智能路灯控制系统

摘要

本发明涉及照明控制技术领域，特别涉及一种智能路灯控制系统，包括处理模块、电源模块、路灯以及光敏传感器，所述的处理模块包括时控单元、光控单元以及逻辑处理单元，时控单元根据根据时间输出路灯的控制逻辑，光控单元根据光照强度输出路灯的控制逻辑，逻辑处理单元对两个路灯控制逻辑进行“或运算”后输出控制指令控制路灯点亮或熄灭，电源模块用于为其他模块供电。这里通过经纬度计算出日出和日落时刻，并以此为基础，根据开灯延迟时间、关灯延迟时间对路灯进行时间上的逻辑控制，同时，根据光强对路灯进行光强上的逻辑控制，该时控和光控共同逻辑下，路灯的点亮和熄灭更为合理，大大降低了能耗，也保证了雷雨天气等特殊天气时路灯能够可靠的点亮。

权利要求

1.一种智能路灯控制系统，其特征在于：包括处理模块（11）、电源模块（12）、路灯（20）以及光敏传感器（30），所述的处理模块（11）包括时控单元（111）、光控单元（112）以及逻辑处理单元（113），时控单元（111）根据路灯（20）所在经纬度对应的日出时刻T1、日落时刻T2以及预设的开灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4输出路灯（20）的控制逻辑，光控单元（112）接收光敏传感器（30）输出的光照强度并与其内部预设的光照强度比较后输出路灯（20）的控制逻辑，逻辑处理单元（113）对时控单元（111）和光控单元（112）输出的路灯（20）控制逻辑进行“或运算”后输出控制指令控制路灯（20）点亮或熄灭，电源模块（12）用于为其他模块供电；

所述的时控单元（111）按如下步骤输出控制逻辑：在（T2+T3）（T1‑T4）时段内，时控单~

元（111）输出的路灯（20）控制逻辑为开灯，在（T1‑T4）（T2+T3）时段内，时控单元（111）输出~

的路灯（20）控制逻辑为关灯；

所述的时控单元（111）接收逻辑处理单元（113）输出的控制指令并根据设定的时间阈值T5和T7、时间增量Dt以及天数N按如下步骤调节开灯延迟时间T3和关灯延迟时间T4：S21、监测（T2+T3‑T5）（T2+T3）的时段路灯（20）是否持续点亮，若连续N天都是，则将开~

灯延迟时间T3自减Dt；

S22、监测（T1‑T4）（T1‑T4+T5）的时段内路灯（20）是否持续点亮，若连续N天都是，则将~

关灯延迟时间T4自减Dt；

S23、监测（T2+T3）（T2+T3+T7）的时段路灯（20）是否持续熄灭，若连续N天都是，则将开~

灯延迟时间T3自增Dt；

S24、监测（T1‑T4‑T7）（T1‑T4）的时段内路灯（20）是否持续熄灭，若连续N天都是，则将~

关灯延迟时间T4自增Dt；

所述的开灯延迟时间T3和关灯延迟时间T4的取值范围是[0.5h,3h]。

2.如权利要求1所述的智能路灯控制系统，其特征在于：所述的光敏传感器（30）为光敏照度数字变送器，光敏传感器（30）通过RS‑485串行总线经由RS232/485转换器连接光控单元（112），光控单元（112）按如下步骤输出控制逻辑：S11、若当前路灯（20）为熄灭状态，则当接收到的光照度小于等于设定的开灯光照度阈值X1时光敏传感器的逻辑变为开灯；若当前路灯（20）为点亮状态，则当接收到的光照度大于等于设定的关灯光照度阈值X2时光敏传感器的逻辑变为关灯；其中X1＜X2；

S12、超过半数的光敏传感器（30）的逻辑为开灯/关灯时，则路灯（20）的控制逻辑为开灯/关灯；

S13、若路灯（20）的控制逻辑连续M次或在持续时间T9内都判定为开灯/关灯时，则光控单元（112）输出的路灯（20）控制逻辑为开灯/关灯。

3.如权利要求2所述的智能路灯控制系统，其特征在于：包括人机交互模块（14），人机交互模块（14）与处理模块（11）相连，人机交互模块（14）接收到手动打开/关闭路灯（20）的指令后输出的路灯（20）控制逻辑为开灯/关灯，逻辑处理单元（113）接收到人机交互模块（14）输出的路灯（20）控制逻辑后会忽略时控单元（111）和光控单元（112）输出的控制逻辑直接控制路灯（20）点亮或熄灭。

