節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及路燈節(jié)能及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于LED的節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市現(xiàn)代化的急速發(fā)展和新興城鎮(zhèn)的大量涌現(xiàn)，城市路燈照明建設(shè)與改造已成為重要課題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市照明的年用電量約占全國(guó)總發(fā)電量的7%?8%，隨著“十二五”規(guī)劃及節(jié)能減排綜合性工作方案等國(guó)家政策的出臺(tái)，照明節(jié)電已成為除動(dòng)力節(jié)電外的另一重大節(jié)電項(xiàng)目。實(shí)際上道路的照明水平一般是由外部因素決定的，如道路交通流量、周圍環(huán)境亮度和天氣狀況。在不同季節(jié)或不同的夜晚時(shí)間，這些因素都可能有很大變化，如在行人和車輛都較少的后半夜，如照明還維持在交通高峰時(shí)的水平，將造成能源浪費(fèi)。此外，由于道路照明設(shè)計(jì)都會(huì)考慮到維護(hù)系數(shù)的影響，新安裝路燈的道路的照度水平會(huì)超過(guò)實(shí)際需要的20%，隨著照明系統(tǒng)的光衰減才逐步接近實(shí)際所需的照度，這種過(guò)度照明不僅造成能源浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)生光污染。因此，對(duì)路燈照明節(jié)能系統(tǒng)的研宄對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)、推動(dòng)城市現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義?，F(xiàn)有的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，包括路燈終端、電力載波線及計(jì)算機(jī)控制中心。電力載波線通過(guò)電力電纜傳輸信息，計(jì)算機(jī)控制中心主要是通過(guò)軟件和其界面實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的設(shè)置和控制，這些技術(shù)簡(jiǎn)單且已相當(dāng)成熟(如圖1)，但對(duì)路燈終端的設(shè)計(jì)及智能控制技術(shù)應(yīng)用不多。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種可以自動(dòng)檢測(cè)道路交通情況、自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮滅或亮度的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、微波雷達(dá)測(cè)距傳感器、光敏電阻、電流檢測(cè)芯片、LED集成驅(qū)動(dòng)器及LED路燈，單片機(jī)的輸入口分別與微波雷達(dá)測(cè)距傳感器和光敏電阻相連，單片機(jī)的PWM端與LED集成驅(qū)動(dòng)器相連，LED集成驅(qū)動(dòng)器連接LED路燈，在LED集成驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接一電流檢測(cè)芯片的輸入端，該芯片的輸出信號(hào)再與單片機(jī)的輸入口相連。
[0005]單片機(jī)芯片選用自帶A/D轉(zhuǎn)換和PWM輸出的STC12C5201型號(hào)的芯片；微波雷達(dá)測(cè)距傳感器選用多普勒測(cè)距雷達(dá)；光敏電阻選用型號(hào)GL5616光敏電阻；LED集成驅(qū)動(dòng)器選用LM3404恒流驅(qū)動(dòng)集成電路，電流檢測(cè)芯片選用MAX472。
[0006]本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，單片機(jī)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換并作處理，可以自動(dòng)檢測(cè)道路交通情況、自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮滅或亮度，實(shí)現(xiàn)路燈的智能節(jié)能；超聲波測(cè)距受外界環(huán)境影響小，測(cè)量距離遠(yuǎn)，準(zhǔn)確度高；恒流集成驅(qū)動(dòng)器的使用延長(zhǎng)了 LED路燈的使用壽命，調(diào)光方便；電流檢測(cè)芯片配合單片機(jī)能簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地測(cè)定路燈是否損壞，便于及時(shí)維修。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是現(xiàn)有路燈智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0008]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0010]圖1所示是現(xiàn)有節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，由路燈終端、電力載波線和計(jì)算機(jī)控制中心組成，電力載波線位于路燈終端和計(jì)算機(jī)控制中心之間，負(fù)載通信；計(jì)算機(jī)控制中心含有路燈控制平臺(tái)軟件。