專利名稱:一種基于arm處理器的路燈集中控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路燈控制系統(tǒng)，尤其涉及一種LED路燈智能控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速、穩(wěn)定發(fā)展，城市照明工程不斷完善與美化。路燈作為城市 照明的重要組成部分，直接關(guān)系到人民群眾的生產(chǎn)生活和城市的形象。傳統(tǒng)的路燈控制與 維護(hù)手段已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)城市現(xiàn)代化發(fā)展的速度，主要體現(xiàn)在(1)開關(guān)燈方式落后當(dāng)前 路燈控制，還停留在手動(dòng)、光控、時(shí)控方式。受季節(jié)、天氣和人為因素影響，自動(dòng)化管理水平 低。從而會(huì)出現(xiàn)開燈早、關(guān)燈晚；或者開燈晚，關(guān)燈早的現(xiàn)象；(2)數(shù)據(jù)傳輸方式目前系 統(tǒng)采用VHF和UHF無線電臺(tái)，容易受到城市建設(shè)的干擾，導(dǎo)致調(diào)節(jié)操控能力不足；(3)不具 備路燈狀況監(jiān)測現(xiàn)有的照明設(shè)施管理工作主要采用人工巡查模式，不僅工作量大，還浪費(fèi) 人力、物力、財(cái)力。故障依據(jù)主要來源于巡視人員上報(bào)和市民投訴，缺乏主動(dòng)性、及時(shí)性和可 靠性，不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)控全城的路燈運(yùn)行狀況，缺乏有效的故障預(yù)警機(jī)制；(4)監(jiān) 控層次由于技術(shù)上的原因，大多數(shù)系統(tǒng)只做到了線路級，無法實(shí)現(xiàn)對單盞路燈進(jìn)行有效控 制，不能對故障路燈進(jìn)行準(zhǔn)確定位。(5)現(xiàn)有路燈系統(tǒng)的區(qū)域路燈控制器多采用8/16位單 片機(jī)作為主控制芯片，控制方式和系統(tǒng)可擴(kuò)展性差。因此，市場上急需高度信息化，網(wǎng)絡(luò)化、 高智能的區(qū)域路燈控制器。
為了解決上述問題，有人發(fā)明了一種無線檢測的控制系統(tǒng)(公開號 101389172A)，由路燈、監(jiān)控中心，和檢測及節(jié)能控制器組成，燈頭檢測及節(jié)能控制器通過 GPRS無線通訊模塊GPRS無線通訊網(wǎng)連接，再連接至INTERNET國際互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控中心通過 TCP/IP通訊協(xié)議連接INTERNET國際互聯(lián)網(wǎng)。但是，它采用PIC12C508單片機(jī)作為主控制芯 片，控制能力不足、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差。依然不能提供給市場高度信息化、網(wǎng)絡(luò)化、高智能的 區(qū)域路燈控制器。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，它不僅可以 自動(dòng)控制區(qū)域內(nèi)的路燈、對它們進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測，同時(shí)還支持在線編程，系統(tǒng)的穩(wěn)定 性、智能性和擴(kuò)展性都極大地提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，包括電源部分、人 機(jī)交互控制部分、時(shí)鐘控制部分、ARM9中心控制部分、存儲(chǔ)器部分、LCD顯示部分、外部設(shè)備 接口、繼電器控制部分；ARM9中心控制部分負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各模塊實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的功能；存儲(chǔ) 器部分用于存儲(chǔ)路燈控制器預(yù)設(shè)信息(所轄區(qū)域信息和控制決策等)、每盞路燈的工作參 數(shù)和重要的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)(如故障發(fā)生情況、報(bào)警記錄等)，集中控制器可以預(yù)先設(shè)置路燈 開關(guān)時(shí)間表、路燈工作參數(shù)的采集時(shí)間，電流的上下限數(shù)值等進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警；RXO和TXO連 接S3C2440A與電力載波模塊，RXl和TXl連接S3C2440A與GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)控制命令和數(shù)據(jù) 的傳輸；電力模塊用于開啟/切斷路燈控制器所管轄區(qū)域的供電。白天到來，路燈停止工作時(shí)，電力控制模塊斷開繼電器，這樣避免了通信線路長期帶電引發(fā)的安全問題；人機(jī)交互接 口提供現(xiàn)場操作功能，系統(tǒng)維護(hù)人員可以在現(xiàn)場通過觸摸屏輸入指令對集中控制器進(jìn)行控 制以及更改或查詢照明區(qū)域控制設(shè)置信息，液晶顯示模塊同步顯示操作過程和操作結(jié)果。
