏电阻，然后经双向TVS管组成的共模和差模抑制保护电路，线路还串连自恢复保险电阻，所述RS485 接口采用DC/DC隔离电源供电保护。
专利摘要本实用新型公开了一种基于物联网的智能无线路灯控制器，包括开关电源，主板，与主板连接的模拟信号变送板、输入输出变送母板、通讯模块，安插在输入输出变送母板上的输出控制模块、输入开关量模块；在主板上设有嵌入式微处理器(MCU)，复杂可编程逻辑器件(CPLD)，总线驱动器，程序复位芯片，译码器，时钟芯片，存储器，A/D转换电路，精密运算放大电路，线性整流电路，模拟开关，通讯接口，显示屏，操作按键。本实用新型采用模块化结构设计，可做到即插即用，通讯模块支持GPRS、CDMA、3G等无线通讯方式，可通过因特网建立实时通讯,使监控中心可实时遥测、遥控、遥信、遥调分布在全城的路灯监控点的电压、电流、电气、开关灯等运行状态。
文档编号H05B37/02GK202085355SQ20112015712
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者刘军 申请人:四川鹏天科技发展有限公司