本发明提供一种智慧城市路灯控制系统，包括设置在道路两侧并均匀布设的LED路灯以及设置在每个LED路灯的灯杆中的恒照度自适应调光的LED驱动器，LED驱动器包括微处理器、无线网络连接器、调光开关、LED驱动电路以及光照度传感器，微处理器与调光开关、无线网络连接器、LED驱动电路和光照度传感器分别连接，LED驱动电路与LED路灯连接。所述微处理器用于根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式。利用本发明可实现基于交通流量和光照度的综合智能路灯调节。本发明还涉及一种智慧城市路灯控制方法。
1.一种智慧城市路灯控制系统，其特征在于，包括设置在道路两侧并均匀布设的LED路灯以及设置在每个LED路灯的灯杆中的恒照度自适应调光的LED驱动器，LED驱动器包括微处理器、无线网络连接器、调光开关、LED驱动电路以及光照度传感器，微处理器与调光开关、无线网络连接器、LED驱动电路和光照度传感器分别连接，LED驱动电路与LED路灯连接，其中：所述调光开关用于设定光照度的最大设定值以及标准值；
所述无线网络连接器用于将恒照度自适应调光的LED驱动器接入网络并从交通流量监控中心接收恒照度自适应调光的LED驱动器所在位置的交通流量信息并传输至微处理器；
所述LED驱动电路用于根据微处理器控制而驱动LED路灯发光；
所述微处理器用于根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驱动电路以固定的驱动电流驱动所述LED路灯发光，在自适应调光模式下，微控制器根据实时采集的环境光照度与设定的标准值比较，计算出LED需要补偿的照度值，并转化为微处理器内PWM寄存器的值，记为当前PWM值，将前PWM寄存器值记为PWM原值，将PWM原值与当前PWM值不断比较递增或递减，使PWM输出以极小的步长跟踪当前PWM值，从而控制LED驱动电路使其输出的电流变化，实现平滑调光。
2.根据权利要求1所述的智慧城市路灯控制系统，其特征在于，所述光照度传感器采用TSL2561芯片，其内部具有两个光敏二极管通道，即通道0和通道1，其中通道0为可见光和红外线敏感通道，通道1为红外线敏感通道，流过光敏二极管的电流经过积分式A/D转换器转换为数字量，转换完后将数字量存入芯片内部的寄存器中。
3.根据权利要求1所述的智慧城市路灯控制系统，其特征在于，所述微处理器包括具有PIC16F690单片机的控制电路。
4.根据权利要求1所述的智慧城市路灯控制系统，其特征在于，所述LED驱动电路包括NCL30160驱动芯片。
5.根据权利要求1所述的智慧城市路灯控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括供电电路，为所述微处理器以及光照度传感器供电，其中该供电电路包括阻容供电电路以及ASM1117稳压芯片，经过稳压芯片输出的电压供给微处理器以及光照度传感器。
6.一种根据权利要求1所述智慧城市路灯控制系统的智慧城市路灯控制方法，其特征在于，包括下述步骤：设定光照度的最大设定值以及标准值；
从交通流量监控中心接收恒照度自适应调光的LED驱动器所在位置的交通流量信息并传输至微处理器；
所述微处理器根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驱动电路以固定的驱动电流驱动所述LED路灯发光，在自适应调光模式下，微控制器根据实时采集的环境光照度与设定的标准值比较，计算出LED需要补偿的照度值，并转化为微处理器内PWM寄存器的值，记为当前PWM值，将前PWM寄存器值记为PWM原值，将PWM原值与当前PWM值不断比较递增或递减，使PWM输出以极小的步长跟踪当前PWM值，输入到具有PWM接口的所述LED驱动电路使其输出的电流变化，实现平滑调光。
7.根据权利要求6所述的智慧城市路灯控制方法，其特征在于，所述微处理器根据交通流量信息未超过设定的流量阈值而决定进入微弱照明模式，否则进入自适应调光模式。
8.根据权利要求7所述的智慧城市路灯控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
