所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于城市智能照明系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種智能照明系統(tǒng)集中控制器。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化的快速推進，城市照明路燈數(shù)量巨大且快速增長，使城市照明管理難度也不斷增加。市政工程在規(guī)劃路燈照明系統(tǒng)時往往是根據(jù)最大需求對路燈的工作狀態(tài)進行控制，現(xiàn)普遍采用人工巡線的管理方式，巡線的管理管理人員通過肉眼的查看來觀測出路燈的使用狀況。但是由于路燈數(shù)目眾多且安裝比較分散，這就給路燈的實時維護帶來了很大的困難?，F(xiàn)有技術(shù)方案存在著維護成本高、節(jié)能效率低的缺點，同時傳統(tǒng)的路燈管理方式浪費人力，也不能及時發(fā)現(xiàn)故障燈帶來的交通隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

對于上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種通過無線局域網(wǎng)、3g/4g網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)組建物聯(lián)網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，通過控制中心對路燈的狀態(tài)實時監(jiān)控和故障檢測的智能照明系統(tǒng)集中控制器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該智能照明系統(tǒng)集中控制器包括主控芯片、射頻模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、電源管理模塊、編碼器；所述主控芯片通過接口芯片與所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊相連，所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊采用3g或者4g網(wǎng)絡(luò)借助運營商基站進行通訊，各個路燈節(jié)點上分別裝配有節(jié)點控制器，所述主控芯片與各個節(jié)點控制器之間通過射頻模塊通信，所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊上設(shè)計有sim卡座，所述sim卡座上插入有sim卡，所述主控芯片上連接有可以對路燈上節(jié)點控制器進行授時和定位的gps模塊；所述電源管理模塊分別與所述gps模塊、射頻模塊、接口芯片、無線網(wǎng)絡(luò)模塊電路連接。

作為優(yōu)選，所述gps模塊配備通信串口，與主控芯片串口0位直連通信；所述射頻模塊采用spi通信協(xié)議，所述主控芯片采用軟件模擬的方式與射頻模塊建立通信；所述控制器電源管理電路將輸入電壓劃分為3.3v、4.2v、5.0v分別給模塊和主控芯片供電；所述主控芯片初始化程序先讀取芯片閃存中儲存的ip地址信息，接著開始配置無線網(wǎng)絡(luò)模塊的工作參數(shù)，參數(shù)正確模塊與主控芯片的數(shù)據(jù)中心建立socket連接服務(wù)；啟動gps模塊，每隔相同時間讀取一次位置和時間信息；建立通信后進入主程序，主控芯片通過射頻模塊向節(jié)點控制器發(fā)送信息查詢各個控制器的工作電壓電流狀態(tài)，并每隔相同時間向數(shù)據(jù)中心傳送一次該組路燈數(shù)據(jù)；當(dāng)集中控制器接收到數(shù)據(jù)中心的指令，停止查詢，優(yōu)先執(zhí)行上面指令。

作為優(yōu)選，所述主控芯片采用msp430f149，芯片xt2in、xt2out引腳接8mhz高速晶振，主控芯片的xtin、xtout引腳接32.768khz時鐘晶振，該主控芯片采用max706看門狗芯片作為輔助芯片；主控芯片p5.5引腳連接看門狗6腳喂狗。

作為優(yōu)選，所述電源管理模塊采用的電源集成芯片為mp1584，經(jīng)過降壓的12v直流電壓經(jīng)過電容濾波載到電源集成芯片的引腳7，所述電源管理模塊采用電阻分壓電路從輸入端分得一個高電平信號給電源集成芯片使能引腳2；電源集成芯片的引腳4為反饋引腳，電源集成芯片的引腳1連接一個肖特基二極管和電感；電源集成芯片的引腳8與引腳1之間加入有旁路電容；電源集成芯片的電壓輸出端連接有用來濾波的電容。

