無線智能控制器及采用其的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了無線智能控制器，采用所述無線智能控制器的控制系統(tǒng)；本實(shí)用新型所提供的無線智能控制器包括：電路板組件、天線、NEMA外殼；所述電路板組件，通過天線接收到無線信號(hào)，處理后產(chǎn)生模擬調(diào)光或者開關(guān)信號(hào)達(dá)到控制燈的目的；反過來，也可以接收查詢指令信號(hào)，上報(bào)電流電壓等相關(guān)數(shù)據(jù)；通過本實(shí)用新型的方案可以實(shí)現(xiàn)長距離、多節(jié)點(diǎn)高效智能控制并采集相關(guān)數(shù)據(jù)。
【專利說明】
無線智能控制器及采用其的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及智能控制領(lǐng)域，特別涉及無線智能控制器及采用其的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，智慧城市，智能家居蓬勃發(fā)展，其通信方式存在有線和無線兩種。
[0003]有線方式采用電力載波的方式。無線方式一般采用SUB_1G，2.4G。以路燈為例，非智能控制方式下，路燈定時(shí)開、關(guān)，容易造成電力資源浪費(fèi)，并且會(huì)縮短路燈使用壽命。智能控制方式下，可以根據(jù)經(jīng)瑋度及外部光線強(qiáng)度來改變路燈的工作狀態(tài)，不僅可以節(jié)能，還可以增加路燈壽命，但是因?yàn)楝F(xiàn)有的無線通信方式對組網(wǎng)數(shù)量和距離有限制，所以在路燈數(shù)量多，覆蓋距離長的情況下現(xiàn)有的無線通信方式不再適用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中，缺乏可以實(shí)現(xiàn)長距離、多節(jié)點(diǎn)無線智能控制的技術(shù);為解決所述問題，本實(shí)用新型提供一種無線智能控制器及采用所述無線智能控制器的系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型提供的無線智能控制器包括:電路板組件、天線、NEMA外殼;所述電路板組件接收外部信號(hào)，處理后形成無線控制信號(hào)，通過天線發(fā)射。
[0006]所述電路板組件包括上層電路板組件和下層電路板組件;所述下層電路板組件接收外部信號(hào);所述上層電路板組件包括核心板模塊和ACDC電源模塊，所述核心板模塊處理所述外部信號(hào)，形成無線采集信號(hào)，所述的無線采集信號(hào)為通過ZigBee技術(shù)轉(zhuǎn)化的無線信號(hào)。
[0007]進(jìn)一步，所述的下層電路板組件包括電壓互感器、電流互感器、繼電器;所述電壓互感器采集外部電壓信號(hào)，所述電流互感器采集外部電流信號(hào)，所述繼電器為下層電路板組件的線路開關(guān)。
[0008]進(jìn)一步，所述核心板模塊包括:繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路、ZigBee模塊-RF處理放大電路、單相電壓電流功率采集電路;所述單相電壓電流功率采集電路采集外部信號(hào)，經(jīng)放大積分后通過SPI 口發(fā)送到所述ZigBee模塊-RF處理放大電路，ZigBee模塊-RF處理放大電路讀取分析后形成無線采集信號(hào)。
[0009]進(jìn)一步，所述核心板模塊還包括:調(diào)光電路，調(diào)光電路根據(jù)控制指令形成模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制驅(qū)動(dòng)電源的電流大小，從而達(dá)到控制燈的亮暗的效果;所述控制指令來自本地集中管理器或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
[0010]進(jìn)一步，所述核心板模塊還包括:繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路，所述的繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路用于控制下層電路板組件的工作狀態(tài)。
[0011]進(jìn)一步，所述的外殼包括基座和接口；所述接口為NEMA接口，采用智能旋鎖方式連接;基座的材料采用PBT;接口包括三個(gè)HV插腳和4個(gè)LV接觸片，所述的HV插腳材料為黃銅H62，所述的LV接觸片的材料為磷銅鍍鎳局部鍍金。
[0012]本實(shí)用新型還提供采用所述的無線智能控制器的控制系統(tǒng)，還包括:終端管理系統(tǒng)、服務(wù)器、集中管理器;所述的無線智能控制器根據(jù)外部信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào);所述采集信號(hào)通過天線發(fā)送到服務(wù)器;智能終端系統(tǒng)根據(jù)從服務(wù)器獲取所述采集信號(hào)，產(chǎn)生控制指令并下發(fā)到集中管理器;集中管理器向無線智能控制器發(fā)送控制指令。
[0013]無線智能控制器采用了加強(qiáng)型的ZigBee無線技術(shù)，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的無線數(shù)據(jù)通信控制設(shè)備，它具有通訊距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)和特性;可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸;可組MESH型的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】

