专利名称：一种路灯节能控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，尤其是涉及一种采用了电力载波技术的智能化路灯节 能控制系统。
背景技术：
随着科技的进歩，经济的发展，能源问题越来越受到国家的重视，"创建节约型社会"7H在各行业中得到贯彻落实。目甜各大城市的交通路灯的能源利用率不高，特别是子夜过 后，城市交通道路上的车辆与行人较为稀少，但路灯却长亮不止，直至清晨，人、车稀少 的道路上，仍然保持较高照明度的照明显然是没有必要的，这不仅縮短了照明灯具的使用 寿命，还浪费大量的电能，也不利于我国节约型社会的建设。交通道路上的路灯没有必要时时全部打丌，可以在适当时间段关闭部分路灯，如隔一 个丌一个，或隔两个丌一个，对于车辆与行人特别稀少的交通道路则可以关闭更多的路灯。 长时间以來，道路照明的控制方式一直处于较为落后的状态， 一般來说，主要是采用人工 手动控制、定时控制、光照控制或以上几种控制的组合等方式，但这些技术解决不了上述 问题。还有的通过增装路灯节能控制器来控制路灯，但这需要重新布线，无疑会耗费大量 的人力物力。现有技术不能满足円新月异的城市建设需要。发明内容本实用新型针对现有技术存在的缺点，旨在提供一种设计合理、使用方便、成本低廉 的智能化路灯节能控制系统。该系统利用现有的电力线网络，采用电力载波技术，即通过 电力线来传输控制信号，从而达到控制路灯的目的。本系统综合采用了中心控制、信息传 输、单片机控制、声控、以及自动定时点亮、关闭部分路灯以及实时监控等技术，实现了 自动控制路灯的工作状态，节约了能源。本实用新型采用电力载波技术即采用电力线作为 传输总线，在总线上连接各远端指令接收器即从控制终端(即路灯节点)，控制各路灯的 工作状态，大大减少了因铺设电缆所消耗的经费。具休来说，本实用新型的技术方案是通过下列途径来实现的 一种路灯节能控制系统， 包括 一控制中心，用于接收从控制终端发来的路灯状态信息并作出反应，并向外发送路 灯控制指令；以及一中继器，用于再生与放大控制信息及路灯状态信息；以及—从控制终端，用于接收控制中心发來的路灯控制指令，并控制路灯的工作状态，并 将路灯状态信息发送给控制中心。前面所述控制中心的控制方式有两种，可以通过微机控制或主控制终端直接控制。控制中心由由单片机构成的主控制终端或微机连接部分通过单片机与放大电路、耦合电路和 滤波电路与电力网相联的信号调制解调器相联构成。控制中心的信号调制解调器优选为 KQ-300,微机连接部分还包括232芯片(MAX232AEJE)。前述中继器包括单片机、放大电路、耦合电路、滤波电路和调制解调器，单片机的外 围有存储器，单片机和调制解调器相连，调制解调器通过放大电路、耦合电路和滤波电路 与电力网相连接。前述从控制终端包括声光传感器、单片机、放大电路、耦合电路、滤波电路和调制解 调器，所述单片机与声光传感器和调制解调器相连接，调制解调器通过放大电路、耦合电 路和滤波电路与电力网相连接。本实用新型解决了以下技术难题1、采用了电力载波技术，可利用现有电力网络，无需再布线，大大减少了应用成本； 2、将计算机技术引入到路灯节能控制领域，使路灯控制更加方便简单；3、使用了单片机 技术，使路灯节能控制器更加智能化，同时使控制设备更加稳定可靠。
图1为路灯节能控制系统示意性框图。图2为路灯节能控制系统控制中心框图。图3为路灯节能控制系统中继器框图。图4为路灯节能控制系统从控制终端框图。图5为路灯节能控制系统主控制终端原理电路图。图6为路灯节能控制系统主控制终端主程序示意性框图。图7为路灯节能控制系统主控制终端查询子程序示意性框图。图8为路灯节能控制系统中继器原理电路图。图9为路灯节能控制系统中继器程序示意性框图。图10为路灯节能控制系统从控制终端原理电路图。图11为路灯节能控制系统从控制终端程序示意性框图。
具体实施方式
