一种照明监控系统的制作方法

本实用新型主要涉及照明控制领域，更具体地说，涉及一种照明监控系统。

背景技术：

随着现代工业的发展和社会的进步，人们对供电持续性和供电量的要求也越来越高。而煤炭、石油的日趋减少，开发能源成为当今社会最热门的话题之一，风能和太阳能作为一种自然资源，它有取之不尽、清洁无污染等优点，利用可再生能源可以节约能源和保护环境，面对现代社会中大量的照明用电情况，利用太阳能和风能辅助建筑照明供电，这是很有意义的。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种照明监控系统，利用太阳能和风能辅助照明，对照明灯组进行故障监控，保证建筑照明的正常工作。

为解决上述技术问题，本实用新型一种照明监控系统包括主控模块、电流检测模块、电压检测模块、模数转换模块、故障检测模块、照明灯组、风力机、充电模块、调压模块、供电模块、太阳能充电模块、电压调整模块、无线模块、显示模块、警示模块、按键模块、时钟模块、远程报警控制器、监控端，利用太阳能和风能辅助照明，对照明灯组进行故障监控，保证建筑照明的正常工作。

其中，所述电流检测模块的输出端连接着模数转换模块的输入端；所述电压检测模块的输出端连接着模数转换模块的输入端；所述模数转换模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述照明灯组连接着故障检测模块；所述故障检测模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述风力机的输出端连接着充电模块的输入端；所述充电模块的输出端连接着调压模块的输入端；所述调压模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述太阳能充电模块的输出端连接着供电模块的输入端；所述供电模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述电压调整模块连接着太阳能充电模块；所述电压调整模块连接着主控模块；所述太阳能充电模块连接着主控模块；所述无线模块通过无线射频连接着主控模块；所述监控端通过远程报警控制器连接着无线模块；所述无线模块的输出端连接着显示模块的输入端；所述无线模块的输出端连接着警示模块的输入端；所述按键模块的输出端连接着无线模块的输入端；所述时钟模块的输出端连接着无线模块的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种照明监控系统所述主控模块、无线模块均采用CC2430芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种照明监控系统所述远程报警控制器采用CWT5010模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种照明监控系统所述电流检测模块采用HNC-100US型霍尔传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种照明监控系统所述电压调整模块采用TLC5615芯片。

控制效果：本实用新型一种照明监控系统，利用太阳能和风能辅助照明，对照明灯组进行故障监控，保证建筑照明的正常工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种照明监控系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种照明监控系统的主控模块的电路图。

图3为本实用新型一种照明监控系统的风力机、充电模块的电路图。

图4为本实用新型一种照明监控系统的调压模块的电路图。

图5为本实用新型一种照明监控系统的太阳能充电模块的电路图。

图6为本实用新型一种照明监控系统的电压调整模块的电路图。

图7为本实用新型一种照明监控系统的供电模块的电路图。

图8为本实用新型一种照明监控系统的电流检测模块的电路图。

图9为本实用新型一种照明监控系统的电压检测模块的电路图。

图10为本实用新型一种照明监控系统的模数转换模块的电路图。

图11为本实用新型一种照明监控系统的按键模块的电路图。

图12为本实用新型一种照明监控系统的故障检测模块、照明灯组的电路图。

图13为本实用新型一种照明监控系统的无线模块的电路图。

图14为本实用新型一种照明监控系统的远程报警控制器的电路图。

图15为本实用新型一种照明监控系统的显示模块的电路图。

图16为本实用新型一种照明监控系统的警示模块的电路图。

图17为本实用新型一种照明监控系统的时钟模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17说明本实施方式，本实施方式所述一种照明监控系统包括主控模块、电流检测模块、电压检测模块、模数转换模块、故障检测模块、照明灯组、风力机、充电模块、调压模块、供电模块、太阳能充电模块、电压调整模块、无线模块、显示模块、警示模块、按键模块、时钟模块、远程报警控制器、监控端，利用太阳能和风能辅助照明，对照明灯组进行故障监控，保证建筑照明的正常工作。

其中，所述电流检测模块的输出端连接着模数转换模块的输入端，电流检测模块的OUT2端与模数转换模块的IN1端相连接，电流检测模块采用HNC-100US型霍尔传感器，HNC-100US型霍尔传感器的额定输入电流为100A，测量电流范围为0-200A，额定输出电流为50A，转换率为1:2000，电源电压为+12V、-12V，电流消耗为20mA，通过霍尔传感器检测蓄电池的充电电流值的大小，并将检测到的电流值信号通过比较放大电路传送给模数转换模块，模数转换模块将模拟电流信号转化为数字电流信号传送给主控模块。

