一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，包括：控制主板、電源模塊以及外殼，其中：控制主板包括主控單元、通信接口以及功能模塊，主控單元通過通信接口與功能模塊連接；功能模塊包括：存儲(chǔ)模塊、調(diào)光模塊、無線通信模塊、PLC通信模塊和電表功能模塊以及繼電器控制模塊。該節(jié)點(diǎn)控制器不僅使LED路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控能力得到了很大程度的提升，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控每盞路燈的狀態(tài)，以及時(shí)解決路燈故障，而且通過開放接口實(shí)現(xiàn)了與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，擴(kuò)展了路燈網(wǎng)絡(luò)的功能，使路燈物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)控路燈狀態(tài)的同時(shí)，還能監(jiān)控道路環(huán)境的其他狀態(tài)，使路燈網(wǎng)絡(luò)成為智慧城市物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，發(fā)揮了路燈物聯(lián)網(wǎng)的最大效益。
【專利說明】一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智慧照明【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，是涉及一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在世界范圍研發(fā)的LED路燈控制器具有可控開關(guān)和調(diào)光功能，如圖1所示，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，每一盞路燈上安裝一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，節(jié)點(diǎn)控制器通過有線方式與集中控制器進(jìn)行連接，集中控制器再通過無線網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)連接。有線方式傳輸距離通常從十幾米到一百多米之間，數(shù)據(jù)傳輸速率低于100kbps，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離可達(dá)到一千多米，數(shù)據(jù)傳輸速率從IOOkbps到7.2Mbps之間。在監(jiān)控端，可以采用PC (Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī))、平板電腦或手機(jī)等進(jìn)行監(jiān)控。
[0003]但是，現(xiàn)有的路燈控制器等僅是針對(duì)路燈的單一管理，其他接口并不開放，雖然部署了大量的路燈專用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，但是不能與智慧城市的其他智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的連接，未能發(fā)揮城市基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最大效益。而且，采用單一的電壓或電流調(diào)光方式，調(diào)光范圍不夠大，單一的調(diào)光方式不夠穩(wěn)定，節(jié)能效果不夠明顯，每個(gè)單一的節(jié)點(diǎn)控制器采用GPRS進(jìn)行后臺(tái)通信的方式往往要付出高昂的費(fèi)用，并且GPRS與手機(jī)使用相同的網(wǎng)絡(luò)，容易受到周圍手機(jī)用戶的干擾，可靠性和穩(wěn)定性都不好，在信號(hào)差的地方經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)通信中斷的情況，影響路燈的正常使用。此外，現(xiàn)有的路燈控制器僅僅為了路燈的管理，并難以與路燈物聯(lián)網(wǎng)的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)通信，不利于部署智慧城市的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。
[0004]基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，如何提供一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，在實(shí)現(xiàn)對(duì)LED路燈進(jìn)行監(jiān)控的同時(shí)，能夠把無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的其他傳感器終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的節(jié)點(diǎn)控制器僅是針對(duì)路燈的單一管理，不能與其他智能網(wǎng)絡(luò)有效連接導(dǎo)致不能發(fā)揮城市基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最大效益的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，包括:控制主板、外殼和集成于所述控制主板上的電源模塊，其中:
[0008]所述控制主板包括主控單元、通信接口以及各功能模塊，所述主控單元通過所述通信接口與各功能模塊連接；
[0009]所述各功能模塊包括:存儲(chǔ)模塊、調(diào)光模塊、無線通信模塊、PLC通信模塊和電表功能模塊以及繼電器控制模塊。
[0010]優(yōu)選的，還包括通過通信接口與所述主控單元連接的LED顯示屏。
[0011]優(yōu)選的，所述外殼為招合金外殼。[0012]優(yōu)選的，所述主控單元包括具有PWM輸出功能的基于8051內(nèi)核的單片系統(tǒng)芯片和輔助電路。
[0013]優(yōu)選的，所述無線通信模塊包括6LoWPAN通信芯片和發(fā)射天線。
