技術領域

本發明涉及路燈只能控制系統，特別涉及一種LoRa無線智能路燈照明控制系統。

背景技術：

目前路燈都以人工、定時或光敏開關控制，光敏開關容易受到污染的影響而失去作用，定時開關在不同的季節、和特殊天氣中控制方式不靈活，零散的燈具和廣闊的地域分布，帶來了控制管理的不方便，控制界面不直觀，能源浪費嚴重，故障巡檢費用高，維護和維修麻煩。

技術實現要素：

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種LoRa無線智能路燈照明控制系統，采用基于433/868/915MHz頻段的LoRa無線技術LoRa無線技術、云端技術、大數據庫技術對路燈進行遠距離測控，能對1~4頭路燈上的每盞燈進行獨立控制，并能進行電能計量，電費預付費控制，對不同道路的路燈作分組控制，能對環境感應作出節能動作，并實時進行故障檢測，故障定位并報警。能廣泛應用于高速公路、普通公路、道路等。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種LoRa無線智能路燈照明控制系統，包含智能電源、終端控制器、photocell路燈控制器、環境傳感器、網關控制器、服務器控制軟件、PC端客戶端應用模塊、PC端WEB應用模塊、云端服務器控制模塊、移動端APP應用模塊。

所述智能電源、環境感知傳感器、終端控制器、photocell路燈控制器、網關控制器都涉及遠距離通訊，都含有LoRa無線通訊；

所述的終端控制器，可用于單頭，雙頭，最多4頭的路燈，控制1~4路燈具回路的開關，輸出1~4路0-10V的調光信號和DALI信號來控制電源的調光；

所述智能電源是普通調光電源內置了單路終端控制器的電源，安裝于路燈燈殼中，所述智能電源記錄預付費的充值信息，實時對用電情況進行計費，接收0-10V和DALI信號來調光；且智能電源接收指令來控制電源的開和關，記錄預付費的充值信息，實時對用電情況進行計費，輸出0-10V和DALI2信號來控制電源的調光；

所述photocell路燈控制器，屬于單路終端控制器，內置光敏傳感器，并且接口遵守7pin ANSI C136.41標準，與7pin ANSI C136.41標準的路燈插座連接，并控制燈具回路的開關帶電能計量，電費計費功能，輸出0-10V或DALI信號來控制電源的調光；（photocell路燈控制器具體是安裝在哪里，與其他部分有無連接關系）

所述的網關控制器安裝于高桿燈的桿體上，用于將LoRa通訊的集中控制器、終端控制器、環境感知傳感器連接到IP網絡與服務器之間進行通訊；

所述的環境傳感器同樣安裝于高桿燈的桿體上，用于進行天氣監測，并通過LoRA無線網絡發送數據到網關；

所述的服務器控制模塊，運行在充當服務器角色的計算設備中；接收IP網絡中人工發出的指令發給網關控制器；收集連接到IP網絡的網關控制器采集到的數據保存到本地數據庫和云端數據庫中；利用大數據庫統計和計算各種數據；

所述PC客戶端應用模塊，與服務器端對應的本地和遠程windows桌面系統的客戶端軟件，用于顯示控制系統中所有控制器和燈具的運行狀態，并提供操作界面，可以進行人工控制；顯示服務器記錄在數據庫中的各種狀態數據；

所述PC瀏覽器WEB應用模塊，與服務器端對應的在本地和遠程PC上瀏覽器的WEB客戶端軟件，用于顯示控制系統中所有控制器和燈具的運行狀態，并提供操作界面，可以進行人工控制；顯示服務器記錄在數據庫中的各種狀態數據；

所述云端服務器控制模塊，使遠程PC，移動手機和平板可以根據權限連接到本地服務器系統，并備份數據到云端大數據庫，使得服務供應商可以收到故障信息，主動為客戶進行服務；

所述移動端APP應用模塊，能在手機，平板上顯示控制系統中所有控制器和燈具的運行狀態，并提供操作界面，可以進行人工控制；顯示服務器記錄在數據庫中的各種狀態數據。。

作為本發明的進一步改進，所述的網關控制器由ARM處理器、儲存器(電子式)、備份電池、LoRa通訊模塊、GPS模塊、ETH通訊模塊或蜂窩通訊模塊組成；網關收集LoRa網中的控制器、終端控制器、環境感知傳感器的各種狀態數據，并暫存一部分數據，所有數據通過ETH以太網或蜂窩通訊形式發送到IP網絡，并發送給服務器；同時接收IP網絡中服務器發來的數據，并處理，和轉發指令給LoRa網絡中的集中控制器、終端控制器、環境感知傳感器；

作為本發明的進一步改進，所述環境傳感器內置ARM處理器，LoRa通訊模塊，GPS元件監測當地經緯度和當地時間；ARM處理器發出時間基準負責全網時間校對，計算當地日出日落時間，天亮天黑時間；照度元件，風速測量元件對濃霧，霧霾，大風，臺風，日全時等進行天氣監測，并通過LoRA無線網絡發送數據到網關。

