一种智能路灯的制作方法

1.本发明涉及路灯技术领域，特别是涉及一种智能路灯。


背景技术：

2.路灯是一个城市的基础设施的重要组成部分，也是人类生活中必不可少的照明工具。但目前大部分的路灯仍需要人工进行手动控制，或者根据预设的时间表定时自动开关，并不能根据当前环境的变化及时调整路灯的开关或者亮度的变换，从而造成了巨大的能源浪费。此外路灯的控制模式单一，智能化程度较低，难以满足不同使用环境下对灯光亮度的使用需求。因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种智能路灯，可以解决目前路灯存在的能源浪费、智能化程度低等问题。
4.本发明提供一种智能路灯，包括：电源模块、信号采集模块、控制模块以及光源模块；所述电源模块与所述控制模块、信号采集模块以及光源模块分别电性连接，用于提供工作电压；所述控制模块与所述信号采集模块以及光源模块分别电性连接，所述信号采集模块用于从所述智能路灯的周围环境中采集路灯亮度调节参考信息，并将所述路灯亮度调节参考信息提供给所述控制模块，所述控制模块用于根据所述路灯亮度调节参考信息调节所述光源模块的发光亮度。
5.进一步地，所述智能路灯还包括无线通信模块和显示模块；所述无线通信模块与所述电源模块以及控制模块分别电性连接，用于在所述控制模块控制下将所述智能路灯的工作状态信息以及所述路灯亮度调节参考信息上传到云端；所述显示模块也与所述电源模块以及控制模块分别电性连接，用于在所述控制模块控制下实时显示所述智能路灯的工作状态信息以及所述路灯亮度调节参考信息。
6.进一步地，所述电源模块包括电源以及降压模块，所述电源通过所述降压模块与所述控制模块、信号采集模块、显示模块以及无线通信模块分别电性连接，所述降压模块用于将所述电源提供的电压调节到所述工作电压。
7.进一步地，所述工作电压包括第一工作电压和第二工作电压，所述第一工作电压高于所述第二工作电压，所述第一工作电压用于给所述控制模块供电，所述第二工作电压用于给所述显示模块以及无线通信模块供电。
8.进一步地，所述控制模块包括处理器和与所述处理器电性连接的数字可调电阻模块，所述数字可调电阻模块还与所述光源模块电性连接，用于在所述处理器的控制下将所述第一工作电压调节到用于控制所述光源模块达到预设发光亮度的亮度控制电压，并将所述亮度控制电压提供给所述光源模块。
9.进一步地，所述处理器还用于根据所述路灯亮度调节参考信息，基于pid算法中的pd控制算法调节所述光源模块的发光亮度。
10.进一步地，所述信号采集模块包括光照度采集模块和温湿度采集模块，所述光照度采集模块用于采集所述智能路灯的周围环境中的预设的第一采集范围内的光照度信息，所述温湿度采集模块用于采集所述智能路灯的周围环境中的预设的第二采集范围内的温湿度信息。
11.进一步地，所述无线通信模块还用于与移动设备进行通信连接，使所述智能路灯与所述移动设备建立远程通信。
12.进一步地，所述智能路灯还包括与所述控制模块电性连接的按键模块，用于手动调节所述智能路灯的亮度。
13.进一步地，所述智能路灯具有三种控制模式：手动控制模式，远程控制模式和自动控制模式；所述手动控制模式用于通过所述按键模块控制所述智能路灯的开关与亮度，所述远程控制模式用于通过与所述无线通信模块通信连接的移动设备远程控制所述智能路灯的开关与亮度，所述自动控制模式用于通过所述控制模块根据所述路灯亮度调节参考信息自动控制所述智能路灯的开关与亮度。
14.本发明提供的智能路灯能够根据当前环境的变化及时自动调整路灯的开关或者亮度的变化，减少了能源的浪费，并且提供三种控制模式，能够满足不同使用环境下对灯光亮度的使用需求，可以远程控制智能路灯的开关以及亮度的变化，提高了智能化程度。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1为本发明实施例的智能路灯的系统框图；
17.图2为本发明实施例提供的降压模块的电路示意图；
18.图3为本发明实施例提供的数字可调电阻模块的电路示意图；
19.图4为本发明实施例智能路灯的三种工作模式示意图。
具体实施方式
20.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预期目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制，可能未示出某些公知的部分。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
