路灯控制的工作原理是怎样的？

工作原理：智能路灯的控制系统主要管控三个指标，第一是电压指标，第二是光度指标，第三个是时间指标，既需要处理它们的表征数据，又需要根据不同的工况要求对他们实施控制。
第一、智能路灯控制系统的主要功能
智能路灯控制系统包含智能控制器和可变电抗器，智能控制器主要负责对传感器传输的信号进行计算处理，而可变电抗器主要负责接受控制系统的指令，实施控制程序。
整个控制系统安装有智能控制芯片，能够即时地采集输入和输出的电压数值并与最佳的照明参数相互比对，并通过可变电抗来对其实施调节。
第二、智能路灯控制系统的应用优势
智能路灯控制系统的广泛运用，能够极大地统筹电力资源，使有限的电力资源能够充分地利用在最关键的时段和工况，还能够阻抗市政电路电压的波动，而且智能路灯的局域网系统，使得区域智能路灯管理员能够对辖区内的所有路灯实施精细化的控制，这对于电能管理水平和区域的照明管理水平都是一个本质的跃升。
第三、智能路灯控制系统的控制元件是可变电抗
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一、单灯控制器的运作过程。
杭州叁仟智慧城市科技有限公司是一家长期致力于创新开发、生产销售智慧路灯物联网系统和单灯控制器系统等产品的品牌电气公司，其所生产的产品质量优等、可靠性高被广泛应用于城市街道路灯、智慧园区、景区、未来小区等常见地区。单灯控制器运作过程是对路灯不同的功能区域化分类、按模块输入控制程序、控制内容数字化显现从而实现整体平台的完美运作。
二、单灯控制器的运作原理。 路灯控制系统的运作主要基于三大模块的相互协调作用：
其一，主中枢- 监控中心电脑上的路灯控制软件，发布各种指令如何时开灯，何时关灯，碰到特殊意外状况如何反应等;
其二，对接单个单灯控制器的集中控制主机，通过各条线路反馈的问题实现不同命令的传达;
其三，路灯节电控制器终端，主要安装在路灯周边，用于接收来自控制主机的命令，及时执行开关灯命令或者输出电压的升高与降低，起宏观调配作用。 不同的集合芯片对成品的路灯控制系统有不同的影响，有些是基于单片机的控制系统、有些是GSM无线移动通信网络的控制、有些是基于GPRS/CDMA\NB-IOT移动通讯网络来控制路灯，不管是哪个系统都是在不断的创新发展研究中，希望能结合不同的技术生产出更加强大的单灯控制器。

智慧灯杆物联网关是为解决智慧城市建设、城市亮化工程而推出了一款多功能灯杆智慧网关，在5G路灯杆、智慧路灯、多功能合杆等有着广泛的应用。智慧灯杆物联网关具很多种接口可供很多设备接入，作为物联网的核心设备拥有强大的边缘计算能力,具有连接感知网络和传统公共网络的枢纽功能，可以将不同厂家的传感器设备进行统一的传输，完成远程灯光控制、信息化管理（采集）、智能控制等功能，从而形成社会管理与服务的新型管理模式。
智慧网关的功能：
1丰富多样通信接口的接入功能
智慧路灯搭载了很多功能为一体的设施，智能路灯上设备的通信接口各有不同，智能路灯智能网关的接口需符合兼容适配多种传感器及前端设备的接入，通信接口设计有多路千兆网口和光口，支持多种的数据接口的接入，以适配高清摄像头、环境监测、集中控制器、LED显示屏等硬件的对接，都需要智能路灯网关来进行统一接入和管理，实现多种设备的集约化高效化管理
2工业级设计
智能路灯已经普及很多比如：市政道路、智慧园区、智慧社区、智慧景区、特色小镇等多个场景当中。要具备：防磁，防雨（水），防高温在应对极端恶劣的环境因要有防御能力，才能在智慧路灯的设备舱内稳定安全工作。
3协议多样化
智能灯杆智慧网关需要要支持JSON、212、协议等设备协议，还需要智慧路灯网关需要兼容许多种通信协议，还需要具备协议转换功能，能够灵活组网的需求设备的工作通信协议。还要支持第三方云平台接入协议例如与阿里云、华为云、亚马逊云等，平台平稳对接。
4智能管理
智能灯杆需要实现更多的智慧功能，网关应按照需求与智慧城市云控平台相配套，异常告警、信息发布等功能边缘存储、边缘控制。满足智慧路灯系统智能化管理的需要。
5安装方便
智能网关形状，并不适宜做得太大这样放入灯杆检修仓内，这样检修时方便安装检修。