作為本發明的進一步改進，所述的智能電源由恒流調光電源、ARM處理器、儲存器(電子式)、備份電池、繼電器(電磁式，電子式)、電壓電流功率電能監測芯片、LoRa通訊模塊和CAN總線通訊模塊組成；終端控制器從通訊模塊接收指令，經過ARM處理器邏輯計算，用于驅動繼電器控制燈具回路的開關，輸出0-10V電壓信號控制電源調光，輸出DALI指令控制帶DALI接口的電源調光。

作為本發明的進一步改進，所述的photocell路燈控制器由ARM處理器、儲存器(電子式)、備份電池、繼電器(電磁式，電子式)、電壓電流功率電能監測芯片、LoRa通訊模塊組成；控制器從通訊模塊接收指令，經過ARM處理器邏輯計算，用于驅動繼電器控制燈具回路的開關，輸出0-10V電壓信號控制電源調光，輸出DALI指令控制帶DALI接口的電源調光；光敏傳感器用于讀取環境光照值，和斷網時用于最簡單的光敏開關燈控制；

本發明的有益效果是：本智能照明控制系統能精確到每盞燈的開關燈和調光，還能進行分組控制，能在默認參數設定的情況下，便可智能的進行開燈、關燈、調光，并且具備故障報警、故障定位、管理信息推送、環境感知、電能統計、電費預付費、本地設備監控、遠程設備監控、移動設備監控的功能，相比現有技術其具有以下優點：

1）對LED燈的智能控制提高55%的節能率，提高80%的LED使用壽命，提高60%能效比；

2）動態感應調光技術，減少了無人燈的能耗，與傳統控制相比，至少降低50%的CO₂排放；

3）通過GPS經緯度和季節計算日出日落時間，在全球范圍零設置，自動調節照明開關時間；

4）故障主動報警，快速GPS顯示定位，維修維護方便，降低90%的人力成本；

5）移動端監控和故障通知，提高70%的工作執行效率；

6）自動檢測霧霾，日全食，車流，暴雨，大霧等環境進行多重聯動照明控制；

7）用加密技術保證了整個系統控制的安全和大數據信息的安全。

8）多級操作權限控制，歷史數據查詢統計，電能計量趨勢分析，預付費控制系統。

9）網絡斷線時，內置離線控制策略自運控制，內置大容量儲存器保存計量數據長達60天。

10）可廣泛應用于高速公路、普通公路、道路等各種場景的智能控制。

附圖說明

圖1為本發明外部結構示意圖；

圖2為本發明原理結構示意圖；

圖3為本發明網關控制器內部結構示意圖；

圖4為本發明環境傳感器內部結構示意圖；

圖5為本發明智能電源內部結構示意圖；

圖6為本發明終端控制器內部結構示意圖；

圖7為本發明photocell路燈控制器內部結構示意圖；

圖8為本發明系統原理概要圖；

圖1中標示：1-路燈燈桿；2-燈殼；3-網關控制器；4-環境傳感器。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。

圖1-2示出了本發明一種LoRa無線智能路燈照明控制系統的一種實施方式，包含智能電源、終端控制器、photocell路燈控制器、環境傳感器、網關控制器、服務器控制軟件、PC端客戶端應用模塊、PC端WEB應用模塊、云端服務器控制模塊、移動端APP應用模塊。

所述智能電源、環境感知傳感器、終端控制器、photocell路燈控制器、網關控制器都涉及遠距離通訊，都含有LoRa無線通訊；

所述的終端控制器，可用于單頭，雙頭，最多4頭的路燈，控制1~4路燈具回路的開關，輸出1~4路0-10V的調光信號和DALI信號來控制電源的調光；

所述智能電源是調光電源內置了單路終端控制器的電源，安裝于路燈燈殼中，所述智能電源記錄預付費的充值信息，實時對用電情況進行計費，接收0-10V和DALI信號來調光，如圖5所示；且智能電源接收指令來控制電源的開和關，記錄預付費的充值信息，實時對用電情況進行計費，輸出0-10V和DALI2信號來控制電源的調光；

所述photocell路燈控制器，屬于單路終端控制器，內置光敏傳感器，并且接口遵守7pin ANSI C136.41標準，與 遵守7pin ANSI C136.41標準的路燈插座連接，并控制燈具回路的開關帶電能計量，電費計費功能，輸出0-10V或DALI信號來控制電源的調光；

所述的網關控制器安裝于高桿燈的桿體上，用于將LoRa通訊的集中控制器、終端控制器、環境感知傳感器連接到IP網絡與服務器之間進行通訊；

所述的環境傳感器同樣安裝于高桿燈的桿體上，用于進行天氣監測，并通過LoRA無線網絡發送數據到網關；

所述的終端控制器，控制燈具回路的開關，輸出0-10V和DALI信號來控制電源的調光；

所述的服務器控制模塊，運行在充當服務器角色的計算設備中；接收IP網絡中人工發出的指令發給網關控制器；收集連接到IP網絡的網關控制器采集到的數據保存到本地數據庫和云端數據庫中；利用大數據庫統計和計算各種數據；

