专利名称：智能感知道路led照明控制器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种智能感知道路LED照明控制器。
背景技术：
在道路照明领域，目前已有的技术文献，大多介绍高压钠灯道路照明系统，控制策略上目前国内大部分城市的道路照明管理系统仍在沿用简单的定时控制方式。这些系统普遍存在着难以反馈路灯运行状态信息、难以进行远程控制等局限，基本没有节电效果。LED光源与传统的高压钠灯相比具有更高的节能效果，耗电量是同等照明效果下传统光源的一半。在寿命方面LED光源通常寿命为50，000-100，000小时，可以瞬间启动，并且支持连续调光。随着半导体材料和工艺技术的日趋成熟,大功率LED的成本也将逐渐 得到控制，在国家节能减排政策的大背景下，其应用的广度和深度会越来越大。以120w的LED路灯和250w传统高压钠灯进行测算，单盏路灯的年节约运行费用为650元左右。目前我国城市道路照明共有2000多万只以上的路灯，每年新增路灯150万以上，如果该增量部分全部换成LED路灯，每年可节点约30亿kwh以上。在对天津市团泊新城西区北华路进行经济评价后，结果表明使用LED路灯初始投资是高压钠灯的I. 12倍，两年后LED路灯的总花费与高压钠灯总花费相比较就处于盈利的阶段，加之LED路灯的维护费用要小于高压钠灯，其使用寿命又远远大于高压钠灯，所以以多年计算两者费用，LED路灯项目的优势非常明显。公开号CN102307414A专利《基于测定车流量的智能路灯系统》提出一种测定车流量的智能路灯系统，实现了道路照明中有车即亮、无车即熄的功能，该专利优点在于具有车辆感应效果，缺点是只能对单个路灯调节，只有在车行驶至该节点时，路灯才能亮起，且路灯只有打开与关闭两种状态。公开号CN102307419A专利《基于车流量的道路照明调光控制系统》，提出了使用单灯调光控制器采集车流量，集中控制器收集流量信息，根据车流量改变路灯亮度。缺点在于仅依靠车流量判断，若车流量进行不规则变化，路灯亮度调节频繁影响使用寿命。公开号CN202014396U专利《道路照明灯具智能节电开关控制器》优点在于可以根据不同的区域、气候和季节以及不同道路的实际情况来选择控制器的开关灯时间，提出了季节控制的思想，但缺点是仍旧不确定光照条件是否满足要求；公开号CN201230391Y专利《LED路灯分时段控制装置》，把一天24小时分为若干时间段，不同的时段产生不同宽度的脉冲，脉冲控制驱动电路点亮LED灯，优点在于引入LED路灯亮度多级控制和分时段概念，缺点在于缺乏集中控制。公开号CN101861027A专利《路灯智能化集中控制系统》，提出了利用主从节点实现集中控制，实现对照明终端的整体控制、局部控制和单体控制，对每个终端照明的全亮、半亮、熄灭三种状态的控制，但缺乏有效的控制策略，智能化程度不高。
发明内容本实用新型的智能感知道路LED照明控制器是一种针对道路照明进行智能化控制，以节能降耗，按需照明为目的的智能感知道路LED照明控制器。[0006]本实用新型提出的智能感知道路ELD照明控制器，由区域回路控制器(LTU) 22和现场节点控制器(RTU) 23组成，其中区域回路控制器22由第一电源模块I、第一控制核2、第一时钟模块3、第一人机交互模块4、控制模式选择5、第一系统设置模块6、第一诊断接口 7、第一通信模块8、交通信息采集模块9、外部信息采集模块10和第一显示模块接口 11组成，第一控制核2分别与第一人机交互模块4、控制模式选择5和第一系统设置模块6进行双向连接，第一控制核2的输入端分别与第一时钟模块3、交通信息采集模块9和外部信息采集模块10的输出端连接，第一控制核2的输出端分别连接第一显示模块接口 11和第一诊断接口 7的输出端连接，第一控制模式选择5与第一通信模块8进行双向连接，第一控制核2、第一时钟模块3、第一人机交互模块4、控制模式选择5、第一系统设置模块6、第一诊断接口 7、第一通信模块8交通信息采集模块9、外部信息采集模块10和第一显示模块接口 11分别连接第一电源模块I ;第一电源模块I输出两档电源电压+5V和+3. 