[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無線智能控制器的接口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無線智能控制器電路示意圖；
[0016]圖3是采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無線智能控制器的系統(tǒng)的框架圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下文中，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
[0018]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有的智慧城市、智能家居的通訊方式存在有線和無線兩種組網(wǎng)方式，有線的組網(wǎng)方式有電力載波方式的固有缺陷，無線組網(wǎng)方式在多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)時(shí)存在困難;為解決所述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種無線智能控制器及其工作方法，采用所述無線智能控制器的通信系統(tǒng)及其工作方法。本實(shí)施例中以所述無線智能控制器用于智能路燈網(wǎng)絡(luò)為例做示意性闡述，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述無線智能控制器可以做其他應(yīng)用。
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無線智能控制器包括:電路板組件、天線、NEMA外殼;所述電路板組件采集外部信號(hào)，處理后形成無線信號(hào)，通過天線發(fā)射，反之亦然。
[0020]如圖2所示，所述電路板組件包括上層電路板組件01和下層電路板組件02;所述下層電路板組件02采集外部信號(hào)；以用于智能路燈為例，所述外部信號(hào)包括路燈的電流信號(hào)、電壓信號(hào);所述外部信號(hào)可以反映路燈當(dāng)前工作狀態(tài)、環(huán)境亮度等;所述上層電路板組件采集所述外部信號(hào)，對外部信號(hào)進(jìn)行解析、處理后，通過ZigBee技術(shù)轉(zhuǎn)化為無線采集信號(hào)，并通過天線發(fā)射；服務(wù)器接收所述無線采集信號(hào)，形成控制指令。智能照明集中管理器通過無線網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器獲取所述控制指令，根據(jù)所述控制指令控制安裝于各路燈的無線智能控制器。
[0021]如圖2所示，所述的下層電路板組件02包括電壓互感器021、電流互感器022、繼電器023;所述電壓互感器021轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)，所述電流互感器022轉(zhuǎn)換電流信號(hào)，所述繼電器023為下層電路板組件的開關(guān)。
[0022]繼續(xù)參考圖2，所述上層電路板組件包括核心板模塊011、ACDC電源模塊012和天線013，所述核心板模塊包括:繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路、ZigBee模塊-RF處理放大電路、單相電壓電流功率采集電路;所述單相電壓電流功率采集電路從下層電路板組件采集外部信號(hào)，放大積分后通過SPI 口發(fā)送到所述ZigBee模塊-RF處理放大電路，ZigBee模塊-RF處理放大電路讀取外部信號(hào)后，先對外部信號(hào)進(jìn)行解析處理，并對解析處理后的信號(hào)通過ZigBee技術(shù)轉(zhuǎn)化為無線信號(hào)，所述無線信號(hào)經(jīng)RF處理放大電路放大后由天線發(fā)射形成無線采集信號(hào)。
[0023]ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。所述的ZigBee模塊在應(yīng)用中采用中心節(jié)點(diǎn)(Coordinator)、中繼路由(Router)、終端節(jié)點(diǎn)(End Device)中的任意一種。
[0024]中心節(jié)點(diǎn):又指網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，它包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種，發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立和維護(hù)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、尋找一對節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。即使Coordinator掉電，Router仍然在保持網(wǎng)絡(luò)，所以Router與Router之間仍然能夠通訊；即使Coordinator掉電，當(dāng)有新的節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，仍然能夠通過現(xiàn)有的Router組建網(wǎng)絡(luò)，加入網(wǎng)絡(luò)。
[0025]中繼路由:又稱全功能設(shè)備(FH))，可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，形成網(wǎng)絡(luò)，讓其它的FFD或是精簡功能裝置(RFD)連結(jié)，F(xiàn)FD具備控制器的功能，起到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能和自動(dòng)尋找最捷徑的路由表，也能用作終端設(shè)備。