[0014]優(yōu)選的，所述通信接口包括:SPI接口、UART接口、GPIO接口、PWM接口和I2C接口。
[0015]優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)模塊通過I2C接口與所述主控單元連接；
[0016]所述調(diào)光模塊通過PWM接口與所述主控單元連接；
[0017]所述無線通信模塊和PLC通信模塊通過UART接口與所述主控單元連接；
[0018]所述電表功能模塊通過SPI接口與所述主控單元連接；
[0019]所述繼電器控制模塊通過GPIO接口與所述主控單元連接。
[0020]優(yōu)選的，所述電源模塊包括:AC/DC模塊和DC/DC模塊。
[0021]優(yōu)選的，所述電源模塊包括:蓄電池和DC/DC模塊。
[0022]優(yōu)選的，所述調(diào)光模塊采用大功率MOS管控制。
[0023]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型公開了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，該節(jié)點(diǎn)控制器是基于電力載波PLC通信以及6LoWPAN無線自主網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研發(fā)的路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器，采用6LoWPAN無線網(wǎng)絡(luò)的路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器具有功耗低、通信速率高、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，同時(shí)其最大好處是易于連接互聯(lián)網(wǎng)，并通過開放接口與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，把路燈物聯(lián)網(wǎng)打造成為智慧城市中的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。與現(xiàn)有技術(shù)中的控制器相比，首先是LED路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的提升，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控每盞路燈的狀態(tài)，一旦發(fā)生故障能及時(shí)得到解決；其次，通過開放接口實(shí)現(xiàn)了與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，擴(kuò)展了路燈網(wǎng)絡(luò)的功能，使路燈物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)控路燈狀態(tài)的同時(shí)，還能監(jiān)控道路環(huán)境的其他狀態(tài)(如溫度、濕度、空氣質(zhì)量，人流、車輛交通流量，或市政井蓋等)，使路燈網(wǎng)絡(luò)成為智慧城市物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，發(fā)揮了路燈物聯(lián)網(wǎng)的最大效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型公開的一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一公開的一種控制主板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二公開的一種控制主板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。[0030]現(xiàn)有的路燈控制器等僅是針對(duì)路燈的單一管理，而不能與智慧城市的其他智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的連接，未能發(fā)揮城市基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最大效益。有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器以解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，具體實(shí)施方案如下所述。
[0031]實(shí)施例一
[0032]本實(shí)用新型提供了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，如圖2所示，圖2為本實(shí)用新型公開的一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，該節(jié)點(diǎn)控制器包括:控制主板201、集成于控制主板201上的電源模塊202以及用于封裝控制主板201、電源模塊202的外殼203。
[0033]需要說明的是，本實(shí)用新型使用的外殼203為鋁合金外殼，全密封設(shè)計(jì)，具有防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67的防潮防塵功能，能夠保證該節(jié)點(diǎn)控制器在外界環(huán)境下不易受損壞，保證了其使用壽命。
[0034]本實(shí)用新型使用的電源模塊202集成在路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器主板上，其形式可以多樣化，可以采用交流電源進(jìn)行供電，也可以采用蓄電池進(jìn)行供電，在此不作限制，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。當(dāng)采用交流電進(jìn)行供電時(shí)，該電源模塊包括AC/DC (Alternatingcurrent/Direct current,交流 / 直流)模塊和 DC/DC (Direct current/Direct current,直流/直流)模塊兩部分，用以將220V交流電源轉(zhuǎn)化成5V和3.3V直流電源，來給控制器內(nèi)部電路提供電源。通過對(duì)市用交流電進(jìn)行整流輸出穩(wěn)定直流電壓電流供LED路燈使用，使LED路燈發(fā)光穩(wěn)定無閃爍。該電源模塊能夠在復(fù)雜的環(huán)境下正常工作，并輸出穩(wěn)定的直流電源，能夠適應(yīng)180V?270V交流的寬電壓輸入，并輸出5V和3.3V的直流電源。當(dāng)采用蓄電池進(jìn)行供電時(shí)，該電源模塊包括蓄電池和DC/DC模塊,DC/DC模塊將蓄電池輸出的電流穩(wěn)壓為5V和3.3V直流電，來給控制器內(nèi)部電路提供電源。
