專利名稱：城市路燈線路級監控終端的制作方法
技術領域：
本發明涉及對城市路燈進行監控的終端裝置。
背景技術：
目前，隨著城市面積的不斷擴大，市政部門對街道和小區內路燈的管理難度越來越大。一方面路燈的數量在增大，另一方面路燈分布的區域也越來越廣闊，而增加由人來操作的管理單位勢必增加市政部門的管理經費。現在，移動通信技術(GSM)和無線數據傳輸技術(GPRS)已經十分普及，這兩種通訊方式具有不受通信距離的限制和容易實現多用戶區分的優點，為城市路燈的遠程監控提供了技術基礎。但現在還沒有利用GSM和GPRS遠程控制路燈的裝置。
發明內容
本發明的目的是提供一種城市路燈線路級監控終端，以解決目前路燈難以實現遠程監控的問題。它包括GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1、收發器2、MCU控制器3、交流接觸器開合驅動電路4、交流接觸器開合狀態檢測電路5和日光照度檢測電路6，GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1的一個通信端連接收發器2的一端，收發器2的另一端連接MCU控制器3的一個通信端，MCU控制器3的一個輸入端連接日光照度檢測電路6的輸出端，MCU控制器3的另一個輸入端連接交流接觸器開合狀態檢測電路5的輸出端，MCU控制器3的輸出端連接交流接觸器開合驅動電路4的輸入端。本發明的終端工作時設置在遠離路燈管理中心的地域，通過GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1實現與路燈管理中心的遠程雙向數據傳輸，實現路燈管理中心對本發明終端的遠程控制、信息更新、狀態查詢和故障查詢等，從而按照路燈管理中心遠程設定的路燈通斷時間，通過交流接觸器開合驅動電路4控制交流接觸器的通斷，進而控制整條街道路燈的亮或滅。本發明還能在MCU控制器3中編制程序，該程序能根據城市地理位置計算其日照曲線，從而決定開關燈時間，還能根據遠程設定的照度季節(根據地理位置和季節所決定的開關燈時間，對應于兩個農歷節氣)確定開關燈及調整燈光的亮度。日光照度檢測電路6能提供室外光線強弱的開關量信號，從而使本發明的終端能自動完成在特殊天氣條件下，根據日光照度檢測電路6的結果開燈或關燈。交流接觸器開合狀態檢測電路5把交流接觸器的現行狀態通過GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1上傳給路燈管理中心，使路燈管理中心能方便地了解交流接觸器的狀況。城市的路燈線路中設置了本發明的終端后，路燈管理中心能通過移動通訊或無線數據傳輸方式管理、監控遠處的路燈線路，提高照明質量的同時節約了電能，節約了人力和物力。本發明設計合理、工作可靠，具有較大的推廣價值。本發明的監控終端既可以給一條街道或小區的路燈組進行監控，也可以同時監控多條街道的路燈。
圖1是本發明的結構示意圖，圖2是實施方式四的結構示意圖，圖3是實施方式五的電路結構示意圖，圖4是實施方式六的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式由GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1、收發器2、MCU控制器3、交流接觸器開合驅動電路4、交流接觸器開合狀態檢測電路5和日光照度檢測電路6組成，GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1的一個通信端連接收發器2的一端，收發器2的另一端連接MCU控制器3的一個通信端，MCU控制器3的一個輸入端連接日光照度檢測電路6的輸出端，MCU控制器3的另一個輸入端連接交流接觸器開合狀態檢測電路5的輸出端，MCU控制器3的輸出端連接交流接觸器開合驅動電路4的輸入端。
具體實施方式