9.根据权利要求6所述的智慧城市路灯控制方法，其特征在于，在微弱照明模式下，固定的驱动电流小于或者等于300mA。
10.根据权利要求6所述的智慧城市路灯控制方法，其特征在于，将所述每个LED路灯的LED驱动器接入网络以实现联网监控与控制。
智慧城市路灯控制系统与控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及路灯控制技术领域，具体而言涉及一种智慧城市路灯控制系统与控制方法。
背景技术
[0002] 发光二极管(LED)的应用已有很多年，随着最新技术的进步，它们正逐渐成为照明市场中强有力的竞争者。新的高亮度LED具有很长的寿命(约10万小时)和很高的效率(约30流明/瓦)。过去三十多年来，LED的光输出亮度每l8-24个月便会翻一番，而且这种增长势头还会持续下去，这种趋势称为Haitz定律，相当于LED的摩尔定律。从电气上来说，LED与二极管类似，它们也是单向导电，并具有与常规二极管类似的低动态阻抗V-I特性。另外，LED一般都有安全导通时的额定电流(高亮度LED的额定电流一般为350mA或700mA)。通过额定电流时，LED正向压降的差异可能比较大，通常350mA白光LED的压降在3～4V之间。传统的照明存在照明能效低、耗电量大等问题，尤其是在室内外照明例如家用照明和路灯上，无法采集室内和室外光照度的变化情况进行调节，实现恒照度调光，这样的控制和驱动来说不理想的。
发明内容
[0003] 本发明目的在于提供一种智慧城市路灯控制系统与控制方法，提供光照度可调的LED路灯控制驱动，能够通过光照度传感器采集光照度，并经过处理实现恒照度调光。
[0004] 本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。
[0005] 为达成上述目的，本发明提出一种智慧城市路灯控制系统，包括设置在道路两侧并均匀布设的LED路灯以及设置在每个LED路灯的灯杆中的恒照度自适应调光的LED驱动器，LED驱动器包括微处理器、无线网络连接器、调光开关、LED驱动电路以及光照度传感器，微处理器与调光开关、无线网络连接器、LED驱动电路和光照度传感器分别连接，LED驱动电路与LED路灯连接，其中：
[0006] 所述调光开关用于设定光照度的最大设定值以及标准值；
[0007] 所述无线网络连接器用于将恒照度自适应调光的LED驱动器接入网络并从交通流量监控中心接收恒照度自适应调光的LED驱动器所在位置的交通流量信息并传输至微处理器；
[0008] 所述光照度传感器用于采集环境光照度；
[0009] 所述LED驱动电路用于根据微处理器控制而驱动LED路灯发光；
[0010] 所述微处理器用于根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驱动电路以固定的驱动电流驱动所述LED路灯发光，在自适应调光模式下，微控制器根据实时采集的环境光照度与设定的标准值比较，计算出LED需要补偿的照度值，并转化为微处理器内PWM寄存器的值，记为当前PWM值，将前PWM寄存器值记为PWM原值，将PWM原值与当前PWM值不断比较递增或递减，使PWM输出以极小的步长跟踪当前PWM值，从而控制LED驱动电路使其输出的电流变化，实现平滑调光。
[0011] 进一步的实施例中，所述光照度传感器采用TSL2561芯片，其内部具有两个光敏二极管通道，即通道0和通道1，其中通道0为可见光和红外线敏感通道，通道1为红外线敏感通道，流过光敏二极管的电流经过积分式A/D转换器转换为数字量，转换完后将数字量存入芯片内部的寄存器中。
[0012] 进一步的实施例中，所述微处理器包括具有PIC16F690单片机的控制电路。
[0013] 进一步的实施例中，所述LED驱动电路包括NCL30160驱动芯片。
[0014] 进一步的实施例中，所述控制系统还包括供电电路，为所述微处理器以及光照度传感器供电，其中该供电电路包括阻容供电电路以及ASM1117稳压芯片，经过稳压芯片输出的电压供给微处理器以及光照度传感器。
