一種路燈節電控制裝置的製作方法

2023-06-06 23:16:16

專利名稱：一種路燈節電控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於節能控制技術領域，尤其涉及一種路燈節電控制裝置。
背景技術：
隨著城市化水平發展步伐的不斷加快，路燈作為現代城市建設中重要的組成部分，在服務於交通安全和人們生產生活的同時，也增添了城市的夜間魅力，為創造良好的投資環境起著舉足輕重的作用。目前，城市路燈照明系統一般採用高壓鈉燈、汞燈、金滷燈等燈具，這類燈具具有 發光效率高、光色好、安裝簡便等優點，但是對供電電壓要求嚴格、耗電量大，在城市亮化、美化大潮的趨勢下，路燈數量的增多會導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路燈都採用「滿負荷」的方式進行照明，控制方式仍然是簡單的光控、時控或手工調控等傳統方式，這類照明方式普遍存在以下幾個不足(I)子夜過後路上的車輛與行人變得稀少，採用「滿負荷」的方式勢必造成電源的浪費，與建設「能源節約型社會」的國家政策相悖；(2)後半夜是用電低谷期，電力系統電壓升高，超壓使用會直接縮短設備和照明燈具的使用壽命。由此可見，路燈照明建設工程中不僅存在電能過度消耗和超壓損壞設備的問題，而且缺乏智能的無線控制策略。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種路燈節電控制裝置，旨在解決現有技術提供的路燈照明系統中不僅存在電能過度消耗和超壓損壞設備的問題，而且缺乏智能的無線控制策略的問題。本實用新型是這樣實現的，一種路燈節電控制裝置，所述路燈節電控制裝置對應設置若干個路燈，所述路燈節電控制裝置設有一殼體，所述殼體內設有電流互感器；電壓互感器；電能計量晶片；溫度傳感器；與所述電流互感器、電壓互感器和電能計量晶片連接的電參數分析電路；與所述電參數分析電路連接的單片機；與所述單片機連接的功率調節控制電路；與所述單片機連接的GPRS單元；與所述單片機連接的電源和時鐘電路。[0019]作為一種改進的方案，所述路燈節電控制裝置還包括一與所述單片機連接的光照度米集單兀。作為一種改進的方案，所述GPRS單元通過RS-485方式與所述單片機連接。作為一種改進的方案，所述路燈節電控制裝置還包括一與所述單片機連接的觸摸
顯示屏。本實用新型提供的路燈節電控制裝置設有溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器、電能計量晶片、電參數分析電路、單片機、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的參數進行採集。採集到的電參數輸出到單片機後，單片機按照預定參數值判斷路燈線路的工作狀態，同時將工作狀態參數實時進行顯示；當發生過載、缺相、不均衡欠電壓、過電壓、溫度過高等故障時，控制單片機按照故障判斷規則輸出相應的控制和指示信號，實現路燈的旁路、功率調節等動作；同時，將該動作信息傳送到遠端的監控中心並發出報警信號，從而優化了路燈照明系統，結構簡單，可靠性強，有效節約了路燈 用電，保護了電光源，延長其使用壽命。

圖I是本實用新型提供的路燈節電控制裝置的構架示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。圖I示出了本實用新型提供的路燈節電控制裝置的構架示意圖，為了便於說明，圖中僅給出了與本實用新型相關的部分。該路燈節電控制裝置對應設置若干個路燈，即一個路燈節電控制裝置對應一條線路的路燈，對該一條線路的路燈進行控制，該路燈節電控制裝置可以設置在該線路的某個位置，也可以設置在變壓器站，在此不用以限制本實用新型。該路燈節電控制裝置設有一殼體(圖中未示出)，所述殼體內設有電流互感器；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分析電路；與電參數分析電路連接的單片機；與單片機連接的功率調節控制電路；與單片機連接的GPRS單元；與單片機連接的電源和時鐘電路；與單片機連接的觸摸顯示屏；與單片機連接的光照度採集單元；當然，在該實施例中，該節電控制裝置還包括其他組件，在此不再贅述。其中，該節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現與節電控制裝置的人機互動，能夠設置節電控制裝置的工作參數、保護參數和通信設置參數等參數，並實時顯示器控制的路燈線路的參數信