太阳能路灯控制器电路图

1 ．工作原理

电路原理见图 1 所示。该电路由以 U5 为核心组成的蓄电池过充电控制电路、以 U 4A ～U4D为核心组成的蓄电池电压指示电路及显示电压按钮开关 KS1 电路、以 U1B 组成的蓄电池过放电控制电路、以 U1A组成的开灯检测控制电路、以 U2 组成的开灯及延时熄灯及二次开灯定时控制电路，以及以控制三极管Q2驱动继电器组成的输出控制电路等组成。现分别介绍如下。

(1) 过充电、过放电检测保护部分太阳能电池组件板或阵列由插口 CZ1 的①脚输入，加至防反充电二极管 D2 的正极．D2的负极接 12V 蓄电池的正极，即 CZ1 的③脚。控制器在初始上电时，由于 C4 的作用使 U5②脚为低电平，③脚输出高电平，Q7 导通； Q8 截止，允许太阳能电池给蓄电池充电。当蓄电池所充的电压小于 14 ． 4V 时，由R13 、 (R38 十R39) 组成的串联分压电路送至 U5 ②、⑥电压低于 2 ／ 3 U5 的供电电压时，即小于6V，电路维持充电状态；随着充电时间的延长，蓄电池电压逐渐升高，当 U5 ②、⑥的电压高于 2 ／ 3 U5 供电电压时，U5③脚输出低电平， Q7 截止、 Q8 导通，给太阳能电池板泄放电流，停止对蓄电池充电。在U5③脚输出低电平的状态下，其⑦脚导通，相当于将 1140 并入电路中。此时电路的分压比为： R38+ R39 ／／ R40／IRl3+(R38+R39) ／／ R40 ，不难算出，当蓄电池电压低于设定值 13V 时．电路状态再次翻转，U5③脚输出高电平，允许蓄电池充电。

(2) 开灯检测方法与控制

太阳能电池板是一个很好的光敏元件，其输出电流、电压能随着接受光的强度和照度变化而变化，本控制器就是利用这一原理实现开、关灯控制的。太阳能电池板PVin 输入电压经 R5 、 R6 串联分压后；加至运放 U 1A ②脚，其③脚接于 R9 、R8+VR1的分压点上。在白天，太阳能电池板在阳光的照射下输出电压很高，其经 R5 、 R6 分压后使运放 U 1A②脚电压高于③脚， U 1A①脚输出低电平， Q1 截止， U2 无供电电压不工作，Q2截止，继电器不吸合，系统无输出电压，路灯不工作。随着天色渐黑，太阳能电池板输出电压降低。 UlA ②脚的电压也同步降低，当 U1A②脚电压低于③脚时，比较器翻转， U 1A ①脚输出高电平， Q1 导通，定时电路 U2 得电工作， Q2 导通、JDQ1吸合点亮路灯。图中 VR1 为路灯开灯时刻设置调节电位器，调节 VRl 可设置不同时刻点亮路灯。DW1是钳位二极管，作用是避免白天太阳能电池板接受的电压过高导致 U 1A ②脚输入电压过高而损坏。 C1 为储能电容，作用是防止 U1A②脚电压瞬时突变误点亮路灯。 R14 为反馈电阻．其作用是使 U 1A 成为一个迟滞比较器．防止和避免 U1A在开灯点附近振荡而反复开、关路灯。

