專利名稱：新型智能路燈控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路燈控制領(lǐng)域，具體是一種新型智能路燈控制器。
背景技術(shù)：
以前城、鎮(zhèn)街道數(shù)量較少，路燈的控制和管理問題比較簡單，但隨著全國 逐步進(jìn)入小康社會(huì)和其城市化建設(shè)的發(fā)展，城、鎮(zhèn)街道數(shù)量快速增多，城鎮(zhèn)的 路燈控制和管理成為難題。目前，大多數(shù)城鎮(zhèn)的街道路燈控制，是在每條街道 的路燈控制點(diǎn)設(shè)一個(gè)開關(guān)，進(jìn)行人工控制，這種原始的第一代路燈控制方法效 率不高、浪費(fèi)人力、操作繁瑣且每天早晚路燈開閉時(shí)間不準(zhǔn)，人為因素影響太
大；或者采用光控法，設(shè)置光電控制電路，利用敏感器件光電阻的變化，控制 路燈在晚上天黑之后自動(dòng)點(diǎn)亮、早上天亮之后自動(dòng)關(guān)閉，但該方法存在可靠性 較低、易受干擾、后半夜路燈照明太亮和浪費(fèi)電能等問題，另外還有時(shí)控法(即 定時(shí)開閉控制法)，和時(shí)、光控法(定時(shí)與光照強(qiáng)度配合控制法)，這三種路燈 控制方法，可以歸結(jié)為第二代路燈控制方法；第二代路燈控制方法雖然實(shí)現(xiàn)了 路燈的自動(dòng)化控制，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了人力成本，提高了路燈控 制效率，但是隨著使用的深入，也暴露出越來越不能滿足路燈信息化、智能化 管理的需要，不僅亮燈時(shí)間不夠精密，很多道路采用半夜燈策略控制，節(jié)能工 作效果不佳?？傊?，目前采用的路燈照明策略簡單而粗暴，缺乏對人、車的人 性化關(guān)懷，不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)路燈的休眠與喚醒，而且對城市的節(jié)日亮化與美化也 缺乏研究。因此，市場上急需開發(fā)高度信息化，便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，具有高度智 能的第三代路燈智能控制系統(tǒng)——全自動(dòng)路燈控制系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有路燈控制方法存在路燈開閉時(shí)間不夠精密、節(jié)能效果 不佳、可靠性低、易受干擾等問題，提供了一種新型智能路燈控制器。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的新型智能路燈控制器，包括單片機(jī)、 多傳感器陣列、放大濾波處理電路、時(shí)鐘發(fā)生電路及執(zhí)行電路，多傳感器陣列 的輸出端經(jīng)放大濾波處理電路與單片機(jī)信號輸入端相連，所述執(zhí)行電路包括其 控制端與單片機(jī)控制信號輸出端相連的雙向可控硅，雙向可控硅的輸出端串聯(lián)
有繼電器，繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)于路燈的供電回路中。所述多傳感器陣列包 括聲傳感器、振動(dòng)傳感器、紅外傳感器和光敏傳感器。
使用時(shí)，將本控制器的繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)安裝于單一或多個(gè)路燈的供 電回路上，或一條、多條街區(qū)的路燈總供電回路上，通過聲傳感器、紅外傳感 器、振動(dòng)傳感器、光敏傳感器構(gòu)成的多傳感器陣列感知街道周圍是否有人車經(jīng) 過、以及目前的日照強(qiáng)度，并將表征路燈外界情況的電信號傳輸給單片機(jī)，在 相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序支持下，單片機(jī)輸出控制信號控制雙向可控硅的導(dǎo)通、截至， 來控制繼電器常開觸點(diǎn)的閉合、斷開，進(jìn)而控制路燈的開閉。
另外，單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端連接有采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232D的串行接 口電路，并經(jīng)串行接口電路連接有通訊模塊。這樣，可以設(shè)置上位機(jī)，本發(fā)明 所述路燈控制器可以通過其通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊，進(jìn)而構(gòu)成路燈控制網(wǎng) 絡(luò)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性路燈控制。