本發明涉及路燈控制技術領域，具體而言涉及一種智慧城市路燈控制系統與控制方法。

背景技術：

發光二極管(LED)的應用已有很多年，隨著最新技術的進步，它們正逐漸成為照明市場中強有力的競爭者。新的高亮度LED具有很長的壽命(約10萬小時)和很高的效率(約30流明/瓦)。過去三十多年來，LED的光輸出亮度每l8-24個月便會翻一番，而且這種增長勢頭還會持續下去，這種趨勢稱為Haitz定律，相當于LED的摩爾定律。從電氣上來說，LED與二極管類似，它們也是單向導電，并具有與常規二極管類似的低動態阻抗V-I特性。另外，LED一般都有安全導通時的額定電流(高亮度LED的額定電流一般為350mA或700mA)。通過額定電流時，LED正向壓降的差異可能比較大，通常350mA白光LED的壓降在3～4V之間。傳統的照明存在照明能效低、耗電量大等問題，尤其是在室內外照明例如家用照明和路燈上，無法采集室內和室外光照度的變化情況進行調節，實現恒照度調光，這樣的控制和驅動來說不理想的。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種智慧城市路燈控制系統與控制方法，提供光照度可調的LED路燈控制驅動，能夠通過光照度傳感器采集光照度，并經過處理實現恒照度調光。

本發明的上述目的通過獨立權利要求的技術特征實現，從屬權利要求以另選或有利的方式發展獨立權利要求的技術特征。

為達成上述目的，本發明提出一種智慧城市路燈控制系統，包括設置在道路兩側并均勻布設的LED路燈以及設置在每個LED路燈的燈桿中的恒照度自適應調光的LED驅動器，LED驅動器包括微處理器、無線網絡連接器、調光開關、LED驅動電路以及光照度傳感器，微處理器與調光開關、無線網絡連接器、LED驅動電路和光照度傳感器分別連接，LED驅動電路與LED路燈連接，其中：

所述調光開關用于設定光照度的最大設定值以及標準值；

所述無線網絡連接器用于將恒照度自適應調光的LED驅動器接入網絡并從交通流量監控中心接收恒照度自適應調光的LED驅動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器；

所述光照度傳感器用于采集環境光照度；

所述LED驅動電路用于根據微處理器控制而驅動LED路燈發光；

所述微處理器用于根據交通流量信息決定進入微弱照明模式以及自適應調光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅動電路以固定的驅動電流驅動所述LED路燈發光，在自適應調光模式下，微控制器根據實時采集的環境光照度與設定的標準值比較，計算出LED需要補償的照度值，并轉化為微處理器內PWM寄存器的值，記為當前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當前PWM值，從而控制LED驅動電路使其輸出的電流變化，實現平滑調光。

進一步的實施例中，所述光照度傳感器采用TSL2561芯片，其內部具有兩個光敏二極管通道，即通道0和通道1，其中通道0為可見光和紅外線敏感通道，通道1為紅外線敏感通道，流過光敏二極管的電流經過積分式A/D轉換器轉換為數字量，轉換完后將數字量存入芯片內部的寄存器中。

進一步的實施例中，所述微處理器包括具有PIC16F690單片機的控制電路。

進一步的實施例中，所述LED驅動電路包括NCL30160驅動芯片。

進一步的實施例中，所述控制系統還包括供電電路，為所述微處理器以及光照度傳感器供電，其中該供電電路包括阻容供電電路以及ASM1117穩壓芯片，經過穩壓芯片輸出的電壓供給微處理器以及光照度傳感器。

根據本公開，還提出一種智慧城市路燈控制方法，包括：

設定光照度的最大設定值以及標準值；

從交通流量監控中心接收恒照度自適應調光的LED驅動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器；

所述微處理器根據交通流量信息決定進入微弱照明模式以及自適應調光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅動電路以固定的驅動電流驅動所述LED路燈發光，在自適應調光模式下，微控制器根據實時采集的環境光照度與設定的標準值比較，計算出LED需要補償的照度值，并轉化為微處理器內PWM寄存器的值，記為當前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當前PWM值，輸入到具有PWM接口的所述LED驅動電路使其輸出的電流變化，實現平滑調光。

進一步的實施例中，所述微處理器根據交通流量信息未超過設定的流量閾值而決定進入微弱照明模式，否則進入自適應調光模式。

進一步的實施例中，所述在微弱照明模式下，固定的驅動電流小于或者等于300mA。

與現有技術相比，本發明的智慧城市路燈控制系統與控制方法中，不僅僅包括通過光照度強度來自適應調節LED亮度，而且可以更加智能地判斷路燈所在位置的照明需求，即是否需要一定亮度的照明，例如在深夜或者凌晨，人流量和車流量很小時，如果僅僅按照光照度來判斷照亮的亮度則需要很強的亮度，但實際上不需要，會產生不必要的浪費。因此，同時優先來通過車流量來判斷是否進行自適應調光，從而實現真正智慧控制的路燈控制策略，解決能源，且符合實際需要。

應當理解，前述構思以及在下面更加詳細地描述的額外構思的所有組合只要在這樣的構思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的發明主題的一部分。另外，所要求保護的主題的所有組合都被視為本公開的發明主題的一部分。

結合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發明教導的前述和其他方面、實施例和特征。本發明的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據本發明教導的具體實施方式的實踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成部分可以用相同的標號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成部分均被標記。現在，將通過例子并參考附圖來描述本發明的各個方面的實施例，其中：