3V，第一电源模块I的+5V输出端分 别连接第一控制核2、第一时钟模块3、第一人机交互模块4、控制模式选择5、第一系统设置模块6、第一诊断接口 7、第一通信模块8和交通信息采集模块9和第一显示模块接口 11的电源端，第一电源模块I的+3. 3V输出端连接外部信息采集模块10的电源端；交通信息采集模块9输出电平通过GPIO 口送入第一控制核2中，外部信息采集模块10通过I2C总线连接至第一控制核2的I2C内置模块上；控制模式选择5连接第一控制核2的UARTO模块引脚，第一系统设置模块6连接第一控制核2的UARTl模块引脚；第一控制核2的UARTl使用内置定时器通过GPIO 口产生PWM波，连接至第一人机交互模块4的PWM输入端；控制模式选择5的TX和RX脚分别连到第一通信模块8的RX和TX脚，用于与现场节点控制器进行数据通信；现场节点控制器23由第二电源模块12、第二控制核13、第二时钟模块14、LED调光模块15、第二人机交互模块20、控制接口 16、第二系统设置模块17、第二诊断接口 18、第二通信模块19和第二显示模块接口 21组成，第二控制核13分别与LED调光模块15、控制接口 16和第二系统设置模块17进行双向连接，第二控制核13的输入端分别与第二时钟模块14、第二人机交互模块20的输出端连接，第二控制核13的输出端分别连接第二显示模块接口 21和第二诊断接口 18的输出端连接，控制接口 16与第二通信模块19进行双向连接，第二控制核13、第二时钟模块14、LED调光模块15、第二人机交互模块20、控制接口 16、第二系统设置模块17、第二诊断接口 18、第二通信模块19和第二显示模块接口 21分别连接第二电源模块12 ；第二电源模块12输出两档电源电压+5V和+3. 3V，+5V输出端分别连接微第二控制核13，第二时钟模块14、LED调光模块15、控制接口 16、第二系统设置模块17、第二诊断接口 18、第二通信模块19和第二显示模块接口 21的电源端，+3. 3V输出端连接第二人机交互模块20的电源端；第二人机交互模块20输出电平通过GPIO 口送入第二控制核12中，第二人机交互模块20通过I2C总线连接至第二控制核12的I2C内置模块上；控制接口 16连接第二控制核12的UARTO模块引脚上；[0017]第二系统设置模块17连接第二控制核12的UARTl模块引脚上；第二控制核12的UARTl使用内置定时器通过GPIO 口产生PWM波，连接至LED调光模块15的PWM输入端；控制接口 16的TX和RX脚连到第二通信模块19的RX和TX脚，用于与驱动回路控制器进行数据传输；所述现场节点控制器23的第二通信模块19与区域回路控制器22的第一通信模块8进行双向无线连接，所述现场节点控制器23的个数视具体情况而定，每个现场节点控制器23连接相应的LED照明器。本实用新型中，所述交通信息采集模块9包括车辆采样传感器模块，所述车辆采样传感器模块由感应线圈，或者红外线传感器或声纳传感器来采样车辆的通过信息。 本实用新型中，所述外部信息采集模块10采用照度计。本实用新型所述的智能感知道路LED照明控制器用于道路照明现场，每个路段由I个区域回路控制器和若干个现场节点控制器构成，每个现场节点控制器对应一个LED照明器，相邻路段的区域回路控制器之间采用点对点通信，可以借助通过有线(如RS485、Modbus、CAN等)或无线(WIFI、GPRS等)通信方式进行数据交换。