以下结合附图来对本实用新型的实施方式进行详细描述一、图l为路灯节能控制系统示意性框图。图l示意性的表示，该系统由控制中心、 中继器、从控制终端三部分构成。 1、控制中心部分控制中心用于向外发送一系列的路灯控制指令，接收从控制终端(路灯端)发来的路 灯工作状态信息并作出相应的反应。该部分主要解决了微机与主控制终端的数据双向传 输、主控制终端向电力网发射控制信号及从电力网接收路灯状态信号的问题。控制中心可以有两种控制方式微机通过单片机控制和主控制终端控制。2、 中继器部分该部分主要完成路灯控制信号及路灯状态信号的再生与放大。3、 从控制终端部分该部分用于接收控制中心发來的路灯控制指令并根据指令控制路灯的工作状态，将路 灯的工作状态信号发送给控制中心，根据天气的实际明暗状况将传感器信号转化为控制信 号以控制路灯的亮与灭。采用上述结构的智能化路灯控制系统，可以根据需要方便的控制城市、校园、企业等 的路灯，实现路灯的节能控制。二、 从图2-4可以看出路灯节能控制系统的工作原理1、 控制中心部分的工作原理控制中心原理框图如图2所示，控制中心可以有两种工作方式主控制终端直接控制 方式和微机通过单片机控制方式。采用主控制终端直接控制方式时，控制中心只有一个主控制终端即可完成对路灯的控制，控制信号由单片机发出，经KQ-300进行FSK调制，然 后信号经放大电路、耦合电路耦合到电力网。路灯工作状态信号山电力网经耦合电路、滤 波电路传至KQ-300, KQ-300对信号解调后送至单片机。采用微机控制方式时，控制信号 由微机发出，经串口传至主控单片机，单片机对信号加工处理之后传送至KQ-300， KQ-300 对信号进行FSK调制，然后信号经放大电路、耦合电路耦合到电力网。路灯工作状态信号 的传输与单片机控制方式基本相同，只是信号最后经串口传送至微机。2、 中继器部分的工作原理中继器原理框图如图3所示，该部分的主要功能是对信号的再生和放大。电力网上衰 减后的信号经耦合电路、滤波电路及KQ-300解调后传至单片机，单片机完成对信号的存 储，完成信号的接收功能；接收信号经单片机控制延时后送至KQ-300进行调制，然后经 放大电路、耦合电路耦合至电力网，这样就完成了信号的再生与放大功能。3、 从控制终端部分原理从控制终端原理方框图如图4所示，控制信号经耦合电路、滤波电路及KQ-300解调 后传至单片机，单片机对信号进行识别后发出相应的指令完成对路灯的控制，声、光传 感器传来的信号经单片机处理后产生相应的指令完成对路灯的控制。传感器、路灯等的工 作状态信号经单片机传至KQ-300, KQ-300对信号进行调制后，信号经放大电路、耦合电 路耦合至电力网。三、 从图5-11可以看出路灯节能控制系统的部分电路图及软件工作流程 1、主控制终端部分电路图及软件工作流程主控制终端原理电路图如图5所示，本电路山单片机AT89S52等器件构成的主控部分、 KQ-300等器件构成的信号调制解调部分、三极管Q1、 Q2等器件构成的放大电路部分、耦 合变压器KQ5、 KQ1等器件构成的耦合电路部分及由MAX232AEJE芯片等器件和串口组成的微机连接部分组成。发送信号时，控制信号由单片机的4脚(P1.3脚)模拟单片机串口发 出，发送到KQ-300的4脚(TX调制数据输入脚)，此时，KQ-300的5脚(R/T收发状态控 制脚)，在单片机的控制下处于低电平，KQ-300处于调制发送状态，KQ-300接收到控制信 号后，便将控制信号调制到125 131KHZ的频率，调制信号由1展卩(0TX1载波信号输出脚)、 2脚(0TX2载波信号输出脚)输出载波信号。载波信号经由三极管Ql、 Q2组成的放大电 路放大后，由耦合变压器KQ5及可调电感KQ4、电容CDY耦合到电力线上。接收信号时，由从控制终端发出的信号由电容Cl、 C2经耦合变压器KQ1从电力线上 耦合下来，耦合下来的载波信号发送到KQ-300输入端11脚(IRX载波信号输入脚)，此时， KQ-300的5脚(R/T收发状态控制脚)，在单片机的控制下处于高电平，KQ-300处于解调 接收状态，KQ-300接收到耦合信号后，将耦合信号解调出來，解调信号由8脚(RX解调 后的数据输出脚)送至单片机5脚(P1.5脚)模拟单片机串口接收，而后由单片机对从控 制终端的状态进行判断。如果使用微机作为控制中心，则主控单片机需通过串行口和232电路与计算机通信， 形成PC机控制系统。主控制终端部分软件流程图如图6、图7所示，其程序由主控制终端主程序和主控制 终端査询子程序组成。2、 中继器部分电路图及软件工作流程中继器部分原理电路图如图8所示，电力网上衰减后的信号由中继器进行恢复，经放 大后耦合至电力网。其收发过程与主控制终端类似，但软件流程与主控制终端不同。组成 部件与主控制终端也大致相同，不同之处是中继器的单片机外围有存储器，用于存放和读 取暂存数据。中继器程序流程图如图9所示，中继器对电力线上传输的信号接收、暂存、放大后耦 合至电力网，完成对信号的恢复和放大。