一种基于zigbee的led路灯照明监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于ZigBee的LED路灯照明监控系统，包括监控中心、ZigBee协调器、ZigBee路由器、监控终端、交流电输入模块及直流稳压电源模块；所述监控终端至少包括功率控制模块，LED驱动模块及LED异常报警检测模块；ZigBee技术结合传感器技术组成的网络同样解决传统控制中存在的问题，可以实时采集光亮强度，大大降低了特殊环境、特殊时间误开误关的几率，脱离了人工干预。
【专利说明】-种基于ZIGBEE的LED路灯照明监控系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED路灯照明监控系统，尤其涉及一种基于ZIGBEE的LED路灯照明监 控系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会科技的不断发展，人们对楼宇照明的网络化、智能化、无线化的需求越来 越强烈。楼宇建筑采用智能化照明系统来集中管理照明终端是照明领域的新热点。在传统 照明系统中，用户采用人工管理、手动开关控制照明灯具，无法实现自动线性调光和上位机 集中管理，电能浪费、人工浪费严重，"长明灯"现象时有发生。
[0003] 传统的路灯控制方式有人工控制，时控方式，电力载波控制，GSM短消息控制，CDH) 蜂窝数字分组数据等。人工方式是工作人员根据开关灯的时间表手动进行开关灯的操作， 时控方式是以时间作为开关灯的唯一根据，电力载波控制易受电力线强磁场的干扰，GSM短 消息控制必须通过手机，费用较高。上述五种传统的路灯控制方式存在的问题是：运行操作 结果不能集中监视，记录和统计，达不到量化管理的要求，不适应城市现代化的发展。
[0004] ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技 术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功 能。ZigBee技术的较低数据速率以及较小通信范围的特点决定其适合于承载数据流量较小 的业务。
[0005] 从ZigBee协议特点可以看出，将ZigBee无线传感网络用于智能小区路灯控制系 统具有以下特点：短距离、小范围传输，具有成本优势；频率范围在小区内具有较强的抗干 扰性，可以利用小区的地域特点选择合适的网络拓扑结构，并且组网简单可靠；经过合理布 局，在一个小区内能做到无任何通讯盲区，利用其地理定位的功能，便于对LED路灯在小区 分布区域进行管理。
[0006] 同时ZigBee网络对电源的要求比较高，因此必须要解决好电网波动产生的电磁 干扰问题。
【发明内容】
[0007] 本发明就是为了解决上述技术问题，提供了一种基于ZigBee的LED路灯照明监控 系统，该系统解决了上述技术缺陷。
[0008] 本发明的技术方案如下： 一种基于ZigBee的LED路灯照明监控系统，包括监控中心、ZigBee协调器、ZigBee路 由器、监控终端、交流电输入模块及直流稳压电源模块；所述监控终端至少包括功率控制模 块，LED驱动模块及LED异常报警检测模块；所述ZigBee协调器用于建立、管理、存储网络 中的信息；所述ZigBee路由器用于搜集、转发监控终端的状态信息；LED驱动模块与交流电 输入模块相连，产生电流检测信号，所述直流稳压电源模块包含有EMC滤波电路。
[0009] 进一步的，所述LED驱动模块是HV9910驱动器控制集成电路。
[0010] 进一步的，所述监控中心与ZigBee协调器通过RS232串口相连。
[0011] 进一步的，所述ZigBee芯片是CC2340或CC2341芯片。
[0012] 本发明与现有技术相比的有益效果是： 1、在路灯照明的控制方面，ZigBee技术结合传感器技术组成的网络同样解决传统控制 中存在的问题，可以实时采集光亮强度，大大降低了特殊环境、特殊时间误开误关的几率， 脱离了人工干预。
[0013] 2、ZigBee技术采用直接序列扩频技术，保证信号传输的可靠性，避免其他信号的 干扰。
[0014] 3、CC2430芯片的低功耗，延时短，协议框架简单，安装方便。
[0015] 4、ZigBee网络中的直流稳压电源中EMC滤波器的设计解决了电网波动中产生的 电磁干扰问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1本发明的系统结构示意图。
[0017] 图2本发明的单盏路灯监控方案图。
[0018] 图3本发明的路灯好坏自动检测电路。
[0019] 图4本发明的功率控制电路。
[0020] 图5本发明的LED驱动电路图。
[0021] 图6本发明的EMC滤波器示意图。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图对本发明涉及的一种基于ZIGBEE的LED路灯照明监控系统进行进 一步描述。
[0023] 如图1所示，一种基于ZigBee的LED路灯照明监控系统，包括监控中心、ZigBee协 调器、ZigBee路由器、监控终端、交流电输入模块及直流稳压电源模块；所述监控终端至少 包括功率控制模块，LED驱动模块及LED异常报警检测模块；所述ZigBee协调器用于建立、 管理、存储网络中的信息；所述ZigBee路由器用于搜集、转发监控终端的状态信息；LED驱 动模块与交流电输入模块相连，产生电流检测信号，所述直流稳压电源模块包含有EMC滤 波电路。
[0024] 如图2所示，，我们使用的电源是220V的交流电源。CC2430要求3. 3V并且非常平 稳的直流电源，检测电路中的芯片要求5V的直流电源，所以我们需要把220V的交流电转换 为5V和3. 3V的直流电源。检测电路通过检测LED驱动电路产生的电流检测信号，并对它 进行处理，由软件来判断LED路灯的好坏。
[0025] 如图3所示，要求ZigBee模块能够自动检测LED路灯是否能够正常工作。整体设 计思路如下：LED驱动电路提供一个LED路灯正常工作的指示信号，此信号电压很小，当LED T作在最大功率时，输出均值约为90mV的信号。检测电路的作用是对该信号作处理，使它符 合CC2430的要求。因此，必须对信号做放大、整形处理，使其转化为数字信号，检测电路的 核心部分是放大整形电路。每盏LED路灯都分为四组，每组的功率是30W，所以需要4个采 样电路，并且需要4个I / 0 口才能准确地判断不能工作的。LED路灯的位置。因此，本电 路设计采用4组相同且独立的电路来完成。
[0026] LED驱动电路可采用HV9910动控制集成电路，它在输入电压从8VDC到450VDC范 围内能有效驱动高亮LED。该芯片能以高达300KHz的固定频率驱动外部M0SFET，其频率 外部电阻设置决定。为了保证亮度恒定并增强LED的可靠性，外部高亮LED串采用恒流控 制方式，而不是恒压控制。其恒流值由外部取样电阻值决定，变化范围从几毫安到1安培。 HV9910使用了高压隔离连接工艺，能经受高达450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串 的输出电流可以被设定在〇到它的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910的线性调光器 的外部控制电压所控制。另外，HV9910也提供一个低频的PWM调光功能，能接受一个外部 达几千赫磁的控制信号在(Γ100%的占空比下进行调光。
[0027] 如图4所示，功率控制电路是把CC2430产生的PWM传输到LED驱动电路上。因 为一个PWM信号要传输到四个LED驱动电路上，考虑到驱动能力的问题，所以把PWM分成4 路信号，分别控制4个LED驱动电路。并且用光耦来隔离，防止LED驱动电路的纹波影响到 ZigBee模块的工作。U4是与非门，应用此芯片实现控制信号分成为4组控制信号。
[0028] 如图5所示，220V的交流电经过整流、滤波后得到直流电压，通过控制M0S管 VN2224来控制LED的电流大小。在整流之前同样需要接电源滤波的各种器件，如：共模电 感、X电容和Y电容等，并且需在电源的接入端接上保险丝，防止电流过大而损坏LED路灯 及电路中的其它元器件。
[0029] 如图6所示，ZigBee模块对电源的要求较高，因此要解决好电网波动产生的电磁 干扰的问题。在变压器前面加入了 EMC滤波器，EMC滤波器通常由X电容、Y电容及共模电 感组成，在VI和V2两端并上两个Y电容，在V3两端并上X电容。X电容、Y电容都是安全 电容，必须经过安全检测部门认证后才能使用。Y电容的耐压一般都标有安全认证标志和 AC250V或AC275V字样，但其真正的流耐压达2000V以上，使用的时候也不能随便用AC250V 或DC400V之类的电容来代替。使用时必须在X电容的两端并联一个安全电阻即R1，用于防 止电源线拔插时电源线插头长时间带电。这样，当电源插头被拔掉时，电源插头两端的电压 将在两秒中的时间以内迅速减少为至少是原来的30%。R1的作用是消除残余电压，其组织 要与C3、C4配合起来使用。R1阻值太小会消耗较大的功率。我们只要保证其电压消除时 间符合国家安全规定即可，即在2秒的时间内使其电压减小为原来的30%。因此，计算时间 常数T=R1 来确定R1的值。L1为共模电感，用于抑制电路中的X电容、Y电容 无法消除的共模干扰信号。共模电感由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一 个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件。共模电感对共模信号呈现出大电感量，起到抑制 作用；对差模信号则呈现出很小的漏电感，几乎不影响差模信号的通过。共模电感的原理是 流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，而当两线圈流过差模 电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑 制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。
[0030] 对于【具体实施方式】的理解的描述仅仅是为帮助理解本发明，而不是用来限制本发 明的。本领域技术人员均可以利用本发明的思想进行一些改动和变化，只要其技术手段没 有脱离本发明的思想和要点，仍然在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于ZigBee的LED路灯照明监控系统，其特征在于：包括监控中心、ZigBee协 调器、ZigBee路由器、监控终端、交流电输入模块及直流稳压电源模块；所述监控终端至少 包括功率控制模块，LED驱动模块及LED异常报警检测模块；所述ZigBee协调器用于建立、 管理、存储网络中的信息；所述ZigBee路由器用于搜集、转发监控终端的状态信息；LED驱 动模块与交流电输入模块相连，产生电流检测信号，所述直流稳压电源模块包含有EMC滤 波电路。
2. 根据权利要求1所述的LED路灯照明监控系统，其特征在于：所述LED驱动模块是 HV9910驱动器控制集成电路。
3. 根据权利要求1所述的LED路灯照明监控系统，其特征在于：所述监控中心与 ZigBee协调器通过RS232串口相连。
4. 根据权利要求1所述的LED路灯照明监控系统，其特征在于：所述ZigBee芯片是 CC2340 或 CC2341 芯片。
【文档编号】H05B37/02GK104066245SQ201410276507
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】许伟, 陈宏 , 刘振玉 申请人:成都绿洲电子有限公司