[0026]終端節(jié)點(diǎn):又稱精簡功能設(shè)備(RH))，附帶有限的功能來控制成本和復(fù)雜性;在網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備。通常定義為電池供電設(shè)備，可周期性喚醒并執(zhí)行設(shè)定的任務(wù)，EndDevice通常在周期性醒來時(shí)，問自己的父節(jié)點(diǎn)是否有傳輸給自己的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行設(shè)定的任務(wù)。
[0027]在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述核心板模塊還包括:調(diào)光電路，所述調(diào)光電路包括信號(hào)隔離模塊、積分電路模塊、升壓電路模塊、放大電路模塊，其中升壓模塊給放大電路模塊供電，驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)經(jīng)過信號(hào)隔離模塊后，經(jīng)積分電路模塊的兩階積分，放大電路模塊一級放大處理后即產(chǎn)生0-10V的模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào);所述調(diào)光電路根據(jù)控制指令形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制外部驅(qū)動(dòng)電源的電流大小，在本實(shí)施例中，用于控制路燈的亮度。具體地，下層電路板組件采集的外部信號(hào)中包含外部環(huán)境亮度，所述環(huán)境亮度包含于后續(xù)形成的控制指令中，調(diào)光電路根據(jù)環(huán)境亮度控制路燈的亮度，極大的提高了能源利用效率。
[0028]為提高所述上層電路板組件的可靠性，所述核心板模塊還包括:繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路，所述的繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路用于控制下層電路板組件繼電器的開關(guān)狀態(tài)。
[0029]所述的上層電路板組件和下層電路板組件安裝于殼體;所述殼體包括基座和接口；為適應(yīng)室外環(huán)境，所述殼體的材料采用PBT，所述接口為NEMA標(biāo)準(zhǔn)接口，滿足ANSIC136.41-2013標(biāo)準(zhǔn)，殼體與接口采用智能旋鎖方式連接;采用NEMA標(biāo)準(zhǔn)接口的好處還包括:NEMA標(biāo)準(zhǔn)接口采用直接插針式焊接，焊接效率高，可靠性高；測試中，只需要通過接口將無線智能控制器擰到對應(yīng)的接口上，提高了測試的效率和安全性?；牟牧喜捎肞BT;如圖1所示，接口包括三個(gè)HV插腳031和4個(gè)LV接觸片032，在一個(gè)實(shí)施例中采用三個(gè)插腳，兩個(gè)接觸片，分別接火線輸入、火線輸出、零線、接電線、0-10V調(diào)光信號(hào)(其它兩個(gè)接觸片預(yù)留接光照度傳感器)。所述的HV插腳材料為黃銅H62，所述的LV接觸片的材料為磷銅鍍鎳局部鍍金。本實(shí)施例中，NEMA標(biāo)準(zhǔn)接口適用最大電壓480V(交流電)，抗電強(qiáng)度可以高達(dá)3000VAC(ls時(shí)間)，工作溫度范圍:-40 0C?+70 0C。
[0030]本實(shí)用新型還提供所述無線智能控制器的工作方法，包括:
[0031]步驟一、下層電路板組件采集外部信號(hào)，并發(fā)送到核心板模塊；
[0032]步驟二、所述的核心板模塊處理所述外部信號(hào)，采用ZigBee技術(shù)形成無線采集信號(hào)，并通過天線發(fā)射。
[0033]參考圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供采用所述的無線智能控制器的控制系統(tǒng)，還包括:終端管理系統(tǒng)06、服務(wù)器03、集中管理器04;每個(gè)路燈安裝一個(gè)無線智能控制器05;所述的無線智能控制器根據(jù)外部信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào);所述控制信號(hào)通過天線發(fā)送到服務(wù)器03;智能終端系統(tǒng)從服務(wù)器03獲取所述控制信號(hào)，形成控制指令并反饋到集中管理器;集中管理器向無線智能控制器發(fā)送控制指令;所述控制指令包括路燈的開、關(guān)指令以及亮度指令、查詢指令等。反過來，無線智能控制器也會(huì)采集燈的電流電壓相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)終端管理系統(tǒng)查詢時(shí)會(huì)利用ZigBee技術(shù)通過天線發(fā)送到服務(wù)器03，智能終端系統(tǒng)從服務(wù)器03獲取相關(guān)數(shù)據(jù);通過本實(shí)施例所提供的方案可以實(shí)現(xiàn)路燈無線組網(wǎng)，遠(yuǎn)程控制并采集。