[0035]如圖3所示，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一公開的一種控制主板的結(jié)構(gòu)示意圖，該控制主板包括主控單元301、通信接口以及功能模塊，主控單元301通過通信接口與功能模塊連接。
[0036]主控單元301包括具有PWM輸出功能的基于8051內(nèi)核的單片系統(tǒng)芯片和輔助電路，主要功能是處理后臺(tái)發(fā)送過來的各種控制命令，通過GPIO接口輸出控制信號(hào)，同時(shí)還可以輸出PWM波形用于調(diào)節(jié)LED路燈亮度。其具有內(nèi)部存儲(chǔ)空間，能夠接收后臺(tái)數(shù)據(jù)并處理控制指令，具有PWM輸出功能，控制LED路燈亮度，具有在線系統(tǒng)升級(jí)功能。進(jìn)一步的，主控單元還具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)上報(bào)功能，能夠?qū)⑼话l(fā)數(shù)據(jù)提高優(yōu)先級(jí)進(jìn)行上報(bào)處理。
[0037]主控單元通過UART接口接收到無線通信模塊或PLC通信模塊的數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行接收處理程序，首先對(duì)接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，如果校驗(yàn)出錯(cuò)則丟棄報(bào)文，如果報(bào)文校驗(yàn)正確則進(jìn)行報(bào)文頭部的地址碼檢驗(yàn)，如果不是本控制器對(duì)應(yīng)的地址碼則丟棄報(bào)文，否則進(jìn)行報(bào)文頭部功能代碼的分析，如果是控制命令碼則進(jìn)行路燈物聯(lián)網(wǎng)的控制操作，如果是調(diào)節(jié)命令則進(jìn)行路燈物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)光操作，查詢命令則返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0038]路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分為常規(guī)數(shù)據(jù)和突發(fā)數(shù)據(jù)兩種，常規(guī)數(shù)據(jù)主要包括電壓、電流、功率因素、電能表、燈具狀態(tài)等，突發(fā)數(shù)據(jù)主要包括各種線路故障信息、燈具故障信息、內(nèi)存錯(cuò)誤信息、報(bào)警信號(hào)等各類故障信息。對(duì)于常規(guī)數(shù)據(jù)采用定時(shí)上報(bào)的方法，對(duì)于突發(fā)數(shù)據(jù)采用實(shí)時(shí)上報(bào)的方法。程序中采用兩個(gè)發(fā)送緩沖隊(duì)列，常規(guī)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列和突發(fā)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列，其中突發(fā)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列具有較高的優(yōu)先級(jí)，數(shù)據(jù)上報(bào)處理程序會(huì)優(yōu)先發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)。
[0039]需要說明的是，通信接口包括SPI接口、UART接口、GPIO接口、PWM接口和I2C接□。
[0040]SPI (Serial Peripheral interface,串行外圍設(shè)備接口)接口，是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為電路板的布局上節(jié)省空間，提供方便，因此，廣泛應(yīng)用在EEPROM，F(xiàn)LASH,實(shí)時(shí)時(shí)鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。
[0041]UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用異步接收 / 發(fā)送)接口作為異步串口通信協(xié)議的一種，是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上，多數(shù)是16550AFN芯片。
[0042]GPIO (General Purpose Input Output,通用輸入 / 輸出)接口利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) H、SMBus?或SPI?接口簡(jiǎn)化了 I/O 口的擴(kuò)展。當(dāng)微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當(dāng)系統(tǒng)需要采用遠(yuǎn)端串行通信或控制時(shí)，GPIO能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能。
[0043]PWM (Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)接口技術(shù)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。
[0044]功能模塊包括:存儲(chǔ)模塊302、調(diào)光模塊303、無線通信模塊304、PLC通信模塊305和電表功能模塊306以及繼電器控制模塊307。
[0045]存儲(chǔ)模塊302通過I2C接口與主控單元301連接，用于存儲(chǔ)路燈的配置參數(shù)，包括路燈正常工作的電流、電壓范圍、額定功率等參數(shù)。
