專利名稱：智能路燈路段交換機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種路燈路段交換機(jī)，尤其涉及一種用于智
能照明系統(tǒng)的智能路燈路段交換機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對城市道路照明的需求也更大， 現(xiàn)有的城市路燈采用現(xiàn)場維護(hù)和管理的方式，由維護(hù)工作人員定期對路燈進(jìn)行檢修，沒有 有效的監(jiān)控手段，不能隨時掌握路燈的運(yùn)行情況。同時，大部分照明系統(tǒng)只能以區(qū)域為單位 對照明設(shè)備進(jìn)行簡單的開關(guān)控制，能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，分組節(jié)能控制方法欠缺人性化，不能 實現(xiàn)信息融合以及遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，對照明設(shè)備的維護(hù)相當(dāng)困難，同時也存在對照明設(shè)備防 盜、線路防盜無能為力等。而且，隨著城市的不斷發(fā)展，控制范圍越來越大，現(xiàn)行的控制方法 無法及時反映照明設(shè)施的運(yùn)行情況，使得維修工作十分被動。運(yùn)行過程中的故障問題只有 等待巡視人員到達(dá)現(xiàn)場才能發(fā)現(xiàn)，或者被動地等待市民的電話反映。 隨著照明系統(tǒng)應(yīng)用場合的不斷變化，應(yīng)用情況也逐步復(fù)雜和豐富多彩，諸如城市 照明、隧道照明、長距離橋梁照明、港口碼頭機(jī)場等集散中心照明等對控制范圍、控制方式 等控制要求隨之提高。從控制范圍來講，現(xiàn)有的點(diǎn)控制方式和區(qū)域控制方式直接對單燈進(jìn) 行控制和對在某個區(qū)域范圍照明控制的方式已無法滿足現(xiàn)代的照明控制要求；從控制方式 來講，現(xiàn)有簡單的對開關(guān)控制的方法已不能完成所需要的控制。 為了滿足城市建設(shè)發(fā)展對道路照明以及景觀照明的需求，同時做到實現(xiàn)綠色照
明、提高管理效率和降低運(yùn)行成本，國內(nèi)外各公司紛紛提出了各自的解決方案。 發(fā)明專利《節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)及其方法》(授權(quán)號ZL02137581. X)，提出了
通過用擴(kuò)頻電力載波通訊控制路燈前端控制器，通過TP0方式動態(tài)控制管理照明光源的輸
出功率來實現(xiàn)對任意光源的開啟、關(guān)閉、分時降功和運(yùn)行狀態(tài)檢測的控制。 發(fā)明專利《具有遠(yuǎn)程和本地控制功能的數(shù)字可尋址照明控制系統(tǒng)及方法》(申請
號200810120682. 4)，提出了一種改進(jìn)DALI接口和從節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程和本地控制功能的
數(shù)字可尋址照明控制。 發(fā)明專利《環(huán)保型智能路燈降電流節(jié)能控制設(shè)備及方法》(申請?zhí)?200610025458. 8)，采用多抽頭降功率鎮(zhèn)流器實現(xiàn)降電流控制。 上述路燈節(jié)能控制裝置和方法大多包含無線通訊技術(shù)，擴(kuò)頻載波通訊技術(shù)，遠(yuǎn)程 控制路燈定時開、關(guān)、定時單燈降功率節(jié)能。存在以下問題 1、電力線載波通訊需要路燈供電專用線，在大多數(shù)城市難以實現(xiàn)，并且抗干擾性
能較低，系統(tǒng)可靠性較差?，F(xiàn)有電力載波通訊的通信距離只有幾十米，最高也只有幾百米。 2、分時對單燈的開啟、關(guān)閉、分時降功采用設(shè)置多個開關(guān)柜，分檔降壓采用電磁模
式，雖然達(dá)到了一定的節(jié)電效果，但是耗用材料大仍存在能源和環(huán)境問題。 3、采用DALI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實現(xiàn)主從式遠(yuǎn)程控制的方法存在作用距離近，從節(jié)點(diǎn)少從
而導(dǎo)致系統(tǒng)控制容量小的缺點(diǎn)。
4、固定降壓方式節(jié)電率低，同時容易導(dǎo)致電壓不穩(wěn)，嚴(yán)重影響路燈使用壽命。