4.如权利要求3所述的智能路灯控制系统，其特征在于：所述的人机交互模块（14）接收路灯（20）经纬度、开灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4、时间阈值T5和T7、时间增量Dt、天数N的输入并输出至时控单元（111），时控单元（111）接收到路灯（20）经纬度后根据内置的换算表计算出日出时刻T1和日落时刻T2。

5.如权利要求4所述的智能路灯控制系统，其特征在于：所述的人机交互模块（14）接收开灯光照度阈值X1、关灯光照度阈值X2、光敏传感器（30）的采集周期T8、次数M、持续时间T9的输入并输出至光控单元（112），光控单元（112）每隔T8时间采集一次光敏传感器（30）的数据并进行处理。

6.如权利要求5所述的智能路灯控制系统，其特征在于：所述的步骤S11中，X1的取值范围是[8 lx,12 lx]，X2的取值范围是[20 lx,40 lx]；时间阈值T5和T7均大于等于时间增量Dt，T5和T7的取值范围为[10min,0.5h]，Dt的取值范围为[5min,0.5h]，天数N的取值范围为[2,5]；所述光敏传感器（30）的个数为3个或5个或7个，T8取值范围为[5s,20s]；M的取值范围是[20,60]；T9的取值范围为[2min,10min]。

7.如权利要求6所述的智能路灯控制系统，其特征在于：包括继电器（13）、通信模块（15）、数字化电表（40）以及服务器（50），处理模块（11）输出的控制指令经过继电器（13）控制路灯（20）线路的通断从而实现路灯（20）的点亮和熄灭，数字化电表（40）设置在路灯（20）的线路上用于监测路灯（20）的电流、电压、功率、用电量并将监测到的数据通过RS‑485串行总线输出至处理模块（11），处理模块（11）将路灯（20）的通断信号、功率通过通信模块（15）上传至服务器（50）。

8.如权利要求7所述的智能路灯控制系统，其特征在于：所述的处理模块（11）为可编程逻辑控制器，人机交互模块（14）为触摸屏，通信模块（15）包括RJ45转换器和TCP/IP网络接口，处理模块（11）依次通过RJ45转换器、TCP/IP网络接口以及网线连接服务器（50）的网络接口。

说明书

智能路灯控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及照明控制技术领域，特别涉及一种智能路灯控制系统。

背景技术

[0002] 路灯是道路、街道以及公众广场上常用的照明设备，可以通过路灯时控器控制路灯按照设定的时间进行开关灯，现在常用的路灯时控器有两种控制方式，一种是定时控制
方式，即路灯时控器中预设开关灯时间，从而实现对路灯及相关设备的自动控制；另一种是
采用微电脑自动控制技术，通过校正路灯时控器的时钟，预设所在地经纬度，路灯时控器可
以自动计算不同季节每日日出日落时间，实现对路灯及相关设备的自动控制。对于第一种
定时控制方案，由于开关灯的时间是固定的，所以开关灯的时机并不能设置的很好，也不能
在合适的时机打开或关闭路灯。第二种根据经纬度计算出日出和日落的时间，并依据该时
间控制路灯的打开或关闭，相较于第一种方案来说，有一定的改进，但是在阴雨或其他阴暗
的条件下，即使在白天，也需要打开路灯，这时候仅靠日出日落时间来打开或关闭路灯显然
不够合理，并且日出和日落时间有时候并不能准确的对应上路灯的开启或关闭时间，存在
一定的误差。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种智能路灯控制系统，控制策略更合理且更节能。

[0004] 为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种智能路灯控制系统，包括处理模块、电源模块、路灯以及光敏传感器，所述的处理模块包括时控单元、光控单元以及逻辑处
理单元，时控单元根据路灯所在经纬度对应的日出时刻T1、日落时刻T2以及预设的开灯延
迟时间T3、关灯延迟时间T4输出路灯的控制逻辑，光控单元接收光敏传感器输出的光照强
度并与其内部预设的光照强度比较后输出路灯的控制逻辑，逻辑处理单元对时控单元和光
控单元输出的路灯控制逻辑进行“或运算”后输出控制指令控制路灯点亮或熄灭，电源模块
用于为其他模块供电。

