CN202773151U

CN202773151U - 一种基于电力载波通信的路灯智能控制器

Info

Publication number: CN202773151U
Application number: CN2012204688182U
Authority: CN
Inventors: 张炳炎; 陈聪敏; 潘云相; 陈志亮; 陈洪新
Original assignee: XIAMEN ZHICHUANG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN ZHICHUANG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-09-14

Abstract

本实用新型涉及路灯智能控制领域，具体是涉及一种路灯智能控制系统中的集中控制器。本实用新型的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，包括MCU微控制单元、电源模块、三相电力载波通信模块、单灯控制器管理模块、RS485通信模块、蓄电池充电管理电路、无线数据传输模块、电参量计量与监测模块、时钟电路、存储电路、显示设备、门节点检测模块和声光报警模块。还设有防误控制模块、电缆出线三相继电器控制模块和控制结果反馈模块，对路灯控制结果以及路灯故障情况及时进行反馈，以便及时发现因误操作而导致路灯管理错误，方便监管人员的管理。本实用新型应用于路灯集中控制。

Description

一种基于电力载波通信的路灯智能控制器

技术领域

本实用新型涉及路灯智能控制领域，具体是涉及一种路灯智能控制系统中的集中控制器。

背景技术

随着我国城市化步伐的加快，城市照明建设作为体现城市形象的作用日益受到重视。在城市照明的控制管理范围日益扩大的同时，建设发展也对城市照明也提出了更高更新的要求。其中，路灯作为城市照明的一个重要组成部分，是城市照明管理的重点。

目前路灯的控制管理方式主要有路灯线路集中控制与单灯控制两种。根据建设部、国家发展和改革委员会《关于加强城市照明管理促进节约用电工作意见》( 建城[2004]204号)的要求，大城市的亮灯率要达到 97％，中小城市的亮灯率要达到 95％。因城市照明中的灯具数量很多，例如一个中小城市一般设有五、六万盏路灯，则可采用集中控制方式对其集中管理，可实现对所有路灯统一定时开关控制（或者人工手动控制），节省人力物力资源。但是现有的集中控制方式中的集中控制器无法对路灯控制结果以及单盏路灯故障情况进行反馈，给相关维护管理部门带来诸多不便，管理效率低下。本实用新型主要针对集中控制器的上述问题进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种应用于路灯智能控制系统中的基于电力载波通信的路灯智能控制器，在该路灯智能控制器内增设防误控制模块、电缆出线三相继电器控制模块和控制结果反馈模块，对路灯控制结果以及路灯故障情况及时进行反馈，以便及时发现因误操作而导致路灯管理错误，方便监管人员的管理。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，包括MCU微控制单元、电源模块、三相电力载波通信模块、单灯控制器管理模块、RS485通信模块、蓄电池充电管理电路、无线数据传输模块、电参量计量与监测模块、时钟电路、存储电路、显示设备、门节点检测模块和声光报警模块。所述电源模块的电源端连接至MCU微控制单元的电源端，为MCU微控制单元以及连接至MCU微控制单元的电路模块进行供电；所述三相电力载波通信模块的输入输出端、单灯控制器管理模块的输入输出端、RS485通信模块的输入输出端、蓄电池充电管理电路的输入输出端、无线数据传输模块的输入输出端、电参量计量与监测模块的输入输出端、时钟电路的输入输出端、存储电路的输入输出端和门节点检测模块的输入输出端连接至MCU微控制单元的输入输出端；所述显示设备的输入端和声光报警模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端。

进一步的，该路灯智能控制器还包括防误控制模块、电缆出线三相继电器控制模块和控制结果反馈模块，所述防误控制模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端，所述防误控制模块的输出端连接至电缆出线三相继电器控制模块的输入端，所述电缆出线三相继电器控制模块的输出端连接至控制结果反馈模块的输入端，所述控制结果反馈模块的输入输出端连接MCU微控制单元的输入输出端。