作為優(yōu)選，所述接口芯片采用電平轉(zhuǎn)換芯片max232，所述max232電路中發(fā)送端和接收端分別連接有max232芯片。

作為優(yōu)選，所述電平轉(zhuǎn)換芯片max232的四條線路分別連接有串聯(lián)的led、電阻；所述電平轉(zhuǎn)換芯片max232的芯片1腳和4腳，4腳和5腳，2腳和16腳，6腳和15腳均加入有的電容。

作為優(yōu)選，所述電源管理模塊上加入有一只三極管和一個mos管組成的開關(guān)電路，所述主控芯片通過p2.4引腳驅(qū)動三極管導(dǎo)通所述電源管理模塊供電。

作為優(yōu)選，所述射頻模塊接口的處理芯片是ax5043，芯片ax5043的1腳接地，2腳接電源，4腳接主控芯片中斷引腳p1.7，5-8引腳連接主控芯片p2.3-p2.6，模塊12腳13腳接天線底座，其余引腳懸空。

作為優(yōu)選，所述gps模塊采用封裝好的模塊。

作為優(yōu)選，該智能照明系統(tǒng)集中控制器上各元件采用電路板組裝，所述電路板元器件為貼片式或者直插式，所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊部分的電解電容采用鉭電容，所述電路板元器件上使用的led采用紅色，所述電路板元器件上使得的電阻均采用5％精度，所述射頻模塊和gps模塊添加屏蔽罩。

本發(fā)明的有益效果在于：該智能照明系統(tǒng)集中控制器采用低成本通信方案，借助運營商通信網(wǎng)絡(luò)與上位機控制中心建立socket連接，對路燈公共照明實行統(tǒng)一管理，達到照明遠程監(jiān)測、智能管控、節(jié)能降耗的效果。所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊采用3g或者4g網(wǎng)絡(luò)借助運營商基站進行通訊，這樣可以實現(xiàn)超遠距離通信，更加便于控制中心站點的設(shè)計，只要有手機網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方便可通過數(shù)據(jù)中心對路燈進行控制。該控制器各個模塊之間的數(shù)據(jù)由主控芯片協(xié)調(diào)處理，當(dāng)各模塊收到數(shù)據(jù)時，通過中斷引腳喚醒主控芯片，主控芯片讀取數(shù)據(jù)并做相應(yīng)判斷。通過聯(lián)網(wǎng)計算機的遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心對每盞路燈的工作狀態(tài)進行配置，查詢，實時給出路燈的工作狀態(tài)，對有問題的路燈給出報警信息和定位。

附圖說明

圖1是智能照明系統(tǒng)集中控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是主控芯片最小系統(tǒng)原理圖。

圖3是電源管理模塊的電路原理圖。

圖4是采用電平轉(zhuǎn)換芯片max232作為接口芯片的電路原理圖。

圖5是無線網(wǎng)絡(luò)模塊通訊電路原理圖。

圖6是射頻模塊接口原理圖。

圖7是gps模塊接線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明：

如圖中實施例1中所示，本智能照明系統(tǒng)集中控制器包括主控芯片、射頻模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、電源管理模塊、編碼器；所述主控芯片通過接口芯片與所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊相連，所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊采用3g或者4g網(wǎng)絡(luò)借助運營商基站進行通訊，各個路燈節(jié)點上分別裝配有節(jié)點控制器，所述主控芯片與各個節(jié)點控制器之間通過射頻模塊通信，所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊上設(shè)計有sim卡座，所述sim卡座上插入有sim卡，所述主控芯片上連接有可以對路燈上節(jié)點控制器進行授時和定位的gps模塊；所述電源管理模塊分別與所述gps模塊、射頻模塊、接口芯片、無線網(wǎng)絡(luò)模塊電路連接。

該智能照明系統(tǒng)集中控制器采用低成本通信方案，借助運營商通信網(wǎng)絡(luò)與上位機控制中心建立socket連接，對路燈公共照明實行統(tǒng)一管理，達到照明遠程監(jiān)測、智能管控、節(jié)能降耗的效果。所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊采用3g或者4g網(wǎng)絡(luò)借助運營商基站進行通訊，這樣可以實現(xiàn)超遠距離通信，更加便于控制中心站點的設(shè)計，只要有手機網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方便可通過數(shù)據(jù)中心對路燈進行控制。

