專利名稱：一種路燈節(jié)電控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于節(jié)能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種路燈節(jié)電控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著城市化水平發(fā)展步伐的不斷加快，路燈作為現(xiàn)代城市建設(shè)中重要的組成部分，在服務(wù)于交通安全和人們生產(chǎn)生活的同時(shí)，也增添了城市的夜間魅力，為創(chuàng)造良好的投資環(huán)境起著舉足輕重的作用。目前，城市路燈照明系統(tǒng)一般采用高壓鈉燈、汞燈、金鹵燈等燈具，這類燈具具有 發(fā)光效率高、光色好、安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)，但是對供電電壓要求嚴(yán)格、耗電量大，在城市亮化、美化大潮的趨勢下，路燈數(shù)量的增多會導(dǎo)致用電量的不斷增加，城市照明耗電吞噬著我們的電力資源，致使電力的供應(yīng)與消耗之間的矛盾越來越突出。此外，目前大部分城市的路燈系統(tǒng)路燈都采用“滿負(fù)荷”的方式進(jìn)行照明，控制方式仍然是簡單的光控、時(shí)控或手工調(diào)控等傳統(tǒng)方式，這類照明方式普遍存在以下幾個不足(I)子夜過后路上的車輛與行人變得稀少，采用“滿負(fù)荷”的方式勢必造成電源的浪費(fèi)，與建設(shè)“能源節(jié)約型社會”的國家政策相悖；(2)后半夜是用電低谷期，電力系統(tǒng)電壓升高，超壓使用會直接縮短設(shè)備和照明燈具的使用壽命。由此可見，路燈照明建設(shè)工程中不僅存在電能過度消耗和超壓損壞設(shè)備的問題，而且缺乏智能的無線控制策略。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種路燈節(jié)電控制裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的路燈照明系統(tǒng)中不僅存在電能過度消耗和超壓損壞設(shè)備的問題，而且缺乏智能的無線控制策略的問題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種路燈節(jié)電控制裝置，所述路燈節(jié)電控制裝置對應(yīng)設(shè)置若干個路燈，所述路燈節(jié)電控制裝置設(shè)有一殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有電流互感器；電壓互感器；電能計(jì)量芯片；溫度傳感器；與所述電流互感器、電壓互感器和電能計(jì)量芯片連接的電參數(shù)分析電路；與所述電參數(shù)分析電路連接的單片機(jī)；與所述單片機(jī)連接的功率調(diào)節(jié)控制電路；與所述單片機(jī)連接的GPRS單元；與所述單片機(jī)連接的電源和時(shí)鐘電路。[0019]作為一種改進(jìn)的方案，所述路燈節(jié)電控制裝置還包括一與所述單片機(jī)連接的光照度米集單兀。作為一種改進(jìn)的方案，所述GPRS單元通過RS-485方式與所述單片機(jī)連接。作為一種改進(jìn)的方案，所述路燈節(jié)電控制裝置還包括一與所述單片機(jī)連接的觸摸
顯示屏。本實(shí)用新型提供的路燈節(jié)電控制裝置設(shè)有溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器、電能計(jì)量芯片、電參數(shù)分析電路、單片機(jī)、控制電路和GPRS單元，溫度傳感器、電流互感器和電壓互感器分別對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行采集。采集到的電參數(shù)輸出到單片機(jī)后，單片機(jī)按照預(yù)定參數(shù)值判斷路燈線路的工作狀態(tài)，同時(shí)將工作狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示；當(dāng)發(fā)生過載、缺相、不均衡欠電壓、過電壓、溫度過高等故障時(shí)，控制單片機(jī)按照故障判斷規(guī)則輸出相應(yīng)的控制和指示信號，實(shí)現(xiàn)路燈的旁路、功率調(diào)節(jié)等動作；同時(shí)，將該動作信息傳送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心并發(fā)出報(bào)警信號，從而優(yōu)化了路燈照明系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，有效節(jié)約了路燈 用電，保護(hù)了電光源，延長其使用壽命。

圖I是本實(shí)用新型提供的路燈節(jié)電控制裝置的構(gòu)架示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。圖I示出了本實(shí)用新型提供的路燈節(jié)電控制裝置的構(gòu)架示意圖，為了便于說明，圖中僅給出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分。該路燈節(jié)電控制裝置對應(yīng)設(shè)置若干個路燈，即一個路燈節(jié)電控制裝置對應(yīng)一條線路的路燈，對該一條線路的路燈進(jìn)行控制，該路燈節(jié)電控制裝置可以設(shè)置在該線路的某個位置，也可以設(shè)置在變壓器站，在此不用以限制本實(shí)用新型。該路燈節(jié)電控制裝置設(shè)有一殼體(圖中未示出)，所述殼體內(nèi)設(shè)有電流互感器；電壓互感器；溫度傳感器；與電流互感器和電壓互感器連接的電參數(shù)分析電路；與電參數(shù)分析電路連接的單片機(jī)；與單片機(jī)連接的功率調(diào)節(jié)控制電路；與單片機(jī)連接的GPRS單元；與單片機(jī)連接的電源和時(shí)鐘電路；與單片機(jī)連接的觸摸顯示屏；與單片機(jī)連接的光照度采集單元；當(dāng)然，在該實(shí)施例中，該節(jié)電控制裝置還包括其他組件，在此不再贅述。其中，該節(jié)電控制裝置的具體工作過程為[0040]工作人員通過觸摸顯示屏實(shí)現(xiàn)與節(jié)電控制裝置的人機(jī)交互，能夠設(shè)置節(jié)電控制裝置的工作參數(shù)、保護(hù)參數(shù)和通信設(shè)置參數(shù)等參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示器控制的路燈線路的參數(shù)信
肩、O 路燈節(jié)電控制裝置具有手動和自動兩種模式；在自動模式下，其能夠根據(jù)時(shí)鐘電路的時(shí)間設(shè)定和光照度采集單元采集到的光照度信息對路燈進(jìn)行控制；在手動模式下，工作人員能夠在現(xiàn)場或遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)對路燈節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行管理控制操作，節(jié)電控制裝置利用電流互感器、電壓互感器和溫度傳感器采集路燈供電線路的電壓、電流、溫度信息信號，經(jīng)過電參數(shù)分析電路變換到規(guī)定的參數(shù)范圍后傳送給單片機(jī)，單片機(jī)按照預(yù)定參數(shù)值判斷路燈線路的工作狀態(tài)，同時(shí)將工作狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示；當(dāng)發(fā)生過載、缺相、不均衡欠電壓、過電壓、溫度過高等故障時(shí)，控制單片機(jī)按照故障判斷規(guī)則送出相應(yīng)的控制和指示信號到路燈節(jié)點(diǎn)控制器，實(shí)現(xiàn)路燈的旁路、功率調(diào)節(jié)等動作，同時(shí)，將該動作信息傳送到控制裝置并發(fā)出報(bào)警信號。 在本實(shí)用新型中，該路燈節(jié)電控制裝置的各個部件的具體參考和功能信息參數(shù)為單片機(jī)，采用一種單時(shí)鐘/機(jī)器周期的高性能單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，內(nèi)含看門狗電路和AD轉(zhuǎn)換模塊，速度快比常規(guī)的8051單片機(jī)快8-12倍，其最小系統(tǒng)主要包含晶振電路和復(fù)位電路；由于電力傳輸中有諧波干擾造成電力不穩(wěn)，因此需要時(shí)刻檢測線路的工作狀態(tài)，其由溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器和電參數(shù)分析電路完成，互感器采集到的路燈電流和電壓信號轉(zhuǎn)換為ADC電路可采集處理的模擬信號后，通過電參數(shù)分析電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過SPI 口送到單片機(jī)中，單片機(jī)通過與存儲器(圖中未給出)中的設(shè)定值比較分析，檢測電壓和電流是否超載，依據(jù)此來控制電路負(fù)載的電壓，同時(shí)將工作狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示；其中，電參數(shù)分析電路可以采用珠海炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司生產(chǎn)的高精度的集成的三相電能計(jì)量芯片ATT7028A芯片，其是一顆高精度的三相電能專用計(jì)量新品，測量誤差小于
O.1%，內(nèi)部集成了六路二階的Sigma-delta ADC，能夠測量各相的電流電壓有效值、有功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，并提供一個SPI接口，方便與外部的單片機(jī)進(jìn)行參數(shù)的傳遞；電流互感器采用TA0913，為立式穿芯微型精密交流電流互感器，具有體積小巧，精度高，機(jī)械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強(qiáng)的特點(diǎn)；電壓互感器采用TV1005，屬于精密電流型電壓互感器，具有印刷線路板直接焊接安裝，使用方便，全封閉，電壓隔離能力強(qiáng)，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。功率調(diào)節(jié)控制電路設(shè)置四個檔位(220V，215V, 210V, 205V)，分別與接觸器(圖中未給出)KM1、KM2、KM3和KM4的觸點(diǎn)相連接，單片機(jī)通過采集當(dāng)前的電壓值、各開關(guān)位置、功率調(diào)節(jié)單元檔位等信息，與預(yù)先設(shè)定的值和當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行綜合分析和比對，從而決定對各開關(guān)進(jìn)行分合操作和對變功率調(diào)節(jié)單元進(jìn)行升降壓操作，通過功放電路信號放大后驅(qū)動接觸器的線圈的斷合達(dá)到控制輸出電壓的目的；電路中QF為空氣開關(guān)，起到過載和短路保護(hù)的作用；該路燈控制系統(tǒng)可以工作在旁路模式和節(jié)電模式；K1為節(jié)電開關(guān)，Kl閉合則系統(tǒng)進(jìn)入省電模式，與接觸器的四個檔位搭配工作；K2為旁路開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到接觸器線路故障時(shí)，自動切換到旁路模式供電；在旁路模式下，交流電不經(jīng)過控制器和功率調(diào)節(jié)單元而直接對路燈進(jìn)行供電；電路中采用接觸器調(diào)節(jié)負(fù)載電壓，能夠保證功率調(diào)節(jié)時(shí)不停電。[0049]溫度傳感器采用美國Dallas半導(dǎo)體公司的DS18B20。它采用I-Wire總線技術(shù)，將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號線和控制器進(jìn)行信息通訊。每個DS18B20都有I個唯一的序列號存在于其內(nèi)部ROM中，單片機(jī)通過發(fā)出匹配ROM的指令可以選中指定的DS18B20，DS18B20有2種可選的供電方式寄生電源供電和外部電源供電。在系統(tǒng)中安裝了3個溫度傳感器分別測量不同位置的溫度，為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力和系統(tǒng)工作效率，采用外部電源供電的方式。光照度采集單元的測量利用光敏電阻值隨光強(qiáng)弱變化的特性組成光控開關(guān)電路，當(dāng)無光照射時(shí)，光敏電阻Rp阻值很大，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，集電極輸出高電平；當(dāng)有光照射時(shí)，光敏電阻阻值變小，三極管飽和導(dǎo)通。將檢測到的高低電平信號送單片機(jī)；溫度傳感器的工作過程當(dāng)溫度達(dá)到一定時(shí)，啟動風(fēng)扇(圖中未給出)，溫度再高，則Kl閉合，路燈旁路工作；觸摸顯示屏顯示電壓、電流和功率狀態(tài)，觸摸顯示屏面板上裝有節(jié)電和旁路的選擇開關(guān)，以及狀態(tài)指示燈，指示故障、旁路和節(jié)電等狀態(tài)；觸摸屏可以采用北京昆侖通態(tài) 自動化軟件科技有限公司研發(fā)的TPC7062k，其是一套以嵌入式低功耗CPU為核心(主頻400MHz)的高性能嵌入式一體化觸摸屏，該產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了 7英寸高亮度TFT液晶顯示屏(分辨率800X480)，四線電阻式觸摸屏(分辨率1024X 1024);產(chǎn)品特性液晶屏7英寸高亮度TFT液晶顯示，真彩(LED背光)，分辨率(800 X 480 );同時(shí)，該節(jié)電控制裝置還預(yù)裝了微軟嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)WinCE中文版操作系統(tǒng)和MCGS嵌入式組態(tài)軟件，為整體的開發(fā)縮短了時(shí)間；節(jié)電控制裝置通過GPRS單元將當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行工況信息傳送至控制裝置，監(jiān)控裝置也可以通過GPRS設(shè)備對各開關(guān)和功率調(diào)節(jié)單元直接遙控操作，或?qū)υO(shè)定參數(shù)進(jìn)行修改；為了與控制器能夠接口，可以選取廣州市惠奧電子有限公司生產(chǎn)的EDA0-3363型號GPRSDTU，其是一種物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)終端，利用公用運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線長距離數(shù)據(jù)傳輸功能，該產(chǎn)品提供RS485接口，可直接連接串口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能，服務(wù)器端采用固定IP聯(lián)網(wǎng)方式，自帶專門的參數(shù)配置軟件，主要針對10個以上無線電組網(wǎng)系統(tǒng)專門定制的一款無線數(shù)傳產(chǎn)品。串行數(shù)據(jù)接口 標(biāo)準(zhǔn)RS485接頭(D+，D-, GND);串口波特率支持9600/19200,抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求；節(jié)電控制裝置需要每分鐘讀取一次當(dāng)前的某些電工參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的保存，并根據(jù)當(dāng)前時(shí)間控制路燈的開閉以及功率調(diào)節(jié)單元檔位的切換，其由時(shí)鐘電路來完成，該時(shí)鐘電路可以采用了美國DALLAS公司的串具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302,它具有年、月、日、時(shí)、分、秒以及星期等時(shí)間信息，并可以自動對小月和閏年進(jìn)行調(diào)整。上述給出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的路燈節(jié)電控制裝置的主要組成部件的功能及其實(shí)現(xiàn)，對于其他未說明的常規(guī)部件，在此不再贅述，但不用以限制本實(shí)用新型。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)電控制裝置的各元組件之間能夠合理傳輸信息，并對信息進(jìn)行處理，還需要對硬件電路進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)當(dāng)電源開關(guān)QF合上后，路燈節(jié)電控制裝置首先進(jìn)行自檢，完成設(shè)備初始化并且連接通信網(wǎng)絡(luò)后，節(jié)電控制裝置開始檢測電壓，如果輸入電壓U大于260V或小于180V，節(jié)電控制裝置進(jìn)行斷電保護(hù)，報(bào)警過壓或欠壓故障到監(jiān)控中心，否則節(jié)電控制裝置立即合上接觸器K2，節(jié)電控制置于旁路狀態(tài)。15分鐘后，繼續(xù)檢測電壓，如果電壓在大于180V，而小于200V，則繼續(xù)旁路工作；如果電壓處于200V 260V正常范圍，合上接觸器Κ1，然后斷開Κ2根據(jù)節(jié)電控制策略，通過單片機(jī)控制接觸器的開關(guān)，調(diào)整功率調(diào)節(jié)單元上的輸出電壓，從而達(dá)到節(jié)電控制要求；如果電壓需要調(diào)整到215V，則合上控制功率調(diào)節(jié)單元抽頭的接觸器KMl;如果電壓需要調(diào)整到210V，則打開ΚΜ1，然后合上接觸器ΚΜ2;如果電壓需要調(diào)整到205V，則打開KMl或ΚΜ2，然后合上接觸器ΚΜ3。如果功率調(diào)節(jié)單元上的輸出電流大于100%，則發(fā)出過載報(bào)警提示，同時(shí)啟動風(fēng)扇對功率調(diào)節(jié)單元進(jìn)行冷卻。電流仍在空氣開關(guān)的整定值范圍內(nèi)，裝置仍可供電，一般過載不超過120%。功率調(diào)節(jié)單元溫度檢測，如果溫度超過規(guī)定值，則直接合上Kl，打開Κ2，旁路工作。綜上可知，本實(shí)用新型提供的路燈節(jié)電控制裝置具有如下特點(diǎn)(I)能控制220V、215V、210V、205V四級不同的輸出適應(yīng)不同的輸出要求；(2)能根據(jù)電網(wǎng)電壓波動自動調(diào)整節(jié)電模式； (3)自動旁路功能當(dāng)在異常情況發(fā)生時(shí)會自動設(shè)置為旁路，可以保護(hù)裝置內(nèi)部回路，防止停電事故；(4)過負(fù)荷保護(hù)功能當(dāng)過電流時(shí)產(chǎn)品為保護(hù)其自身可自動切斷電源(5)具有隨機(jī)起動功能，節(jié)電模式可隨意設(shè)定。本實(shí)用新型提供的路燈節(jié)電控制裝置采用了降壓節(jié)電的工作方法，不僅節(jié)約了電能，而且穩(wěn)定了電壓、延長了燈泡的使用壽命，達(dá)到了雙重意義上的節(jié)電，其具體為(I)優(yōu)化電力質(zhì)量，節(jié)約路燈用電針對電網(wǎng)電壓偏高和波動等現(xiàn)象，調(diào)控裝置可根據(jù)用戶現(xiàn)場實(shí)際需求，實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)設(shè)置電壓以輸出最佳照度，有效提高電力質(zhì)量；(2)有效保護(hù)電光源，延長其使用壽命該路燈節(jié)電控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的高速連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，無電磁諧波污染，高壓氣體放電燈內(nèi)電弧更穩(wěn)定，延長了燈具的使用壽命；(3)適用性、可靠性該路燈節(jié)電控制裝置采用手動和自動雙旁路方式，可獨(dú)立操作，可操作性強(qiáng)，以保證路燈設(shè)備不斷電，正常安全運(yùn)行。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種路燈節(jié)電控制裝置，所述路燈節(jié)電控制裝置對應(yīng)設(shè)置若干個路燈，其特征在于，所述路燈節(jié)電控制裝置設(shè)有一殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有 溫度傳感器； 電流互感器； 電壓互感器； 電能計(jì)量芯片； 與所述電流互感器、電壓互感器和電能計(jì)量芯片連接的電參數(shù)分析電路； 與所述電參數(shù)分析電路連接的單片機(jī)； 與所述單片機(jī)連接的調(diào)壓控制電路； 與所述單片機(jī)連接的GPRS單元； 與所述單片機(jī)連接的電源和時(shí)鐘電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路燈節(jié)電控制裝置，其特征在于，所述路燈節(jié)電控制裝置還包括一與所述單片機(jī)連接的光照度采集單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路燈節(jié)電控制裝置，其特征在于，所述GPRS單元通過RS-485方式與所述單片機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路燈節(jié)電控制裝置，其特征在于，所述路燈節(jié)電控制裝置還包括一與所述單片機(jī)連接的觸摸顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型涉及節(jié)能控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種路燈節(jié)電控制裝置，所述路燈節(jié)電控制裝置設(shè)有溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器、電能計(jì)量芯片、電參數(shù)分析電路、單片機(jī)、控制電路和GPRS單元，溫度傳感器、電流互感器和電壓互感器分別對對應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行采集，將采集到的電參數(shù)輸出到電參數(shù)分析電路，電參數(shù)分析電路將分析后的數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)，單片機(jī)按照預(yù)定參數(shù)值判斷路燈線路的工作狀態(tài)，同時(shí)將工作狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示，從而優(yōu)化了路燈照明系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，同時(shí)，有效節(jié)約了路燈用電，保護(hù)了電光源，延長其使用壽命。
文檔編號H05B37/03GK202721875SQ20122038205
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者孫穎, 于世泳, 季濤, 金中華, 呂國偉 申請人:山東福潤得新能源科技有限公司