所述的通訊模塊可以采用電力線載波電路、無線網(wǎng) 絡(luò)RF電路、或者有線網(wǎng)絡(luò)通訊電路；本發(fā)明所述新型智能路燈控制器可以根 據(jù)應(yīng)用范圍的大小實(shí)現(xiàn)多級控制，如用于大型路燈控制系統(tǒng)時(shí)，以本發(fā)明為 控制終端，根據(jù)需要設(shè)置兩級上位機(jī)，構(gòu)成三級控制網(wǎng)絡(luò)；用于中小型社區(qū)網(wǎng) 絡(luò)時(shí)，以本發(fā)明為控制終端，僅設(shè)置一級上位機(jī)，形成二級控制網(wǎng)絡(luò)。單片機(jī)的程序下載端口相連有JTAG下載電路，以便進(jìn)行程序下載和調(diào)試。 所述放大濾波處理電路、時(shí)鐘發(fā)生電路、JTAG下載電路、串行接口電路 對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以有多種電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，因此，在說明書 中未對其電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，僅提供具體實(shí)施電路圖一份(如附圖2所示)。
在相關(guān)軟件的支持下，本發(fā)明所述控制器能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能1、自動(dòng)定 時(shí)控制，即可以預(yù)設(shè)路燈的開關(guān)時(shí)間，定時(shí)控制路燈的開閉；2、自動(dòng)日照控 制，可以根據(jù)實(shí)際測定的日光照度和照度控制準(zhǔn)則，自動(dòng)控制路燈；3、基于
定時(shí)的照度控制，在自動(dòng)定時(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際照度的特殊變化，靈活控制
路燈；4、特殊節(jié)假日及特殊需求控制，智能控制器可以接收上位機(jī)發(fā)出的指 令，控制路燈長明，加強(qiáng)城市節(jié)日亮化，烘托節(jié)假日的喜慶氣氛。
總的控制原則就是在日歷的一般日期(平時(shí))，如果日照強(qiáng)度低、有人 車通過時(shí)，人性化"喚醒"，開啟路燈；反之，人性化"休眠"，關(guān)閉路燈，不 需要將路燈整夜開啟，科學(xué)節(jié)能節(jié)電，延長照明器材使用壽命。
在日歷的普通節(jié)(假)日(周末)，如果日照強(qiáng)度低，則點(diǎn)亮二分之一的 路燈，美化亮化節(jié)日城市街道社區(qū)和校園。
在日歷的重大節(jié)(假)日(春節(jié)國慶等)，如果日照強(qiáng)度低，則點(diǎn)亮全部 的路燈，美化、亮化節(jié)日城市街道、社區(qū)和校園，烘托舉國同慶、萬民同樂的 喜慶氣氛。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是第三代的路燈控制器，采用多種類型傳感器構(gòu) 成傳感器陣列來采集路燈周圍外界狀況信息、路面信息以及多種控制策略的特 殊組合變化(即通過多傳感器陣列的組合邏輯控制對道路環(huán)境信息進(jìn)行全面感 知)，實(shí)現(xiàn)路燈智能"休眠"與"喚醒"，并自動(dòng)控制開關(guān)燈時(shí)間，使"人(車)到燈亮，人(車)走燈滅"，對所經(jīng)過的人員和車輛實(shí)施人性化照明，顯著節(jié) 省電費(fèi)支出，延長路燈和設(shè)備使用壽命，大大節(jié)省維護(hù)的人工費(fèi)和材料費(fèi)用；高 度信息化，高度智能化，具有多種通訊方式，易于組網(wǎng)，便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，可 靠性高，互補(bǔ)，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理，節(jié)能、環(huán)保、可控、便于維護(hù)，為 實(shí)現(xiàn)城市路燈網(wǎng)絡(luò)化控制提供基礎(chǔ)，適用于大、中、小城市以及中小城鎮(zhèn)、居 民社區(qū)和各種校園路燈系統(tǒng)的智能控制，具有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


圖l為本發(fā)明的原理方框圖2為本發(fā)明的一部分電路原理圖3為本發(fā)明的另一部分電路原理具體實(shí)施例方式
新型智能路燈控制器，包括單片機(jī)、多傳感器陣列、放大濾波處理電路、 時(shí)鐘發(fā)生電路及執(zhí)行電路，多傳感器陣列的輸出端經(jīng)放大濾波處理電路與單片 機(jī)信號輸入端相連，所述執(zhí)行電路包括其控制端與單片機(jī)控制信號輸出端相連