[0005] 与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里通过经纬度计算出日出和日落时刻，并以此为基础，根据开灯延迟时间、关灯延迟时间对路灯进行时间上的逻辑控制，同
时，根据光强对路灯进行光强上的逻辑控制，该时控和光控共同逻辑下，路灯的点亮和熄灭
更为合理，大大降低了能耗，也保证了雷雨天气等特殊天气时路灯能够可靠的点亮。

附图说明

[0006] 图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

[0007] 下面结合图1，对本发明做进一步详细叙述。

[0008] 参阅图1，一种智能路灯控制系统，包括处理模块11、电源模块12、路灯20以及光敏传感器30，所述的处理模块11包括时控单元111、光控单元112以及逻辑处理单元113，时控
单元111根据路灯20所在经纬度对应的日出时刻T1、日落时刻T2以及预设的开灯延迟时间
T3、关灯延迟时间T4输出路灯20的控制逻辑，光控单元112接收光敏传感器30输出的光照强
度并与其内部预设的光照强度比较后输出路灯20的控制逻辑，逻辑处理单元113对时控单
元111和光控单元112输出的路灯20控制逻辑进行“或运算”后输出控制指令控制路灯20点
亮或熄灭，这里的“或运算”，是一种常见的逻辑运算，运算符号是“or”，其代表的含义是：时
控单元111或者光控单元112中任一个的控制逻辑是开灯，那么就会控制路灯20点亮；如果
两个的控制逻辑都是关灯，那么就会控制路灯20熄灭。电源模块12用于为其他模块供电。这
里通过经纬度计算出日出和日落时刻，并以此为基础，根据开灯延迟时间、关灯延迟时间对
路灯20进行时间上的逻辑控制，同时，根据光强对路灯20进行光强上的逻辑控制，该时控和
光控共同逻辑下，路灯20的点亮和熄灭更为合理，大大降低了能耗，也保证了雷雨天气等特
殊天气时路灯20能够可靠的点亮。

[0009] 进一步地，所述的时控单元111按如下步骤输出控制逻辑：在(T2+T3)～(T1‑T4)时段内，时控单元111输出的路灯20控制逻辑为开灯，在(T1‑T4)～(T2+T3)时段内，时控单元
111输出的路灯20控制逻辑为关灯。下面通过举例来详细阐述该时控和光控的优点。

[0010] 假设某个地方的路灯20，根据经纬度计算出其日出时刻T1为6点，日落时刻T2为18:00，当我们设置开灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4的时间均为1h的时候，我们根据时控
单元111的控制逻辑可以得知：在19:00～5:00时段内，时控单元111输出的路灯20控制逻辑
为开灯，此时，不论光控单元112的输出逻辑是什么，经过“或运算”后，都会点亮路灯20；在
5:00～19:00时段内，时控单元111输出的路灯20控制逻辑为关灯，此时，经过“或运算”后，
即相当于以光控单元112的输出逻辑来进行路灯20的控制的。这里的两个端点5:00和19:00
对应的时控逻辑可以为关灯或开灯中的任一个。下面以几个具体的时间为例说明路灯20具
体的点亮或熄灭状态：(1)当17:00时，突然下暴雨天黑了，时控还没到19:00不执行开灯，但
是光控检测到需要开灯了，路灯打开。(2)当18:00时，光控检测到不需要开灯了，且时控也
没到开灯的时间，路灯关闭。(3)当19:00时，光控检测到不需要开灯，但是此时，已经到达时
控需要开灯的时刻，路灯开启。(4)当早上4:00时，光控检测到不需要开灯了，但是此时，时
控仍处于控制开灯的阶段，则路灯开启。(5)当早上6:00时，时控要求关闭路灯，但是此时，
若光控检测仍然需要开启路灯，则路灯由时控改为光控，路灯继续开启。即在时控的时间区
间内，按时控的时刻表进行控制，在非时控时刻表的时间区间内，以光控为优先级控制。