21.如图1所示，本发明一实施例中提供了一种智能路灯，包括包括：电源模块110、信号采集模块130、控制模块120以及光源模块160；电源模块110与控制模块120、信号采集模块130以及光源模块160分别电性连接，用于提供工作电压；控制模块120与信号采集模块130以及光源模块160分别电性连接，信号采集模块130用于从智能路灯的周围环境中采集路灯亮度调节参考信息，并将路灯亮度调节参考信息提供给控制模块120，控制模块120用于根据路灯亮度调节参考信息调节光源模块160的发光亮度。
22.在本实施例中，智能路灯还包括无线通信模块140和显示模块150；无线通信模块140与电源模块110以及控制模块120分别电性连接，用于在控制模块120控制下将智能路灯的工作状态信息以及路灯亮度调节参考信息上传到云端；显示模块150也与电源模块110以及控制模块120分别电性连接，用于在控制模块120控制下实时显示智能路灯的工作状态信息以及路灯亮度调节参考信息。
23.在本实施例中，电源模块110包括电源111以及降压模块112，电源111通过降压模块112与控制模块120、信号采集模块130、显示模块150以及无线通信模块140分别电性连接，电源111采用10～15v可调直流稳压电源，电压输出稳定，且输出电压可调，使用方便又便于测量，且电流低同时对电路有短路保护作用，安全性高，符合用电安全准则，可以完美满足设计要求。降压模块112用于将电源111提供的电压调节到工作电压。降压模块112采用lm2596开关电压调节器，能够输出3a的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，具有3.3v、5v固定输出版本，降压模块的电路如图2所示，通过改变电路中电阻r1与r2的比值，就可改变输出的电压。本实施方式中，工作电压包括第一工作电压和第二工作电压，第一工作电压优选5v，第二工作电压优选3.3v，第一工作电压用于给控制模块120供电，第二工作电压用于给显示模块150以及无线通信模块140供电。
24.在本实施例中，控制模块120包括处理器121和与处理器121电性连接的数字可调电阻模块122，处理器121采用stm32系列微控制器，stm32系列微控制器的运行主频可达72mhz以上，内置ad转换模块，片内资源非常丰富，具有一系列丰富的外设接口，且高达256kb以上的片上闪存以及32位处理性能，能够在复杂程序处理上表现优异。数字可调电阻模块122还与光源模块160电性连接，用于在处理器121的控制下将第一工作电压调节到用于控制光源模块160达到预设发光亮度的亮度控制电压，并将亮度控制电压提供给光源模块160。如图3所示，数字可调电阻模块122采用x9c103数字电位器，亦称为数控可编程电阻器进行电路控制，代替了传统机械电位器，即模拟电位器的新型cmos数字、模拟混合信号处理的集成电路。x9c103数字电位器是100阶的数字电位器，其阻值范围为4ω～10kω，3.0v～5.5v宽电压供电，其片选输入端cs、升降输入端u/d、增加输入端inc分别与处理器121电性连接，滑动端vw与光源模块160电性连接，处理器121通过cs、u/d、inc三个输入端控制滑动端vw在电阻阵列中移动的位置，进而控制输出阻值，改变电路的功率大小，进而控制光源模块160的发光亮度。
25.在本实施例中，光源模块160的发光光源采用不小于30颗高亮的led灯组成的灯板，使供电电压可以控制在12v安全范围内，可以通过调整灯板供电电压大小控制led灯光的亮度，使在灯板下方0.5m范围内亮度保持均匀并可超过1000lx。
26.在本实施例中，处理器121还用于根据路灯亮度调节参考信息，基于pid算法中的pd控制算法调节光源模块160的发光亮度。处理器121通过信号采集模块130不断地检测当前光源模块160中led灯的亮度，并与设定的亮度值进行比较，得到偏差值，处理器121按照预定的算法得到照度误差比例p，通过动态调整内部pwm模块更改pwm输出波形的占空比，然后通过光源模块160的驱动电路实现led灯亮度的改变。计算出的照度误差比例p越大，调节的速度越快，但调节的速度过快，可能造成led灯在调节的过程中出现屏闪现象，处理器121按照预定的算法可以通过照度误差微分d获得led灯照度的变化率，通过算法分析能够预见偏差变化的趋势，产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，通过算法中的微分调节作