5、系統(tǒng)或設(shè)備大都缺少自我保護(hù)功能，或保護(hù)功能不完備。 6、缺少氣象聯(lián)動，電纜防盜報警，動態(tài)電子地圖顯示等功能，控制功能單一，很難 適應(yīng)現(xiàn)代化城市路燈建設(shè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于智能照明系統(tǒng)的智能路燈路段交換 機(jī)，可消除現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種智能路燈路段交換機(jī)，該路段交換機(jī)控制若干路燈終端控制器，各路燈終端 控制器分別控制若干路燈；所述路段交換機(jī)包括電源模塊、集中控制模塊、通信模塊，所述 集中控制模塊分別與電源模塊、通信模塊連接；所述通信模塊包括載波通信模塊或/和 GPRS通信模塊或/和Zigbee通信模塊。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電源模塊包括依次連接的變壓器、整流電路、穩(wěn) 壓電路和濾波電路；交流市電220V輸入電源模塊，通過變壓器降壓、全橋鎮(zhèn)流、穩(wěn)壓、濾波 后輸出多路不同直流電壓分別給集中控制模塊、載波通信模塊、GPRS通信模塊和Zigbee通 信模塊提供電源。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述集中控制模塊包括實時時鐘電路、FLASH存儲 電路、SDRAM電路、電力監(jiān)控模塊、網(wǎng)絡(luò)接口電路、串口電路、調(diào)試電路；實時時鐘電路包括 實時時鐘芯片和鋰電池，實時時鐘在系統(tǒng)斷電的情況下為實時時鐘電路供電，保證時間的 精確運(yùn)行；在系統(tǒng)有點(diǎn)的情況下，鋰電池自動進(jìn)行充電；調(diào)試電路采用串口方式與PC機(jī)通 信，用來在產(chǎn)品開發(fā)時進(jìn)行系統(tǒng)測試和調(diào)試和后期系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置；SDRAM電路在 系統(tǒng)中主要作為程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)啟動時，CPU首先讀取啟動代碼，在 完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼調(diào)入SDRAM電路中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，同時，系 統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM電路中；FLASH存儲電路用于系統(tǒng)中的代碼存放， 常量表以及在系統(tǒng)掉電后需要保持的用戶數(shù)據(jù)的存儲；網(wǎng)絡(luò)接口電路為智能路燈路段交 換機(jī)的重要通信接口，實現(xiàn)全部的10/100M以太網(wǎng)物理層功能，包括物理層編碼子層、物理 層介質(zhì)連接設(shè)備、雙絞線物理媒介相關(guān)子層、10Base-Tx編解碼和雙絞線媒介訪問單元；所 述網(wǎng)絡(luò)接口電路可在NIC、 MAU、 CNR、 ACR、以太網(wǎng)HUB、以太網(wǎng)交換機(jī)中使用，同時用于任何 有以太網(wǎng)MAC并且需要一個物理上的雙絞線連接或一個光纖PECL接口以連接一個外部的 100base-FX光纖收發(fā)器模塊的嵌入式系統(tǒng)。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述載波通信模塊采用若干塊單相載波電路級聯(lián)而 成，每單相載波通信電路包括載波控制芯片、載波信號發(fā)射電路、載波信號接收電路和運(yùn)行 指示燈；載波信號的發(fā)射方式為載波芯片的載波信號經(jīng)過放大后調(diào)制到電力線上；載波信 號接收采用單級諧振方式，通過電壓跟隨器做緩沖和隔離后，再經(jīng)過比較電路輸出，最后把 信號傳遞給載波芯片處理；載波電路工作狀態(tài)運(yùn)行指示燈用于載波信號收發(fā)指示和串口信 號收發(fā)指示。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述載波通信模塊采用三塊單相載波電路級聯(lián)而 成。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述GPRS通信模塊包括TCP/IP單片機(jī)模塊、GPRS模 塊、SIM卡座、外部接口和擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器；單片機(jī)模塊主要實現(xiàn)初始化GPRS無線模塊，與 目的終端建立連接；通過外部接口和集中控制模塊連接，通過串口協(xié)議利用集中控制模塊 進(jìn)行通信，實現(xiàn)智能路燈路段交換機(jī)通信方式的擴(kuò)展；擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器部分用作程序存儲 器，用于存儲嵌入式實時操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；GPRS通信模塊作為無線收發(fā)模塊，把從單 片機(jī)發(fā)生過來的IP包或基站傳來的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后再轉(zhuǎn)發(fā)。