[0015] 根据本公开，还提出一种智慧城市路灯控制方法，包括：
[0016] 设定光照度的最大设定值以及标准值；
[0017] 从交通流量监控中心接收恒照度自适应调光的LED驱动器所在位置的交通流量信息并传输至微处理器；
[0018] 所述微处理器根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驱动电路以固定的驱动电流驱动所述LED路灯发光，在自适应调光模式下，微控制器根据实时采集的环境光照度与设定的标准值比较，计算出LED需要补偿的照度值，并转化为微处理器内PWM寄存器的值，记为当前PWM值，将前PWM寄存器值记为PWM原值，将PWM原值与当前PWM值不断比较递增或递减，使PWM输出以极小的步长跟踪当前PWM值，输入到具有PWM接口的所述LED驱动电路使其输出的电流变化，实现平滑调光。
[0019] 进一步的实施例中，所述微处理器根据交通流量信息未超过设定的流量阈值而决定进入微弱照明模式，否则进入自适应调光模式。
[0020] 进一步的实施例中，在微弱照明模式下，固定的驱动电流小于或者等于300mA。
[0021] 与现有技术相比，本发明的智慧城市路灯控制系统与控制方法中，不仅仅包括通过光照度强度来自适应调节LED亮度，而且可以更加智能地判断路灯所在位置的照明需求，即是否需要一定亮度的照明，例如在深夜或者凌晨，人流量和车流量很小时，如果仅仅按照光照度来判断照亮的亮度则需要很强的亮度，但实际上不需要，会产生不必要的浪费。因此，同时优先来通过车流量来判断是否进行自适应调光，从而实现真正智慧控制的路灯控制策略，解决能源，且符合实际需要。
[0022] 应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
[0023] 结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0024] 附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
[0025] 图1是根据本发明某些实施例的智慧路灯控制系统的示意图。
[0026] 图2是根据本发明某些实施例的智慧路灯控制系统中LED驱动器的示意图。
[0027] 图3是根据本发明某些实施例的智慧路灯控制系统光照度传感器的示意图。
[0028] 图4是根据本发明某些实施例的智慧路灯控制系统LED驱动电路的示意图。
[0029] 图5是根据本发明某些实施例的智慧路灯控制方法的调光流程示意图。
具体实施方式
[0030] 为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0031] 在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0032] 结合图1-图4所示，根据本发明的实施例，一种智慧城市路灯控制系统，包括设置在道路两侧并均匀布设的LED路灯10以及设置在每个LED路灯的灯杆20中的恒照度自适应调光的LED驱动器30。
[0033] 结合图2所示，LED驱动器2包括微处理器、无线网络连接器、调光开关、LED驱动电路以及光照度传感器，微处理器与调光开关、无线网络连接器、LED驱动电路和光照度传感器分别连接，LED驱动电路与LED路灯连接。
[0034] 所述调光开关用于设定光照度的最大设定值以及标准值。
[0035] 所述无线网络连接器用于将恒照度自适应调光的LED驱动器接入网络并从交通流量监控中心接收恒照度自适应调光的LED驱动器所在位置的交通流量信息并传输至微处理器。
[0036] 所述光照度传感器用于采集环境光照度。
[0037] 所述LED驱动电路用于根据微处理器控制而驱动LED路灯发光。
[0038] 所述微处理器用于根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驱动电路以固定的驱动电流驱动所述LED路灯发光，在自适应调光模式下，微控制器根据实时采集的环境光照度与设定的标准值比较，计算出LED需要补偿的照度值，并转化为微处理器内PWM寄存器的值，记为当前PWM值，将前PWM寄存器值记为PWM原值，将PWM原值与当前PWM值不断比较递增或递减，使PWM输出以极小的步长跟踪当前PWM值，从而控制LED驱动电路使其输出的电流变化，实现平滑调光。
