一种基于PLC的城市路灯智能控制系统的制作方法

本发明涉及plc自动控制技术领域，具体涉及一种基于plc的城市路灯智能控制系统。

背景技术：

随着近年来城市现代化的迅速发展，城市用电量迅速增加，尤其是路灯照明用电量占城市的总用电量的比例不断增加。根据资料数据显示，道路照明用电量占全部照明用电量的三分之一，位居各领域照明用电量之首。

目前，城市道路照明灯仍存在人工按时开关灯或简单定时开关灯；阴雨天光线暗未能自动开启路灯；特别是存在深夜无人或无车时大量路灯仍开启造成了电能的严重浪费，或者有的路段有人或有车时路灯全灭造成行人和车辆安全隐患的问题。

如何设计一种把光控、时控和机器视觉系统有机结合，能够实现白天根据自然光照度启停路灯，夜晚部分时间段采用时间控制路灯，深夜采用机器视觉系统控制路灯，不仅能够有效解决目前城市路灯遇阴天光线暗而无法启动路灯的现象，而且能够根据深夜城市道路是否有人或车辆实现对路灯的智能控制，特别是能够实现在车辆行驶方向上随车辆前进方向实现对路灯的智能控制，大量地减少城市路灯对电能的浪费，延长城市路灯的使用寿命，能够满足行人与车辆安全照明的需要，更加智能化、人性化的基于plc的城市路灯智能控制系统是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有目前城市路灯遇阴天光线暗而无法启动路灯，不能根据深夜城市道路是否有人或车辆实现对路灯的智能控制，无法根据车辆行驶方向上随车辆前进方向实现对路灯的智能控制等技术问题，本发明提供一种基于plc的城市路灯智能控制系统，结构合理，设计巧妙，极大减少城市路灯对电能的浪费，延长城市路灯的使用寿命，能够满足行人与车辆安全照明的需要，更加智能化、人性化。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于plc的城市路灯智能控制系统，包括机器视觉系统、光控系统、时控系统、模拟量输入模块和数据信号处理系统，机器视觉系统包括雷达测速仪和摄像机；光控系统包括光照传感器；时控系统包括红外传感器；数据信号处理系统包括plc和pc机；该系统还包括多组中间继电器和设置在路边的路灯；所述雷达测速仪和光照传感器通过数据线与模拟量输入模块相连，所述红外传感器通过数据线与plc相连，所述摄像机、模拟量输入模块、pc机和中间继电器通过数据线与plc相连，所述的中间继电器与路灯相连；雷达测速仪、红外传感器、光照传感器、摄像机分别将收集到的车速信号、行人信号、光照强度信号和行车信息通过模拟量输入模块传输给pc机，信号处理后并再传送给plc，plc按照车辆的行进方向通过中间继电器控制路灯开关。

所述的雷达测速仪在深夜时间段把检测到的行车车速信号通过模拟量输入模块传送给plc，通过plc启动摄像机对道路车辆进行抓拍，摄像机对车辆的抓拍图像传送给pc机，pc机对车辆图像进行处理并给出车辆的前进方向，然后把该信号传送给plc，plc按照车辆的行进方向通过中间继电器启动位于车辆前方的路灯。

所述的红外传感器在深夜时间段把检测到的行人红外信号传送给plc，plc通过中间继电器启动路灯。

所述的光照传感器在白天检测自然光照度并把该信号通过模拟量输入模块传送给plc，plc根据光照度设定值通过中间继电器启动路灯。

所述的雷达测速仪的型号为j2300。

所述的红外传感器的型号为hc-sr501。

所述的光照传感器的型号为ry-g。

所述的摄像机的型号为poeds-2cd3t56wd-i5。

所述的模拟量输入模块的型号为em235。

所述的plc型号为cpu226plc。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明包括机器视觉系统、光控系统、时控系统、模拟量输入模块和数据信号处理系统，机器视觉系统包括雷达测速仪和摄像机；光控系统包括光照传感器；时控系统包括红外传感器；数据信号处理系统包括plc和pc机；该系统还包括多组中间继电器和设置在路边的路灯；所述雷达测速仪和光照传感器通过数据线与模拟量输入模块相连，本系统实现了极大减少城市路灯对电能的浪费，延长城市路灯的使用寿命，能够满足行人与车辆安全照明的需要，更加智能化、人性化的目的；

2）所述红外传感器通过数据线与plc相连，所述摄像机、模拟量输入模块、pc机和中间继电器通过数据线与plc相连，所述的中间继电器与路灯相连；雷达测速仪、红外传感器、光照传感器、摄像机分别将收集到的车速信号、行人信号、光照强度信号和行车信息通过模拟量输入模块传输给pc机，信号处理后并再传送给plc，plc按照车辆的行进方向通过中间继电器控制路灯开关。