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述Zigbee通信模塊采用2. 4GHzIEEE802. 15. 4標(biāo) 準(zhǔn)的射頻發(fā)送器，其外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和集中控制器 接口電路；芯片本振信號由外部有源晶振提供，或由內(nèi)部電路提供；射頻輸入/輸出匹配電 路主要用來匹配芯片的輸入輸出阻抗，同時為芯片提供直流偏置；集中控制器接口電路實 現(xiàn)智能路燈路段交換機(jī)通信方式的擴(kuò)展，通過集中控制器設(shè)置Zigbee芯片的工作模式、讀 /寫緩存數(shù)據(jù)、讀/寫狀態(tài)寄存器、設(shè)置發(fā)射/接收緩存器。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述智能路燈路段交換機(jī)還連接一遠(yuǎn)程控制中心， 遠(yuǎn)程控制中心在遠(yuǎn)程通過智能路燈路段交換機(jī)控制與該智能路燈路段交換機(jī)連接的各路 燈終端控制器，從而控制各路燈。所述遠(yuǎn)程控制中心對智能路段控制器發(fā)出控制信號并返 回包括各控制對象、各路燈終端控制器、各智能路段控制器在內(nèi)的所有被控制設(shè)備的工作 狀態(tài)參數(shù)，控制全路段的路燈，或控制某一個/多個路段的路燈。 本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用計算機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種新型總線 技術(shù)和自動化技術(shù)等應(yīng)用于照明控制中，技術(shù)先進(jìn)，在不影響原有配電設(shè)施的情況下安裝， 施工周期短，施工成本費(fèi)用低。系統(tǒng)可脫離控制中心獨(dú)立根據(jù)預(yù)定程序運(yùn)行；不僅所有工作 參數(shù)可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定和修改，用戶還可根據(jù)現(xiàn)場情況(如全夜燈、半夜燈等各種 類型)自行組合各終端的工作參數(shù)，從而既保證了監(jiān)控終端設(shè)備的通用性，又保證了系統(tǒng) 具有極大的靈活性。 本發(fā)明提出的用于智能照明系統(tǒng)的智能路燈路段交換機(jī)，可實現(xiàn)單點(diǎn)多控，一個 燈柱上多個不同功能光源的單個或全部控制；實現(xiàn)單燈控制，全線路可對任意光源進(jìn)行獨(dú) 立控制；實現(xiàn)單燈功率轉(zhuǎn)換，對不改變現(xiàn)有產(chǎn)品的情況下改變現(xiàn)有功率；實現(xiàn)單燈降功率 控制，對用戶已有功率轉(zhuǎn)換功能的情況下進(jìn)行控制和功率轉(zhuǎn)換；實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制終端獨(dú)立運(yùn) 行；實現(xiàn)遠(yuǎn)程地理位置顯示；實現(xiàn)變頻啟動/自動穩(wěn)壓功能；實現(xiàn)自動/人工調(diào)光；實現(xiàn)方 案預(yù)設(shè)、即時控制、電力監(jiān)測、系統(tǒng)故障報警、統(tǒng)計分析與查詢、系統(tǒng)維護(hù)和管理。
用戶可根據(jù)實際道路照明狀況，科學(xué)設(shè)定節(jié)能時間和節(jié)能比率采用新的降功率節(jié) 能模式運(yùn)行，全程降功率開運(yùn)行時，節(jié)電可達(dá)30% 40%。整套系統(tǒng)的配合使用，最高節(jié)點(diǎn) 可達(dá)60%;同時，系統(tǒng)可遠(yuǎn)程智能控制路燈、霧燈和景觀燈等，控制整合的同時，可節(jié)約系統(tǒng) 供電回路線纜、配電開關(guān)設(shè)施和施工工程量，采用本發(fā)明的方法后，可將不同功能的光源回 路共用一個回路線纜上分別控制，實現(xiàn)不同功能的功能需求，僅以電纜為例，鋪設(shè)10公里 電纜，同時安裝路燈和霧燈，可節(jié)省電纜10*2*1000*94. 61 = 1892200元(電纜型號VV22 4*35+1*16上海2008年10月份報價94. 61元/M計算)；采用單燈變頻開啟穩(wěn)壓運(yùn)行措施， 可降低供電電壓波動對系統(tǒng)及燈具壽命影響，平均可延長燈具實際情況壽命1. 5倍以上， 不但減少了燈具損耗，還極大地節(jié)省了燈具的購置費(fèi)和更換費(fèi)，尤其在節(jié)省維護(hù)費(fèi)用方面 效果顯著；系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)行情況自動化控制，不需要專派人員、車輛上路占道巡查，不僅減少