所述电压检测模块的输出端连接着模数转换模块的输入端，电压检测模块的OUT1端与模数转换模块的IN0端相连接，采用精密电阻进行比例衰减，把输入电压量程范围转换为模数转换模块的量程范围，然后经RC滤波，再传送给模数转换模块测量，线性光耦用于实现输入端和输出端之间的隔离，且输出跟随输入变化，线性度达0.01％。

所述模数转换模块的输出端连接着主控模块的输入端，模数转换模块的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、DATA1、DATA2、DATA3端分别与主控模块的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7、P0.0、P0.1、P0.2端相连接，模数转换模块采用ADC0809芯片，由于ADC0809片内无时钟，可利用主控模块提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得，ALE脚的频率是主控模块时钟频率的1/6。地址译码引脚ADDA、ADD B、ADD C分别与74LS737的低三位A0、A1、A2相连，以选通IN0～IN7中的一个通路。将DATA3作为片选信号，在启动A/D转换时，由主控模块的写信号和DATA3控制ADC0809的地址锁存和转换启动，由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。

所述照明灯组连接着故障检测模块，故障检测模块的LED_1、LED_2、LED_3、LED_4分别与照明灯组中的发光二极管LED48、LED49、LED50、LED51的阴极相连接，故障检测模块的LED_5与照明灯组中的发光二极管LED40、LED41、LED42、LED43的阳极相连接，照明灯组正常发光时，故障检测模块的LED_1、LED_2、LED_3、LED_4端得到高电平，故障检测模块中的二极管D2、D4、D5、D6截止，LED_1端获得高电平信号，故障检测模块中的二极管D3导通，三极管Q1导通，故障检测模块的OUT1_G端输出低电平给主控模块的P0.3引脚。照明灯组中的一颗或多颗LED坏掉时，故障检测模块的LED_1或LED_2或LED_3或LED_4端得到低电平，LED_5端获得高电平信号，二极管D2或D4或D5或D6导通，故障检测模块的OUT1_G端向主控模块的P0.3引脚输出高阻态信号。

所述故障检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，故障检测模块的OUT1_G、OUT2_G与主控模块的P0.3、P0.4引脚相连接，主控模块的P0.4引脚输出高电平信号，驱动二极管D1导通，照明灯组工作发光。照明灯组正常发光时，故障检测模块的LED_1、LED_2、LED_3、LED_4端得到高电平，故障检测模块中的二极管D2、D4、D5、D6截止，LED_5端获得高电平信号，故障检测模块中的二极管D3导通，三极管Q1导通，故障检测模块的OUT1_G端输出低电平给主控模块的P0.3引脚。照明灯组中的一颗或多颗LED坏掉时，故障检测模块的LED_1或LED_2或LED_3或LED_4端得到低电平，LED_5端获得高电平信号，二极管D2或D4或D5或D6导通，故障检测模块的OUT1_G端向主控模块的P0.3引脚输出高阻态信号，主控模块驱动照明灯组中没坏的LED灯正常发光的同时启动备用照明灯组发光。

所述风力机的输出端连接着充电模块的输入端，风力机采用HY-400型风力机，风力机包括风力涡轮叶片、风轮、发电机，风力涡轮机叶片由超高强度的工程塑料精密铸造成型，风轮运转平稳而宁静，该风轮具有极低的启动及切入点，极高的风能利用效率并能依藉叶片自身的气动力效应防止任何风况下飞车。发电机采用优质高强永磁材料，发电机体积小、重量轻而且发电效率高，该发电机具有及其微小的起动阻力矩，有效保证了HY系列在微风中便能启动。整机全部采用优质铝合金精密压铸部件与不锈钢配件，整机重量极轻。广泛适用于-30℃～60℃气温、高湿度、风沙及盐雾等多种环境，具有极高的可靠性。充电模块的U、V、W端连接风力机。

所述充电模块的输出端连接着调压模块的输入端，充电模块中采用150AH/12V型蓄电池，正常充电情况下两个MOS管Q1和Q2交替导通和关断给蓄电池BT1充电，当外界风速过大时蓄电池充电电流可能过大，这时主控模块就会调整主充电电路上的Q1的导通时间，从而调节充电电流，这样防止蓄电池因大电流充电缩短寿命。蓄电池不能吸收的电能将通过Q2导通在卸荷电阻上，从而保护蓄电池，即失速保护。极性电容C7起滤波作用。当Q1导通时电路通过L1给C6充电，当Q1关断时C6通过L2给蓄电池充电。L1、L2是平滑电流用的。

所述调压模块的输出端连接着主控模块的输入端，调压模块用于给系统供电，保证系统正常工作，充电模块中的蓄电池电压为12V，经过电容滤波后进入稳压器7812，生成+5V直流电，通过VCC端口给系统供电。

所述太阳能充电模块的输出端连接着供电模块的输入端，太阳能充电模块的太阳能电池板输出端IN_S端与供电模块的IN_S端相连接，太阳能电池板产生的电压直接传送给供电模块。