LTU与各RTU之间采用主从式控制结构，LTU为主控制器，RTU为从控制器，由LTU根据控制策略控制该路段的各RTU。本实用新型的控制器控制策略的典型特点是“即时照明-Lighting just intime”，由以下五种控制模式构成。(I)正常模式依据当前的天气、光照时间以及光照度数据，由LTU设定各RTU的照度调节分级(如高、中、低、关闭四档)和开启/关闭时间，并随之依据当前的车辆位置、车流量、车速以及行车方向调节LED路灯的照度，以保证每辆车行驶前方和后方一定数目的LED路灯保持高照度，而其他LED保持基本照度。依据道路段的连接情况在相邻LTU之间交换照明控制数据，形成多路段的路灯照度联控。(2)节假日模式依据当前的政策数据、天气、光照时间以及光照度数据，由LTU设定RTU所管辖的LED路灯的照度调节分级和调节时间段，如前半夜全功率照明，后半夜半功率照明等。(3)紧急模式根据系统设定发送信号给LTU，并控制相关RTU保持相关路段的LED路灯全亮或全灭。(4)维修模式根据系统设定，由人工控制LTU和RTU进行单盏LED路灯的开关。(5)自定义模式根据系统设定，通过一定的编程方法设定LTU参数，并控制RTU按照设定程序进行LED路灯照明控制。本实用新型中，其控制体系结构如附图
I所示。 (I) RTU接收LTU照明控制指令，输出恰当的LED照明功率，对LED路灯进行分级照度控制。LED路灯具体照度数值、LED路灯间的照度切换与当前车辆车速实时相关，即车速越快，前向的高照度LED路灯就越多，前向高照度道路长度就越长。在网络故障情况下，RTU保持LED路灯高照度输出；(2) LTU与RTU采用主从式控制结构，由一个LTU控制一个路段的多个RTU，依据道路照明控制策略输出RTU照明控制指令，从而对高路段的LED路灯照度实施控制；(3) LTU与LTU采用点对点控制结构，在跨路段连接处，为保证照明效果的连续性，LTU之间传递交通信息和道路照明控制信息，实施路段间的LED路灯联控。LTU负责采集道路路段政策数据、天气、光照时间、光照度等外部数据以及车辆位置、车流量、车速等实时交通信息数据。LTU之间可以采用有线(如RS485、Modbus、CAN等)或无线(WIFI、GPRS等)通信方式进行数据通信。图I系统性地展示了多行驶车辆的多路段照明联控。其中24为第一路段，25为第二路段，26为第三路段，每个路段都有一个区域回路控制器和多个现场节点控制器。可以看出(I)第一路段，当前只有I辆汽车车辆行驶。依据当前车速，车所在位置的现场节点控制器控制的LED路灯、前方和后方现场节点控制器控制的LED路灯均高照度，第一路段上无车的其余LED路灯均低照度。(2)第三路段，当前只有I辆汽车行驶，但是该汽车靠近路口，无法判断该汽车的去向，因此，该车所在位置的LED路灯以及前向(包括转向后的各路段)的LED路灯均高照度。显然，此时第二路段上的LTU需要与第三路段上的LTU进行数据同时，促使第三路段上 的LTU输出该路段路口处的LED路灯的高照度控制信号。需要注意的是，上述工作状态是处于正常工作模式下的智能感知LED照明控制方案。I.道路照明控制策略该控制器控制策略的典型特点是“Lighting just in time”,由以下五种控制模式构成(I)正常模式该控制策略更好地体现“即时照明”思想。依据当前的天气、光照时间以及光照度数据，由LTU设定RTU的照度调节分级(如高、中、低、关闭四档)和开启或关闭时间，并随之依据当前的车辆位置、车流量、车速调节各盏或各段LED的照度，以保证每辆车行驶前方和后方一定数目的LED路灯保持高照度，而其他LED保持基本照度。依据道路段的连接情况在LTU之间交换数据，形成多路段的路灯照度联控。这种策略在午夜间车流量不多的情况下特别有效。