7了巡燈人員和車輛損耗，降低了維修成本，節(jié)約人力支出，也減少了車輛尾氣排放。


圖1為本發(fā)明智能路燈路段交換機(jī)的組成示意圖。
圖2為集中控制模塊的組成示意圖。 圖3為電源模塊的組成示意圖。 圖4為電力載波模塊的組成示意圖。 圖5為GPRS通信模塊的組成示意圖。 圖6為互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)的組成示意圖。 圖7為GPRS結(jié)構(gòu)的智能照明控制系統(tǒng)的組成示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
實施例一 本發(fā)明揭示了一種智能路燈路段交換機(jī)，該路段交換機(jī)可獨(dú)立使用，也可作為智 能照明控制系統(tǒng)的一部分使用。在智能終端控制器作為智能照明控制系統(tǒng)使用時，智能照 明控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制中心、若干智能路燈路段交換機(jī)、若干智能終端控制器、若干控制 對象(可參閱圖6、圖7);控制對象包括各類照明設(shè)備和電機(jī)設(shè)備。所述遠(yuǎn)程控制中心對智 能路段控制器發(fā)出控制信號并返回包括各控制對象、各路燈終端控制器、各智能路段控制 器在內(nèi)的所有被控制設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)，控制全路段的路燈，或控制某一個/多個路段 的路燈。本發(fā)明重點(diǎn)介紹智能路燈路段交換機(jī)。 請參閱圖l，本發(fā)明揭示的智能路燈路段交換機(jī)包括集中控制模塊11、電源模塊 12、通信模塊，所述集中控制模塊11分別與電源模塊12、通信模塊連接。所述通信模塊可包 括載波通信模塊13、GPRS通信模塊14、Zigbee通信模塊15中的一個或多個；本實施例中， 通信模塊包括載波通信模塊13、 GPRS通信模塊14、 Zigbee通信模塊15。
以下分別介紹智能終端控制器的各組成模塊。
集中控制模塊
請參閱圖2 ，集中控制模塊11包括中央處理器111 、實時時鐘電路(RTC電路)112 、 FLASH存儲電路113、 SDRAM電路114、電力監(jiān)控模塊118、網(wǎng)絡(luò)接口電路(ETHERNET電 路)115、串口電路(UART電路)116、調(diào)試電路(TEST電路)117。 實時時鐘電路112包括實時時鐘芯片和鋰電池，實時時鐘在系統(tǒng)斷電的情況下為 實時時鐘電路供電，保證時間的精確運(yùn)行，在系統(tǒng)有點(diǎn)的情況下，鋰電池自動進(jìn)行充電。
調(diào)試電路117采用串口方式與PC機(jī)通信，用來在產(chǎn)品開發(fā)時進(jìn)行系統(tǒng)測試和調(diào)試 和后期系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置。 SDRAM電路114在系統(tǒng)中主要作程序的運(yùn)行空間，數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)啟動時， CPU首先讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼調(diào)入SDRAM中運(yùn)行，以提高系統(tǒng) 的運(yùn)行速度，同時，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM中。 FLASH存儲電路113用于系統(tǒng)中的代碼存放，常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要 保持的用戶數(shù)據(jù)等的存儲。
ETHERNET通信電路115為智能路段交換機(jī)的重要通信接口 ，實現(xiàn)全部的10/100M 以太網(wǎng)物理層功能，包括物理層編碼子層、物理層介質(zhì)連接設(shè)備、雙絞線物理媒介相關(guān)子 層、10Base-Tx編解碼和雙絞線媒介訪問單元。本接口電路可以在NIC、MAU、 CNR、 ACR，以太 網(wǎng)HUB、以太網(wǎng)交換機(jī)中使用，另外也可以用于任何有以太網(wǎng)MAC并且需要一個物理上的雙 絞線連接或一個光纖PECL接口以連接一個外部的100base-FX光纖收發(fā)器模塊的嵌入式系 統(tǒng)。電源模塊
請參閱圖3，電源模塊12包括依次連接的變壓器121、整流電路122、穩(wěn)壓電路123
和濾波電路124。交流市電220V輸入，通過變壓器降壓、全橋鎮(zhèn)流、穩(wěn)壓、濾波后輸出多路不
同直流電壓分別給集中控制模塊11、載波通信模塊13、GPRS通信模塊14和Zigbee通信模
塊15提供電源。載波通信模塊