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明對路燈進(jìn)行智能化的管理，通過合理設(shè)置開、 關(guān)燈時(shí)間，并設(shè)置全夜燈、半夜燈運(yùn)行方式，在保證照明質(zhì)量的前提下具有明顯的節(jié)能效 果，緩解電力供應(yīng)日趨緊張和道路照明設(shè)施不斷增加之間的矛盾；(2)本發(fā)明具有在線巡 測和自動(dòng)告警功能，隨時(shí)了解運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，極大提高路燈系統(tǒng)的管理效率，從 而進(jìn)一步提高城市和市政服務(wù)形象。(3)本發(fā)明采用電力線載波通信技術(shù)，利用原有照明線 路，結(jié)構(gòu)簡單、通用、可靠、組網(wǎng)方便，節(jié)約了布線成本。


圖1為本發(fā)明提供的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
圖2為本發(fā)明提供的一種基于一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器的程序流程 圖
圖3為本發(fā)明提供的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器的照明控制策略流程 圖
具體實(shí)施方式
請參閱圖1，本發(fā)明的集中控制器包括電源部分、人機(jī)交互控制部分、時(shí)鐘控制部 分、ARM9中心控制部分、存儲(chǔ)器部分、IXD顯示部分、外部設(shè)備接口(如GPRS接口、Internet 接口、USB接口、RS232串行接口)、繼電器控制部分；ARM9中心控制部分負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各 模塊實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的功能；存儲(chǔ)器部分用于存儲(chǔ)路燈控制器預(yù)設(shè)信息(所轄區(qū)域信息和控制決 策等)、每盞路燈的工作參數(shù)和重要的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)(如故障發(fā)生情況、報(bào)警記錄等)，它采 用非易失性存儲(chǔ)器件，不受掉電影響，這樣才可以保證集中控制器在重新上電后能夠恢復(fù) 到正常的運(yùn)行狀態(tài)，集中控制器可以預(yù)先設(shè)置路燈開關(guān)時(shí)間表、路燈工作參數(shù)的采集時(shí)間， 電流的上下限數(shù)值等進(jìn)行自動(dòng)控制；RXO和TXO連接S3C2440A與電力載波模塊，RXl和TXl 連接S3C2440A與GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；電力模塊用于開啟/切斷路燈控制器所管轄區(qū) 域的供電。白天到來，路燈停止工作時(shí)，電力控制模塊斷開繼電器，這樣避免了通信線路長 期帶電引發(fā)的安全問題；人機(jī)交互接口提供現(xiàn)場操作功能，系統(tǒng)維護(hù)人員可以在現(xiàn)場通過 觸摸屏輸入指令對集中控制器進(jìn)行控制以及更改或查詢照明區(qū)域控制設(shè)置信息，液晶顯示 模塊同步顯示操作過程和操作結(jié)果。
請參閱圖2，本發(fā)明的集中控制器運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)可以更 好的發(fā)揮ARM9的功能、同時(shí)支持更多的任務(wù)；集中控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng) Bootloader、照明控制任務(wù)、故障巡檢任務(wù)、LCD顯示任務(wù)、指令解析任務(wù)、故障報(bào)警任務(wù)和 串行通信任務(wù)六個(gè)部分；系統(tǒng)上電后，首先對S3C2440A的內(nèi)部資源進(jìn)行初始化，包括設(shè)置 堆棧指針、中斷的禁止及優(yōu)先級的決定、設(shè)置各個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式等；然后對外部 設(shè)備進(jìn)行初始化，包括IXD、時(shí)鐘芯片以及串口。