在具體設(shè)計時，該集中控制器與路燈節(jié)點控制器之間采用射頻通信原理，根據(jù)自主研發(fā)的通信協(xié)議組網(wǎng)，一個集中控制器可管理100只路燈。該控制器各個模塊之間的數(shù)據(jù)由主控芯片協(xié)調(diào)處理，當(dāng)各模塊收到數(shù)據(jù)時，通過中斷引腳喚醒主控芯片，主控芯片讀取數(shù)據(jù)并做相應(yīng)判斷。通過聯(lián)網(wǎng)計算機的遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心對每盞路燈的工作狀態(tài)進行配置、查詢，實時給出路燈的工作狀態(tài)，對有問題的路燈給出報警信息和定位。在對復(fù)雜的路燈系統(tǒng)進行檢測時，可以設(shè)立專門的數(shù)據(jù)中心，在數(shù)據(jù)中心力安裝多臺該智能照明系統(tǒng)集中控制器，一個數(shù)據(jù)中心可以實現(xiàn)上萬只路燈的監(jiān)控管理。

在具體設(shè)計時，所述gps模塊配備通信串口，與主控芯片串口0位直連通信；所述射頻模塊采用spi通信協(xié)議，所述主控芯片采用軟件模擬的方式與射頻模塊建立通信；所述控制器電源管理電路將輸入電壓劃分為3.3v、4.2v、5.0v分別給模塊和主控芯片供電；所述主控芯片初始化程序先讀取芯片閃存中儲存的ip地址信息，接著開始配置無線網(wǎng)絡(luò)模塊的工作參數(shù)，參數(shù)正確模塊與主控芯片的數(shù)據(jù)中心建立socket連接服務(wù)；啟動gps模塊，每秒讀取一次位置和時間信息；建立通信后進入主程序，主控芯片通過射頻模塊向節(jié)點控制器發(fā)送信息查詢各個控制器的工作電壓電流狀態(tài)，并每隔十分鐘向數(shù)據(jù)中心傳送一次

該組路燈數(shù)據(jù)；當(dāng)集中控制器接收到數(shù)據(jù)中心的指令，停止查詢，優(yōu)先執(zhí)行上面指令。

在本實施例中，如圖2所示，所述主控芯片采用msp430f149，芯片xt2in、xt2out引腳接8mhz高速晶振，主控芯片的xtin、xtout引腳接32.768khz時鐘晶振，這樣可以給系統(tǒng)提供精確定時。該主控芯片采用max706看門狗芯片作為輔助芯片，這樣可以保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。主控芯片p5.5引腳連接看門狗6腳喂狗。看門狗與芯片連接的復(fù)位腳rst產(chǎn)生一個復(fù)位信號，使主芯片恢復(fù)正常工作。

如圖3所示，所述電源管理模塊采用的電源集成芯片為mp1584，經(jīng)過降壓的12v直流電壓經(jīng)過電容濾波載到電源集成芯片的引腳7，所述電源管理模塊采用電阻分壓電路從輸入端分得一個高電平信號給電源集成芯片使能引腳2；電源集成芯片的引腳4為反饋引腳，這里用于穩(wěn)定輸出電壓，這里用兩個電阻分壓后將輸出穩(wěn)定在4.2v。電源集成芯片的引腳1連接一個肖特基二極管和電感；電源集成芯片的引腳8與引腳1之間加入有旁路電容；電源集成芯片的電壓輸出端連接有用來濾波的電容。在本實施中電壓輸出端連接幾個22uf電容濾波，同時加入led指示電路正常工作。