肩、O 路燈節電控制裝置具有手動和自動兩種模式；在自動模式下，其能夠根據時鐘電路的時間設定和光照度採集單元採集到的光照度信息對路燈進行控制；在手動模式下，工作人員能夠在現場或遠程監控裝置通過GPRS無線網絡對路燈節點控制器進行管理控制操作，節電控制裝置利用電流互感器、電壓互感器和溫度傳感器採集路燈供電線路的電壓、電流、溫度信息信號，經過電參數分析電路變換到規定的參數範圍後傳送給單片機，單片機按照預定參數值判斷路燈線路的工作狀態，同時將工作狀態參數實時進行顯示；當發生過載、缺相、不均衡欠電壓、過電壓、溫度過高等故障時，控制單片機按照故障判斷規則送出相應的控制和指示信號到路燈節點控制器，實現路燈的旁路、功率調節等動作，同時，將該動作信息傳送到控制裝置並發出報警信號。 在本實用新型中，該路燈節電控制裝置的各個部件的具體參考和功能信息參數為單片機，採用一種單時鐘/機器周期的高性能單片機，是高速/低功耗/超強抗幹擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，內含看門狗電路和AD轉換模塊，速度快比常規的8051單片機快8-12倍，其最小系統主要包含晶振電路和復位電路；由於電力傳輸中有諧波幹擾造成電力不穩，因此需要時刻檢測線路的工作狀態，其由溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器和電參數分析電路完成，互感器採集到的路燈電流和電壓信號轉換為ADC電路可採集處理的模擬信號後，通過電參數分析電路轉換為數位訊號後通過SPI 口送到單片機中，單片機通過與存儲器(圖中未給出)中的設定值比較分析，檢測電壓和電流是否超載，依據此來控制電路負載的電壓，同時將工作狀態參數實時顯示；其中，電參數分析電路可以採用珠海炬力集成電路設計有限公司生產的高精度的集成的三相電能計量晶片ATT7028A晶片，其是一顆高精度的三相電能專用計量新品，測量誤差小於
O.1%，內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、功率因數等參數，並提供一個SPI接口，方便與外部的單片機進行參數的傳遞；電流互感器採用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，機械和耐環境性能好，電壓隔離能力強的特點；電壓互感器採用TV1005，屬於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，安全可靠等優點。功率調節控制電路設置四個檔位(220V，215V, 210V, 205V)，分別與接觸器(圖中未給出)KM1、KM2、KM3和KM4的觸點相連接，單片機通過採集當前的電壓值、各開關位置、功率調節單元檔位等信息，與預先設定的值和當前時間進行綜合分析和比對，從而決定對各開關進行分合操作和對變功率調節單元進行升降壓操作，通過功放電路信號放大後驅動接觸器的線圈的斷合達到控制輸出電壓的目的；電路中QF為空氣開關，起到過載和短路保護的作用；該路燈控制系統可以工作在旁路模式和節電模式；K1為節電開關，Kl閉合則系統進入省電模式，與接觸器的四個檔位搭配工作；K2為旁路開關，當系統檢測到接觸器線路故障時，自動切換到旁路模式供電；在旁路模式下，交流電不經過控制器和功率調節單元而直接對路燈進行供電；電路中採用接觸器調節負載電壓，能夠保證功率調節時不停電。[0049]溫度傳感器採用美國Dallas半導體公司的DS18B20。它採用I-Wire總線技術，將地址線、數據線、控制線合為一根信號線和控制器進行信息通訊。每個DS18B20都有I個唯一的序列號存在於其內部ROM中，單片機通過發出匹配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，為了提高系統的抗幹擾能力和系統工作效率，採用外部電源供電的方式。光照度採集單元的測量利用光敏電阻值隨光強弱變化的特性組成光控開關電路，當無光照射時，光敏電阻Rp阻值很大，三極體處於截止狀態，集電極輸出高電平；當有光照射時，光敏電阻阻值變小，三極體飽和導通。將檢測到的高低電平信號送單片機；溫度傳感器的工作過程當溫度達到一定時，啟動風扇(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，觸摸顯示屏面板上裝有節電和旁路的選擇開關，以及狀態指示燈，指示故障、旁路和節電等狀態；觸控螢幕可以採用北京崑崙通態 自動化軟體科技有限公司研發的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控螢幕，該產品設計採用了 7英寸高亮度TFT液晶顯示屏(解析度800X480)，四線電阻式觸控螢幕(解析度1024X 1024);產品特性液晶屏7英寸高亮度TFT液晶顯示，真彩(LED背光)，解析度(800 X 480 );同時，該節電控制裝置還預裝了微軟嵌入式實時多任務作業系統WinCE中文版作業系統和MCGS嵌入式組態軟體，為整體的開發縮短了時間；節電控制裝置通過GPRS單元將當前設備運行工況信息傳送至控制裝置，監控裝置也可以通過GPRS設備對各開關和功率調節單元直接遙控操作，或對設定參數進行修改；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的EDA0-3363型號GPRSDTU，其是一種物聯網無線數據終端，利用公用運營商網絡為用戶提供無線長距離數據傳輸功能，該產品提供RS485接口，可直接連接串口設備，實現數據透明傳輸功能，伺服器端採用固定IP聯網方式，自帶專門的參數配置軟體，主要針對10個以上無線電組網系統專門定製的一款無線數傳產品。