二下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是它還包括電力載波通信接口電路7，電力載波通信接口電路7的一個通信端連接在MCU控制器3的另一個通信端上。如此設置，本發明的終端能通過給每個路燈供電的低壓電力線與設置在每個路燈上的單燈監控裝置通信，實現真正意義上的單燈控制和故障檢測，精確地計算亮燈率參數，實現按照時間控制策略表進行多時段多情景(路燈亮或滅的間隔變化以及亮度變化)模式的自動控制。其它的組成和連接方式與實施方式一相同。
具體實施方式
三下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是它還包括485總線收發器8，485總線收發器8的一端連接在MCU控制器3的再一個通信端上。如此設置，在給每個路燈連接上485總線的前提下，本發明的終端能通過485總線與單燈監控裝置通信。其它的組成和連接方式與實施方式一相同。
具體實施方式
四下面結合圖2具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是它還包括MCU控制器輸出狀態記憶單元9，MCU控制器3的輸出端連接MCU控制器輸出狀態記憶單元9的輸入端，MCU控制器輸出狀態記憶單元9的輸出端連接交流接觸器開合驅動電路4的輸入端。如此設置，當MCU控制器3因意外情況掉電或需要進行復位操作時，MCU控制器輸出狀態記憶單元9保留著MCU控制器3原來的輸出狀態，系統不會失控，不會影響控制路燈線路的交流接觸器的原來的工作狀態。MCU控制器輸出狀態記憶單元9通常選用具有記憶功能并且結構簡單的觸發器元件。其它的組成和連接方式與實施方式一相同。
具體實施方式
五下面結合圖3具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一、二、三或四的不同點是MCU控制器3包括控制器芯片U6A、時鐘芯片U1和存儲器芯片U2，控制器芯片U6A的型號選用PIC16F877-20I/P或PIC18F452，時鐘芯片U1的型號選用DS1302N，存儲器芯片U2的型號選用AT24C641。時鐘芯片U1的腳5連接控制器芯片U6A的腳21以接收復位命令，時鐘芯片U1的腳6和腳7分別連接控制器芯片U6A的腳19和腳20從而分別傳遞時鐘脈沖，存儲器芯片U2的腳7連接控制器芯片U6A的腳24以接收“寫”控制信號，存儲器芯片U2的腳6連接控制器芯片U6A的腳18以接收時鐘信號，存儲器芯片U2的腳5連接控制器芯片U6A的腳23以傳遞數據；收發器2選用型號是MAX232EPE的RS-232接口芯片U7，RS-232接口芯片U7的腳9連接控制器芯片U6A的腳25以向其傳遞串行數據，RS-232接口芯片U7的腳10連接控制器芯片U6A的腳26以接收傳遞過來的串行數據，RS-232接口芯片U7的腳7連接GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1的輸出端以接收串行數據，RS-232接口芯片U7的腳8連接GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1的輸入端以向其發送串行數據；GSM數據收發模塊的型號選用臺灣威力普公司的MA8-3產品，GPRS數據收發模塊1的型號選用北京經緯科技的JWOD2-DTU GPRS DTU/RTU型號的產品；日光照度檢測電路6由光敏開關6-1、半波整流電路6-2、220V交流電源6-3和一號光電耦合器U25和第十七電阻R17組成，光敏開關6-1的一端連220V交流電源6-3的一個接線端，光敏開關6-1的另一端連接半波整流電路6-2的一個輸入端，220V交流電源6-3的另一個接線端連接半波整流電路6-2的另一個輸入端，半波整流電路6-2的正極輸出端連接一號光電耦合器U25控制邊的輸入端，半波整流電路6-2的負極輸出端連接一號光電耦合器U25控制邊的輸出端，一號光電耦合器U25被控邊的輸入端連接電源+VA，一號光電耦合器U25被控邊的輸出端連接第十七電阻R17的一端和控制器芯片U6A的腳15，第十七電阻R17的另一端接地。