用消除，可以改善调节系统的动态性能，避免使led灯在调节过程出现屏闪。在微分时间选择合适的情况下，可以减少调节时间，更好的应对环境光突变的状况。采用传统pid算法对pwm波进行控制，使控制原理简单，稳定性好且易于实现。
27.在本实施例中，信号采集模块130包括光照度采集模块和温湿度采集模块，光照度采集模块用于采集智能路灯的周围环境中的预设的第一采集范围内的光照度信息，并实时采集光源模块led灯的亮度，反馈给处理器121。温湿度采集模块用于采集智能路灯的周围环境中的预设的第二采集范围内的温湿度信息。当智能路灯周围的环境发生变化时，光照度采集模块和温湿度采集模块通过将采集到的光照度信息以及温湿度信息反馈给处理器121，处理器121根据收到的光照度信息以及温湿度信息及时调整输出的pwm波形，改变led灯的亮度，并将当前智能路灯的工作状态以及与调节路灯亮度的参考信息在显示模块150上实时显示。
28.在本实施例中，无线通信模块140还用于与移动设备进行通信连接，使智能路灯与移动设备建立远程通信。无线通信模块140采用esp8266模块，处理器121通过串口先向esp8266无线模块发送at指令测试其模块是否正常；再通过at+rst指令对esp8266模块进行复位；通过指令at+cipclose来关闭pcp文件，断开tcp/udp连接；通过at+cwmode＝1指令将其工作模式设置成sta模式，sta模式是esp8266模块通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制的工作模式；通过at+cwdhcp＝1指令来设置dhcp的解析，再通过指令at+cwhjap＝\wifi的名字\,\wifi的密码\，使esp8266模块加入连接的路由，最后通过指令at+cipstart＝\tcp\,\域名\，或其对应的\ip号\,\tcp的端口\加入服务器，完成对连接的初始化操作。在完成连接的初始化操作后，便可通过已加入该路由的移动设备，如手机、平板电脑对智能路灯进行远程控制。
29.在本实施例中，智能路灯还包括与控制模块120电性连接的按键模块，用于手动调节智能路灯的亮度。在其他一些实施例中，也可以将按键模块设置在显示模块150中，直接通过显示模块150进行手动调节智能路灯的亮度。
30.在本实施例中，如图4所示，智能路灯具有三种控制模式：手动控制模式，远程控制模式和自动控制模式；手动控制模式用于通过按键模块控制智能路灯的开关与亮度，通过按键+和按键-输入数字电平信号给处理器，处理器通过控制数字电位器控制光源模块驱动电路的功率，进而调整led灯的亮度。远程控制模式用于通过与无线通信模块通信连接的移动设备远程控制智能路灯的开关与亮度，处理器将智能路灯的工作状态以及路灯调节参考信息上传到onenet云平台，与无线通信模块建立通信连接的移动设备通过onenet云平台获取智能路灯当前的工作信息，根据使用需求远程控制智能路灯的开关状态，以及灯光的亮度，通过远程控制模式还可以对所连接的智能路灯进行实时监控。自动控制模式用于通过控制模块根据路灯亮度调节参考信息自动控制智能路灯的开关与亮度，在智能路灯未被设定为手动模式或者远程控制模式时，智能路灯会自动切换为自动控制模式，根据信号采集模块采集到的路灯周围的环境变化时相关的亮度调节参考信息，在控制模块的控制下，通过pid算法自动调节智能路灯的开关与亮度。
31.本发明实施例中提供的智能路灯能够根据当前环境的变化及时自动调整路灯的开关或者亮度的变化，减少了能源的浪费，并且提供三种控制模式，能够满足不同使用环境下对灯光亮度的使用需求，可以远程控制智能路灯的开关以及亮度的变化，提高了智能化
程度，使路灯的控制不再受距离、地域、气候差别的限制，即使在天气状况不好的情况下也依然可以实现最优的照明。
32.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
33.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。