[发明专利]基于以太网的高杆灯节能智能控制系统

说明书

技术领域

本发明属于网络控制领域，特别涉及到可组网的、可群控、可调光的高杆灯节能远程智能控制系统。

背景技术

高杆灯现已广泛用于港口、矿山、交通、广场等作为夜间区域照明设备。通常的自动控制方式是夜间开，白天关闭，即预先设定好开与关的时间方案，或采用光敏器件采集光照实际情况，控制开、关高杆灯。但是许多企业如港口堆场夜间作业范围和时间上具有不确定性，存在无作业区域和有限作业区域仍全亮灯的现象，造成大量电能的浪费。另外，通常高杆灯分布与控制管理中心距离较远，如果需要工作人员到现场调整亮灯的时间和数量以及照明设备出现故障的判断和排除工作会存在很多不便。

发明内容

为了很好的解决当前采用高杆灯照明使用中存在能源浪费，控制和维护不便的状况，本发明设计了一种新型的可组网、可群控、可调光的、节能效果显著的远程高杆灯智能控制系统。

本发明是这样实现的：

一种基于以太网的高杆灯节能智能控制系统，包括①控制主机、③高杆灯远程控制器、⑧高杆灯，控制主机通过网络与高杆灯远程控制器连接，并分配每个高杆灯远程控制器一个IP地址；高杆灯远程控制器包括一个单片机作为核心控制芯片，单片机通过网络接口模块与以太网连接，单片机连接有拨码开关；高杆灯远程控制器通过高杆灯控制逻辑电路及高杆灯驱动电路驱动镇流器实现对高杆灯的控制。

在本发明中，网络为以太网，采用树型拓扑网络控制方式，①控制主机位于树型拓扑网络中心。

所述的单片机为AT89S52。AT89S52，共32个IO口，其中P0及P2口作为数据和地址总线使用，不能再外接IO设备；而P3口部分端口已经占用，其中WR、RD为总线时序控制信号，TxD、RxD用以连接ST24C02的IIC串行总线；P1口已连接了拨码开关。所以，不能使用IO端口进行高杆灯控制，所以单片机AT89S52通过使用数字信号锁存芯片74HC573构成高杆灯控制逻辑的电路，为了增加前端高杆灯控制逻辑电路的电流驱动能力，锁存芯片74HC573输出连接了驱动芯片ULN2003，提供六组无源触头，实现对灯的分组控制；同时输出一路模拟量实现对灯的亮度的调节；本控制单元还包括时钟定时电路，实现高杆灯的定时开、关，并可通过网络修改相关的参数。实时时钟模块，使用DS12887芯片，内部除了10B与时间相关的寄存器单元及4B配置寄存器外，还含有114B用户可用内存，该芯片内嵌锂电池，以保证系统掉电时，系统时间仍然能够继续保持，而无需在电力恢复后校准时间。

所述单片机AT89S52通过模数转换器DAC0832输出一路模拟量，经运算放大器LM358组成的缓冲电路输出，供给高杆灯镇流器，实现对灯的亮度的调节。

系统输入16路开关量信号，经过光耦合器TL521隔离，经数字缓冲器74LS244缓冲后，输入所述单片机，实现高杆灯工作状态参量采集和监视。

控制器还配置了掉电参数保护模块ST24C02，以存储系统的工作参数，当用户对系统参数进行设置时，将写入存储器，开机时读取参数配置，系统掉电恢复后仍能恢复上次设置。

控制器与管理网络采用工业以太网，从稳定性考虑，采用光纤通信抗干扰能力强，造价较低。网络采用树型拓扑网络控制方式，管理计算机是树型网络中心，通过光纤通讯将每个高杆灯联接入网组成一个控制系统，计算机分配每座高杆灯远程控制器一个IP地址，每个远程控制器5路输出，每路输出驱动一个三相交流接触器，各接触器实现对高杆灯12个灯具的1/4开、2/4开和3/4开或全开控制，以满足实际照度的需求。

以太网接口模块采用以太网协议转换器，采用专用TCP/IP芯片：由于系统资源有限，在TCP/IP协议栈开发过程中，根据应用需要对系统进行了适当的裁减，本转换器应用IIC存储器芯片保存了IP地址的相关参数。

本发明采用计算机集中控制系统和现场操作(现场优先)两种方式，集中控制通过以太网，光纤传输方式将点灯信号送至各个高杆灯。作业照明和室外路灯控制器内，由远程控制器对高杆灯控制箱内照明回路进行分组控制。现场操作方式由工作人员在各高杆灯的操作控制箱分路开关实现，在控制箱上设远程控制模式/现场手动操作模式选择开关，方便设备维护和检修。

远程控制器可采集高杆灯的每个回路的实时工作电流、电压及灯光开关状态，系统通过轮询的方式检查系统中所有高杆灯的运行状态，若电流或电压值出现非正常状态，灯光开闭与设定不一致时，上位机管理系统会立刻发出报警提示，显示具体哪一根灯杆出现何种故障，并通过短信发给相关人员，以便及时到现场维修。

主要的控制方式：