圖2是節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括單片機(jī)、微波雷達(dá)測(cè)距傳感器、光敏電阻、電流檢測(cè)芯片、LED集成驅(qū)動(dòng)器及LED路燈，單片機(jī)的輸入口與微波雷達(dá)測(cè)距傳感器和光敏電阻相連，單片機(jī)的PWM端與LED集成驅(qū)動(dòng)器相連，LED集成驅(qū)動(dòng)器連接LED路燈。單片機(jī)芯片采用自帶A/D轉(zhuǎn)換和PWM輸出的STC12C5201型號(hào)的芯片，這樣可以減少大量的外圍器件，系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單可靠，在安裝系統(tǒng)前先通過(guò)軟件把單片機(jī)的PWM輸出的占空比設(shè)定為三個(gè)值，一個(gè)占空比為O的值、一個(gè)占空比較大的值、一個(gè)占空比較小的值。所述的微波雷達(dá)測(cè)距傳感器采用長(zhǎng)距離測(cè)距傳感器，在此可采用多普勒測(cè)距雷達(dá)，能檢測(cè)到距離很遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)物體，可以使單片機(jī)和路燈有足夠的反應(yīng)時(shí)間。所述的光敏電阻可采用型號(hào)GL5616光敏電阻。所述的LED集成驅(qū)動(dòng)器可采用LM3404恒流驅(qū)動(dòng)集成電路，它的效率高達(dá)95%，可以利用PWM信號(hào)調(diào)節(jié)LED燈亮度，在LED損壞、斷路時(shí)能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行可靠保護(hù)，使用PWM調(diào)節(jié)LED燈的亮度的優(yōu)點(diǎn)是可以延長(zhǎng)LED燈的使用壽命。所述的電流檢測(cè)芯片采用MAX472，它只需要少量的外圍元件，就可以精確地檢測(cè)出工作時(shí)LED燈的電流大小，并把它輸入單片機(jī)。單片機(jī)先對(duì)輸入的信息進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)運(yùn)行單片機(jī)內(nèi)的程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，單片機(jī)的決策通過(guò)其PWM端與LED集成驅(qū)動(dòng)器相連接得以執(zhí)行。
[0011]本智能控制系統(tǒng)的處理過(guò)程如下:首先是如果光敏電阻阻值經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后大于單片機(jī)的照度預(yù)設(shè)值，說(shuō)明此時(shí)光線弱，單片機(jī)就輸出一個(gè)占空比較小的PWM波使LED集成驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)LED燈亮起，但此時(shí)燈亮度不大，比較節(jié)能；否則，說(shuō)明此時(shí)光線還強(qiáng)，不需要開路燈，PWM的占空比為0，LED燈不亮。然后在LED燈亮的情況下再使用微波雷達(dá)對(duì)車輛和行人進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到物體，單片機(jī)就輸出占空比較大的PWM波，此時(shí)被驅(qū)動(dòng)的LED燈亮度較大，可提供足夠的光照；若過(guò)一小段時(shí)間，微波雷達(dá)檢測(cè)不到車輛和行人信號(hào)，單片機(jī)重新輸出占空比較小的PWM波，路燈重回節(jié)能點(diǎn)亮狀態(tài)。在路燈工作時(shí)，電流檢測(cè)芯片可以每隔一段時(shí)間對(duì)LED燈的電流進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)值輸入單片機(jī)的I/O 口進(jìn)行檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換，若轉(zhuǎn)換值不在路燈正常工作電流值的范圍內(nèi)，則判為路燈故障，單片機(jī)可以把故障信息通過(guò)電力載波線報(bào)告給計(jì)算機(jī)控制中心，以便維修人員及時(shí)對(duì)路燈進(jìn)行維修。