初始化之后系統(tǒng)開始工作，S3C2440A要 功能是控制和協(xié)調(diào)各個(gè)功能模塊的工作順序，各個(gè)功能模塊采用中斷形式觸發(fā)，調(diào)用中斷 處理程序，處理完成后返回主程序；首先時(shí)鐘芯片開始計(jì)時(shí)，在此過程中集中控制器等待命令(遠(yuǎn)程的控制命令或者觸摸屏的命令輸入)，根據(jù)相應(yīng)的命令控制路燈的工作狀態(tài)；利 用LCD顯示屏顯示操作過程；若沒有命令輸入，適時(shí)讀取時(shí)間芯片的時(shí)間值，并且根據(jù)不同 的照明策略對路燈分等級調(diào)控；根據(jù)設(shè)定的采用時(shí)間讀取每盞路燈的工作狀態(tài)，并存儲(chǔ)在 EEPROM中；當(dāng)采集到的電流超出設(shè)定值時(shí)，S3C2440A將產(chǎn)生一次中斷，觸發(fā)報(bào)警，記錄發(fā)生 故障的路燈編號和時(shí)間，并將數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程的路燈管理中心。
請參閱圖3，本發(fā)明將每日控制策略時(shí)間表、季節(jié)劃分時(shí)間表、季節(jié)控制策略時(shí)間 表和節(jié)假日控制時(shí)間表存儲(chǔ)在EEPROM中。完成RTC初始化后，區(qū)域路燈控制器接收來自遠(yuǎn) 程路燈管理中心的控制命令或是來自觸摸屏的命令，當(dāng)收到更新照明控制策略的命令時(shí)， 存儲(chǔ)新的控制策略并執(zhí)行；否則RTC計(jì)時(shí)，執(zhí)行原有的控制策略；依次讀取季節(jié)時(shí)間表、讀 取當(dāng)前時(shí)間，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，確認(rèn)當(dāng)前季節(jié)的照明控制策略，發(fā)送相應(yīng)的控制命令。
本發(fā)明所述控制器能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能1、自動(dòng)控制，可以自動(dòng)進(jìn)行開關(guān)燈、調(diào)光、 查詢路燈工作狀態(tài)等操作；2、根據(jù)季節(jié)的變化自動(dòng)調(diào)整路燈的開關(guān)燈時(shí)間，夏季晚開燈、早 關(guān)燈，冬季早開燈、晚關(guān)燈。3、節(jié)假日及特殊要求控制，例如十一或五一等節(jié)日，控制控制路 燈長亮，以加強(qiáng)城市節(jié)日亮化，烘托節(jié)假日的喜慶氣氛。
綜上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；凡基于上述 基本思路，不脫離本創(chuàng)作精神和范圍內(nèi)所做的各種更動(dòng)和修飾，都應(yīng)屬于本發(fā)明所公開的 范圍。
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權(quán)利要求
一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，它包括電源部分(1)、人機(jī)交互控制部分(2)、時(shí)鐘控制部分(3)、ARM9中心控制部分(4)、存儲(chǔ)器部分(5)、LCD顯示部分(6)、外部設(shè)備接口(7)、電力控制模塊(8)、地址設(shè)定單元(9)和光探測器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，ARM9中心控制部分(4)采用ARM9芯片S3C2440A作為主控制芯片，該芯片具有多種功能輸入接□。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，集中控 制器自動(dòng)完成對區(qū)域內(nèi)路燈的群組控制或單一控制，包括開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、查詢并存儲(chǔ)路燈 的工作狀態(tài)、故障報(bào)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，時(shí)鐘控 制部分(3)采用S3C2440A的RTC報(bào)警中斷功能，自動(dòng)判斷季節(jié)以及晝夜的變化，不同的時(shí) 間中斷執(zhí)行不同的控制任務(wù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，存儲(chǔ)器 部分(5)存儲(chǔ)每日控制策略時(shí)間表、季節(jié)劃分時(shí)間表、季節(jié)控制策略時(shí)間表和節(jié)假日控制 時(shí)間表。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，外部設(shè) 備接 口(7)包括 GPRS 接 口、Internet 接口、USB 接口、RS232 串行接 口。