本實施方式工作時，室外光線“明”或“暗”的改變會使光敏開關6-1發生通或斷的改變，從而會造成一號光電耦合器U25導通或關斷，從而給控制器芯片U6A一個低電平或高電平，控制器芯片U6A據此給出開燈或關燈的決定。交流接觸器開合狀態檢測電路5由半波整流電路5-1、二號光電耦合器U17和五號電阻R5組成，半波整流電路5-1的正極輸出端連接二號光電耦合器U17控制邊的輸入端，半波整流電路5-1的負極輸出端連接二號光電耦合器U17控制邊的輸出端，二號光電耦合器U17被控邊的輸入端連接電源+VA，二號光電耦合器U17被控邊的輸出端連接五號電阻R5的一端和控制器芯片U6A的腳37，五號電阻R5的另一端接地。本實施方式工作時，半波整流電路5-1的兩個輸入端分別連接控制整條線路電燈的交流接觸器二次側的一根相線和零線之間，如果有相電壓存在，本實施方式就向控制器芯片U6A輸出高電平，否則就輸出低電平信號。如此設置，本發明的裝置能很方便地查詢交流接觸器是否斷開。MCU控制器輸出狀態記憶單元9由“D”觸發器U8、三號光電耦合器U22、第四十三電阻R43、第四十四電阻R44和第四十五電阻R45組成，第四十五電阻R45的一端連接控制器芯片U6A的腳9，第四十五電阻R45的另一端連接三號光電耦合器U22控制邊的輸入端，三號光電耦合器U22控制邊的輸出端連接控制器芯片U6A的腳10和第四十四電阻R44的一端，第四十四電阻R44的另一端連接電源+VA和三號光電耦合器U22受控邊的輸入端，三號光電耦合器U22受控邊的輸出端連接第四十三電阻R43的一端和“D”觸發器U8的時鐘信號輸入端，“D”觸發器U8的數據輸入端連接控制器芯片U6A的腳8。本實施方式工作時，只有控制器芯片U6A的腳10輸出低電平同時控制器芯片U6A的腳9輸出高電平時，才有改變“D”觸發器U8狀態的脈沖產生，才有可能改變“D”觸發器U8的輸出狀態，因此當控制器芯片U6A掉電或復位時不會影響交流接觸器。交流接觸器開合驅動電路4由交流接觸器線圈K3、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20和三極管Q5組成，交流接觸器線圈K3的一端連接電源+VA，交流接觸器線圈K3的另一端通過第十八電阻R18連接三極管Q5的集電極，三極管Q5的基極連接第十九電阻R19的一端和第二十電阻R20的一端，第十九電阻R19的另一端連接“D”觸發器U8的正輸出端，第二十電阻R20的另一端連接三極管Q5的發射極并接地。
具體實施方式
六下面結合圖4具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式五的不同點是電力載波通信接口電路7由中央控制器7-1、調制/解調器7-2、諧振濾波器7-3、繼電器7-4、耦合變壓器7-5和高通濾波器7-6組成，中央控制器7-1的輸入端RX連接控制器芯片U6A的腳7以接收串行數據，中央控制器7-1的輸出端TX連接控制器芯片U6A的腳6向其傳遞串行數據，中央控制器7-1的另一個通信端連接調制/解調器7-2的一端，調制/解調器7-2的另一端連接諧振濾波器7-3的一端，諧振濾波器7-3的另一端通過繼電器7-4連接在耦合變壓器7-5的一邊線圈的兩端上，耦合變壓器5-5的另一邊線圈的兩端連接高通濾波器7-6的一端，繼電器7-4的線圈7-4-1連接在控制器芯片U6A的腳2上以接受其控制。本實施方式工作時，高通濾波器7-6的另一端連接在給路燈供電的低壓電力線上，電力載波通信接口電路7采用FSK的調制方式。如此設置，能通過低壓電力線建立MCU控制器3與設置在每個路燈上的單燈監控裝置的通信聯系，從而實現單燈的控制和故障查詢、非常精確的亮燈率計算以及路燈的多時段、多情景(如路燈的間隔明暗等)開閉控制。中央控制器7-1和調制/解調器7-2選用意法電器公司制造的型號是ST7538的模塊。高通濾波器7-6主要把工頻信號以及工頻信號的奇數倍頻率的信號濾掉，諧振濾波器7-3把66±5KHZ以外的信號濾掉。