請參閱圖4，載波通信模塊13采用三塊單相載波電路級聯(lián)而成；當(dāng)然，根據(jù)需要可 以為其他數(shù)目的載波電路。每單相載波通信電路包括載波控制芯片、載波信號發(fā)射電路、載 波信號接收電路和運(yùn)行指示燈。 載波信號的發(fā)射方式為載波芯片的載波信號經(jīng)過放大后調(diào)制到電力線上；載波信 號接收采用單級諧振方式，通過電壓跟隨器做緩沖和隔離后，再經(jīng)過比較電路輸出，最后把 信號傳遞給載波芯片處理。載波電路工作狀態(tài)運(yùn)行指示燈用于載波信號收發(fā)指示和串口信 號收發(fā)指示。GPRS通信模塊
請參閱圖5，GPRS通信模塊14包括TCP/IP單片機(jī)模塊141、GPRS模塊142、SM卡 座143、外部接口 (包括串口接口電路145)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器144等部分組成。
單片機(jī)模塊141主要實現(xiàn)初始化GPRS通信模塊14，與目的終端建立連接；通過串 口接口電路145和集中控制模塊11連接，通過串口協(xié)議利用集中控制模塊11進(jìn)行通信，實 現(xiàn)智能路段交換機(jī)通信方式的擴(kuò)展。擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器144部分可用作程序存儲器，用于存 儲嵌入式實時操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。GPRS通信模塊14作為無線收發(fā)模塊，把從單片機(jī)發(fā)生 過來的IP包或基站傳來的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后再轉(zhuǎn)發(fā)。
Zigbee通信模塊
Zigbee通信模塊15采用2. 4GHz IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻發(fā)送器，其外圍電路包 括晶振時鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和集中控制器接口電路。 芯片本振信號由外部有源晶振提供，也可由內(nèi)部電路提供，本實施例中采用外部 有源晶振提供。射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入輸出阻抗，同時為芯片 提供直流偏置。集中控制器接口電路實現(xiàn)智能路段交換機(jī)通信方式的擴(kuò)展，通過集中控制 器可設(shè)置Zigbee芯片的工作模式、讀/寫緩存數(shù)據(jù)、讀/寫狀態(tài)寄存器、設(shè)置發(fā)射/接收緩 存器等。 綜上所述，本發(fā)明采用微機(jī)技術(shù)和電力載波技術(shù)對路燈及霧燈進(jìn)行智能管理。采 用模塊化設(shè)計，在不影響燈具安裝的前提下，施工周期短，施工成本低，可實現(xiàn)多模式開燈 方案；通過合理設(shè)計使智能路燈控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程開關(guān)路燈的控制功能，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)路燈功 率的功能，遠(yuǎn)程控制霧燈開關(guān)或閃爍的功能以及遠(yuǎn)程監(jiān)測燈泡好壞的檢測功能。系統(tǒng)按照
9設(shè)置的程序自動運(yùn)行，節(jié)約電能及維護(hù)成本，減少運(yùn)營費(fèi)用；而且本發(fā)明的所有運(yùn)行狀態(tài)可 通過無線通信模塊傳送到遠(yuǎn)端上位機(jī)，上位機(jī)也可遠(yuǎn)端控制路燈或霧燈的運(yùn)行或停止，還 能獲取燈具狀態(tài)。 本發(fā)明提出的智能照明控制系統(tǒng)及方法，可實現(xiàn)單燈多控，一個燈柱上多個不同 功能光源的單個或全部控制；實現(xiàn)單燈功率轉(zhuǎn)換，對不改變現(xiàn)有產(chǎn)品的情況下改變現(xiàn)有功 率；實現(xiàn)單燈控制，對用戶已有功率轉(zhuǎn)換功能的情況下進(jìn)行控制和功率轉(zhuǎn)換；實現(xiàn)遠(yuǎn)程控 制終端獨(dú)立運(yùn)行；實現(xiàn)遠(yuǎn)程地理位置顯示；實現(xiàn)變頻啟動/自動穩(wěn)壓功能；實現(xiàn)自動/人工 調(diào)光；實現(xiàn)方案預(yù)設(shè)、即時控制、電力監(jiān)測、系統(tǒng)故障報警、統(tǒng)計分析與查詢、系統(tǒng)維護(hù)和管 理。 用戶可根據(jù)實際道路照明狀況，科學(xué)設(shè)定節(jié)能時間和節(jié)能比率采用新的降功率節(jié) 能模式運(yùn)行，全程降功率開運(yùn)行時，節(jié)電可達(dá)30% 40%。