进一步的，所述防误控制模块包括与非门U8A、与非门U8B、电阻R212、电阻R202、电阻R213、电阻R203、电阻R89、电容C118、电容C119，所述与非门U8A和与非门U8B的输入、输出端交叉连接，即与非门U8A的第二输入端连接至与非门U8B的输出端，与非门U8A的输出端连接至与非门U8B的第一输入端，与非门U8A的第一输入端连接电阻R212的一端、电阻R202的一端和电容C118的一端，电容C118的另一端接地，电阻R202的另一端接3.3V电源，电阻R212的另一端连接至MCU微控制单元的RELAYOA引脚。与非门U8B的第二输入端连接电阻R213的一端、电阻R203的一端和电容C119的一端，电容C119的另一端接地，电阻R203的另一端接3.3V电源，电阻R213的另一端连接至MCU微控制单元的RELAYOB引脚。与非门U8B的输出端通过电阻R89连接至电缆出线三相继电器控制模块。

所述电缆出线三相继电器控制模块是由三极管及其外围电路构成，具体包括三极管Q10、三极管Q11、光耦U24、继电器U25、电阻R90、电阻R52、电阻R92、电阻R93、电阻R59、电容C55、电容C26、电容C40、电容C34和二极管D6，电容C55和电阻R90并联后的一端接地，另一端连接防误控制模块的电阻R89的一端和三极管Q10的B极，三极管Q10的E极接地，三极管Q10的C极连接光耦U24的第1脚，光耦U24的第2脚通过电阻R52连接3.3V电源，光耦U24的第4脚连接12V电源，光耦U24的第3脚连接电阻R92的一端和电阻R93的一端，电阻R92的另一端接地，电阻R93的另一端连接电容C26的一端和三极管Q11的B极，电容C26的另一端和三极管Q11的E极接地，三极管Q11的C极通过电阻R59连接至二极管D6的一端和继电器U25的第2脚，二极管D6的另一端、继电器U25的第1脚和电容C40的一端连接12V电源，电容C40的另一端接地；继电器U25的第3脚和第4脚通过电容C34连接。优选的，上述光耦U24是型号为PS2051的光耦。

上述防误控制模块和电缆出线三相继电器控制模块的实现电路中，与非门U8A和与非门U8B的输入、输出端交叉连接，构成基本RS触发器，RS触发器的R、S输入端分别连接MCU微控制单元的两个I/O口，RS触发器的输出端用来控制继电器U25。由于RS触发器的特性，R、S同输入“1”时，输出端保持状态不变，只有当R、S的状态都发生翻转是，RS触发器的输出端才改变状态。利用这个特性，在R、S输入端分别设置上拉电阻R202和电阻R203，当MCU微控制单元由于某种原因发生复位，RS触发器的输入端都为1，则RS触发器的输出端保持原状态，从而保证继电器不会发生误动作。当RS触发器的输出端输出高电平，三极管Q11饱和导通，三极管Q11的C极变为低电平，因此继电器U25的线圈通电，触点位置闭合。

进一步的，所述控制结果反馈模块包括电容C100、光耦U19、电容C53、稳压管DV2、电阻R75、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4，所述电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4串联连接后的一端连接电缆出线三相继电器控制模块，另一端连接稳压管DV2的一端、电容C53的一端和光耦U19的第4脚，稳压管DV2的另一端、电容C53的另一端和光耦U19的第3脚连接至电缆出线三相继电器控制模块；光耦U19的第1脚连接电阻R75的一端、电容C100的一端以及MCU微控制单元，电阻R75的另一端连接3.3V电源，光耦U19的第2脚、电容C100的另一端接地。

上述控制结果反馈模块中，首先采集电缆电压，经降压、光耦隔离反馈给MCU微控制单元。若拉闸控制成功，MCU微控制单元得到低电平信号，若拉闸控制不成功，MCU微控制单元得到高电平信号。其中，各器件作用如下：电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4为降压电阻，稳压管DV2为5.1V稳压管，保护光耦U19的二极管在220V交流电负半周不至于被反向击穿，同时限制光耦U19的输入端电压不超过5.1V。光耦U19起隔离作用，电阻R75为上拉电阻，电容C53起滤波整形作用。

进一步的，所述无线数据传输模块是GPRS/CDMA DTU。

进一步的，该路灯智能控制器还包括开关量检测模块、继电器控制回路模块，所述开关量检测模块的输入输出端、继电器控制回路模块的输入输出端连接至MCU微控制单元的输入输出端。优选的，所述继电器控制回路模块带防误控制模块。