權利要求
1.城市路燈線路級監控終端，其特征在于它包括GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊(1)、收發器(2)、MCU控制器(3)、交流接觸器開合驅動電路(4)、交流接觸器開合狀態檢測電路(5)和日光照度檢測電路(6)，GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊(1)的一個通信端連接收發器(2)的一端，收發器(2)的另一端連接MCU控制器(3)的一個通信端，MCU控制器(3)的一個輸入端連接日光照度檢測電路(6)的輸出端，MCU控制器(3)的另一個輸入端連接交流接觸器開合狀態檢測電路(5)的輸出端，MCU控制器(3)的輸出端連接交流接觸器開合驅動電路(4)的輸入端。
2.根據權利要求1所述的城市路燈線路級監控終端，其特征在于它還包括電力載波通信接口電路(7)，電力載波通信接口電路(7)的一個通信端連接在MCU控制器(3)的另一個通信端上。
3.根據權利要求1所述的城市路燈線路級監控終端，其特征在于它還包括485總線收發器(8)，485總線收發器(8)的一端連接在MCU控制器(3)的再一個通信端上。
4.根據權利要求1所述的城市路燈線路級監控終端，其特征在于它還包括MCU控制器輸出狀態記憶單元(9)，MCU控制器(3)的輸出端連接MCU控制器輸出狀態記憶單元(9)的輸入端，MCU控制器輸出狀態記憶單元(9)的輸出端連接交流接觸器開合驅動電路(4)的輸入端。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的城市路燈線路級監控終端，其特征在于MCU控制器(3)包括控制器芯片(U6A)、時鐘芯片(U1)和存儲器芯片(U2)，時鐘芯片(U1)的腳5連接控制器芯片(U6A)的腳21以接收復位命令，時鐘芯片(U1)的腳6和腳7分別連接控制器芯片(U6A)的腳19和腳20從而分別傳遞時鐘脈沖，存儲器芯片(U2)的腳7連接控制器芯片(U6A)的腳24以接收“寫”控制信號，存儲器芯片(U2)的腳6連接控制器芯片(U6A)的腳18以接收時鐘信號，存儲器芯片(U2)的腳5連接控制器芯片(U6A)的腳23以傳遞數據；收發器(2)選用RS-232接口芯片(U7)，RS-232接口芯片(U7)的腳9連接控制器芯片(U6A)的腳25以向其傳遞串行數據，RS-232接口芯片(U7)的腳10連接控制器芯片(U6A)的腳26以接收傳遞過來的串行數據，RS-232接口芯片(U7)的腳7連接GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊(1)的輸出端以接收串行數據，RS-232接口芯片(U7)的腳(8)連接GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊(1)的輸入端以向其發送串行數據；日光照度檢測電路(6)由光敏開關(6-1)、半波整流電路(6-2)、220V交流電源(6-3)和一號光電耦合器(U25)和第十七電阻(R17)組成，光敏開關(6-1)的一端連220V交流電源(6-3)的一個接線端，光敏開關(6-1)的另一端連接半波整流電路(6-2)的一個輸入端，220V交流電源(6-3)的另一個接線端連接半波整流電路(6-2)的另一個輸入端，半波整流電路(6-2)的正極輸出端連接一號光電耦合器(U25)控制邊的輸入端，半波整流電路(6-2)的負極輸出端連接一號光電耦合器(U25)控制邊的輸出端，一號光電耦合器(U25)被控邊的輸入端連接電源(+VA)，一號光電耦合器(U25)被控邊的輸出端連接第十七電阻(R17)的一端和控制器芯片