的雙向可控硅，雙向可控硅的輸出端串聯(lián)有繼電器RELAY-SPST，繼電器 RELAY-SPST的常開觸點(diǎn)Kl串聯(lián)于路燈的供電回路中。所述多傳感器陣列包 括聲傳感器、振動(dòng)傳感器、紅外傳感器和光敏傳感器。單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端連 接有采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232D的串行接口電路，并經(jīng)串行接口電路連接有 通訊模塊。單片機(jī)的程序下載端口相連有JTAG下載電路。
具體實(shí)施時(shí)，單片機(jī)采用ATMEGAL8型號的單片機(jī)；所述執(zhí)行電路中的 雙向可控硅為HCPL3180型號的雙向可控硅；多傳感器陣列至少由聲傳感器、 光敏傳感器和紅外傳感器所組成，在某些特殊路段，甚至還包括振動(dòng)傳感器來 加強(qiáng)對于人員和車輛通過時(shí)振動(dòng)信號的采集?？梢栽趩纹瑱C(jī)的控制下，改變傳感器陣列中的傳感器組合方式，即可以全部采用，亦可僅采用其中之一，進(jìn)而 達(dá)到靈活控制路燈的目的。其中，光敏傳感器選用高靈敏度的線性光敏傳感器
M15國P。
紅外傳感器為被動(dòng)式紅外傳感器Lffl958，為被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器， 熱釋電紅外傳感器是熱探測器的一種，它是利用鐵電材料的熱釋電效應(yīng)，即極 化強(qiáng)度P隨溫度的變化來探測紅外輻射能量的，與熱敏電阻型、熱電偶和熱電 堆型等其它熱探測器相比，熱釋電紅外傳感器的信號正比于敏感元溫升隨時(shí)間 的變化率，而不像其它熱探測器那樣需要有一熱平衡過程，因此熱釋電紅外傳 感器的響應(yīng)速度比其它熱探測器快得多(毫微秒級)。
振動(dòng)傳感器選用美國EG&GICSENSORS公司的3028型加速傳感器作為 振動(dòng)傳感器。該傳感器是將固態(tài)加速度芯體封裝在一個(gè)陶瓷基座內(nèi)。加速度計(jì) 由硅框架上的多根梁支撐的一塊經(jīng)過微細(xì)加工而成的硅塊所組成。由于采用了 三層硅結(jié)構(gòu)，加速度計(jì)體積小、質(zhì)量輕，這種結(jié)構(gòu)亦使加速度計(jì)具有內(nèi)裝阻尼， 從而可獲得較寬的有效帶寬。振動(dòng)傳感器也叫振動(dòng)探測器，它類似于記錄地震 和原子彈爆炸震波的地震儀，是傳感器中使用最為普遍的一種。這種傳感器在 偵察目標(biāo)時(shí)，主要是通過裝置的振動(dòng)探頭(也叫拾震器)捕捉人員或機(jī)動(dòng)目標(biāo) 活動(dòng)而造成的地面振動(dòng)信號來探測目標(biāo)。振動(dòng)傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是，探測距離 遠(yuǎn)、靈敏度高。
聲傳感器為駐極體電容式傳聲器，駐極體是一種永久性帶電的介電材料， 它能把聲能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，或者將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或聲能，傳聲器通 過敏感元件把聲信號(聲壓的變化)轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大以電壓形式輸 出，其質(zhì)量和性能直接影響到系統(tǒng)的精度和能否正確反映被測信號的全部信息。
為了準(zhǔn)確控制路燈開關(guān)時(shí)間，本發(fā)明的時(shí)鐘發(fā)生電路采用嵌入式時(shí)鐘芯片
模塊DS1302， DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)， 具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V 5.5V。采用三線接口與單片機(jī)進(jìn)行同步 通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí) 鐘電路DS1302是一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù) 據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。 DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。
