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

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。

图3 软件系统框图

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。