3）所述的摄像机镜头在道路两个方向相背成对安装，车辆正常行驶时每个镜头抓拍是车头与车牌图像；

4）启动的路灯是根据车头与车牌图像启动车辆前进方向的路灯，便于指导车辆前行的方向。

附图说明

图1为本发明控制系统结构示意图；

图2为本发明主控制器plc与外部设备接线图；

图3为本发明路灯控制电路原理图；

图4为本发明城市道路示意图；

图5为本发明控制系统控制流程图。

图中：1、雷达测速仪，2、红外传感器，3、光照传感器，4、摄像机，5、模拟量输入模块，6、plc，7、pc机，8、中间继电器，9、路灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示的本发明控制系统结构示意图，一种基于plc的城市路灯智能控制系统，包括机器视觉系统、光控系统、时控系统、模拟量输入模块5和数据信号处理系统，机器视觉系统包括雷达测速仪1和摄像机4，所述的摄像机镜头在道路两个方向相背成对安装，车辆正常行驶时每个镜头抓拍是车头与车牌图像；光控系统包括光照传感器3；时控系统包括红外传感器2；数据信号处理系统包括plc6和pc机7；该系统还包括多组中间继电器8和设置在路边的路灯9，路灯是根据车头与车牌图像启动车辆前进方向的路灯；所述雷达测速仪1和光照传感器3通过数据线与模拟量输入模块5相连，所述红外传感器2通过数据线与plc6相连，所述摄像机4、模拟量输入模块5、pc机7和中间继电器8通过数据线与plc6相连，所述的中间继电器8与路灯9相连；雷达测速仪1、红外传感器2、光照传感器3、摄像机4分别将收集到的车速信号、行人信号、光照强度信号和行车信息通过模拟量输入模块5传输给pc机7，信号处理后并再传送给plc6，plc6按照车辆的行进方向通过中间继电器8控制路灯9开关。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的雷达测速仪1在深夜时间段把检测到的行车车速信号通过模拟量输入模块5传送给plc6，通过plc6启动摄像机4对道路车辆进行抓拍，摄像机4对车辆的抓拍图像传送给pc机7，pc机7对车辆图像进行处理并给出车辆的前进方向，然后把该信号传送给plc6，plc6按照车辆的行进方向通过中间继电器8启动位于车辆前方的路灯9。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的红外传感器2在深夜时间段把检测到的行人红外信号传送给plc6，plc6通过中间继电器8启动路灯9。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的光照传感器3在白天检测自然光照度并把该信号通过模拟量输入模块5传送给plc6，plc6根据光照度设定值通过中间继电器8启动路灯9。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的雷达测速仪1的型号为j2300。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的红外传感器2的型号为hc-sr501。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的光照传感器3的型号为ry-g。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的摄像机4的型号为poeds-2cd3t56wd-i5。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的模拟量输入模块5的型号为em235。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的plc6型号为cpu226plc。

参看图2，图2为主控制器plc和外部设备接线图，图中，em235与cpu226通过接口直接相连，图中画出了cpu226的输入信号与输出信号，输入信号包括sb1与sb2两个按钮和一个行人红外检测传感器hc-sr501，用于控制路灯的启动与停止，输出信号主要为ka1、ka2和ka3三个中间继电器，本控制系统对路灯的控制是通过把中间继电器的常开触点与额定电压是220v的路灯串联，通过主控制器plc控制中间继电器实现对路灯的控制；图中pc机分别与摄像机和cpu226相连，pc机接收摄像机传送的图像并对图像进行处理，把处理结果再传送给plc用于实现对路灯的控制，同时pc机接收cpu226通过em235获得的雷达测速信号启动摄像机；图中摄像机主要抓拍车辆的具体图像并把图像传送给pc机；图中j2300为雷达测速仪，用于及时发现城市道路上运动的车辆以便启动摄像机抓拍车辆；图中hc-sr501为红外传感器，把检测到的行人信号传送给cpu226，通过cpu226实现对路灯的控制；图中ry-g为光照传感器，用于实现对自然光照度的检测；图中em235为模拟量模块，把j2300与ry-g检测到的模拟量信号转换为数字量信号传送给cpu226。

参看图3，图3为单灯杆路灯控制电路原理图，图中l与n为220v交流电源的两端，qf为保护电路的低压断路器；图中l1、l2和l3为城市道路单灯杆上安装的三盏灯，其中l1与l2均为70w的路灯，l3为150w的路灯；图中ka1、ka2和ka3为相应中间继电器的常触点。

参看图4，图4为城市道路示意图，图中r1和r2为雷达测速仪，s1和s2为摄像机，雷达测速仪与摄像机均安装在横跨道路的桥架上，r1和s1检测向左行驶的车辆，r2和s2检测向右行驶的车辆；图中g为安装在桥架上的光照传感器；图中l1、l2和l3为安装在单灯杆上的三盏灯；图中a为安装在人行道路灯灯杆上的红外传感器，用于检测是否有人经过，经外传感器可以根据实际道路情况按照一定的距离进行布置。

参看图5，图5为控制系统控制流程图，图中初始化主要完成控制系统程序中定时器、数据寄存器等参数的复位；图中当前时间为16：00-19：59或6：00-8：00时段调用光控程序控制路灯，当光照度小于等于15lx时启动路灯，当光照度大于15lx时关闭路灯；图中当前时间为20：00-23：59或4：00-5：59时段调用时控程序控制路灯，时控程序包括4-9月的时控子程序和1-3月与10-12月的时控子程序；图中当前时间为0：00-3：59时通过红外传感器检测人行道是否有人调用人行道路灯子程序，通过机器视觉系统判断是否有车辆和车辆的前进方向，调用机动车道子程序；图中其他时间路灯关闭且系统处于等待的运行状态。

本发明结构合理，设计巧妙，极大减少城市路灯对电能的浪费，延长城市路灯的使用寿命，能够满足行人与车辆安全照明的需要，更加智能化、人性化，解决现有目前城市路灯遇阴天光线暗而无法启动路灯，不能根据深夜城市道路是否有人或车辆实现对路灯的智能控制，无法根据车辆行驶方向上随车辆前进方向实现对路灯的智能控制等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。