[0046]調(diào)光模塊303通過PWM接口與主控單元301連接，采用大功率MOS管的控制來放大主控單元產(chǎn)生的PWM波形，產(chǎn)生適用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電流，用于驅(qū)動(dòng)路燈物聯(lián)網(wǎng)的亮度調(diào)節(jié)。電流最大可達(dá)65A，可用電壓和電流結(jié)合方式來進(jìn)行調(diào)光，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)路燈物聯(lián)網(wǎng)的亮度，調(diào)控亮度范圍為10%?100%。
[0047]LED路燈包括有亮燈和滅燈兩種情況，白天路LED燈處于關(guān)閉狀態(tài)，晚上路燈才會(huì)開啟。在智慧照明系統(tǒng)中要求路燈能夠根據(jù)周圍環(huán)境的變化來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)亮度，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。當(dāng)路上有行人或車輛行駛時(shí)路燈物聯(lián)網(wǎng)會(huì)調(diào)節(jié)到設(shè)定的最大亮度，方便行人和車輛看清路況，保障行駛安全；當(dāng)路段上沒有行人和車輛行駛時(shí)路燈物聯(lián)網(wǎng)會(huì)調(diào)節(jié)到設(shè)定的最小亮度，在保證基本的照明的同時(shí)節(jié)約電能。所有的這些調(diào)光與控制命令都由后臺(tái)產(chǎn)生，可通過6LoWPAN無線網(wǎng)絡(luò)或PLC通信模塊來傳輸數(shù)據(jù)與命令。PLC通信模塊也可以通過跳針轉(zhuǎn)換成用于連接無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端的接口，方便連接智慧城市無線傳感網(wǎng)絡(luò)。
[0048]無線通信模塊304通過UART接口與主控單元301連接，由6LoWPAN通信芯片、發(fā)射天線組成，具有功耗小、速率高、通信穩(wěn)定、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)、易于接入互聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其通過UART接口與主控單元連接，能夠接收后臺(tái)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到主控單元進(jìn)行處理，同時(shí)能夠?qū)⒅骺貑卧a(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)。進(jìn)一步的，該無線通信模塊具有開放的通信接口，能夠與其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳感終端節(jié)點(diǎn)自動(dòng)連接，擴(kuò)展了路燈網(wǎng)絡(luò)的功能，使路燈物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)控路燈狀態(tài)的同時(shí)，還能監(jiān)控道路環(huán)境的其他狀態(tài)(如溫度、濕度、空氣質(zhì)量，人流、車輛交通流量，或市政井蓋等)，為智慧城市提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
[0049]未來的智慧城市會(huì)有多種多樣應(yīng)用的需求，比如市政井蓋監(jiān)測(cè)、車流量監(jiān)測(cè)、溫濕度傳感器、PM2.5監(jiān)測(cè)甚至交通信號(hào)燈監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都可以利用路燈的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，本實(shí)用新型提供的該節(jié)點(diǎn)控制器能夠充分利用路燈監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)施，減少了重復(fù)建設(shè)，節(jié)約成本，體現(xiàn)了智慧城市的優(yōu)勢(shì)。
[0050]PLC通信模塊305通過UART接口與主控單元301連接，具有電力載波通信功能，使得數(shù)據(jù)傳輸具有更高的可靠性，與無線通信模塊304組成雙通道通信與后臺(tái)連接，一方面用于將接收后臺(tái)發(fā)送過來的開/關(guān)等控制命令和調(diào)光命令通過UART接口傳輸?shù)街骺貑卧?，進(jìn)行LED路燈的控制，另一方面把主控單元中采集到的路燈物聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)信息和其他傳感器的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)發(fā)到后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)LED路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)還可以與手持終端進(jìn)行無線通信，用于隨時(shí)進(jìn)行對(duì)路燈的監(jiān)控，通過預(yù)留的接口可方便連接智慧城市其他應(yīng)用的傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，可使路燈物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)更多的功能。
[0051]電表功能模塊306通過SPI接口與主控單元301連接，通過采集電源模塊輸入的電流和電壓，計(jì)算輸入功率和功率因素，同時(shí)產(chǎn)生電能累計(jì)量。