整套系統(tǒng)的配合使用，最高節(jié)點(diǎn) 可達(dá)60%;同時，系統(tǒng)可遠(yuǎn)程智能控制路燈、霧燈和景觀燈等，控制整合的同時，可節(jié)約系統(tǒng) 供電回路線纜、配電開關(guān)設(shè)施和施工工程量，采用本發(fā)明的方法后，可將不同功能的光源回 路共用一個回路線纜上分別控制，實現(xiàn)不同功能的功能需求，僅以電纜為例，鋪設(shè)10公里 電纜，同時安裝路燈和霧燈，可節(jié)省電纜10*2*1000*94. 61 = 1892200元(電纜型號VV22 4*35+1*16上海2008年10月份報價94. 61元/M計算)；采用單燈變頻開啟穩(wěn)壓運(yùn)行措施， 可降低供電電壓波動對系統(tǒng)及燈具壽命影響，平均可延長燈具實際情況壽命1. 5倍以上， 不但減少了燈具損耗，還極大地節(jié)省了燈具的購置費(fèi)和更換費(fèi)，尤其在節(jié)省維護(hù)費(fèi)用方面 效果顯著；系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)行情況自動化控制，不需要專派人員、車輛上路占道巡查，不僅減少 了巡燈人員和車輛損耗，降低了維修成本，節(jié)約人力支出，也減少了車輛尾氣排放。現(xiàn)有電 力載波通訊的通信距離只有幾十米，最高也只有幾百米，本發(fā)明在某應(yīng)用中單個路段控制 器兩側(cè)分別與終端通信，單側(cè)通信距離達(dá)到了 lkm。 這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例 中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn) 行其它變形和改變。
權(quán)利要求
一種智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于，該路段交換機(jī)控制若干路燈終端控制器，各路燈終端控制器分別控制若干路燈；所述路段交換機(jī)包括電源模塊、集中控制模塊、通信模塊，所述集中控制模塊分別與電源模塊、通信模塊連接；所述通信模塊包括載波通信模塊或/和GPRS通信模塊或/和Zigbee通信模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述電源模塊包括依次連接的變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路和濾波電路； 交流市電220V輸入電源模塊，通過變壓器降壓、全橋鎮(zhèn)流、穩(wěn)壓、濾波后輸出多路不同直流電壓分別給集中控制模塊、載波通信模塊、GPRS通信模塊和Zigbee通信模塊提供電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述集中控制模塊包括實時時鐘電路、FLASH存儲電路、SDRAM電路、電力監(jiān)控模塊、網(wǎng) 絡(luò)接口電路、串口電路、調(diào)試電路；實時時鐘電路包括實時時鐘芯片和鋰電池，實時時鐘在系統(tǒng)斷電的情況下為實時時鐘 電路供電，保證時間的精確運(yùn)行；在系統(tǒng)有電的情況下，鋰電池自動進(jìn)行充電；調(diào)試電路采用串口方式與PC機(jī)通信，用來在產(chǎn)品開發(fā)時進(jìn)行系統(tǒng)測試和調(diào)試和后期 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置；SDRAM電路在系統(tǒng)中主要作為程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)啟動時，CPU首 先讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼調(diào)入SDRAM電路中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的 運(yùn)行速度，同時，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM電路中；FLASH存儲電路用于系統(tǒng)中的代碼存放，常量表以及在系統(tǒng)掉電后需要保持的用戶數(shù) 據(jù)的存儲；網(wǎng)絡(luò)接口電路為智能路燈路段交換機(jī)的重要通信接口，實現(xiàn)全部的10/100M以太 網(wǎng)物理層功能，包括物理層編碼子層、物理層介質(zhì)連接設(shè)備、雙絞線物理媒介相關(guān)子層、 10Base-Tx編解碼和雙絞線媒介訪問單元；所述網(wǎng)絡(luò)接口電路可在NIC、MAU、CNR、ACR、以太 網(wǎng)HUB、以太網(wǎng)交換機(jī)中使用，同時用于任何有以太網(wǎng)MAC并且需要一個物理上的雙絞線連 接或一個光纖PECL接口以連接一個外部的100base-FX光纖收發(fā)器模塊的嵌入式系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述載波通信模塊采用若干塊單相載波電路級聯(lián)而成，每單相載波通信電路包括載波 控制芯片、載波信號發(fā)射電路、載波信號接收電路和運(yùn)行指示燈；載波信號的發(fā)射方式為載波芯片的載波信號經(jīng)過放大后調(diào)制到電力線上；載波信號接收采用單級諧振方式，通過電壓跟隨器做緩沖和隔離后，再經(jīng)過比較電路 輸出，最后把信號傳遞給載波芯片處理；載波電路工作狀態(tài)運(yùn)行指示燈用于載波信號收發(fā)指示和串口信號收發(fā)指示。