[0011] 光控的逻辑有很多种，一般都是根据光照强度进行路灯的控制。为了保证控制的准确性，本发明中优选地，所述的光敏传感器30为光敏照度数字变送器，光敏传感器30通过
RS‑485串行总线经由RS232/485转换器连接光控单元112，光控单元112按如下步骤输出控
制逻辑：S11、若当前路灯20为熄灭状态，则当接收到的光照度小于等于设定的开灯光照度
阈值X1时光敏传感器的逻辑变为开灯；若当前路灯20为点亮状态，则当接收到的光照度大
于等于设定的关灯光照度阈值X2时光敏传感器的逻辑变为关灯；其中X1＜X2；S12、超过半
数的光敏传感器30的逻辑为开灯/关灯时，则路灯20的控制逻辑为开灯/关灯；S13、若路灯
20的控制逻辑连续M次或在持续时间T9内都判定为开灯/关灯时，则光控单元112输出的路
灯20控制逻辑为开灯/关灯。

[0012] 需要注意的是，步骤S12是下面两句话的缩写形式：超过半数的光敏传感器30的逻辑为开灯时，则路灯20的控制逻辑为开灯；超过半数的光敏传感器30的逻辑为关灯时，则路
灯20的控制逻辑为关灯。其他所有采用这种书写方式的都可以这样理解。

[0013] 这里通过设置多个光敏传感器30，再根据多数原则来判断是否需要点亮/熄灭，判断结果更准确，不会因为某个光敏传感器30的损坏或被遮挡导致光控不准确。同时，为了避
免极端情况下，光控逻辑在开灯和关灯之间反复切换导致路灯20反复点亮或熄灭这种情况
的出现，这里设置了步骤S13，光控的逻辑就变为：连续M次或连续T9时间内多数光敏传感器
30都认为需要开灯/关灯，才会点亮/熄灭路灯。

[0014] 以上都是自动进行控制的，实际使用过程中，难免会有较为特殊的时刻导致路灯20未在合适的时机点亮或熄灭，故本发明中优选地，包括人机交互模块14，人机交互模块14
与处理模块11相连，人机交互模块14接收到手动打开/关闭路灯20的指令后输出的路灯20
控制逻辑为开灯/关灯，逻辑处理单元113接收到人机交互模块14输出的路灯20控制逻辑后
会忽略时控单元111和光控单元112输出的控制逻辑直接控制路灯20点亮或熄灭并持续时
间T6。这里引入了人工控制，并且人工控制比其他逻辑优先级高，这样的话，不论时控单元
111和光控单元112输出的控制逻辑是点亮路灯还是熄灭路灯，如果人工控制路灯20关闭，
则路灯20会熄灭并持续时间T6，在路灯熄灭的持续时间T6内，如果再次接收到人工控制指
令，会再次按照人工控制指令执行。有了该步骤后，可以避免少数特殊情况下，路灯20未及
时点亮或熄灭。

[0015] 由于日出时刻T1和日落时刻T2一般都是确定的，那么开灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4就显得尤为重要，选择合适的T3和T4，能让路灯20的控制更为合理，一般来说，我们
设定一个固定的值即可，但这样灵活度不高，本发明中优选地，会根据路灯20的点亮或熄灭
状态自动调整开灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4，这样即使开始设置的开灯延迟时间T3、关
灯延迟时间T4不是非常的合理，但会在后续的控制过程中逐渐调整数值使得这两个数值更
精准。

[0016] 具体地，所述的时控单元111接收逻辑处理单元113输出的控制指令并根据设定的时间阈值T5和T7、时间增量Δt以及天数N按如下步骤调节开灯延迟时间T3和关灯延迟时间
T4：S21、监测T2+T3‑T5～T2+T3的时段路灯20是否持续点亮，若连续N天都是，则将开灯延迟
时间T3自减Δt；S22、监测T1‑T4～T1‑T4+T5的时段内路灯20是否持续点亮，若连续N天都
是，则将关灯延迟时间T4自减Δt；S23、监测T2+T3～T2+T3+T7的时段路灯20是否持续熄灭，
若连续N天都是，则将开灯延迟时间T3自增Δt；S24、监测T1‑T4‑T7～T1‑T4的时段内路灯20
是否持续熄灭，若连续N天都是，则将关灯延迟时间T4自增Δt。

[0017] 下面继续以上方的例子来进行说明，上方的示例中，我们计算出的时控时段为19:00～5:00，光控时段为5:00～19:00，这里以T5等于20min、N等于3、Δt等于10min为例。