[0052]電表功能模塊能夠?qū)⒉杉降碾娏?、電壓信息上傳到主控單元，主控單元能夠調(diào)取存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的電流、電壓閾值范圍與電表功能模塊采集的電流、電壓值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)路LED路燈出現(xiàn)故障造成電流或電壓過大時(shí)，主控單元會(huì)發(fā)出信號(hào)控制該節(jié)點(diǎn)控制器會(huì)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，避免產(chǎn)生更多的損壞。
[0053]繼電器控制模塊307通過GPIO接口與主控單元301連接，根據(jù)主控單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的開關(guān)裝置，主控單元根據(jù)后臺(tái)發(fā)送的開關(guān)控制命令來驅(qū)動(dòng)繼電器控制模塊來進(jìn)行電源的接通與斷開，使得路燈開啟或關(guān)閉。
[0054]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型公開了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，該節(jié)點(diǎn)控制器是基于電力載波PLC通信以及6LoWPAN無線自主網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研發(fā)的路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器，采用6LoWPAN無線網(wǎng)絡(luò)的路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器具有功耗低、通信速率高、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，同時(shí)其最大好處是易于連接互聯(lián)網(wǎng)，并通過開放接口與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，把路燈物聯(lián)網(wǎng)打造成為智慧城市中的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。與現(xiàn)有技術(shù)中的控制器相比，首先是LED路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的提升，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控每盞路燈的狀態(tài)，一旦發(fā)生故障能及時(shí)得到解決；其次，通過開放接口實(shí)現(xiàn)了與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，擴(kuò)展了路燈網(wǎng)絡(luò)的功能，使路燈物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)控路燈狀態(tài)的同時(shí)，還能監(jiān)控道路環(huán)境的其他狀態(tài)(如溫度、濕度、空氣質(zhì)量，人流、車輛交通流量，或市政井蓋等)，使路燈網(wǎng)絡(luò)成為智慧城市物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，發(fā)揮了路燈物聯(lián)網(wǎng)的最大效益。
[0055]實(shí)施例二
[0056]在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型有提供了另一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，該節(jié)點(diǎn)控制器包括:控制主板、電源模塊以及外殼。
[0057]其中，該節(jié)點(diǎn)控制器使用的外殼為鋁合金外殼，全密封設(shè)計(jì)，具有防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67的防潮防塵功能，能夠保證該節(jié)點(diǎn)控制器在外界環(huán)境下不易受損壞，保證了其使用壽命O
[0058]電源模塊集成在路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器主板上，其形式可以多樣化，可以采用交流電源進(jìn)行供電，也可以采用蓄電池進(jìn)行供電，在此不作限制，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
[0059]當(dāng)采用交流電進(jìn)行供電時(shí)，該電源模塊包括AC/DC模塊和DC/DC模塊兩部分，用以將220V交流電源轉(zhuǎn)化成5V和3.3V直流電源，來給控制器內(nèi)部電路提供電源。通過對(duì)市用交流電進(jìn)行整流輸出穩(wěn)定直流電壓電流供LED路燈使用，使LED路燈發(fā)光穩(wěn)定無閃爍。該電源模塊能夠在復(fù)雜的環(huán)境下正常工作，并輸出穩(wěn)定的直流電源，能夠適應(yīng)180V?270V交流的寬電壓輸入。當(dāng)采用蓄電池進(jìn)行供電時(shí)，該電源模塊包括蓄電池和DC/DC模塊，DC/DC模塊將蓄電池輸出的電流穩(wěn)壓為5V和3.3V直流電，來給控制器內(nèi)部電路提供電源。
[0060]需要說明的是，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同點(diǎn)在于控制主板的設(shè)置，如圖4所示，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二公開的一種控制主板的結(jié)構(gòu)示意圖，該控制主板包括:主控單元401、通信接口以及存儲(chǔ)模塊402、調(diào)光模塊403、無線通信模塊404、PLC通信模塊405和電表功能模塊406、繼電器控制模塊407以及LED顯示屏408。
[0061]主控單元401包括具有PWM輸出功能的基于8051內(nèi)核的單片系統(tǒng)芯片和輔助電路，主要功能是處理后臺(tái)發(fā)送過來的各種控制命令，通過GPIO接口輸出控制信號(hào)，同時(shí)還可以輸出PWM波形用于調(diào)節(jié)LED路燈亮度。其具有內(nèi)部存儲(chǔ)空間，能夠接收后臺(tái)數(shù)據(jù)并處理控制指令，具有PWM輸出功能，控制LED路燈亮度，具有在線系統(tǒng)升級(jí)功能。進(jìn)一步的，主控單元還具有數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)上報(bào)功能，能夠?qū)⑼话l(fā)數(shù)據(jù)提高優(yōu)先級(jí)進(jìn)行上報(bào)處理。