所述供电模块的输出端连接着主控模块的输入端，供电模块的IN_S端与太阳能电池板相连接，太阳能电池板产生的电压经LM2576稳压后，在OUTPUT脚输出主控模块的工作电压VCC，VCC的值可通过电位器进行调整，其运算公式为：VCC＝1.23×(1+R5/R6)，根据以上公式只要调节好R5的阻值就能使主控模块获得较为精准的参考电压，当电路中因为某些原因使VCC电压发生改变时可以马上调节R5，使VCC重新稳定。

所述电压调整模块连接着太阳能充电模块，太阳能充电模块采用LM2576开关型降压稳压器，太阳能充电模块采用LM2576进行稳压，反馈端FB与输出调整电路的D/AOUT端相连接，进行调压。太阳能充电模块用于给一个蓄电池充电，能提高充电效率。

所述电压调整模块连接着主控模块，电压调整模块的DIN、CLK、CS端分别与主控模块的P0.5、P0.6、P0.7引脚相连接，电压调整模块采用TLC5615芯片，TLC5615芯片的作用是进行D/A转换，当片选CS为低电平时，在每一个CLK时钟的上升沿将DIN的一位数据移入16位寄存器，接着CS的上升沿将16位移位寄存器的10位有效数据锁存于10位DAC寄存器，供DAC电路进行转换；当片选CS为高电平时，串行输入数据则不会被移入16位移位寄存器。当DIN读入数据后，经DA转换，在OUT输出电压D/AOUT，D/AOUT与太阳能充电模块中LM2576的反馈端FB端口相连接，与内部参考电压比较，进而调整充电电压。

所述太阳能充电模块连接着主控模块，太阳能充电模块的ON/OFF、OUT1_S、OUT2_S分别端与主控模块的P2.2、P2.0、P2.1引脚相连接，用于控制太阳能充电模块的开启与关闭，主控模块通过P2.0和P2.1引脚对太阳能充电模块进行采样，P2.1引脚获得采样电流，P2.0引脚获得采样电压，并将采样的电压值和电流值发送出去，由监控端对太阳能充电模块的电压和电流进行监测。

所述无线模块通过无线射频连接着主控模块，无线模块和主控模块均采用CC2430芯片，无线模块和主控模块通过天线发射的无线射频信号相连接。

所述监控端通过远程报警控制器连接着无线模块，远程报警控制器采用CWT5010模块，CWT5010模块是具备短信功能的远程IO单元，他内嵌实时操作系统，采用工业级通讯模块和高性能32位处理器，具有4路开关量输入、4路开关量输出等接口，当输入信号状态一旦发生改变，他就能立即发送短信反馈给手机或中心计算机，同时也能接收短信指令输出动作控制现场的电气开关。远程报警控制器用于将主控模块的报警信号以短信的形式发送出去，远程报警控制器的RXD、TXD端与主控模块的P0.2、P0.3引脚相连接。远程终端用于接收远程报警控制器发送的报警短信信号，及时获得计算机机房环境异常信号值，及时作出处理。

所述无线模块的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块采用LCD12864液晶显示屏，显示模块用于显示输入信息，显示模块的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与主控模块的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与主控模块的P0.6引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与主控模块的P0.5引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与主控模块的P0.4脚相连接；主控模块的P0.6、P0.5、P0.4引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述无线模块的输出端连接着警示模块的输入端，警示模块包括LED指示灯和蜂鸣器，LED指示灯的驱动电流小，因此可以使用主控模块的I/O口进行直接驱动，警示模块的LED1端与主控模块的P0.1引脚相连接，当主控模块的P0.1引脚输出高电平时，LED1导通发光；由于蜂鸣器是直流电压驱动器件，只需要给蜂鸣器供上额定的电压就能驱动蜂鸣器发声，蜂鸣器的工作电流比较大，因此主控模块通过NPN三极管将电流放大来驱动蜂鸣器发声，主控模块的P0.0引脚与警示模块的LS端相连接，通过一个电阻R7接到NPN三极管Q1的基极，电阻R7为限流电阻，防止流过NPN三极管Q1的基极电流过大损坏三极管，电阻R10有两个作用，第一个作用是R10相当于NPN三极管Q1的基极的下拉电阻，如果LS输入端悬空，则由于R10的存在能够使NPN三极管Q1保持在可靠的关断状态，第二个作用是R10可提升高电平的门槛电压；C8为电源滤波电容，用于滤除电源高频杂波；电容C9可以在有强干扰环境下，有效的滤除干扰信号，避免蜂鸣器变音和意外发声；主控模块的P0.0引脚向警示模块的LS端发送高电平时，NPN三极管Q1导通，蜂鸣器进行发声提醒。