圖1是根據本發明某些實施例的智慧路燈控制系統的示意圖。

圖2是根據本發明某些實施例的智慧路燈控制系統中LED驅動器的示意圖。

圖3是根據本發明某些實施例的智慧路燈控制系統光照度傳感器的示意圖。

圖4是根據本發明某些實施例的智慧路燈控制系統LED驅動電路的示意圖。

圖5是根據本發明某些實施例的智慧路燈控制方法的調光流程示意圖。

具體實施方式

為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。

在本公開中參照附圖來描述本發明的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本公開的實施例不必定意在包括本發明的所有方面。應當理解，上面介紹的多種構思和實施例，以及下面更加詳細地描述的那些構思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本發明所公開的構思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本發明公開的一些方面可以單獨使用，或者與本發明公開的其他方面的任何適當組合來使用。

結合圖1-圖4所示，根據本發明的實施例，一種智慧城市路燈控制系統，包括設置在道路兩側并均勻布設的LED路燈10以及設置在每個LED路燈的燈桿20中的恒照度自適應調光的LED驅動器30。

結合圖2所示，LED驅動器2包括微處理器、無線網絡連接器、調光開關、LED驅動電路以及光照度傳感器，微處理器與調光開關、無線網絡連接器、LED驅動電路和光照度傳感器分別連接，LED驅動電路與LED路燈連接。

所述調光開關用于設定光照度的最大設定值以及標準值。

所述無線網絡連接器用于將恒照度自適應調光的LED驅動器接入網絡并從交通流量監控中心接收恒照度自適應調光的LED驅動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器。

所述光照度傳感器用于采集環境光照度。

所述LED驅動電路用于根據微處理器控制而驅動LED路燈發光。

所述微處理器用于根據交通流量信息決定進入微弱照明模式以及自適應調光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅動電路以固定的驅動電流驅動所述LED路燈發光，在自適應調光模式下，微控制器根據實時采集的環境光照度與設定的標準值比較，計算出LED需要補償的照度值，并轉化為微處理器內PWM寄存器的值，記為當前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當前PWM值，從而控制LED驅動電路使其輸出的電流變化，實現平滑調光。

結合圖3，所述光照度傳感器采用TSL2561芯片，其內部具有兩個光敏二極管通道，即通道0和通道1，其中通道0為可見光和紅外線敏感通道，通道1為紅外線敏感通道，流過光敏二極管的電流經過積分式A/D轉換器轉換為數字量，轉換完后將數字量存入芯片內部的寄存器中。積分式A/D轉換器將在一個積分周期完成后自動進行積分轉換過程。TSL2561可以通過對其內部16個寄存器設定來控制，該16個寄存器可通過標準的SMBus或者I2C總線協議訪問。

本發明使用的TSL2561是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強度數字轉換芯片。該芯片的應用能夠提供最好的顯示亮度并降低電源功耗。

所述微處理器包括具有PIC16F690單片機的控制電路。PIC16F690單片機具有高性能的RISC CPU、低功耗以及豐富的外設資源，能夠滿足本系統的硬件資源需求。由于該款單片機資源豐富，既滿足系統需求，又不十分浪費資源，可降低系統成本。、

結合圖4，所述LED驅動電路包括NCL30160驅動芯片。NCL30160是安森美半導體推出的一款NFET遲滯降壓、恒流LED驅動器。它將電流提升到了1.5A，是高能效的解決方案，損耗非常低，體積很小，可最大限度地減少空間和成本。通過利用僅55mΩ的低導通阻抗內部MOSFET及以100％占空比工作的能力，能夠提供能效高達98％的方案，最高1.4MHz的高開關頻率使設計人員可采用更小的外部元件，將電路板尺寸減至最小及成本降至最低。

結合圖2，所述控制系統還包括供電電路，為所述微處理器以及光照度傳感器供電，其中該供電電路包括阻容供電電路以及ASM1117穩壓芯片，經過穩壓芯片輸出的電壓供給微處理器以及光照度傳感器。

前述的無線網絡連接器，例如采用3G或者4G通訊模塊來實現。

根據本公開，還提出一種基于圖1、2所示的智慧城市路燈控制系統的智慧城市路燈控制方法，包括：

設定光照度的最大設定值以及標準值；

從交通流量監控中心接收恒照度自適應調光的LED驅動器所在位置的交通流量信息并傳輸至微處理器；

所述微處理器根據交通流量信息決定進入微弱照明模式以及自適應調光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驅動電路以固定的驅動電流驅動所述LED路燈發光，在自適應調光模式下，微控制器根據實時采集的環境光照度與設定的標準值比較，計算出LED需要補償的照度值，并轉化為微處理器內PWM寄存器的值，記為當前PWM值，將前PWM寄存器值記為PWM原值，將PWM原值與當前PWM值不斷比較遞增或遞減，使PWM輸出以極小的步長跟蹤當前PWM值，輸入到具有PWM接口的所述LED驅動電路使其輸出的電流變化，實現平滑調光。

所述微處理器根據交通流量信息未超過設定的流量閾值而決定進入微弱照明模式，否則進入自適應調光模式。

所述在微弱照明模式下，固定的驅動電流小于或者等于300mA。

在一些實施例中，還可以將所述每個LED路燈的LED驅動器接入網絡以實現聯網監控與控制。

本發明的智慧城市路燈控制系統，基于交通照明實際以及環境照度來設計照明驅動控制模式，并且基于LED恒照度調光驅動器來進行自適應亮度調節。系統使用恒流LED控制芯片NCL30160作為LED光源驅動電路，采用TSL2561光照度傳感器采集室內光照度，通過處理器相應算法進行閉環控制，實現道路路燈的恒照度調光，實現了PWM波形平滑變化，避免因PWM突變造成閃光。同時，系統增加了基于交通流量的控制，實現無人、有人時的不同調光方案，使設計進一步節能和智能化。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。