[0062]主控單元通過UART接口接收到無線通信模塊或PLC通信模塊的數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行接收處理程序，首先對(duì)接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，如果校驗(yàn)出錯(cuò)則丟棄報(bào)文，如果報(bào)文校驗(yàn)正確則進(jìn)行報(bào)文頭部的地址碼檢驗(yàn)，如果不是本控制器對(duì)應(yīng)的地址碼則丟棄報(bào)文，否則進(jìn)行報(bào)文頭部功能代碼的分析，如果是控制命令碼則進(jìn)行路燈物聯(lián)網(wǎng)的控制操作，如果是調(diào)節(jié)命令則進(jìn)行路燈物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)光操作，查詢命令則返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0063]路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分為常規(guī)數(shù)據(jù)和突發(fā)數(shù)據(jù)兩種，常規(guī)數(shù)據(jù)主要包括電壓、電流、功率因素、電能表、燈具狀態(tài)等，突發(fā)數(shù)據(jù)主要包括各種線路故障信息、燈具故障信息、內(nèi)存錯(cuò)誤信息、報(bào)警信號(hào)等各類故障信息。對(duì)于常規(guī)數(shù)據(jù)采用定時(shí)上報(bào)的方法，對(duì)于突發(fā)數(shù)據(jù)采用實(shí)時(shí)上報(bào)的方法。程序中采用兩個(gè)發(fā)送緩沖隊(duì)列，常規(guī)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列和突發(fā)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列，其中突發(fā)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列具有較高的優(yōu)先級(jí)，數(shù)據(jù)上報(bào)處理程序會(huì)優(yōu)先發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)。
[0064]需要說明的是，通信接口包括SPI接口、UART接口、GPIO接口、PWM接口和I2C接□。
[0065]存儲(chǔ)模塊402通過I2C接口與主控單元401連接，用于存儲(chǔ)路燈的配置參數(shù)，包括路燈正常工作的電流、電壓范圍、額定功率等參數(shù)。
[0066]調(diào)光模塊403通過PWM接口與主控單元401連接，采用大功率MOS管的控制來放大主控單元產(chǎn)生的PWM波形，產(chǎn)生適用于驅(qū)動(dòng)LED燈的電流，用于驅(qū)動(dòng)路燈物聯(lián)網(wǎng)的亮度調(diào)節(jié)。電流最大可達(dá)65A，可用電壓和電流結(jié)合方式來進(jìn)行調(diào)光，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)路燈物聯(lián)網(wǎng)的亮度，調(diào)控亮度范圍為10%?100%。
[0067]無線通信模塊404通過UART接口與主控單元401連接，由6LoWPAN通信芯片、發(fā)射天線組成，具有功耗小、速率高、通信穩(wěn)定、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)、易于接入互聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其通過UART接口與主控單元連接，能夠接收后臺(tái)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到主控單元進(jìn)行處理，同時(shí)能夠?qū)⒅骺貑卧a(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)。進(jìn)一步的，該無線通信模塊具有開放的通信接口，能夠與其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳感終端節(jié)點(diǎn)自動(dòng)連接，擴(kuò)展了路燈網(wǎng)絡(luò)的功能，使路燈物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)控路燈狀態(tài)的同時(shí)，還能監(jiān)控道路環(huán)境的其他狀態(tài)(如溫度、濕度、空氣質(zhì)量，人流、車輛交通流量，或市政井蓋等)為智慧城市提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
[0068]PLC通信模塊405通過UART接口與主控單元401連接，具有電力載波通信功能，使得數(shù)據(jù)傳輸具有更高的可靠性，與無線通信模塊304組成雙通道通信與后臺(tái)連接，一方面用于將接收后臺(tái)發(fā)送過來的開/關(guān)等控制命令和調(diào)光命令通過UART接口傳輸?shù)街骺貑卧?，進(jìn)行LED路燈的控制，另一方面把主控單元中采集到的路燈物聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)信息和其他傳感器的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)發(fā)到后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)LED路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)還可以與手持終端進(jìn)行無線通信，用于隨時(shí)隨地的路燈監(jiān)控，通過預(yù)留的接口可方便連接智慧城市其他應(yīng)用的傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，可使路燈物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)更多的功能。