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，采用串 行接口 RXl和TXl實(shí)現(xiàn)S3C2440A與電力線載波模塊的通信；采用串行接口 RX2和TX2實(shí)現(xiàn) S3C2440A與GPRS模塊的通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，人機(jī)交 互控制部分(2)采用Qtopia 2. 2. O開發(fā)應(yīng)用程序管理界面，并通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互， 并通過IXD顯示部分(6)顯示工作人員對控制器的在線編程。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，采用光 探測器探測環(huán)境的亮度，并將采集到的信號送給S3C2440A，只有在當(dāng)前開關(guān)燈時(shí)間的前后 一小時(shí)內(nèi)有效，當(dāng)測量值小于設(shè)定的開燈值時(shí)，通知單燈控制器開燈，當(dāng)測量值大于設(shè)定的 關(guān)燈值時(shí)，通知單燈控制器關(guān)燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，電力 控制模塊(8)用于開啟或關(guān)閉集中控制器的所轄線路的通斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，地址 設(shè)定單元(9)用于對集中控制器進(jìn)行組網(wǎng)，形成更大規(guī)模的管理區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于， S3C2440A微處理器上運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，充分發(fā)揮arm9的強(qiáng)大功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于ARM嵌入式的路燈集中控制器，其特征在于，光探 測器(10)探測環(huán)境的亮度，并將采集到的信號送給S3C2440A，只有在當(dāng)前開關(guān)燈時(shí)間的前 后一小時(shí)內(nèi)有效，當(dāng)測量值小于設(shè)定的開燈值時(shí)，開燈；當(dāng)測量值大于設(shè)定的關(guān)燈值時(shí)，關(guān) 燈。
專利摘要
本發(fā)明包括電源部分、人機(jī)交互控制部分、時(shí)鐘控制部分、ARM9中心控制部分、存儲(chǔ)器部分、LCD顯示部分、外部設(shè)備接口(如GPRS接口、Internet接口、USB接口、RS232串行接口)、繼電器控制部分；ARM9中心控制部分負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各模塊實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的功能；存儲(chǔ)器部分用于存儲(chǔ)路燈控制器預(yù)設(shè)信息(所轄區(qū)域信息和控制決策等)、每盞路燈的工作參數(shù)和重要的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)(如故障發(fā)生情況、報(bào)警記錄等)，集中控制器可以預(yù)先設(shè)置路燈開關(guān)時(shí)間表、路燈工作參數(shù)的采集時(shí)間，電流的上下限數(shù)值等進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警；RX0和TX0連接S3C2440A與電力載波模塊，RX1和TX1連接S3C2440A與GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)控制命令和數(shù)據(jù)的傳輸；電力模塊用于開啟/切斷路燈控制器所管轄區(qū)域的供電。白天到來，路燈停止工作時(shí)，電力控制模塊斷開繼電器，這樣避免了通信線路長期帶電引發(fā)的安全問題；人機(jī)交互接口提供現(xiàn)場操作功能，系統(tǒng)維護(hù)人員可以在現(xiàn)場通過觸摸屏輸入指令對集中控制器進(jìn)行控制以及更改或查詢照明區(qū)域控制設(shè)置信息，液晶顯示模塊同步顯示操作過程和操作結(jié)果。
文檔編號H05B37/03GKCN101917806SQ201010250009
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月11日
發(fā)明者戴岳, 牛萍娟, 王寧, 王巍, 賈冬穎, 龍幫強(qiáng) 申請人:天津工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan