一種基於ZigBee的路燈控制方法
2023-10-09 07:22:54
一種基於ZigBee的路燈控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於ZigBee的路燈控制方法，屬於路燈控制【技術領域】。本發明通過在每個LED路燈的燈腔內安裝電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器，採集LED路燈工作狀態的數據；判斷燈泡是否達到使用壽命；判斷燈泡是否發生故障；以及動態調節路燈的照明亮度。通過在遠程控制中心內設置有時鐘晶片，控制處於ZigBee網絡中的路燈的開閉。本發明可以實時監控處於ZigBee網絡中的路燈狀況以及控制路燈的工作狀態，可以大大地節省電量，對發生故障的路燈及時維修，及時提醒更換燈具。
【專利說明】一種基於ZigBee的路燈控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於ZigBee的路燈控制方法，屬於路燈控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]城市照明用路燈是人們日常生活中必不可少的公共設施。但路燈會因工作時間達到使用壽命、或者因其他原因導致其故障，致使其無法繼續照明。因此需要對路燈的工作情況進行檢測，以便在路燈達到使用壽命時及時更換燈泡，或者在路燈發生故障時能夠及時維修，從而滿足正常的城市照明需求。目前，對城市路燈的管理一般由維護工作人員定期對路燈進行巡迴檢修。由於沒有有效的監控燈具使用壽命及故障檢測手段，不能隨時掌握路燈的運行情況，只有通過人工巡查才能發現處理，需要浪費大量人力物力並影響正常的道路照明，增加事故隱患，並且浪費電能。
[0003]申請號為201410084789.3，申請日為2014年3月10日的專利申請公開了一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統和方法。本系統包括光強傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、氣壓傳感器、電流傳感器、單片機、存儲器、GPRS模塊、城市路燈檢測中心。本方法是光強傳感器等多種傳感器採集路燈的工作狀態數據；存儲器用來存儲路燈正常工作狀態的數據；單片機將傳感器採集的數據與存儲器中路燈正常工作狀態的數據，進行融合處理；GPRS模塊接收單片機處理後的數據，並通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心；城市路燈檢測中心對接收到的路燈工作狀態數據，再進行融合處理，並進行故障決策，採取相應的措施。該故障診斷系統，能夠加強LED路燈故障檢測時效性，對出現故障的路燈迅速做出安全檢查，提高LED路燈的可靠性。
[0004]申請號為201120265314.6，申請日為2011年7月25日的專利申請公開一種路燈燈管壽命監控系統，包括鎮流系統和遠程控制調度中心，鎮流系統包括連接在燈管上的鎮流電感L1、補償電容C5以及高壓啟動器；遠程控制調度中心通過通訊網絡連接設置在燈管兩端的電壓檢測電路，高壓氣體放電燈工作時燈管兩端將有一個固定的管壓，經分壓電容Cl,分壓電容C2分壓，穩壓管Zl將電壓鉗位在一個固定值，以保護電壓檢測電路不被損壞，檢波二極體D1、電阻R1、濾波電容C3組成的檢波電路將分壓後的高頻低電壓變換為直流電壓VI，遠程控制調度中心將直流電壓值與預設的電壓值比較判斷燈管的壽命，在燈管使用壽命即將到期時，遠程控制調度中心將檢測到的燈管壽命信息提出報警，以便相關人員及時處理。
[0005]從現有技術來看，對於路燈照明系統科學高效的控制和資源整合的產品較少，且功能非常不全面，而已有的LED路燈遠程控制方案大多是基於無線通信技術、單一控制的。在無線通訊【技術領域】，Zigbee網絡是一種低功耗、低成本和低複雜度的無線網絡，數據傳輸具有較高的可靠性。因此，Zigbee無線網絡非常適合應用到LED路燈遠程監控系統中。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明提出了一種基於ZigBee的路燈控制方法，可以實時監控處於ZigBee網絡中的路燈狀況以及控制路燈的工作狀態，動態調節路燈的照明亮度，可以大大地節省電量，對發生故障的路燈及時維修，及時提醒更換燈具。
[0007]本發明為解決其技術問題採用如下技術方案:
一種基於ZigBee的路燈控制方法，包括如下步驟:
(1)在每個LED路燈的燈腔內安裝電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器，採集LED路燈工作狀態的數據；
(2)在遠程控制中心內設置有時鐘晶片，並將時鐘晶片內時間調整為與當地時區內的時間一致；
(3)當時鐘晶片上的時間為晚上8點，遠程控制中心通過ZigBee網絡向每個LED路燈發出控制指令，使LED路燈點亮；
(4)當時鐘晶片上的時間為凌晨4點，遠程控制中心再次通過ZigBee網絡向每個LED路燈發出控制指令，使LED路燈熄滅；
(5)不斷重複步驟(2)—(4)；
(6)電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器將採集到的信號通過A/D轉換，生成數位訊號，並通過ZigBee網絡傳輸給遠程控制中心；遠程控制中心進行以下步驟:
(01)遠程控制中心將由電壓傳感器、電流傳感器和氣壓傳感器傳輸繼而生成的數位訊號作為輸入值，通過燈泡壽命計算公式計算得出燈泡的使用年限，從而判斷燈泡是否達到使用壽命以及是否需要更換；
(02)遠程控制中心將由溫度傳感器生成的數位訊號與預設的溫度進行比較，從而判斷燈泡是否發生故障；
(03)遠程控制中心將由人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號的變化，判斷LED路燈下是否有人通過，以及通過人數的多少，來調節燈光照射的亮度。
[0008]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(I)中採集LED路燈工作狀態的採集頻率以等差數列的方式排列。
[0009]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(I)中採集LED路燈工作狀態的掃描時間為交流電的一個周期。
[0010]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(02)中溫度傳感器生成的數位訊號與預設的溫度比較，如果溫度傳感器生成的數位訊號高於預設的溫度，則燈泡出現故障；否則，則燈泡正常工作。
[0011]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(03)中人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號增強，參照分段閾值提高燈光照射亮度；人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號減弱，參照分段閾值降低燈光照射亮度。
[0012]本發明所述一種基於ZigBee的路燈控制方法採用以上技術方案與現有技術相t匕，具有以下技術效果:
(I)本發明通過設置電壓傳感器、電流傳感器和氣壓傳感器，實時檢測燈泡工作時的電壓、電流以及燈腔內的氣壓，從而判斷燈泡是否到達使用壽命，方便及時更換燈泡，又防止不必要的浪費。
[0013](2)本發明通過設置溫度傳感器，從而判斷燈泡在點亮時是否出現故障，對路燈出現的故障，能夠及時地排查並採取措施。
[0014](3)本發明通過設置人體熱釋紅外傳感器，當路燈下有人經過時路燈照明亮度提高，路燈下無人時，路燈照明亮度降低，大大節約了電能。
[0015](4)本發明的自愈功能強，城市中每增加一個路燈，都可以隨時加入已存在的ZigBee路燈控制網絡，網絡無需對其中的路燈進行再編號，整個系統仍然能正常工作。
[0016](5)本發明採用ZigBee無線網絡，這樣不僅省去了架設線路的費用，維護管理開支也比較低，而且可以通過遠程控制中心整合控制全城的路燈照明系統，實時監視路燈狀況以及控制路燈的工作狀態，對發生故障的路燈及時維修，及時提醒更換燈具，動態調節路燈的照明亮度。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發明創造做進一步詳細說明。
[0018]一種基於ZigBee的路燈控制方法，包括如下步驟:
(1)在每個LED路燈的燈腔內安裝電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器，採集LED路燈工作狀態的數據；
(2)在遠程控制中心內設置有時鐘晶片，並將時鐘晶片內時間調整為與當地時區內的時間一致；
(3)當時鐘晶片上的時間為晚上8點，遠程控制中心通過ZigBee網絡向每個LED路燈發出控制指令，使LED路燈點亮；
(4)當時鐘晶片上的時間為凌晨4點，遠程控制中心再次通過ZigBee網絡向每個LED路燈發出控制指令，使LED路燈熄滅；
(5)不斷重複步驟(2)—(4)；
(6)電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器將採集到的信號通過A/D轉換，生成數位訊號，並通過ZigBee網絡傳輸給遠程控制中心；遠程控制中心進行以下步驟:
(01)遠程控制中心將由電壓傳感器、電流傳感器和氣壓傳感器傳輸繼而生成的數位訊號作為輸入值，通過燈泡壽命計算公式計算得出燈泡的使用年限，從而判斷燈泡是否達到使用壽命以及是否需要更換；
(02)遠程控制中心將由溫度傳感器生成的數位訊號與預設的溫度進行比較，從而判斷燈泡是否發生故障；
(03)遠程控制中心將由人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號的變化，判斷LED路燈下是否有人通過，以及通過人數的多少，來調節燈光照射的亮度。
[0019]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(I)中採集LED路燈工作狀態的採集頻率以等差數列的方式排列。
[0020]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(I)中採集LED路燈工作狀態的掃描時間為交流電的一個周期。
[0021]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(8)中溫度傳感器生成的數位訊號與預設的溫度比較，如果溫度傳感器生成的數位訊號高於預設的溫度，則燈泡出現故障；如果溫度傳感器生成的數位訊號不高於預設的溫度，則燈泡正常工作。
[0022]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(9)中人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號增強，參照分段閾值提高燈光照射亮度；人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號減弱，參照分段閾值降低燈光照射亮度。
[0023]Zigbee無線技術採用了 CSMA-CA的碰撞避免機制，避免了發送數據時的競爭和衝突，同時採用了完全確認的數據傳輸機制，保證了信息傳輸的可靠性。Zigbee網絡有強大的自組織能力，自愈能力強，自組織功能表現為:無需人工幹預，網絡節點能感知其他節點的存在，並確定連接關係，組成結構化的網絡。Zigbee的自愈功能表現為:增加、刪除或移動節點，節點發生故障等等，網絡都能夠自我修復無需人工幹預，保證整個系統仍然能正常工作。Zigbee成本低廉，設備的複雜程度低，且Zigbee協議是免專利費的，這些可以有效地降低設備成本；Zigbee的工作頻段靈活，為免執照頻段的2.4GHz，就是沒有使用費的無線通信。Zigbee的網絡容量大，一個Zigbee網絡可以容納最多254個從設備和一個主設備，一個區域內可以同時存在200多個Zigbee網絡。另外,Zigbee的功耗很小,很適合分布控制系統的應用。Zigbee的特點決定了它很適合在各類低功耗控制系統中運用。
[0024]本發明通過設置電壓傳感器、電流傳感器和氣壓傳感器，實時檢測燈泡工作時的電壓、電流以及燈腔內的氣壓，從而判斷燈泡是否到達使用壽命，在燈管使用壽命即將到期時，遠程控制中心根據檢測到的燈管壽命信息及時提出報警，以便相關人員及時處理。方便及時更換燈泡，又防止不必要的浪費。
[0025]本發明採用溫度傳感器檢測所述路燈的溫度變化來檢測所述路燈是否正常工作，如果溫度傳感器生成的數位訊號高於預設的溫度，則說明燈泡出現故障，採集LED路燈工作狀態的掃描時間為交流電的一個周期，因此可以對路燈出現的故障，能夠及時地維修，減少了事故的隱患。
[0026]本發明通過設置人體熱釋紅外傳感器，當路燈下有人經過時路燈照明亮度提高，路燈下無人時，路燈照明亮度降低，大大節約了電能。
[0027]本發明的自愈功能強，城市中每增加一個路燈，都可以隨時加入已存在的ZigBee路燈控制網絡，網絡無需對其中的路燈進行再編號，整個系統仍然能正常工作。
[0028]本發明採用ZigBee無線網絡，這樣不僅省去了架設線路的費用，維護管理開支也比較低，而且可以通過遠程控制中心整合控制全城的路燈照明系統，實時監視路燈狀況以及控制路燈的工作狀態，提高了路燈的管理效率，節約了大量的人力資源。
[0029]以上是對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。
【權利要求】
1.一種基於ZigBee的路燈控制方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)在每個LED路燈的燈腔內安裝電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器，採集LED路燈工作狀態的數據； (2)在遠程控制中心內設置時鐘晶片，並將時鐘晶片內時間調整為與當地時區內的時間一致； (3)當時鐘晶片上的時間為晚上8點時，遠程控制中心通過ZigBee網絡向每個LED路燈發出控制指令，使LED路燈點亮； (4)當時鐘晶片上的時間為凌晨4點時，遠程控制中心再次通過ZigBee網絡向每個LED路燈發出控制指令，使LED路燈熄滅； (5)不斷重複步驟(2)—(4)； (6)電壓傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和人體熱釋紅外傳感器將採集到的信號通過A/D轉換，生成數位訊號，並通過ZigBee網絡傳輸給遠程控制中心；遠程控制中心進行以下步驟: (01)遠程控制中心將由電壓傳感器、電流傳感器和氣壓傳感器傳輸繼而生成的數位訊號作為輸入值，通過計算得出燈泡的使用年限，從而判斷燈泡是否達到使用壽命以及是否需要更換； (02)遠程控制中心將由溫度傳感器生成的數位訊號與預設的溫度進行比較，從而判斷燈泡是否發生故障； (03)遠程控制中心將由人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號的變化，判斷LED路燈下是否有人通過，以及通過人數的多少，來調節燈光照射的亮度。
2.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的路燈控制方法，其特徵在於，步驟(I)中採集LED路燈工作狀態的採集頻率以等差數列的方式排列。
3.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的路燈控制方法，其特徵在於，步驟(I)中採集LED路燈工作狀態的掃描時間為交流電的一個周期。
4.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的路燈控制方法，其特徵在於，步驟(02)中將溫度傳感器生成的數位訊號與預設的溫度比較，如果溫度傳感器生成的數位訊號高於預設的溫度，則燈泡出現故障；否則，則燈泡正常工作。
5.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的路燈控制方法，其特徵在於，步驟(03)中，若人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號增強，則參照分段閾值提高燈光照射亮度；若人體熱釋紅外傳感器生成的數位訊號減弱，則參照分段閾值降低燈光照射亮度。
【文檔編號】H05B37/03GK104486875SQ201410710877
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】謝敏富, 胡清華, 高娟 申請人:蘇州市歐博銳自動化科技有限公司