一种led路灯智能监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种LED路灯智能监控系统，其包括上位机、无线路由器、Wi-Fi模块、ZigBee协调器及若干组监控终端，所述上位机通过无线路由器与Wi-Fi模块无线通信连接，所述Wi-Fi模块与ZigBee协调器间通过串口双向通信连接，所述ZigBee协调器与每个ZigBee终端间无线通信连接；每组监控终端均至少包括ZigBee终端、LED路灯驱动、LED路灯和检测模块，且其中的ZigBee终端与LED路灯驱动、LED路灯、检测模块依次串联连接。本实用新型所提供的LED路灯智能监控系统具有节能、控制智能化、维护便捷、现场布线简单、成本低但综合功能强等优点。
【专利说明】一种LED路灯智能监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种LED路灯监控系统，属于LED照明【技术领域】。
【背景技术】
[0002]LED路灯具有环保无污染、耗电少、光效高、可控性好等优点，但目前我国街道上的LED路灯主要是有线LED路灯系统，存在硬件接线复杂、升级成本高、维护不方便等诸多缺点。
[0003]随着近几年无线技术的发展，尤其是最近几年发展迅速的ZigBee无线技术，它具有成本低、组网容量大、功耗低、免执照频段等很多优点，及W1-Fi无线技术具有覆盖范围广、传输速度非常快、安全性高、无线热点多、支持W1-Fi协议的终端量大等特点，使人们产生了对无线LED路灯系统的向往。无线LED路灯系统应具有不需要布线、硬件接线简单、能及时升级、维护方便等优点，可克服有线LED路灯系统的应用局限性，可满足间距长、偏远街道的路灯照明需求，可为智能交通提供强大的协议和硬件支持，具有长足发展前景。
[0004]中国专利申请201110353257.1提出了一种基于Zigbee的PWM调光LED路灯控制器，虽然该专利技术实现了远程调光和故障报警功能，但不能实现LED路灯的故障检测、LED路灯的光衰检测、恒照度调光、道路闲时调光、道路交通状况检测等多种功能，无法形成综合、智能监控系统，仍然不能有效满足当今的节能、环保要求。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的上述问题和需求，本实用新型旨在提供一种不仅具有节能、控制智能化、维护便捷、现场布线简单等优点，而且可实现LED路灯的故障检测、LED路灯的光衰检测、道路交通状况检测、恒照度调光、道路闲时调光等多种功能的基于ZigBee和W1-Fi技术的LED路灯智能监控系统，使无线LED路灯系统的广泛应用成为可能。
[0006]为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下:
[0007]一种LED路灯智能监控系统，包括:上位机、无线路由器、W1-Fi模块、ZigBee协调器及若干组监控终端，所述上位机通过无线路由器与W1-Fi模块无线通信连接，所述W1-Fi模块与ZigBee协调器间通过串口双向通信连接，所述ZigBee协调器与每个ZigBee终端间无线通信连接；每组监控终端均至少包括ZigBee终端、LED路灯驱动、LED路灯和检测模块，且其中的ZigBee终端的输出端与LED路灯驱动的输入端电连接，LED路灯驱动的输出端与LED路灯电连接，LED路灯与检测模块的输入端连接，检测模块的输出端与ZigBee终端的输入端电连接。
[0008]作为一种优选方案，所述的LED路灯智能监控系统，还包括用于W1-Fi模块、ZigBee协调器和ZigBee终端供电的开关电源，且所述开关电源与LED路灯驱动的输入端电连接。
[0009]作为进一步优选方案，所述的开关电源为直流电源。
[0010]作为一种优选方案，所述W1-Fi模块与ZigBee协调器间通过9芯D型RS232C串口双向通信连接。
[0011]作为一种优选方案,所述的LED路灯包括功率大于30瓦的大功率LED路灯。
[0012]作为一种优选方案，所述的检测模块至少包括电流检测模块、光照度检测模块和雷达检测模块。
[0013]作为一种优选方案，所述的上位机为PC机、PLC或移动终端。
[0014]作为一种优选方案，所述的ZigBee协调器包括供电电路、RS232通讯电路、无线收发电路和ZigBee芯片；所述的供电电路包括48VDC转5VDC电路和5V转3.3V电路，其中的48VDC转5VDC电路是RS232通讯电路的供电电路，其中的5V转3.3V电路是ZigBee芯片的供电电路；所述的无线收发电路是ZigBee协调器与ZigBee终端之间的通信电路；所述的ZigBee芯片采用CC2530F256芯片。
[0015]作为一种优选方案，所述的ZigBee终端包括供电电路、无线收发电路和ZigBee芯片；所述的供电电路为ZigBee芯片供电，包括48VDC转5VDC电路和5V转3.3V电路；所述的无线收发电路是ZigBee协调器与ZigBee终端之间的通信电路；所述的ZigBee芯片采用CC2530F256 芯片。