[0039] 结合图3，所述光照度传感器采用TSL2561芯片，其内部具有两个光敏二极管通道，即通道0和通道1，其中通道0为可见光和红外线敏感通道，通道1为红外线敏感通道，流过光敏二极管的电流经过积分式A/D转换器转换为数字量，转换完后将数字量存入芯片内部的寄存器中。积分式A/D转换器将在一个积分周期完成后自动进行积分转换过程。TSL2561可以通过对其内部16个寄存器设定来控制，该16个寄存器可通过标准的SMBus或者I2C总线协议访问。
[0040] 本发明使用的TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。该芯片的应用能够提供最好的显示亮度并降低电源功耗。
[0041] 所述微处理器包括具有PIC16F690单片机的控制电路。PIC16F690单片机具有高性能的RISC CPU、低功耗以及丰富的外设资源，能够满足本系统的硬件资源需求。由于该款单片机资源丰富，既满足系统需求，又不十分浪费资源，可降低系统成本。
[0042] 结合图4，所述LED驱动电路包括NCL30160驱动芯片。NCL30160是安森美半导体推出的一款NFET迟滞降压、恒流LED驱动器。它将电流提升到了1.5A，是高能效的解决方案，损耗非常低，体积很小，可最大限度地减少空间和成本。通过利用仅55mΩ的低导通阻抗内部MOSFET及以100％占空比工作的能力，能够提供能效高达98％的方案，最高1.4MHz的高开关频率使设计人员可采用更小的外部元件，将电路板尺寸减至最小及成本降至最低。
[0043] 结合图2，所述控制系统还包括供电电路，为所述微处理器以及光照度传感器供电，其中该供电电路包括阻容供电电路以及ASM1117稳压芯片，经过稳压芯片输出的电压供给微处理器以及光照度传感器。
[0044] 前述的无线网络连接器，例如采用3G或者4G通讯模块来实现。
[0045] 根据本公开，还提出一种基于图1、2所示的智慧城市路灯控制系统的智慧城市路灯控制方法，包括：
[0046] 设定光照度的最大设定值以及标准值；
[0047] 从交通流量监控中心接收恒照度自适应调光的LED驱动器所在位置的交通流量信息并传输至微处理器；
[0048] 所述微处理器根据交通流量信息决定进入微弱照明模式以及自适应调光模式，在所述微弱照明模式下，微控制器控制所述LED驱动电路以固定的驱动电流驱动所述LED路灯发光，在自适应调光模式下，微控制器根据实时采集的环境光照度与设定的标准值比较，计算出LED需要补偿的照度值，并转化为微处理器内PWM寄存器的值，记为当前PWM值，将前PWM寄存器值记为PWM原值，将PWM原值与当前PWM值不断比较递增或递减，使PWM输出以极小的步长跟踪当前PWM值，输入到具有PWM接口的所述LED驱动电路使其输出的电流变化，实现平滑调光。
[0049] 所述微处理器根据交通流量信息未超过设定的流量阈值而决定进入微弱照明模式，否则进入自适应调光模式。
[0050] 所述在微弱照明模式下，固定的驱动电流小于或者等于300mA。
[0051] 在一些实施例中，还可以将所述每个LED路灯的LED驱动器接入网络以实现联网监控与控制。
[0052] 本发明的智慧城市路灯控制系统，基于交通照明实际以及环境照度来设计照明驱动控制模式，并且基于LED恒照度调光驱动器来进行自适应亮度调节。系统使用恒流LED控制芯片NCL30160作为LED光源驱动电路，采用TSL2561光照度传感器采集室内光照度，通过处理器相应算法进行闭环控制，实现道路路灯的恒照度调光，实现了PWM波形平滑变化，避免因PWM突变造成闪光。同时，系统增加了基于交通流量的控制，实现无人、有人时的不同调光方案，使设计进一步节能和智能化。
[0053] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