若发现有车辆正在通过路段，调整当前路段路灯亮度，并引入对下一路段预判机制。道路设有车辆感应装置，用于感应车辆位置、车速，估计车流量，通过传感装置将数据采集到LTU中，采用正常模式的控制策略，选择在车辆未行至前，提前调整前向一定数量的路灯和后向一定数量的路灯进行高照度控制输出，其余路灯低照度控制输出，车辆行驶过的地方恢复原先亮度。如果车辆发生调转，可在新方向下一节点位置判断出方向改变，进而改变亮灯方向。在一段时间内若回路中检测不到车辆通过，自动恢复低等亮度状态。上述工作模式还需要依据外部数据政策数据、天气、光照时间以及光照度数据，进行正常模式的启停控制。由于每个城市的经纬度不同，所以它们的日出日落时间也不相同，即使同一个地方每天的日出日落时间也会发生变化。首先按照日出日落时间算法根据城市的经纬度算出日出日落时间，并存在对应的数据表中，以供未来查询和提值。例如以上海道路状况为研究对象，可以根据上海的地理位置(东经121° 4'，北纬31° 2')来确定日出日落时间。光控部分则要求开关灯时满足一定的照度水平，所执行的标准将开灯照度水平设置到15Lx，关灯照度水平设置到30-20LX。在日出的时候，照度值有可能还没有达到30-20LX，这时如果关灯，将对交通造成不堪的后果。在日落的时候，照度值还远远大于15Lx，这时开灯，必然使得电能浪费。通过时控光控结合的方法，既能节能又能保证路面的正常照度，使得路面能够达到流畅与安全。同时，还需要道路类型不同设置不同的照度等级。根据《城市道路设计规范》CJJ37-90对城市道路的分类，并结合道路照明本身的特点，将城市机动车道路照明按快速路与主干路、次干路、支路分为三级。根据《城市道路照明设计标准》，这三种道路的标准照度值如下表所示。
权利要求1.一种智能感知道路LED照明控制器，其特征在于由区域回路控制器(22)和现场节点控制器(23)组成，其中 区域回路控制器(22)由第一电源模块(I)、第一控制核(2)、第一时钟模块(3)、第一人机交互模块(4)、控制模式选择(5)、第一系统设置模块(6)、第一诊断接口(7)、第一通信模块(8)、交通信息采集模块(9)、外部信息采集模块(10)和第一显示模块接口((I) (I))组成，第一控制核(2)分别与第一人机交互模块(4)、控制模式选择(5)和第一系统设置模块(6)进行双向连接，第一控制核(2)的输入端分别与第一时钟模块(3)、交通信息采集模块(9)和外部信息采集模块(10)的输出端连接，第一控制核(2)的输出端分别连接第一显不模块接口(11)和第一诊断接口(7)的输出端，第一控制模式选择(5)与第一通信模块(8)进行双向连接，第一控制核⑵、第一时钟模块(3)、第一人机交互模块⑷、控制模式选择(5)、第一系统设置模块￠)、第一诊断接口(7)、第一通信模块(8)和交通信息采集模块(9)、外部信息采集模块(10)和第一显示模块接口((I)(I))分别连接第一电源模块(I)； 第一电源模块(I)输出两档电源电压+5V和+3. 3V，第一电源模块(I)的+5V输出端分别连接第一控制核(2)、第一时钟模块(3)、第一人机交互模块(4)、控制模式选择(5)、第一系统设置模块(6)、第一诊断接口(7)、第一通信模块(8)和交通信息采集模块(9)和第一显不模块接口(11)的电源端，第一电源模块(I)的+3. 