3、 从控制终端部分电路图及软件工作流程从控制终端部分电路原理图如图IO所示，本电路由单片机AT89S52等器件构成的主 控部分、KQ-300等信号构成的信号调制解调部分、三极管Q1、 Q2等器件构成的放大电路 部分、耦合变压器KQ5、 KQ1等器件构成的耦合电路部分及声光控电路部分组成。从控制终端与电力线间信号的收发过程与主控制终端收发过程大致相同。接收时，单 片机对接收到的控制信号进行解调、识别和处理，而后，由P2 口发出控制信号来控制路 灯。声光控电路发出的控制信号送至单片机的PO 口，经单片机处理后送至P2 口，由P2 口发出控制信号来控制路灯。从控制终端软件流程图如图11所示。从控制终端从电力网上接收来自主控制终端的 控制指令，根据指令将路灯置于相应的工作状态，并将路灯的工作状态发送至电力网，由 电力网将信号传至控制中心。该系统对路灯照明控制功能强，实用价值高，安装使用方便，易于推广和应用，可实现路灯的智能化管理和控制，有效的节约电力能源，故该课题的研制将获得重大的经济和 社会效益，具有广阔的产业化前景。本智能化路灯节能控制系统能够弥补当前路灯控制器的不足。将现代计算机技术、单 片机技术及电力载波技术推广应用于路灯控制领域，实现了路灯控制的智能化。生产这种 设备所需投资不会太高，工艺也不太复杂。由于采用了电力载波技术避免了再次布线，使 路灯节能控制系统的成本降低，并且施工简单。本智能化路灯节能控制系统采用了电力载波技术，成本造价低，易于推广应用。概括 起来其具有下述主要特点一是该系统的成本较低，实用价值高；二是采用的技术先进且成熟，从而系统的稳定性较高；三是该系统是一个基于电力网的通信网，覆盖面广，分布节点具有分散性，控制中心 对各节点具有定位功能。该项目的开发应用必将在能源节约和电力载波传输技术领域起到重要的作用，具有广 阔的应用市场，该技术的开发应用必将取得重大的经济和社会效益。前面的描述只是该实用新型的具体实施方式
，各种举例说明不对实用新型的实质内容 构成限制，所属技术领域内的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施 方式做修改或变形，而不背离该实用新型的实质和内容。
权利要求1、一种路灯节能控制系统，其特征在于，包括-控制中心，用于接收从控制终端发来的路灯状态信息并作出反应，并向外发送路灯控制指令；以及-中继器，用于再尘与放大控制信息及路灯状态信息；以及-从控制终端，用于接收控制中心发来的路灯控制指令，并控制路灯的工作状态，并将路灯状态信息发送给控制中心。
2、 如权利要求1所述的路灯节能控制系统，其特征在于，所述控制中心包括微机连 接部分/单片机构成的主控制终端、放大电路、耦合电路、滤波电路和调制解调器，所述 单片机构成的主控制终端与调制解调器相连或微机连接部分通过单片机与调制解调器相 连，调制解调器通过放大电路、耦合电路和滤波电路与电力网相连接。
3、 如权利要求1所述的路灯节能控制系统，其特征在于，所述中继器包括单片机、 放大电路、耦合电路、滤波电路和调制解调器，所述单片机的外围有存储器，单片机和调 制解调器相连，调制解调器通过放大电路、耦合电路和滤波电路与电力网相连接。
4、 如权利要求1所述的路灯节能控制系统，其特征在于，所述从控制终端包括声光 传感器、单片机、放大电路、耦合电路、滤波电路和调制解调器，所述单片机与声光传感 器和调制解调器相连接，所述调制解调器通过放大电路、耦合电路和滤波电路与电力网相 连接。
5、 如权利要求2-4任一所述的路灯节能控制系统，其特征在于，所述调制解调器为 KQ-300。
专利摘要本实用新型公开了一种智能路灯节能控制系统，是由控制中心、中继器和从控制终端构成的。控制中心，是由单片机构成的主控制终端或微机连接部分通过单片机与通过放大电路、耦合电路和滤波电路与电力网相联的信号调制解调器相联构成的。中继器，由通过放大电路、滤波电路和耦合电路与电力网相联的信号调制解调器与单片机相联构成，单片机的外围有存储器。从控制终端，由通过放大电路、耦合电路和滤波电路与电力网相联的信号调制解调器与单片机、声光传感器相联构成。本实用新型实现了无需重新布线，大大减少成本的效果，还将计算机技术引入到路灯节能控制领域，使路灯控制更加方便简单，本系统稳定可靠，易于推广应用。
文档编号H05B37/02GK201123156SQ20072015791
公开日2008年9月24日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者于会山, 冀相奎, 商洪亮, 硕 李, 肖文昌, 路灿云 申请人:聊城大学