[0012]微波雷達(dá)測(cè)距傳感器雖然比紅外測(cè)距傳感器、超聲波測(cè)距傳感器價(jià)格較貴，但其優(yōu)點(diǎn)一是測(cè)量距離遠(yuǎn)，長(zhǎng)距離微波傳感器測(cè)量距離可達(dá)100米以上；二是受外界環(huán)境影響小，準(zhǔn)確度高。它可以檢測(cè)到道路上行人或車輛是否到來(lái)，然后把這種信息傳輸給單片機(jī)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換并作處理，由單片機(jī)決定LED的光線強(qiáng)弱。光敏電阻用來(lái)檢測(cè)環(huán)境光線強(qiáng)弱，檢測(cè)結(jié)果傳輸給單片機(jī)后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，與單片機(jī)內(nèi)的原設(shè)置值相比較，由單片機(jī)決定路燈是否開啟。單片機(jī)接收并處理檢測(cè)裝置傳輸?shù)男盘?hào)，同時(shí)也輸出驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以對(duì)LED燈智能控制。LED集成驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)LED燈，選用集成驅(qū)動(dòng)器主要是考慮到安裝維護(hù)方便。另外為了 LED燈的使用壽命和調(diào)光方便，采用了 PWM控制的恒流集成驅(qū)動(dòng)器。路燈采用白色LED燈串聯(lián)結(jié)構(gòu)，LED燈的優(yōu)點(diǎn)是光效高，光衰慢，壽命長(zhǎng)。電流檢測(cè)芯片作用是檢測(cè)LED路燈的電流，然后把采樣的信號(hào)送入單片機(jī)，由單片機(jī)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后與LED正常工作時(shí)的電流值相比較，如果不是正常電流值，說(shuō)明些時(shí)路燈故障，單片機(jī)會(huì)把故障路燈的編號(hào)通過(guò)電力載波線傳輸線計(jì)算機(jī)控制中心，以便相關(guān)人員處理。
[0013]通過(guò)本設(shè)計(jì)方案可以看出，由于使用了微波雷達(dá)傳感，自帶A/D和PWM的單片機(jī)，LED集成驅(qū)動(dòng)器，電流檢測(cè)芯片，整個(gè)系統(tǒng)非常穩(wěn)定可靠且檢修方便；由于使用了 LED作為路燈，使得整個(gè)系統(tǒng)的電能利用率較好，可以自動(dòng)調(diào)光，功耗相較以往的高壓鈉燈要低很多。
[0014]本系統(tǒng)能夠達(dá)到自動(dòng)控制路燈開關(guān)和節(jié)能降耗的目的。但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施方案的限制，其他任何在本設(shè)計(jì)原理之內(nèi)所做的修改、替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、微波雷達(dá)測(cè)距傳感器、光敏電阻、電流檢測(cè)芯片、LED集成驅(qū)動(dòng)器及LED路燈，其特征在于:單片機(jī)的輸入口分別與微波雷達(dá)測(cè)距傳感器和光敏電阻相連，單片機(jī)的PWM端與LED集成驅(qū)動(dòng)器相連，LED集成驅(qū)動(dòng)器連接LED路燈，在LED集成驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接一電流檢測(cè)芯片的輸入端，該芯片的輸出信號(hào)再與單片機(jī)的輸入口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)，其特征是:單片機(jī)選用自帶A/D轉(zhuǎn)換和PWM輸出的STC12C5201型號(hào)的芯片；微波雷達(dá)測(cè)距傳感器選用多普勒測(cè)距雷達(dá)；光敏電阻選用型號(hào)GL5616光敏電阻；LED集成驅(qū)動(dòng)器選用LM3404恒流驅(qū)動(dòng)集成電路，電流檢測(cè)芯片采用MAX472。
【專利摘要】節(jié)能路燈終端智能控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、微波雷達(dá)測(cè)距傳感器、光敏電阻、電流檢測(cè)芯片、LED集成驅(qū)動(dòng)器及LED路燈，單片機(jī)的輸入口分別與微波雷達(dá)測(cè)距傳感器和光敏電阻相連，單片機(jī)的PWM端與LED集成驅(qū)動(dòng)器相連，LED集成驅(qū)動(dòng)器連接LED路燈，在LED集成驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接一電流檢測(cè)芯片的輸入端，該芯片的輸出信號(hào)再與單片機(jī)的輸入口相連。本實(shí)用新型的單片機(jī)選用STC12C5201型號(hào)的芯片，可以自動(dòng)檢測(cè)道路交通情況、自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮滅或亮度，實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能；超聲波測(cè)量距離遠(yuǎn)，準(zhǔn)確度高；恒流集成驅(qū)動(dòng)器的使用延長(zhǎng)了LED路燈的使用壽命，調(diào)光方便；電流檢測(cè)芯片配合單片機(jī)能簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地測(cè)定路燈是否損壞，便于及時(shí)維修。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號(hào)】CN204335114
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520070308
【發(fā)明人】李海娜, 羅慶躍, 陳雪梅
【申請(qǐng)人】邵陽(yáng)學(xué)院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日