一种路灯节能监控系统的设计与实现方案

　　1 引言
   　　城市特别是中小城市目前路灯照明存在的主要问题是总体规划滞后，灯光控制方法和管理手段落后，所用电器、灯具科技含量低。本文以高亮度LED 为路灯核心器件，设计路灯监控系统，现场由从单片机采集路灯电流电压后经过主机与上位机进行GPRS 数据传输，从而达到“遥控、遥测、遥讯”的目的。
   　　2 系统工作原理及硬件设计
   　　2.1 系统总体结构设计
   　　总体结构如图1 所示，该系统主要由LED节能控制中心、中国移动GPRS 网络及路灯RTU 三大部分组成。
   
   　　
   　　图1 总体结构图
   
   　　其中路灯监控中心包括3131P Modem 模块、路灯监控RTU、在线监测终端控制箱、GPRS 型模块、单灯检测控制器等。
   　　在本监控系统中，控制器单元通过RS-232 与移动GPRS 无线终端相连，监控中心计算机通过特种路由器接入移动GPRS，路灯RTU 进行功率信号采集，最终由移动GPRS 网络将数据传给监控中心，监控中心连接UPS 电源，采用UPS 供电设计，使监控中心能够断电继续工作，保证系统可靠运行。
   　　监控中心作为整个系统的主要核心部分，不仅要与上位RTU 进行密切的通信，还要对采集到的数据进行分类、存储、加工、传输等处理，同时还要给出相应的报警（语音、声光）以及要求定位的节点路灯信息，并且可以通过GPRS 短消息将故障信息和（或）路灯检修信息发送到相关指定的人员手机中，以及时掌握路段信息。
   　　2.2 LED 驱动电路设计
   　　LED 照明驱动电路主要包括驱动电路和过温度保护电路两部分。在驱动电路的设计中主要用到的是MAX5033 芯片，该芯片可以提供高达500mA 的输出电流。MAX5033D 提供1.25~13.2V 的可调电压。
   　　过温度保护电路用到的芯片是MBI1801。该芯片内部有温度感应器，可感应到芯片的温度。可通过R-EXT管脚自动调整输出电流，这样就可以改变LED 上的电流，从而可以降低LED 的温度，起到过温度保护的作用。基于以上这些优点，因此选用了以MAX5033 和MBI1801 为主的芯片来实现该驱动电路。
   　　设计出的LED 驱动电路图如图2 所示，主要分为三大部分：电源电路，驱动电路和过温度保护电路。在电源电路中主要由变压器，整流桥两个模块组成；在驱动电路中主要由MAX5033 模块和调压模块构成；过温度保护电路主要由MBI1801，热感应模块和LED 三部分组成。
   
   　　
   　　图2 LED 驱动电路图
   
   　　摘要 结合GPRS 技术和大功率LED 照明系统的特点，给出了一种路灯节能监控系统的设计与实现方案，同时设计出LED 驱动电路。实现了路灯与监控中心之间实时信息远程监控和智能管理。
   
   　　1 引言
   
   　　城市特别是中小城市目前路灯照明存在的主要问题是总体规划滞后，灯光控制方法和管理手段落后，所用电器、灯具科技含量低。本文以高亮度LED 为路灯核心器件，设计路灯监控系统，现场由从单片机采集路灯电流电压后经过主机与上位机进行GPRS 数据传输，从而达到“遥控、遥测、遥讯”的目的。
   
   　　2 系统工作原理及硬件设计
   
   　　2.1 系统总体结构设计
   　　总体结构如图1 所示，该系统主要由LED节能控制中心、中国移动GPRS 网络及路灯RTU 三大部分组成。
   
   　　
   　　图1 总体结构图
   
   　　其中路灯监控中心包括3131P Modem 模块、路灯监控RTU、在线监测终端控制箱、GPRS 型模块、单灯检测控制器等。
   　　在本监控系统中，控制器单元通过RS-232 与移动GPRS 无线终端相连，监控中心计算机通过特种路由器接入移动GPRS，路灯RTU 进行功率信号采集，最终由移动GPRS 网络将数据传给监控中心，监控中心连接UPS 电源，采用UPS 供电设计，使监控中心能够断电继续工作，保证系统可靠运行。
   　　监控中心作为整个系统的主要核心部分，不仅要与上位RTU 进行密切的通信，还要对采集到的数据进行分类、存储、加工、传输等处理，同时还要给出相应的报警（语音、声光）以及要求定位的节点路灯信息，并且可以通过GPRS 短消息将故障信息和（或）路灯检修信息发送到相关指定的人员手机中，以及时掌握路段信息。
   　　2.2 LED 驱动电路设计
   　　LED 照明驱动电路主要包括驱动电路和过温度保护电路两部分。在驱动电路的设计中主要用到的是MAX5033 芯片，该芯片可以提供高达500mA 的输出电流。MAX5033D 提供1.25~13.2V 的可调电压。
   　　过温度保护电路用到的芯片是MBI1801。该芯片内部有温度感应器，可感应到芯片的温度。可通过R-EXT管脚自动调整输出电流，这样就可以改变LED 上的电流，从而可以降低LED 的温度，起到过温度保护的作用。基于以上这些优点，因此选用了以MAX5033 和MBI1801 为主的芯片来实现该驱动电路。
   　　设计出的LED 驱动电路图如图2 所示，主要分为三大部分：电源电路，驱动电路和过温度保护电路。在电源电路中主要由变压器，整流桥两个模块组成；在驱动电路中主要由MAX5033 模块和调压模块构成；过温度保护电路主要由MBI1801，热感应模块和LED 三部分组成。
   
   　　
   　　图2 LED 驱动电路图
   
   　　3 系统软件设计
   
   　　见图3，7188XA 模块启动时有个和数据库联系的自动运行文件，此文件在7188XA 一上电就自动运行。
   　　在本系统中采用了可视化开发工具VisualBasic6.0 来进行开发。监控中心主界面如图4 所示。
   
   　　
   　　图3 软件系统框图
   
   　　
   　　图4 LED 节能控制中心软件界面
   
   　　针对路灯计算机无线监控系统应用环境，该系统的主要功能为：
   　　（1）遥控：各个节点和路段的工作参数，如开/关灯、照度等；
   　　（2）遥测：手动、自动采集路灯系统的各监控点参数；
   　　（3）监控：对路段和路灯等及其周围进行监控；
   　　（4）报警信息：可提供多种参数的自动报警查询：例如高报，低报。
   　　（5）数据查询：可查询某一节点和（或）路段任意某分/时/天/月/年的相关历史数据；4 结论。
   　　本系统把GPRS、大功率LED 技术应用了在路灯节能监控系统中，解决了目前中国路灯控制所不能解决的实际节能问题，实现了“三遥”和数据采集和监控，实现了智能亮灯，在监控中心能及时获得反馈信息，可以进行故障反演，降低运行费用，减少人员开支，达到经济节能的目的。
   　　本系统主要控制与节能技术不仅可应用于路灯管理，还可适应于更多领域，如供热工程、轨道交通等等。给他们提供有益的建议，提高工作效率。