3V输出端连接外部信息米集模块(10)的电源端； 第一车辆米样传感器模块(9)输出电平通过GPIO 口送入第一控制核(2)中,夕卜部信息采集模块(10)通过I2C总线连接至第一控制核(2)的I2C内置模块上； 控制模式选择(5)连接第一控制核(2)的UARTO模块引脚，第一系统设置模块(6)连接第一控制核⑵的UARTl模块引脚； 第一控制核(2)的UARTl使用内置定时器通过GPIO 口产生HVM波，连接至第一人机交互模块⑷的PWM输入端； 控制模式选择(5)的TX和RX脚分别连到第一通信模块(8)的RX和TX脚，用于与现场节点控制器进行数据通信； 现场节点控制器(23)由第二电源模块(12)、第二控制核(13)、第二时钟模块(14)、LED调光模块(15)、第二人机交互模块(20)、控制接口(16)、第二系统设置模块(17)、第二诊断接口(18)、第二通信模块(19)和第二显示模块接口(21)组成，第二控制核(13)分别与LED调光模块(15)、控制接口(16)和第二系统设置模块(17)进行双向连接，第二控制核(13)的输入端分别与第二时钟模块(14)、第二人机交互模块(20)的输出端连接，第二控制核(13)的输出端分别连接第二显示模块接口(21)和第二诊断接口(18)的输出端连接，控制接口(16)与第二通信模块(19)进行双向连接，第二控制核(13)、第二时钟模块(14)、LED调光模块(15)、第二人机交互模块(20)、控制接口(16)、第二系统设置模块(17)、第二诊断接口(18)、第二通信模块(19)和第二显示模块接口(21)分别连接第二电源模块(12)；第二电源模块(12)输出两档电源电压+5V和+3. 3V，+5V输出端分别连接微第二控制核(13)，第二时钟模块(14)、LED调光模块(15)、控制接口(16)、第二系统设置模块(17)、第二诊断接口(18)、第二通信模块(19)和第二显示模块接口(21)的电源端，+3. 3V输出端连接第二人机交互模块(20)的电源端； 第二人机交互模块(20)输出电平通过GPIO 口送入第二控制核(12)中，第二人机交互模块(20)通过I2C总线连接至第二控制核(12)的I2C内置模块上； 控制接口 (16)连接第二控制核(12)的UARTO模块引脚上； 第二系统设置模块(17)连接第二控制核(12)的UARTl模块引脚上； 第二控制核(12)的UARTl使用内置定时器通过GPIO 口产生PWM波，连接至LED调光模块(15)的PWM输入端； 控制接口(16)的TX和RX脚连到第二通信模块(19)的RX和TX脚，用于与驱动回路控制器进行数据传输； 所述现场节点控制器(23)的第二通信模块(19)与区域回路控制器(22)的第一通信模块⑶进行双向无线连接，每个现场节点控制器(23)连接相应的LED照明器。
2.根据权利要求I所述的智能道路LED照明控制器，其特征在于所述交通信息采集模块(9)包括车辆采样传感器模块，所述车辆采样传感器模块由感应线圈，或者红外线传感器或声纳传感器来采样车辆的通过信息。
3.根据权利要求I所述的智能道路LED照明控制器，其特征在于所述外部信息采集模块(10)采用照度计。
专利摘要本实用新型涉及一种智能感知道路LED照明控制器。由区域回路控制器和现场节点控制器组成，区域回路控制器由电源模块、控制核、时钟模块、人机交互模块、控制模式选择、系统设置模块、诊断接口、通信模块、交通信息采集模块、外部信息采集模块和显示模块接口组成，现场节点控制器由电源模块、控制核、时钟模块、LED调光模块、人机交互模块、控制接口、系统设置模块、诊断接口、通信模块和显示模块接口组成，所述现场节点控制器与区域回路控制器进行双向无线连接，每个现场节点控制器连接相应的LED照明器。本实用新型基根据车辆位置对与车辆行驶相关的路段路灯进行亮度控制，不影响其他路段路灯，可大大减少能源消耗。LED路灯具体照度数值、LED路灯间的照度切换与当前车辆车速实时相关。
文档编号H05B37/02GK202634836SQ20122029742
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者张志明, 许维胜, 余有灵, 王翠霞 申请人:同济大学