[0034]所述控制系統(tǒng)采用廣播的方式查詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，具體地，比如以A作為一個(gè)中心，則下面有很多終端；當(dāng)A發(fā)出一條信息，各個(gè)終端都會(huì)收到此條信息，并且給A反饋。通過智能照明集中管理器的中心節(jié)點(diǎn)以廣播形式對節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，每個(gè)路燈為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)收到信息后，會(huì)有所響應(yīng)，把要查詢的電壓，電流，功率等相關(guān)信息上報(bào)給照明集中管理器的中心節(jié)點(diǎn)，然后照明集中管理器通過GPRS模塊發(fā)到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)在電腦及智能手機(jī)控制節(jié)點(diǎn)動(dòng)作及查看節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
[0035]本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供所述控制系統(tǒng)的控制方法。
[0036]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的方案可以實(shí)現(xiàn)具有如下指標(biāo)的智能路燈網(wǎng)絡(luò):
[0037]傳輸距離:300米(在常規(guī)道路環(huán)境條件下的節(jié)點(diǎn)之間)
[0038]網(wǎng)絡(luò)距離:5000米(每個(gè)產(chǎn)品具有中繼功能)
[0039]電壓:85?350VAC 頻率:50/60Hz[0040 ]負(fù)載:5Amax
[0041]調(diào)光:O?10VDC
[0042]符合路燈的相關(guān)技術(shù)參數(shù)性能要求。
[0043]本實(shí)用新型雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無線智能控制器，其特征在于，包括:電路板組件、天線、NEMA外殼;所述電路板組件采集外部信號(hào)，處理后形成無線采集信號(hào)，通過天線發(fā)射;所述電路板組件包括上層電路板組件和下層電路板組件;所述下層電路板組件采集外部信號(hào);所述上層電路板組件包括核心板模塊和ACDC電源模塊，所述核心板模塊處理所述采集外部信號(hào)，形成無線采集信號(hào)，所述的無線采集信號(hào)為通過ZigBee技術(shù)轉(zhuǎn)化的無線信號(hào)。2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的無線智能控制器，其特征在于，所述的下層電路板組件包括電壓互感器、電流互感器、繼電器;所述電壓互感器轉(zhuǎn)換外部電壓信號(hào)，所述電流互感器轉(zhuǎn)換外部電流信號(hào)，所述繼電器為下層電路板組件的線路開關(guān)。3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的無線智能控制器，其特征在于，所述核心板模塊包括:繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路、ZigBee模塊-RF處理放大電路、單相電壓電流功率采集電路;所述單相電壓電流功率采集電路采集外部信號(hào)，放大積分后通過SPI接口發(fā)送到所述ZigBee模塊-RF處理放大電路，ZigBee模塊-RF處理放大電路讀取分析后形成無線采集信號(hào)。4.依據(jù)權(quán)利要求2所述的無線智能控制器，其特征在于，所述核心板模塊還包括:調(diào)光電路，調(diào)光電路根據(jù)控制指令形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制外部驅(qū)動(dòng)電源的電流強(qiáng)度;所述控制指令來自集中管理器或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。5.依據(jù)權(quán)利要求2所述的無線智能控制器，其特征在于，所述核心板模塊還包括:繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路，所述的繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路用于控制下層電路板組件的工作狀態(tài)。6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的無線智能控制器，其特征在于，所述的外殼包括基座和接口；所述接口為NEMA接口，采用智能旋鎖方式連接;基座的材料采用PBT;接口包括三個(gè)HV插腳和4個(gè)LV接觸片，所述的HV插腳材料為黃銅H62，所述的LV接觸片的材料為磷銅鍍鎳局部鍍金； 所述外部信號(hào)，采用ZigBee技術(shù)形成無線采集信號(hào)，并通過天線發(fā)射。7.采用權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所提供的無線智能控制器的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:終端管理系統(tǒng)、服務(wù)器、集中管理器;所述的無線智能控制器根據(jù)外部信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào);所述采集信號(hào)通過天線發(fā)送到服務(wù)器；智能終端系統(tǒng)根據(jù)從服務(wù)器獲取所述采集信號(hào)，產(chǎn)生控制指令并下發(fā)到集中管理器;集中管理器向無線智能控制器發(fā)送控制指令。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK205721172SQ201620410247
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】陳建江, 程言濤
【申請人】上海順舟智能科技股份有限公司