所述PC客戶端應用模塊，與服務器端對應的本地和遠程windows桌面系統的客戶端軟件，用于顯示控制系統中所有控制器和燈具的運行狀態，并提供操作界面，可以進行人工控制；顯示服務器記錄在數據庫中的各種狀態數據；

所述PC瀏覽器WEB應用模塊，與服務器端對應的在本地和遠程PC上瀏覽器的WEB客戶端軟件，用于顯示控制系統中所有控制器和燈具的運行狀態，并提供操作界面，可以進行人工控制；顯示服務器記錄在數據庫中的各種狀態數據；

所述云端服務器控制模塊，使遠程PC，移動手機和平板可以根據權限連接到本地服務器系統，并備份數據到云端大數據庫，使得服務供應商可以收到故障信息，主動為客戶進行服務；

所述移動端APP應用模塊，能在手機，平板上顯示控制系統中所有控制器和燈具的運行狀態，并提供操作界面，可以進行人工控制；顯示服務器記錄在數據庫中的各種狀態數據。。

所述的網關控制器由ARM處理器、儲存器(電子式)、備份電池、LoRa通訊模塊、GPS模塊、ETH通訊模塊或蜂窩通訊模塊組成；網關收集LoRa網中的控制器、終端控制器、環境感知傳感器的各種狀態數據，并暫存一部分數據，所有數據通過ETH以太網或蜂窩通訊形式發送到IP網絡，并發送給服務器；同時接收IP網絡中服務器發來的數據，并處理，和轉發指令給LoRa網絡中的集中控制器、終端控制器、環境感知傳感器，如圖3所示；

所述環境傳感器內置ARM處理器，LoRa通訊模塊，GPS元件監測當地經緯度和當地時間；ARM處理器發出時間基準負責全網時間校對，計算當地日出日落時間，天亮天黑時間；照度元件，風速測量元件對濃霧，霧霾，大風，臺風，日全時等進行天氣監測，并通過LoRA無線網絡發送數據到網關，如圖4所示。

所述的智能電源由恒流調光電源、ARM處理器、儲存器(電子式)、備份電池、繼電器(電磁式，電子式)、電壓電流功率電能監測芯片、LoRa通訊模塊和CAN總線通訊模塊組成；終端控制器從通訊模塊接收指令，經過ARM處理器邏輯計算，用于驅動繼電器控制燈具回路的開關，輸出0-10V電壓信號控制電源調光，輸出DALI指令控制帶DALI接口的電源調光，如圖6所示。

所述的photocell路燈控制器由ARM處理器、儲存器(電子式)、備份電池、繼電器(電磁式，電子式)、電壓電流功率電能監測芯片、LoRa通訊模塊組成；控制器從通訊模塊接收指令，經過ARM處理器邏輯計算，用于驅動繼電器控制燈具回路的開關，輸出0-10V電壓信號控制電源調光，輸出DALI指令控制帶DALI接口的電源調光；光敏傳感器用于讀取環境光照值，和斷網時用于最簡單的光敏開關燈控制；如圖7所示。

自動案例一(人流，車流節能照明)：

環境傳感器感應到所監視道路的人員和車在監測點范圍內移動，環境傳感器向LoRa無線網發出物體active信號 ，路燈終端控制器和服務器都能收到該信號；根據人工預先的功能設定，該分組的路燈終端控制器自動操作調光至明亮，使得監測地點高照度，服務器實時顯示照明狀態；

如果人工對流動節能照明功能關閉，則該分組的路燈終端控制器和服務器接收到active不會動作；

網關，IP網，服務器斷線失效的情況下，不影響該功能的自動操作，但服務器不能實時顯示照明狀態；

環境傳感器感應到所監視道路的人員和車流超出監測點范圍，環境傳感器向LoRa無線網發出物體active_over信號 ，該分組的路燈終端控制器和服務器都能收到該信號；根據人工預先的功能設定，該分組的路燈終端控制器自動操作調光至暗，或間隔亮燈，使得監測地點保持最低的照度進行節能，服務器并實時顯示照明狀態；

自動案例二(不同季節的精確定時開關燈)

路燈終端控制器的處理器每天根據GPS的日期，當地的經維度，當地的UTC時區，計算出當天的天亮天黑時間，進行精確的定時開關燈，相比容易受污染而失效的光敏開關，更加實用和節能；

但當路燈終端控制器損壞時，光敏開關和普通定時控制將承擔最基本的控制，盡可能的減少白天亮燈的能源浪費。

自動案例三(自動故障報警)

當路燈的輸出功率出現10%偏差時，或是功率輸出始終小于5W時，判斷為路燈故障，并發出本機的編號在控制電腦上顯示，并發出定位信息給維修維護人員，維護人員在白天就可以通過GPS導航找到路燈，并對其進行維修動作 。作為燈具的供應商，也可以從云端看到故障信息，提醒用戶，并及時向用戶提供更換的配件。