(U6A)的腳15，第十七電阻(R17)的另一端接地；交流接觸器開合狀態檢測電路(5)由半波整流電路(5-1)、二號光電耦合器(U17)和五號電阻(R5)組成，半波整流電路(5-1)的正極輸出端連接二號光電耦合器(U17)控制邊的輸入端，半波整流電路(5-1)的負極輸出端連接二號光電耦合器(U17)控制邊的輸出端，二號光電耦合器(U17)被控邊的輸入端連接電源(+VA)，二號光電耦合器(U17)被控邊的輸出端連接五號電阻(R5)的一端和控制器芯片(U6A)的腳37，五號電阻(R5)的另一端接地；MCU控制器輸出狀態記憶單元(9)由“D”觸發器(U8)、三號光電耦合器(U22)、第四十三電阻(R43)、第四十四電阻(R44)和第四十五電阻(R45)組成，第四十五電阻(R45)的一端連接控制器芯片(U6A)的腳9，第四十五電阻(R45)的另一端連接三號光電耦合器(U22)控制邊的輸入端，三號光電耦合器(U22)控制邊的輸出端連接控制器芯片(U6A)的腳10和第四十四電阻(R44)的一端，第四十四電阻(R44)的另一端連接電源(+VA)和三號光電耦合器(U22)受控邊的輸入端，三號光電耦合器(U22)受控邊的輸出端連接第四十三電阻(R43)的一端和“D”觸發器(U8)的時鐘信號輸入端，“D”觸發器(U8)的數據輸入端連接控制器芯片(U6A)的腳8；交流接觸器開合驅動電路(4)由交流接觸器線圈(K3)、第十八電阻(R18)、第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)和三極管(Q5)組成，交流接觸器線圈(K3)的一端連接電源(+VA)，交流接觸器線圈(K3)的另一端通過第十八電阻(R18)連接三極管(Q5)的集電極，三極管(Q5)的基極連接第十九電阻(R19)的一端和第二十電阻(R20)的一端，第十九電阻(R19)的另一端連接“D”觸發器(U8)的正輸出端，第二十電阻(R20)的另一端連接三極管(Q5)的發射極并接地。
6.根據權利要求5所述的城市路燈線路級監控終端，其特征是在于電力載波通信接口電路(7)由中央控制器(7-1)、調制/解調器(7-2)、諧振濾波器(7-3)、繼電器(7-4)、耦合變壓器(7-5)和高通濾波器(7-6)組成，中央控制器(7-1)的輸入端(RX)連接控制器芯片(U6A)的腳7以接收串行數據，中央控制器(7-1)的輸出端(TX)連接控制器芯片(U6A)的腳6向其傳遞串行數據，中央控制器(7-1)的另一個通信端連接調制/解調器(7-2)的一端，調制/解調器(7-2)的另一端連接諧振濾波器(7-3)的一端，諧振濾波器(7-3)的另一端通過繼電器(7-4)連接在耦合變壓器(7-5)的一邊線圈的兩端上，耦合變壓器(5-5)的另一邊線圈的兩端連接高通濾波器(7-6)的一端，繼電器(7-4)的線圈(7-4-1)連接在控制器芯片(U6A)的腳2上以接受其控制。
全文摘要
城市路燈線路級監控終端。本發明公開對城市路燈進行監控的終端裝置。它解決了目前路燈難以實現遠程監控的問題。它包括GSM數據收發模塊或GPRS數據收發模塊1、收發器2、MCU控制器3、交流接觸器開合驅動電路4、交流接觸器開合狀態檢測電路5和日光照度檢測電路6，1的一個通信端連接2的一端，2的另一端連接3的一個通信端，3的一個輸入端連接6的輸出端，3的另一個輸入端連接5的輸出端，3的輸出端連接4的輸入端。本發明的終端工作時設置在遠離路燈管理中心的地域，通過1實現與路燈管理中心的遠程雙向數據傳輸，實現路燈管理中心對本發明終端的遠程控制、信息更新、狀態查詢和故障查詢等。
文檔編號H05B37/03GK1725925SQ20051001013
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月29日 優先權日2005年6月29日
發明者徐殿國, 劉曉勝, 牟英峰, 胡永軍, 李琰, 戚佳金 申請人:哈爾濱工業大學