本实用新型采用上述电路结构，通过增设防误控制模块、电缆出线三相继电器控制模块和控制结果反馈模块，对路灯控制结果以及路灯故障情况及时进行反馈，以便及时发现因误操作而导致路灯管理错误，方便监管人员的管理。另外，还设有若干路开关量检测、若干路继电器控制回路，方便功能扩展。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路模块图；

图2是本实用新型实施例的防误控制模块和电缆出线三相继电器控制模块的电路原理图；

图3是本实用新型实施例的控制结果反馈模块的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

作为本实用新型的一个具体实施例，如图1所示，一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，包括MCU微控制单元1、电源模块2、三相电力载波通信模块3、RS485通信模块4、蓄电池充电管理电路5、无线数据传输模块6、电参量计量与监测模块7、防误控制模块8、电缆出线三相继电器控制模块9、控制结果反馈模块10、时钟电路11、存储电路12、显示设备13、门节点检测模块14、声光报警模块15以及单灯控制器管理模块16。

所述电源模块2的电源端连接至MCU微控制单元1的电源端，为MCU微控制单元1以及连接至MCU微控制单元1的电路模块进行供电；所述三相电力载波通信模块3的输入输出端、RS485通信模块4的输入输出端、蓄电池充电管理电路5的输入输出端、无线数据传输模块6的输入输出端、电参量计量与监测模块7的输入输出端、时钟电路11的输入输出端、存储电路12的输入输出端和门节点检测模块14的输入输出端连接至MCU微控制单元1的输入输出端；所述显示设备13的输入端、声光报警模块15的输入端和单灯控制器管理模块16的输入输出端连接至MCU微控制单元1的输出端。所述防误控制模块8的输入端连接至MCU微控制单元1的输出端，所述防误控制模块8的输出端连接至电缆出线三相继电器控制模块9的输入端，所述电缆出线三相继电器控制模块9的输出端连接至控制结果反馈模块10的输入端，所述控制结果反馈模块10的输入输出端连接MCU微控制单元1的输入输出端。

另外，该路灯智能控制器还包括开关量检测模块（若干路开关量检测）、继电器控制回路模块（若干路继电器控制回路）。所述继电器控制回路模块带防误控制模块8，所述开关量检测模块的输入输出端、继电器控制回路模块的输入输出端连接至MCU微控制单元1的输入输出端。

其中，三相电力载波通信模块3一般是由滤波电路、功放电路和耦合电路实现，调制信号通过滤波电路滤波后，进入功放电路放大，最后经过耦合电路进入电力线信道中传输。

RS485通信模块4提供RS485通讯接口。

蓄电池充电管理电路5对充电电池进行充电管理。

无线数据传输模块6是GPRS DTU。GPRS DTU是一种物联网无线数据终端，利用公用运营商网络为用户提供无线长距离数据传输功能。采用高性能的工业级16/32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232和RS485（或RS422）接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能。该GPRS DTU已广泛应用于智能电网、智能交通等各种领域。

电参量计量与监测模块7采集路灯的各种电参量，并对其进行监测。

防误控制模块8包括与非门U8A、与非门U8B、电阻R212、电阻R202、电阻R213、电阻R203、电阻R89、电容C118、电容C119，所述与非门U8A和与非门U8B的输入、输出端交叉连接，即与非门U8A的第二输入端连接至与非门U8B的输出端，与非门U8A的输出端连接至与非门U8B的第一输入端，与非门U8A的第一输入端连接电阻R212的一端、电阻R202的一端和电容C118的一端，电容C118的另一端接地，电阻R202的另一端接3.3V电源，电阻R212的另一端连接至MCU微控制单元1的RELAYOA引脚。与非门U8B的第二输入端连接电阻R213的一端、电阻R203的一端和电容C119的一端，电容C119的另一端接地，电阻R203的另一端接3.3V电源，电阻R213的另一端连接至MCU微控制单元1的RELAYOB引脚。与非门U8B的输出端通过电阻R89连接至电缆出线三相继电器控制模块9。