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于 所述載波通信模塊采用三塊單相載波電路級聯(lián)而成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述GPRS通信模塊包括TCP/IP單片機(jī)模塊、GPRS模塊、SIM卡座、外部接口和擴(kuò)展數(shù) 據(jù)存儲器；單片機(jī)模塊主要實現(xiàn)初始化GPRS無線模塊，與目的終端建立連接；通過外部接口和集中控制模塊連接，通過串口協(xié)議利用集中控制模塊進(jìn)行通信，實現(xiàn)智能路燈路段交換機(jī)通 信方式的擴(kuò)展；擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器部分用作程序存儲器，用于存儲嵌入式實時操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議； GPRS通信模塊作為無線收發(fā)模塊，把從單片機(jī)發(fā)生過來的IP包或基站傳來的分組數(shù) 據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后再轉(zhuǎn)發(fā)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述Zigbee通信模塊采用2. 4GHz IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻發(fā)送器，其外圍電路包括 晶振時鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和集中控制器接口電路； 芯片本振信號由外部有源晶振提供，或由內(nèi)部電路提供；射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入輸出阻抗，同時為芯片提供直流偏置；集中控制器接口電路實現(xiàn)智能路燈路段交換機(jī)通信方式的擴(kuò)展，通過集中控制器設(shè)置 Zigbee芯片的工作模式、讀/寫緩存數(shù)據(jù)、讀/寫狀態(tài)寄存器、設(shè)置發(fā)射/接收緩存器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述智能路燈路段交換機(jī)還連接一遠(yuǎn)程控制中心，遠(yuǎn)程控制中心在遠(yuǎn)程通過智能路燈 路段交換機(jī)控制與該智能路燈路段交換機(jī)連接的各路燈終端控制器，從而控制各路燈。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于所述遠(yuǎn)程控制中心對智能路段控制器發(fā)出控制信號并返回包括各控制對象、各路燈終 端控制器、各智能路段控制器在內(nèi)的所有被控制設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)，控制全路段的路燈， 或控制某一個/多個路段的路燈。
10. —種智能路燈路段交換機(jī)，其特征在于，該路段交換機(jī)控制若干路燈終端控制器， 各路燈終端控制器分別控制若干路燈；所述路段交換機(jī)包括電源模塊、集中控制模塊、通信模塊，所述集中控制模塊分別與電 源模塊、通信模塊連接；所述通信模塊包括載波通信模塊、GPRS通信模塊、Zigbee通信模塊；所述電源模塊包括依次連接的變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路和濾波電路；交流市電 220V輸入電源模塊，通過變壓器降壓、全橋鎮(zhèn)流、穩(wěn)壓、濾波后輸出多路不同直流電壓分別 給集中控制模塊、載波通信模塊、GPRS通信模塊和Zigbee通信模塊提供電源；所述集中控制模塊包括實時時鐘電路、FLASH存儲電路、SDRAM電路、電力監(jiān)控模塊、 網(wǎng)絡(luò)接口電路、串口電路、調(diào)試電路；實時時鐘電路包括實時時鐘芯片和鋰電池，實時時鐘 在系統(tǒng)斷電的情況下為實時時鐘電路供電，保證時間的精確運(yùn)行；在系統(tǒng)有點(diǎn)的情況下，鋰 電池自動進(jìn)行充電；調(diào)試電路采用串口方式與PC機(jī)通信，用來在產(chǎn)品開發(fā)時進(jìn)行系統(tǒng)測 