本發(fā)明所述的新型智能路燈控制器通過聲、光、紅外、振動(dòng)等多傳感器構(gòu) 成傳感器陳列采集路燈背景環(huán)境信息，通過時(shí)鐘等多種控制路燈策略，實(shí)現(xiàn)路 燈節(jié)能環(huán)保，綠色照明，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)日亮化，烘托節(jié)日喜氣氣氛等目的， 是目前國內(nèi)外智能路燈控制系統(tǒng)的突破和創(chuàng)新。不僅增加了不同節(jié)假日不同控 制策略，同時(shí)加強(qiáng)了相關(guān)節(jié)能技術(shù)措施，突出節(jié)能、環(huán)保、可控、便于維護(hù)、 節(jié)日喜慶等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)新型城市智能路燈系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、人性化和藝術(shù) 化，因而較之其它系統(tǒng)，具有更好的應(yīng)用前景。 一旦推廣應(yīng)用于大、中、小城 市以及中小城鎮(zhèn)、居民社區(qū)和各種校園路燈智能控制系統(tǒng)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)和 社會(huì)效益。以社區(qū)路燈照明為例。社區(qū)公共照明平均每天亮燈10小時(shí)以上， 使用智能路燈控制器以后，每天平均開啟120次，每次30秒，則年耗電量只 占傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)耗電量的1/10，節(jié)電效益明顯。能充分體現(xiàn)現(xiàn)代城市人文 關(guān)懷，結(jié)合國外綠色照明概念，應(yīng)用于未來的城市路燈智能控制系統(tǒng)建設(shè)中。
權(quán)利要求
1、一種新型智能路燈控制器，其特征在于新型智能路燈控制器，包括單片機(jī)、多傳感器陣列、放大濾波處理電路、時(shí)鐘發(fā)生電路及執(zhí)行電路，多傳感器陣列的輸出端經(jīng)放大濾波處理電路與單片機(jī)信號輸入端相連，所述執(zhí)行電路包括其控制端與單片機(jī)控制信號輸出端相連的雙向可控硅，雙向可控硅的輸出端串聯(lián)有繼電器(RELAY-SPST)，繼電器(RELAY-SPST)的常開觸點(diǎn)(K1)串聯(lián)于路燈的供電回路中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能路燈控制器，其特征在于所述傳感 器陣列包括聲傳感器、振動(dòng)傳感器、紅外傳感器和光敏傳感器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型智能路燈控制器，其特征在于紅外傳感 器為被動(dòng)式紅外傳感器LHI958，光敏傳感器為光敏傳感器M15-P，振動(dòng)傳感 器為3028型加速傳感器，聲傳感器為駐極體電容式傳聲器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能路燈控制器，其特征在于單片機(jī)的 數(shù)據(jù)傳輸端連接有采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232D的串行接口電路，并經(jīng)串行接 口電路連接有通訊模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能路燈控制器，其特征在于單片機(jī)的 程序下載端口相連有JTAG下載電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能路燈控制器，其特征在于所述執(zhí)行 電路中的雙向可控硅為HCPL3180型號的雙向可控硅。
全文摘要
本發(fā)明涉及路燈控制領(lǐng)域，具體是一種新型智能路燈控制器。解決了現(xiàn)有路燈控制方法存在路燈開閉時(shí)間不夠精密、節(jié)能效果不佳、信息化智能化不足等問題，該控制器包括單片機(jī)、多傳感器陣列、時(shí)鐘發(fā)生電路、執(zhí)行電路，多傳感器陣列的輸出端經(jīng)放大濾波處理電路與單片機(jī)信號輸入端相連，執(zhí)行電路包括其控制極與單片機(jī)控制信號輸出端相連的雙向可控硅，雙向可控硅的輸出端串聯(lián)有繼電器，繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)于路燈的供電回路中。本發(fā)明可靠性高，互補(bǔ)，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理，節(jié)能、環(huán)保、可控、便于維護(hù)，為實(shí)現(xiàn)城市路燈網(wǎng)絡(luò)化智能控制提供基礎(chǔ)，適用于大、中、小城市以及中小城鎮(zhèn)、居民社區(qū)和各類校園路燈系統(tǒng)的智能控制。
文檔編號H05B37/02GK101453808SQ20081005505
公開日2009年6月10日 申請日期2008年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月7日
發(fā)明者越 吳, 宋肯彭, 元 岳, 艷 李, 楊占偉, 聰 王, 超 羅, 閆俊杰 申請人:中北大學(xué)