电缆出线三相继电器控制模块9是由三极管及其外围电路构成，具体包括三极管Q10、三极管Q11、光耦U24、继电器U25、电阻R90、电阻R52、电阻R92、电阻R93、电阻R59、电容C55、电容C26、电容C40、电容C34和二极管D6，电容C55和电阻R90并联后的一端接地，另一端连接防误控制模块8的电阻R89的一端和三极管Q10的B极，三极管Q10的E极接地，三极管Q10的C极连接光耦U24的第1脚，光耦U24的第2脚通过电阻R52连接3.3V电源，光耦U24的第4脚连接12V电源，光耦U24的第3脚连接电阻R92的一端和电阻R93的一端，电阻R92的另一端接地，电阻R93的另一端连接电容C26的一端和三极管Q11的B极，电容C26的另一端和三极管Q11的E极接地，三极管Q11的C极通过电阻R59连接至二极管D6的一端和继电器U25的第2脚，二极管D6的另一端、继电器U25的第1脚和电容C40的一端连接12V电源，电容C40的另一端接地；继电器U25的第3脚和第4脚通过电容C34连接。优选的，上述光耦U24是型号为PS2051的光耦。

上述防误控制模块8和电缆出线三相继电器控制模块9的实现电路中，与非门U8A和与非门U8B的输入、输出端交叉连接，构成基本RS触发器，RS触发器的R、S输入端分别连接MCU微控制单元1的两个I/O口，RS触发器的输出端用来控制继电器U25。由于RS触发器的特性，R、S同输入“1”时，输出端保持状态不变，只有当R、S的状态都发生翻转是，RS触发器的输出端才改变状态。利用这个特性，在R、S输入端分别设置上拉电阻R202和电阻R203，当MCU微控制单元1由于某种原因发生复位，RS触发器的输入端都为1，则RS触发器的输出端保持原状态，从而保证继电器不会发生误动作。当RS触发器的输出端输出高电平，三极管Q11饱和导通，三极管Q11的C极变为低电平，因此继电器U25的线圈通电，触点位置闭合。

其中，电阻R212、电阻R213、电阻R52、电阻R92、电阻R89、电容C118和电容C119是起限流整形作用。电阻R202、电阻R203为上拉电阻，保证MCU微控制单元1在复位状态下RS触发器的输入端仍保持高电平。与非门U8A、与非门U8B构成RS触发器。电容C55、电阻R90使三极管Q10可靠截止，三极管Q10在这里可视为控制开关，当三极管Q10的B极输入高电平，则其C极和E极导通，驱动光耦U24的二极管。光耦U24起隔离作用。继电器U25采用12V驱动，触点容量10A。三极管Q11可视为控制开关，选取VCBO≈VCEOR≧24V，放大倍数在120-240之间。电阻R59与电阻R93主要起限流作用，降低三极管Q11的功耗。电容C26使三极管Q11可靠截止。电容C40起电源滤波作用。二极管D6反向续流，抑制浪涌。电容C34为高压电容，起到保护继电器U25的作用。

控制结果反馈模块10包括电容C100、光耦U19、电容C53、稳压管DV2、电阻R75、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4，所述电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4串联连接后的一端连接电缆出线三相继电器控制模块，另一端连接稳压管DV2的一端、电容C53的一端和光耦U19的第4脚，稳压管DV2的另一端、电容C53的另一端和光耦U19的第3脚连接至电缆出线三相继电器控制模块9；光耦U19的第1脚连接电阻R75的一端、电容C100的一端以及MCU微控制单元1，电阻R75的另一端连接3.3V电源，光耦U19的第2脚、电容C100的另一端接地。

上述控制结果反馈模块10中，首先采集电缆出线三相继电器控制模块9输出的电缆电压，经降压、光耦隔离反馈给MCU微控制单元1。若拉闸控制成功，MCU微控制单元1得到低电平信号，若拉闸控制不成功，MCU微控制单元1得到高电平信号。其中，各器件作用如下：电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4为降压电阻，稳压管DV2为5.1V稳压管，保护光耦U19的二极管在220V交流电负半周不至于被反向击穿，同时限制光耦U19的输入端电压不超过5.1V。光耦U19起隔离作用，电阻R75为上拉电阻，电容C53起滤波整形作用。

时钟电路11、存储电路12、显示设备13、门节点检测模块14和声光报警模块15均为现有技术，非本发明的重点，故这里不再赘述，本领域的技术人员可查阅相关资料来获得。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：