[0069]電表功能模塊406通過SPI接口與主控單元401連接，通過采集電源模塊輸入的電流和電壓，計(jì)算輸入功率和功率因素，同時(shí)產(chǎn)生電能累計(jì)量。
[0070]繼電器控制模塊407通過GPIO接口與主控單元401連接，根據(jù)主控單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的開關(guān)裝置，主控單元根據(jù)后臺(tái)發(fā)送的開關(guān)控制命令來驅(qū)動(dòng)繼電器控制模塊來進(jìn)行電源的接通與斷開，使得路燈開啟或關(guān)閉。
[0071 ] LED顯示屏通過GPIO接口與主控單元401連接，用于顯示主控單元輸出的電流、電壓信息，以及節(jié)點(diǎn)控制器的運(yùn)行狀態(tài)代碼，過壓指示等。
[0072]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型公開了一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，該節(jié)點(diǎn)控制器是基于電力載波PLC通信以及6LoWPAN無線自主網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研發(fā)的路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器，采用6LoWPAN無線網(wǎng)絡(luò)的路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)控制器具有功耗低、通信速率高、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，同時(shí)其最大好處是易于連接互聯(lián)網(wǎng)，并通過開放接口與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，把路燈物聯(lián)網(wǎng)打造成為智慧城市中的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。與現(xiàn)有技術(shù)中的控制器相比，首先是LED路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控能力的提升，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控每盞路燈的狀態(tài)，一旦發(fā)生故障能及時(shí)得到解決；其次，通過開放接口實(shí)現(xiàn)了與智慧城市其他無線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無縫連接，擴(kuò)展了路燈網(wǎng)絡(luò)的功能，使路燈物聯(lián)網(wǎng)在監(jiān)控路燈狀態(tài)的同時(shí)，還能監(jiān)控道路環(huán)境的其他狀態(tài)(如溫度、濕度、空氣質(zhì)量，人流、車輛交通流量，或市政井蓋等)，使路燈網(wǎng)絡(luò)成為智慧城市物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，發(fā)揮了路燈物聯(lián)網(wǎng)的最大效益。
[0073]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種面向路燈物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，包括:控制主板、外殼和集成于所述控制主板上的電源模塊，其中: 所述控制主板包括主控單元、通信接口以及功能模塊，所述主控單元通過所述通信接口與功能模塊連接； 所述功能模塊包括:存儲(chǔ)模塊、調(diào)光模塊、無線通信模塊、PLC通信模塊和電表功能模塊以及繼電器控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，還包括通過通信接口與所述主控單元連接的LED顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述外殼為鋁合金外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述主控單元包括具有PWM輸出功能的基于8051內(nèi)核的單片系統(tǒng)芯片和輔助電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述無線通信模塊包括6LoWPAN通信芯片和發(fā)射天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述通信接口包括:SPI接口、UART接口、GPIO 接口、PWM 接口和 I2C 接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊通過I2C接口與所述主控單元連接； 所述調(diào)光模塊通過PWM接口與所述主控單元連接； 所述無線通信模塊和PLC通信模塊通過UART接口與所述主控單元連接； 所述電表功能模塊通過SPI接口與所述主控單元連接； 所述繼電器控制模塊通過GPIO接口與所述主控單元連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述電源模塊包括:AC/DC模塊和DC/DC模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述電源模塊包括:蓄電池和DC/DC模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)控制器，其特征在于，所述調(diào)光模塊采用大功率MOS管控制。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203775460SQ201320875054
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】唐歡徠, 王海林, 王祖成 申請(qǐng)人:廣州中國科學(xué)院軟件應(yīng)用技術(shù)研究所