如圖4所示，所述接口芯片采用電平轉(zhuǎn)換芯片max232，所述max232電路中發(fā)送端和接收端分別連接有max232芯片。具體連接時從主控芯片出串口0發(fā)送引腳p3.4連接到發(fā)送端max232第一數(shù)據(jù)通道接收端t1in既為如圖的11腳轉(zhuǎn)換后的信號從第一數(shù)據(jù)通道發(fā)送端t1out既為如圖的14腳輸出，信號進入接收端max232第一數(shù)據(jù)通道接收端r1in既為如圖的13腳，將變換后的信號通過輸出端r1out既為如圖的12腳發(fā)送到所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊的接收端。從所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊輸出的信號通過同樣的步驟傳至主控芯片串口0接收引腳p3.5，通過多次信號轉(zhuǎn)換實現(xiàn)主控芯片與模塊之間的穩(wěn)定通信。

如圖4所示，所述電平轉(zhuǎn)換芯片max232的四條線路分別連接有串聯(lián)的led、電阻；這樣可以方便的顯示通信狀態(tài)。所述電平轉(zhuǎn)換芯片max232的芯片1腳和4腳，4腳和5腳，2腳和16腳，6腳和15腳均加入有的0.1uf的電容。這些電容能有效去除電路中的干擾，提升通信穩(wěn)定性。

如圖5所示，所述電源管理模塊上加入有一只三極管和一個mos管組成的開關(guān)電路，所述主控芯片通過p2.4引腳驅(qū)動三極管導(dǎo)通所述電源管理模塊供電。4.2v電壓經(jīng)過電容濾波進入無線網(wǎng)絡(luò)模塊電源引腳26、27、28、29、30，模塊21、22、23、24、25接地線。模塊1腳接sim卡座時鐘引腳ccclk，2腳接sim卡座電源引腳ccvcc，3腳接sim卡座通信引腳ccio，4腳接sim卡座復(fù)位引腳ccrst，5腳接sim卡座通信引腳ccin，6腳接sim卡座接地引腳ccgnd，由于sim卡與模塊之間的通信對噪聲和干擾要求較高，在線路上加入電容濾除干擾。模塊15腳和17腳為串口通信引腳，通過232電平轉(zhuǎn)換電路與主控芯片通信。37腳連接主控芯片p4.7用于發(fā)送指令檢測，32腳連接一只led代替喇叭用于振鈴檢測，31腳連接一只led用作上電指示，代表模塊得電。13腳模塊網(wǎng)絡(luò)注冊檢測，連接一個三極管和led組成的高電平點亮電路，模塊網(wǎng)絡(luò)注冊成功，led亮。模塊41腳連接著內(nèi)部mos管，主控芯片通過p2.3引腳驅(qū)動三極管導(dǎo)通內(nèi)部mos管，模塊開始工作。

如圖6所示，所述射頻模塊接口的處理芯片是ax5043，芯片ax5043的1腳接地，2腳接電源，4腳接主控芯片中斷引腳p1.7，5-8引腳連接主控芯片p2.3-p2.6，模塊12腳13腳接天線底座，其余引腳懸空。射頻模塊的天線座采用體積小的ipx封裝，模塊收到數(shù)據(jù)通過與主控芯片連接的中斷引腳喚醒主控芯片讀取數(shù)據(jù)，主控芯片采用軟件模擬spi通信原理與射頻模塊通信。

如圖7所示，所述gps模塊采用封裝好的模塊。封裝好的模塊是穩(wěn)定性高。在具體連接時，模塊6腳和5腳接電源，工作電壓3.3v-5v，4腳串口接收引腳連接主控芯片串口1的發(fā)送引腳p3.6，5腳串口發(fā)送引腳連接主控芯片串口1的接收引腳p3.7，主控芯片通過串口指令控制模塊。16腳天線輸入引腳，7、11、13、14、15、17、19、24引腳接地，其余懸空。

該智能照明系統(tǒng)集中控制器上各元件采用電路板組裝，所述電路板元器件為貼片式或者直插式，所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊部分的電解電容采用鉭電容，所述電路板元器件上使用的led采用紅色，所述電路板元器件上使得的電阻均采用5％精度，所述射頻模塊和gps模塊添加屏蔽罩。焊接時需注意無線網(wǎng)絡(luò)模塊接口底座、天線座、sim卡座均為塑料材質(zhì)，不可反復(fù)，焊易損壞。其余元器件按照原理圖從貼片開始依次焊接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。