包括：MCU微控制单元、电源模块、三相电力载波通信模块、单灯控制器管理模块、RS485通信模块、蓄电池充电管理电路、无线数据传输模块、电参量计量与监测模块、时钟电路、存储电路、显示设备、门节点检测模块和声光报警模块；

所述电源模块的电源端连接至MCU微控制单元的电源端，为MCU微控制单元以及连接至MCU微控制单元的电路模块进行供电；

所述三相电力载波通信模块的输入输出端、单灯控制器管理模块的输入输出端、RS485通信模块的输入输出端、蓄电池充电管理电路的输入输出端、无线数据传输模块的输入输出端、电参量计量与监测模块的输入输出端、时钟电路的输入输出端、存储电路的输入输出端和门节点检测模块的输入输出端连接至MCU微控制单元的输入输出端；

所述显示设备的输入端和声光报警模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：还包括防误控制模块、电缆出线三相继电器控制模块和控制结果反馈模块；所述防误控制模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端，所述防误控制模块的输出端连接至电缆出线三相继电器控制模块的输入端，所述电缆出线三相继电器控制模块的输出端连接至控制结果反馈模块的输入端，所述控制结果反馈模块的输入输出端连接MCU微控制单元的输入输出端。

3.根据权利要求2所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：所述防误控制模块包括与非门U8A、与非门U8B、电阻R212、电阻R202、电阻R213、电阻R203、电阻R89、电容C118、电容C119，所述与非门U8A的第二输入端连接至与非门U8B的输出端，与非门U8A的输出端连接至与非门U8B的第一输入端，与非门U8A的第一输入端连接电阻R212的一端、电阻R202的一端和电容C118的一端，电容C118的另一端接地，电阻R202的另一端接3.3V电源，电阻R212的另一端连接至MCU微控制单元；与非门U8B的第二输入端连接电阻R213的一端、电阻R203的一端和电容C119的一端，电容C119的另一端接地，电阻R203的另一端接3.3V电源，电阻R213的另一端连接至MCU微控制单元；与非门U8B的输出端通过电阻R89连接至电缆出线三相继电器控制模块。

4.根据权利要求2所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：所述电缆出线三相继电器控制模块是由三极管及其外围电路构成，具体包括三极管Q10、三极管Q11、光耦U24、继电器U25、电阻R90、电阻R52、电阻R92、电阻R93、电阻R59、电容C55、电容C26、电容C40、电容C34和二极管D6；电容C55和电阻R90并联后的一端接地，另一端连接防误控制模块的电阻R89的一端和三极管Q10的B极，三极管Q10的E极接地，三极管Q10的C极连接光耦U24的第1脚，光耦U24的第2脚通过电阻R52连接3.3V电源，光耦U24的第4脚连接12V电源，光耦U24的第3脚连接电阻R92的一端和电阻R93的一端，电阻R92的另一端接地，电阻R93的另一端连接电容C26的一端和三极管Q11的B极，电容C26的另一端和三极管Q11的E极接地，三极管Q11的C极通过电阻R59连接至二极管D6的一端和继电器U25的第2脚，二极管D6的另一端、继电器U25的第1脚和电容C40的一端连接12V电源，电容C40的另一端接地；继电器U25的第3脚和第4脚通过电容C34连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：所述光耦U24是型号为PS2051的光耦。

6.根据权利要求2所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：所述控制结果反馈模块包括电容C100、光耦U19、电容C53、稳压管DV2、电阻R75、电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4，所述电阻RA1、电阻RA2、电阻RA3和电阻RA4串联连接后的一端连接电缆出线三相继电器控制模块，另一端连接稳压管DV2的一端、电容C53的一端和光耦U19的第4脚，稳压管DV2的另一端、电容C53的另一端和光耦U19的第3脚连接至电缆出线三相继电器控制模块；光耦U19的第1脚连接电阻R75的一端、电容C100的一端以及MCU微控制单元，电阻R75的另一端连接3.3V电源，光耦U19的第2脚、电容C100的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：所述无线数据传输模块是GPRS或者CDMA DTU。

8.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信的路灯智能控制器，其特征在于：还包括开关量检测模块、继电器控制回路模块，所述开关量检测模块的输入输出端、继电器控制回路模块的输入输出端连接至MCU微控制单元的输入输出端。