所述按键模块的输出端连接着主控模块的输入端，按键模块采用独立按键，按键模块的SW1端与主控模块的P0.7引脚相连接，按键模块SW1为停止按键，当警示模块的发声报警时，按下SW1按键，关闭声音。

所述时钟模块的输出端连接着主控模块的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。DS1302时钟芯片可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电(主电源和备用电源)，可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。引脚说明：Vcc1为备用电源；Vcc2为主电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2<Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电；SCLK为串行时钟输入；I/O为三线接口时的双向数据线；RST为输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，RST开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，RST提供结束单字节或多字节数据传输的方法。DS1302有关日历、时间的寄存器共有12个，其中有7个寄存器(读时81h～8Dh，写时80h～8Ch)，存放的数据格式为BCD码形式。时钟模块用于产生时钟信号给系统提供实时时间，时钟模块的SCLK引脚与主控模块的P2.0引脚相连接；时钟模块的RST引脚与主控模块的P2.1引脚相连接，RST_D引脚为输入信号，在读、写数据期间，必须为高；时钟模块的I/O引脚与主控模块的P2.2引脚相连接。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17说明本实施方式，所述主控模块、无线模块均采用CC2430芯片。所述CC2430芯片是CHIPCON公司设计的世界上第一款符合ZigBee标准的2.4GHz射频单芯片系统，它适用于各种ZigBee标准的无线网络节点，包括相关的协调器、路由器和终端设备等，CC2430芯片配套有功能强大的集成开发环境IAR，它结合了chipcon公司全球写进的ZigBee协议栈设计，同时包含了丰富了工具包和参考工具，是全球领先的ZigBee技术解决方案。它的内部集成了增强型8051内核MCU、FLASH、以及其他IEEE802.15.4规定中需要的全部硬件。CC2430芯片的时钟系统由两个部分组成，32MHz晶振提供系统正常工作时的始终频率，它分别连接CC2430的19、21引脚。32.768MHz晶振提供系统在低功耗模式下的工作频率，它分别连接CC2430的44、43引脚。射频天线单元由阻抗匹配电路与天线馈线电路组成，天线阻抗匹配电路L1、L2、L3、C8以及双λ/4传输线组成，L1、L2、L3、C8一起用于阻抗匹配，λ/4传输线用于差分射频信号相位同步。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17说明本实施方式，所述远程报警控制器采用CWT5010模块。所述CWT5010模块是由深圳市盈科互动有限公司开发的，它采用工业级的GSM收发模块和高性能32位处理器，内嵌实时操作系统，具有4路开关量输出和4路继电器输出。GWT5010模块上有四个LED指示灯，分别为：红灯，当模块接通电源时亮起；绿灯，当模块注册GSM网络完成后亮起；黄灯，系统开始发短信报警时亮起，发送完毕后熄灭；黄灯，模块在配置状态下闪烁。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17说明本实施方式，所述电流检测模块采用HNC-100US型霍尔传感器。所述HNC-100US型霍尔传感器的额定输入电流为100A，测量电流范围为0-200A，额定输出电流为50A，转换率为1:2000，电源电压为+12V、-12V，电流消耗为20mA，通过霍尔传感器检测蓄电池的充电电流值的大小，并将检测到的电流值信号通过比较放大电路传送给模数转换模块，模数转换模块将模拟电流信号转化为数字电流信号传送给主控模块。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17说明本实施方式，所述电压调整模块采用TLC5615芯片。所述TLC5615芯片具有串行接口的数模转换器，它的输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把DAC寄存器复位至全零。性能比早期电流型输出的DAC要好。只需要通过3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入，易于和工业标准的主控模块接口。

本实用新型一种照明监控系统的工作原理为：本实用新型一种照明监控系统，采用风力机将风能转换为电能，通过充电模块给蓄电池充电，通过调压模块将蓄电池提供的+12V电压转换为+5V电压给系统供电，采用太阳能充电模块将太阳能转换为电能给蓄电池充电，通过供电模块和电压调整模块调整输出电压，给系统供电，保证系统的正常工作。通过电流检测模块和电压检测模块检测风力机充电模块的充电电流和电压，并将其传送给模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，传送给主控模块进行处理，故障检测模块检测照明灯组是否有故障信息，若照明灯组出现故障使照明灯组中的一个或几个灯不亮时，主控模块获得故障信号，主控模块将获得的故障信号和检测到的电流信号、电压信号通过无线射频传送给无线模块，无线模块接收到故障信号，则驱动警示模块进行声光报警，时钟模块用于给系统提供实时时间，并通过显示模块显示，无线模块接收到电压信号、电流信号后，通过显示模块进行显示，按下按键模块中的SW1按键将报警声音关闭。无线模块将接收到的故障信号、电流信号、电压信号通过远程报警控制器传送给监控端，监控端对其进行记录。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。