串行數據接口 標準RS485接頭(D+，D-, GND);串口波特率支持9600/19200,抗幹擾設計，適合電磁環境惡劣的應用需求；節電控制裝置需要每分鐘讀取一次當前的某些電工參數，進行相應的保存，並根據當前時間控制路燈的開閉以及功率調節單元檔位的切換，其由時鐘電路來完成，該時鐘電路可以採用了美國DALLAS公司的串具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘晶片DS1302,它具有年、月、日、時、分、秒以及星期等時間信息，並可以自動對小月和閏年進行調整。上述給出了本實用新型實施例提供的路燈節電控制裝置的主要組成部件的功能及其實現，對於其他未說明的常規部件，在此不再贅述，但不用以限制本實用新型。為了實現節電控制裝置的各元組件之間能夠合理傳輸信息，並對信息進行處理，還需要對硬體電路進行軟體設計當電源開關QF合上後，路燈節電控制裝置首先進行自檢，完成設備初始化並且連接通信網絡後，節電控制裝置開始檢測電壓，如果輸入電壓U大於260V或小於180V，節電控制裝置進行斷電保護，報警過壓或欠壓故障到監控中心，否則節電控制裝置立即合上接觸器K2，節電控制置於旁路狀態。15分鐘後，繼續檢測電壓，如果電壓在大於180V，而小於200V，則繼續旁路工作；如果電壓處於200V 260V正常範圍，合上接觸器Κ1，然後斷開Κ2根據節電控制策略，通過單片機控制接觸器的開關，調整功率調節單元上的輸出電壓，從而達到節電控制要求；如果電壓需要調整到215V，則合上控制功率調節單元抽頭的接觸器KMl;如果電壓需要調整到210V，則打開ΚΜ1，然後合上接觸器ΚΜ2;如果電壓需要調整到205V，則打開KMl或ΚΜ2，然後合上接觸器ΚΜ3。如果功率調節單元上的輸出電流大於100%，則發出過載報警提示，同時啟動風扇對功率調節單元進行冷卻。電流仍在空氣開關的整定值範圍內，裝置仍可供電，一般過載不超過120%。功率調節單元溫度檢測，如果溫度超過規定值，則直接合上Kl，打開Κ2，旁路工作。綜上可知，本實用新型提供的路燈節電控制裝置具有如下特點(I)能控制220V、215V、210V、205V四級不同的輸出適應不同的輸出要求；(2)能根據電網電壓波動自動調整節電模式； (3)自動旁路功能當在異常情況發生時會自動設置為旁路，可以保護裝置內部迴路，防止停電事故；(4)過負荷保護功能當過電流時產品為保護其自身可自動切斷電源(5)具有隨機起動功能，節電模式可隨意設定。本實用新型提供的路燈節電控制裝置採用了降壓節電的工作方法，不僅節約了電能，而且穩定了電壓、延長了燈泡的使用壽命，達到了雙重意義上的節電，其具體為(I)優化電力質量，節約路燈用電針對電網電壓偏高和波動等現象，調控裝置可根據用戶現場實際需求，實時在線調節設置電壓以輸出最佳照度，有效提高電力質量；(2)有效保護電光源，延長其使用壽命該路燈節電控制裝置能夠實現電壓的高速連續平滑調節，無電磁諧波汙染，高壓氣體放電燈內電弧更穩定，延長了燈具的使用壽命；(3)適用性、可靠性該路燈節電控制裝置採用手動和自動雙旁路方式，可獨立操作，可操作性強，以保證路燈設備不斷電，正常安全運行。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種路燈節電控制裝置，所述路燈節電控制裝置對應設置若干個路燈，其特徵在於，所述路燈節電控制裝置設有一殼體，所述殼體內設有 溫度傳感器； 電流互感器； 電壓互感器； 電能計量晶片； 與所述電流互感器、電壓互感器和電能計量晶片連接的電參數分析電路； 與所述電參數分析電路連接的單片機； 與所述單片機連接的調壓控制電路； 與所述單片機連接的GPRS單元； 與所述單片機連接的電源和時鐘電路。
2.根據權利要求I所述的路燈節電控制裝置，其特徵在於，所述路燈節電控制裝置還包括一與所述單片機連接的光照度採集單元。
3.根據權利要求I所述的路燈節電控制裝置，其特徵在於，所述GPRS單元通過RS-485方式與所述單片機連接。
4.根據權利要求I所述的路燈節電控制裝置，其特徵在於，所述路燈節電控制裝置還包括一與所述單片機連接的觸摸顯示屏。
專利摘要本實用新型涉及節能控制技術領域，提供了一種路燈節電控制裝置，所述路燈節電控制裝置設有溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器、電能計量晶片、電參數分析電路、單片機、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的參數進行採集，將採集到的電參數輸出到電參數分析電路，電參數分析電路將分析後的數據傳送至單片機，單片機按照預定參數值判斷路燈線路的工作狀態，同時將工作狀態參數實時進行顯示，從而優化了路燈照明系統，結構簡單，可靠性強，同時，有效節約了路燈用電，保護了電光源，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 優先權日2012年8月3日
發明者孫穎, 於世泳, 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