[0016]本实用新型所述的LED路灯智能监控系统的工作原理如下:
[0017]无线路由器构建W1-Fi网络，供上位机连接进入网络；Wi_Fi模块连接W1-Fi网络，传输上位机与ZigBee协调器之间的检测与控制信息，是上位机与ZigBee协调器的桥梁；ZigBee协调器是各个ZigBee终端的“路由器”，将接收到的由上位机发布的控制信息(如:开关、调光等)发送至ZigBee终端，然后ZigBee终端将接收到的如开关、PWM等控制信号输出给LED路灯驱动，LED路灯驱动接收来自ZigBee终端输送的控制信息，对LED路灯进行开关或调光控制；另外，检测模块将检测到的关于对应LED路灯的相关信息(如:电流值、光照度、该路灯下的车辆移动方向、速度等交通信息)通过ZigBee终端反馈给ZigBee协调器，再由ZigBee协调器反馈给上位机，上位机根据反馈的检测信息做出开关、维修、调光等控制信息。
[0018]与现有技术相比，本实用新型巧妙地利用ZigBee技术和W1-Fi技术，利用各自的优缺点进行互补，使得本实用新型所提供的LED路灯智能监控系统的成本和性能达到了完美的结合，具有节能、控制智能化、维护便捷、现场布线简单等优点。同时，本实用新型还可以实现LED路灯的故障检测、LED路灯的光衰检测、道路交通状况检测、恒照度调光、道路闲时调光等多种功能，综合性高，可达到真正的智能调控、节能目的，可广泛推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例提供的一种基于ZigBee和W1-Fi技术的LED路灯智能监控系统的拓扑图；
[0020]图2是本实用新型实施例中所述的ZigBee协调器的电路原理图；
[0021]图3是图2中的48V转5V电路的电路图；
[0022]图4是图2中的5V转3.3V电路的电路图；
[0023]图5是图2中的RS232通讯电路的电路图；
[0024]图6是图2中的ZigBee芯片的电路图；
[0025]图7是本实用新型实施例中所述的ZigBee终端的电路原理图；[0026]图8是图7中的48V转5V电路的电路图；
[0027]图9是图7中的5V转3.3V电路的电路图；
[0028]图10是图7中的ZigBee芯片的电路图；
[0029]图11是本实用新型实施例中所述的LED路灯驱动的电路原理图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图及其实施例对本实用新型进一步详细地说明:
[0031]实施例
[0032]如图1所示:本实施例提供的一种LED路灯智能监控系统，包括:上位机1、无线路由器2、W1-Fi模块3、ZigBee协调器4及若干组监控终端5 (图中只示出了 3组，但本实用新型不限定为3组，可以根据使用现场布置一组或多组)，每组监控终端5均至少包括ZigBee终端51、LED路灯驱动52、LED路灯53和检测模块54 ;所述上位机I通过无线路由器2与W1-Fi模块3无线通信连接，所述W1-Fi模块3与ZigBee协调器4间通过串口双向通信连接，所述ZigBee协调器4与每个ZigBee终端51间无线通信连接；每组监控终端5中的ZigBee终端51的输出端与LED路灯驱动52的输入端电连接，LED路灯驱动52的输出端与LED路灯53电连接，且LED路灯53与检测模块54的输入端连接，检测模块54的输出端与ZigBee终端51的输入端电连接。
[0033]本实施例所述的LED路灯智能监控系统还包括用于W1-Fi模块3、ZigBee协调器4和ZigBee终端51供电的开关电源6，且所述开关电源6与LED路灯驱动52的输入端电连接，同时作为LED路灯驱动52的输入端；所述的开关电源6为直流电源。
[0034]本实施例所述的W1-Fi模块3与ZigBee协调器4间通过9芯D型RS232C串口双向通信连接。
[0035]本实施例所述的LED路灯53包括功率大于30瓦的大功率LED路灯，例如:可以为60瓦大功率LED路灯。
[0036]图2是本实用新型实施例中所述的ZigBee协调器的电路原理图，由图2可见:所述的ZigBee协调器包括供电电路、RS232通讯电路、无线收发电路和ZigBee芯片；所述的供电电路包括48VDC转5VDC电路和5V转3.3V电路，其中的48VDC转5VDC电路是RS232通讯电路的供电电路，其中的5V转3.3V电路是ZigBee芯片的供电电路；所述的无线收发电路是ZigBee协调器与ZigBee终端之间的通信电路；所述的ZigBee芯片采用CC2530F256芯片。其中的48V转5V电路可采用图3所示的电路图，基于LM2575HV-5V芯片设计，其作用是将外部输入的48VDC转化为5VDC，用来给RS232通讯电路供电。其中的5V转3.3V电路可采用图4所示的电路图，基于TPS63001DRCR芯片设计，其作用是将48V转5V电路转化得到的5VDC再次转化为3.3VDC，用于给Zigbee芯片供电。其中的RS232通讯电路可采用图5所示的电路图，基于MAX232ACPE芯片设计，其作用是通过RS232接口来与上位机通讯。其中的Zigbee芯片可采用图6所示的CC2530F256芯片电路，其中的调试仿真接口是为软件设计而预留的，IIC接口和GPIO接口为外围传感器接入口，PWM输出口作为LED驱动的输入，进行调光。
[0037]图7是本实用新型实施例中所述的ZigBee终端的电路原理图，由图7可见:所述的ZigBee终端包括供电电路、无线收发电路和ZigBee芯片；所述的供电电路为ZigBee芯片供电，包括48VDC转5VDC电路和5V转3.3V电路；所述的无线收发电路是ZigBee协调器与ZigBee终端之间的通信电路；所述的ZigBee芯片采用CC2530F256芯片。其中的48V转5V电路可采用图8所示的电路图，基于LM2575HV-5V芯片设计，其作用是将外部输入的48VDC转化为5VDC。其中的5V转3.3V电路可采用图9所示的电路图，基于TPS6300IDRCR芯片设计，其作用是将48V转5V电路转化得到的5VDC再次转化为3.3VDC，用于给Zigbee芯片供电。其中的ZigBee芯片可采用图10所示的CC2530F256芯片电路，其中的调试仿真接口是为软件设计而预留的，IIC接口和GPIO接口为外围传感器接入口，PWM输出口作为LED驱动的输入，进行调光。
[0038]图11是本实施例中所述的LED路灯驱动的电路原理图，由图11可见:LED路灯驱动的主要工作原理是将48VDV通过外围电阻、电感等元器件的设定，将电压电流转为一定的值，而PWM波可以调节电流来达到调光的目的。由图11可见:本实用新型中的LED路灯驱动6可选用具有效率大于90%、输入电压范围广、恒流驱动LED、驱动电流宽、驱动能力强、带有EN使能、外部PWM低频调光、外部线性调光等优点的LED驱动芯片。
[0039]本实施所述的检测模块54至少包括电流检测模块541、光照度检测模块542 (和雷达检测模块543 ;所述的上位机I包括数据分析单元11，所述的数据分析单元11至少包括LED路灯故障检测分析111、LED路灯光衰检测分析112、道路交通状况检测分析113、恒照度调光分析114和道路闲时调光分析115。
[0040]本实用新型所述的电流检测模块541的功能是检测LED路灯的电流并与正常值对比，以得出LED路灯是否出现故障；可采用美国德州仪器公司的皿193芯片组成；其工作原理为:电流输入经过电流取样检测电路后，成为电压信号，再经衰减电路调整到适合AD输入的电压范围(O?3V)，经运放构成的缓冲器输出到ZigBee终端51的ADIN端。
[0041]本实用新型所述的光照度检测模块542的功能之一是检测LED路灯的实际光照度并与设定值交叉对比，以得出LED路灯的光衰程度，所述的光照度检测模块542的功能之二是同时检测外界环境的光照度，并通过ZigBee终端51反馈给ZigBee协调器4，再由ZigBee协调器4反馈给上位机1，上位机I根据采集的地域信息(如:南方、北方)、季节信息(如:春、夏、秋、冬)和时间信息(如:日出和日落)，分析得出LED路灯的调光信息，然后发送给ZigBee协调器4，再由ZigBee协调器4传输给ZigBee终端51和LED路灯驱动52，当LED路灯驱动52接收来自ZigBee终端51输送的调光信息，立即对LED路灯53进行调光控制，以实现真正节能需求。所述的光照度检测模块542可采用罗姆公司的BH1750FVI芯片组成；其工作原理为:检测传感器采集区域(2块芯片，I块检测LED路灯本身的光照强度，另一块检测LED路灯照射下的路面光照强度)的光照强度值，并将光强数值通过IIC总线传入ZigBee终端51。
[0042]本实用新型所述的雷达检测模块543的功能是检测对应LED路灯53下的车辆移动方向、速度等信息，通过ZigBee终端51反馈给ZigBee协调器4，再由ZigBee协调器4反馈给上位机1，由上位机分析给出开关控制信息(例如:在道路闲时，间隔的打开部分LED路灯；当检测到有车辆驶入时将依次打开LED路灯等)，然后发送给ZigBee协调器4，再由ZigBee协调器4传输给ZigBee终端51和LED路灯驱动52，当LED路灯驱动52接收来自ZigBee终端51输送的开关信息，立即对LED路灯53进行开关控制，以实现真正节能需求。所述的雷达检测模块543的工作原理是利用多普勒雷达原理设计的微波移动物体探测器，检测过往车辆的车速和行驶方向，并将数据传入ZigBee终端51。
[0043]本实用新型所述的LED路灯智能监控系统的工作原理如下:
[0044]无线路由器2构建W1-Fi网络，供上位机I连接进入网络；Wi_Fi模块3连接W1-Fi网络，传输上位机I与ZigBee协调器4之间的检测与控制信息，是上位机I与ZigBee协调器4的桥梁；ZigBee协调器4是各个ZigBee终端51的“路由器”，将接收到的由上位机I发布的控制信息(如:开关、调光等)发送至ZigBee终端51，然后ZigBee终端51将接收到的如开关、PWM等控制信号输出给LED路灯驱动52，LED路灯驱动52接收来自ZigBee终端51输送的控制信息，对LED路灯53进行开关或调光控制；另外，检测模块54将检测到的关于对应LED路灯53的相关信息(如:电流值、光照度、该路灯下的车辆移动方向、速度等交通信息)通过ZigBee终端51反馈给ZigBee协调器4，再由ZigBee协调器4反馈给上位机1，上位机I根据反馈的检测信息做出开关、维修、调光等控制信息。
[0045]由于ZigBee无线技术具有成本低、组网容量大、功耗低、免执照频段等很多优点，最近几年发展迅速，而W1-Fi无线技术随着这几年的不断发展与改进具有覆盖范围广、传输速度非常快、安全性高、无线热点多、支持W1-Fi协议的终端量大等优点。本实用新型巧妙地组合ZigBee技术和W1-Fi技术，利用各自的优缺点进行互补，使得本实用新型所提供的LED路灯智能监控系统的成本和性能达到了完美结合，具有节能、控制智能化、维护便捷、现场布线简单等优点。同时，本实用新型还可以实现LED路灯的故障检测、LED路灯的光衰检测、道路闲时调光策略等多种功能，综合性高，可达到真正的智能调控、节能目的，具有广泛推广应用价值。
[0046]最后有必要在此说明的是:上述内容只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种LED路灯智能监控系统，其特征在于:包括上位机、无线路由器、W1-Fi模块、ZigBee协调器及若干组监控终端，所述上位机通过无线路由器与W1-Fi模块无线通信连接，所述W1-Fi模块与ZigBee协调器间通过串口双向通信连接，所述ZigBee协调器与每个ZigBee终端间无线通信连接；每组监控终端均至少包括ZigBee终端、LED路灯驱动、LED路灯和检测模块，且其中的ZigBee终端的输出端与LED路灯驱动的输入端电连接，LED路灯驱动的输出端与LED路灯电连接，LED路灯与检测模块的输入端连接，检测模块的输出端与ZigBee终端的输入端电连接。
2.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的LED路灯智能监控系统还包括用于W1-Fi模块、ZigBee协调器和ZigBee终端供电的开关电源，且所述开关电源与LED路灯驱动的输入端电连接。
3.如权利要求2所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的开关电源为直流电源。
4.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述W1-Fi模块与ZigBee协调器间通过9芯D型RS232C串口双向通信连接。
5.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的LED路灯包括功率大于30瓦的大功率LED路灯。
6.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的检测模块至少包括电流检测模块、光照度检测模块和雷达检测模块。
7.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的上位机为PC机、PLC或移动终端。
8.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的ZigBee协调器包括供电电路、RS232通讯电路、无线收发电路和ZigBee芯片；所述的供电电路包括48VDC转5VDC电路和5V转3.3V电路，其中的48VDC转5VDC电路是RS232通讯电路的供电电路，其中的5V转3.3V电路是ZigBee芯片的供电电路；所述的无线收发电路是ZigBee协调器与ZigBee终端之间的通信电路；所述的ZigBee芯片采用CC2530F256芯片。
9.如权利要求1所述的LED路灯智能监控系统，其特征在于:所述的ZigBee终端包括供电电路、无线收发电路和ZigBee芯片；所述的供电电路为ZigBee芯片供电，包括48VDC转5VDC电路和5V转3.3V电路；所述的无线收发电路是ZigBee协调器与ZigBee终端之间的通信电路；所述的ZigBee芯片采用CC2530F256芯片。
【文档编号】H05B37/02GK203708594SQ201420055789
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】曾凯, 李曼萍, 郭嘉, 张 杰, 许武军 申请人:上海九高节能技术有限公司, 东华大学