(3) 路灯延时电路点亮、熄灭控制电路

延时控制电路选用 CD4541BE 可编程定时控制芯片，它功耗低、内置可编程分频器电路，最大分频级数为 65536 级。

本控制器设计定时开灯和定时关灯时间调节范围是： 2 ． 093 小时 -11 ． 93 小时．分别由 V ： R2 和VR3控制调节。

(4) 蓄电池停止放电优先控制电路

若在路灯欲点亮或已点亮时，蓄电池电压已经低于其允许终止放电值时， Q4 导通．此时无论 U 1A 输出高电平与否，均会使Q1截止，从而保护蓄电池避免过放电损坏。

(5) 电池电压指示电路

为了让现场看管、维护人员及时了解、掌握蓄电池的状态，本控制器设有 LED 电池电压指示装置，通过LLED点亮的数量指示蓄电池电压的高低。

2 ．电路调试

制作中发现。 NE555 时基电路的实际状态转换点，即 1 ／ 3V( ： C 与 2 ／3VCC状态的翻转跳变点并不是严格遵循理论值。通过调节电阻 R13 可实现 14 ． 4V 的过充电控制。将 R13 由设计的100kΩ换为 120k Ω即可达到实际要求。同理，通过调节 VR4 可校准蓄电池指示电压。

二、用 PIC 12F 675 单片机制作的太阳能路灯控制器

图 2 是用：<a href="#">PIC12F675</a>单片机制作的太阳能路灯控制器电路。 PIC 12F 675 是 8 引脚单片机，具有 6个I ／ 0 口，自带内部 RC 振荡器 ( 振荡频率为 4MHz) 、 4 路 10 位 A ／D转换器、一路比较器，该控制器性能稳定、可靠，耗电低。

　1 ．工作原理

PIC 12F675控制蓄电池的过充电、过放电，开、关路灯功能，定时点亮、天黑自动点亮、延时点亮、自动跟踪点亮等功能，路灯点亮测试控制功能，LED指示功能等。

由蓄电池 BTl 、蓄电池过充电控制执行场效应管 01 、三端稳压器 U1 组成电源供电系统； Q2 、 Q4．组成放电控制；K1 手动， R_GM1 光控自动开灯系统，蓄电池分压电阻，发光指示二极管等部分组成。太阳能电池板电压由接口J3输入．经防反充二极管 D1 后分成两路，一路经 U1 LM 78L 05 稳压后，为 PIC 12F675单片机提供工作电源，另一路经 FB 保险丝给蓄电池充电。单片机上电后，首先由 Rf 、 Cf组成的硬件电路进行复位．然后由软件控制U2 ③脚 GP4 输出高电平，让 Q4 导通、 Q2 截止，控制系统停止放电，再检测 U2⑦脚 GP0 上的分压值，通过内部 A／ D 转换及软件运算间接检测、判断蓄电池是否欠压、过压．若蓄电池发生过充电，则通过软件控制U2 ②脚 GP5 输出高电平，使 Q1导通．短路太阳能电池板、停止向蓄电池充电，同时点亮“过充电”指示灯 LED2；若未发生过充电，则 U2 ②脚 GP5输出低电平，允许蓄电池充电。通过检测 U2 ⑥脚 GP1 所接的光敏电阻R_GM1上的分压值，判断是否已经“天黑，到了开路灯时间”，若到了预设的开灯点，则由软件控制 u2 ③脚 GP4 输出低电平，使 Q4截止、02 导通，点亮路灯。若不到开灯点，则程序返回，循环检测上述诸参数。

K1 是手动开灯按钮。按下 K1 ，路灯点亮。单片机通过检测光敏电阻R_GM1上的分压值，判断是否“天黑”，若是天黑．则按设计要求点亮路灯，若否，单片机进入路灯控制器“测试”功能：2分钟后路灯自动熄灭。

2 ．说明

由于单片机程序设计十分灵活，故这里用“开灯点”作为开灯标记符，这个点可以是时间。也可以是天黑的“程度”。若定义的是时间，可以让路灯从此时开始计时，点亮若干小时后熄灭；若是天黑的程度，可以让路灯到了此天黑程度后开始点亮。此后既可计时熄灭，也可判别天亮后熄灭。一切由软件设计人员抉择。

智慧路灯是智慧城市的重要组成部分，对智慧城市建设有着重要意义。
智慧城市概念的提出，如何让城市生活中的各种设施组建成庞大的物联网，相互感知，成为了智慧城市建设的关键点。而路灯作为城市的血液，在其中起着至关重要的作用。从最开始的手动开关到自动开关，从单纯的照明功能，到如今多功能的智慧路灯杆，这一系列的变化，让路灯肩负更多的智慧城市建设功能。

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