試和調(diào)試和后期系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置；SDRAM電路在系統(tǒng)中主要作為程序的運(yùn)行空間、 數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)啟動時，CPU首先讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼 調(diào)入SDRAM電路中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，同時，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放 在SDRAM電路中；FLASH存儲電路用于系統(tǒng)中的代碼存放，常量表以及在系統(tǒng)掉電后需要 保持的用戶數(shù)據(jù)的存儲；網(wǎng)絡(luò)接口電路為智能路燈路段交換機(jī)的重要通信接口 ，實現(xiàn)全部 的10/100M以太網(wǎng)物理層功能，包括物理層編碼子層、物理層介質(zhì)連接設(shè)備、雙絞線物理媒介相關(guān)子層、10Base-Tx編解碼和雙絞線媒介訪問單元；所述網(wǎng)絡(luò)接口電路可在NIC、 MAU、 CNR、ACR、以太網(wǎng)HUB、以太網(wǎng)交換機(jī)中使用，同時用于任何有以太網(wǎng)MAC并且需要一個物理 上的雙絞線連接或一個光纖PECL接口以連接一個外部的100base-FX光纖收發(fā)器模塊的嵌 入式系統(tǒng)；所述載波通信模塊采用若干塊單相載波電路級聯(lián)而成，每單相載波通信電路包括載波 控制芯片、載波信號發(fā)射電路、載波信號接收電路和運(yùn)行指示燈；載波信號的發(fā)射方式為載 波芯片的載波信號經(jīng)過放大后調(diào)制到電力線上；載波信號接收采用單級諧振方式，通過電 壓跟隨器做緩沖和隔離后，再經(jīng)過比較電路輸出，最后把信號傳遞給載波芯片處理；載波電 路工作狀態(tài)運(yùn)行指示燈用于載波信號收發(fā)指示和串口信號收發(fā)指示；所述GPRS通信模塊包括TCP/IP單片機(jī)模塊、GPRS模塊、SIM卡座、外部接口和擴(kuò)展數(shù) 據(jù)存儲器；單片機(jī)模塊主要實現(xiàn)初始化GPRS無線模塊，與目的終端建立連接；通過串口和 集中控制模塊連接，通過串口協(xié)議利用控制器進(jìn)行通信，實現(xiàn)智能路燈路段交換機(jī)通信方 式的擴(kuò)展；擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器部分用作程序存儲器，用于存儲嵌入式實時操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議；GPRS模塊作為無線收發(fā)模塊，把從單片機(jī)發(fā)生過來的IP包或基站傳來的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行 相應(yīng)的處理后再轉(zhuǎn)發(fā)；所述Zigbee通信模塊采用2. 4GHz IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻發(fā)送器，其外圍電路包 括晶振時鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和集中控制器接口電路；芯片本振信號由外部 有源晶振提供，或由內(nèi)部電路提供；射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入輸 出阻抗，同時為芯片提供直流偏置；集中控制器接口電路實現(xiàn)智能路燈路段交換機(jī)通信方 式的擴(kuò)展，通過集中控制器設(shè)置Zigbee芯片的工作模式、讀/寫緩存數(shù)據(jù)、讀/寫狀態(tài)寄存 器、設(shè)置發(fā)射/接收緩存器。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種智能路燈路段交換機(jī)，該路段交換機(jī)控制若干路燈終端控制器，各路燈終端控制器分別控制若干路燈；所述路段交換機(jī)包括電源模塊、集中控制模塊、通信模塊，所述集中控制模塊分別與電源模塊、通信模塊連接；所述通信模塊包括載波通信模塊或/和GPRS通信模塊或/和Zigbee通信模塊。本發(fā)明提出的用于智能照明系統(tǒng)的智能路燈路段交換機(jī)，可實現(xiàn)單點(diǎn)多控，一個燈柱上多個不同功能光源的單個或全部控制。
文檔編號H05B37/02GK101702852SQ20091022468
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者周堯達(dá), 陳立峰, 高杰 申請人:寧波澳普網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備有限公司;周堯達(dá)