[0018] 假设连续三天，我们发现18:40～19:00时间段内，路灯总是会点亮，说明开灯延迟时间T3可以缩短一点，我们可以将其自减Δt，即由原来的1h减少10min，调整后的开灯延迟
时间T3等于50min，此时时控时段变为18:50～5:00，光控时段变为5:00～18:50。同理，假设
我们发现5:00～5:20时间段内，路灯总是会点亮，说明关灯延迟时间T4可以缩短一点，调整
后时控时段变为18:50～5:10，光控时段变为5:10～18:50。这样，持续运行一段时间后，开
灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4会变得更精准，整体控制逻辑也会更合理。开灯延迟时间T3
和关灯延迟时间T4的自增方案也是差不多的，这里就不再详细阐述。

[0019] 进一步地，所述的人机交互模块14接收路灯20经纬度、开灯延迟时间T3、关灯延迟时间T4、时间阈值T5和T7、时间增量Δt、天数N的输入并输出至时控单元111，时控单元111
接收到路灯20经纬度后根据内置的换算表计算出日出时刻T1和日落时刻T2。所述的人机交
互模块14接收开灯光照度阈值X1、关灯光照度阈值X2、光敏传感器30的采集周期T8、次数M、
持续时间T9的输入并输出至光控单元112，光控单元112每隔T8时间采集一次光敏传感器30
的数据并进行处理。通过人机交互模块14实现各参数的输入，设置起来非常方便。这里也可
以包括定位模块，通过定位模块来获得当前路灯20的经纬度，使用起来更方便。

[0020] 具体地，所述的开灯延迟时间T3和关灯延迟时间T4的取值范围是[0.5h,3h]，优选地，可以先设置为1h；所述的步骤S11中，X1的取值范围是[8lx,12lx]，X2的取值范围是
[20lx,40lx]，最佳地：X1＝10lx，X2＝20lx，这里的lx是勒克斯的法定符号，其是照度的单
位，被光均匀照射的物体，在1平方米面积上的光通量是1流明时，它的照度就是1勒克斯；时
间阈值T5和T7均大于等于时间增量Δt，T5和T7的取值范围为[10min,0.5h]，T5的取值一般
稍微大于Δt一点即可，Δt的取值范围为[5min,0.5h]，其代表的是每次T3和T4增减量；天
数N的取值范围为[2,5]；所述光敏传感器30的个数为3个或5个或7个，优选地设置5个，其
中，朝东和朝西的位置都要至少设置一个，可以准确的接收早晨太阳升起之后的光照和傍
晚太阳降下之前的光照；T8取值范围为[5s,20s]，这个数值对应的是采集光敏传感器读数
的周期，数值越小，则采集的越频繁，对光敏传感器的要求也就越高，数值太大了，则光照度
采集不够及时。M的取值范围是[20,60]；T9的取值范围为[2min,10min]，这两个数值一般取
一个即可，因为当设置M的数值后，根据采样周期T8，我们可以计算出对应的时间，本发明中
优选地，光敏传感器每5秒采集一次数据，当连续40次或连续3min内都判定需要开灯或关
灯，才会真正的执行开灯或关灯动作。

[0021] 优选地，包括继电器13、通信模块15、数字化电表40以及服务器50，处理模块11输出的控制指令经过继电器13控制路灯20线路的通断从而实现路灯20的点亮和熄灭，通过设
置继电器13，可以方便的实现路灯20的通断控制。数字化电表40设置在路灯20的线路上用
于监测路灯20的电流、电压、功率、用电量等并将监测到的数据通过RS‑485串行总线输出至
处理模块11，这样处理模块11就可以收集到路灯20的更多信息，以方便后续的数据分析、处
理。处理模块11将路灯20的通断信号、功率通过通信模块15上传至服务器50。通过通信模块
15将数据上传，可以集中对很多路灯20的数据进行监控、分析、处理。

[0022] 进一步地，所述的处理模块11为可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其
内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模
拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，用在这里非常的合适。人机交互
模块14为触摸屏，这样可以方便的进行数据的设定，并且触摸屏构成的人机交互模块14，按
键都是虚拟的，输入时相较于传统的实体按键更方便。通信模块15包括RJ45转换器和TCP/
IP网络接口，处理模块11依次通过RJ45转换器、TCP/IP网络接口以及网线连接服务器50的
网络接口，本系统一般使用在某个区域内，比如校园内或某个行政区内，此时，为了保证数
据传输可靠和迅速，这里采用有线的方式进行传输；随着科技的发展，无线传输也能满足可
靠和迅速的要求，这里也可以采用无线传输方案。