一种基于4GCat1物联网模块的路灯控制系统的制作方法
一种基于4gcat1物联网模块的路灯控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及太阳能路灯控制技术领域，特别涉及一种基于 4g cat 1物联网模块的路灯控制系统。
背景技术：
2.随着社会经济的不断发展，能源短缺已成为日益制约经济发展的严重障碍，其中电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾，节能减排责任重大。
3.近年来，随着中国国力的逐渐增强，发展的日新月异，太阳能智能路灯控制器被家喻户晓，太阳能智能路灯控制器主要用于家庭、商业区、工厂、交通、牧区、通信等太阳能供电系统。面对传统太阳能智能路灯控制器在能耗、监控、管理上的弊端，希望通过技术手段实现更灵活的控制、更智能的监控、更高效的管理，最终满足节能减排、智慧城市的建设需要，最终物联网太阳能智能路灯控制器应运而生。
4.基于成本的要求大多数物联网太阳能智能路灯控制器通讯方式采用为2g-gprs、nb-iot。然而2g腾频退网2g通讯方式已经不能满足人们的需求，即将退出主流市场。nb-iot存在低频、小包、低移动性、网路覆盖小、时延敏感缺点，对静态、窄带小数据上报的室内场景更具优势。对于室外太阳能智能路灯控制器它不是最优的选择，随着物联网时代的发展,目前我国4g达到548.8万个，4g不仅会承担蜂窝物联网连接很大的一个份额，也是运营商蜂窝物联网收入的主要来源，从网络覆盖完善性、成本、稳定性看终端发展其中4g cat 1无一是最好的选择。
5.4g cat 1物联网模块的路灯控制系统解决了传统太阳能控制器的系统缺陷、管理困难、故障隐患等缺点，实现了远程控制、实时控制、单点管理、集中式管理、系统监控管理系统，实现轻松管理避免巡检人员繁忙巡检周期长，远程数据采集分析，并且有效的解决能源浪费、故障报警避免道路安全隐患。同时该控制器系统增加了gps定位功能，可准确定位到控制器。
技术实现要素：
6.本实用新型的目的在于提供一种基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，用以解决现有阳能路灯控制装置成本高且控制不便的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，包括：
8.太阳能路灯控制器、太能电池板、蓄电池、负载led灯珠、4g cat1 无线通讯模块和终端pc机；
9.所述太能电池板与所述太阳能路灯控制器连接，所述太阳能路灯控制器与所述蓄电池连接，所述太阳能路灯控制器与所述负载led灯珠连接；白天，当所述太能电池板有电压时，通过所述太阳能路灯控制器的充电方式给所述蓄电池充电，此时负载led灯珠是关闭的；夜晚，当所述太能电池板没有电压时，所述负载led灯珠打开，所述蓄电池的电压通过所
述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出；
10.所述终端pc机通过所述4g cat1无线通讯模块与所述太阳能路灯控制器连接，进行远程控制、系统管理和数据分析。
11.在一些实施例中，所述4g cat1无线通讯模块还包括：控制模块、电源模块、gps模组、4g cat 1模组和esim卡；所述电源模块与所述太阳能路灯控制器的蓄电池端连接，所述电源模块与所述控制模块、所述gps 模组和所述4g cat 1模组连接，为其供电；所述控制模块与所述gps模组和4g cat 1模组通信连接，所述4g cat 1模组与esim卡连接。
12.在一些实施例中，所述4g cat1无线通讯模块还包括：通信状态指示模块，所述通讯状态指示模块与所述控制模块和所述gps模组连接来指示通讯状态。
13.在一些实施例中，所述gps模组和4g cat 1模组共用同一组所述控制模块的串口交错工作。
14.在一些实施例中，所述太阳能路灯控制器与通过所述控制模块的预留串口与所述控制模块通信。
15.在一些实施例中，所述gps模组的定位精度为3米。
16.在一些实施例中，所述充电方式具体包括：通过所述太阳能路灯控制器的三段式pwm充电方式给所述蓄电池充电。
17.在一些实施例中，所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压，具体包括：所述蓄电池的电压通过所述太阳能路灯控制器的升压达到负载的工作电压。
18.在一些实施例中，所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出，具体包括：所述蓄电池的电压通过所述太阳能路灯控制器的升压达到负载的工作电压，并进行恒流输出。
19.在一些实施例中，所述蓄电池的电压为12v或者24v。
20.本实用新型具有如下优点：
21.基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统主要应用于电池电压 12v/24v系统上，可直接驱动led路灯，易于安装，使用极其方便。控制器采用智能数字芯片进行负载端升压恒流控制，提高了准确性和可靠性。支持多时段和led调光控制，使负载控制更加灵活。同时具有独特的限流保护、短路保护、充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施，详细的充电、蓄电池状态、负载及各种故障指示。通过芯片对蓄电池电压、光电池电压、放电电流、环境温度等参数进行采样，通过专用控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高准确控制，并采用了智能高效的pwm充电方式对蓄电池进行充电，将太阳能电池板的效率最充分的利用。
22.采用4g cat 1无线通讯，可通过pc平台及移动端平台对控制器里参数进行读写，控制器连接到物联网大数据平台，具有对数据的采集，存储，分析和计算。运行数据保存时间长达5年，通过大数据分析，为功能改进、系统优化、产品品质提供数字依据。控制器预制了多种问题处理预案，发生异常情况后无需人员干预，控制器可自行解决。例如控制器预置了脱机、联网双工作模式，如发生联网中断的情况，控制器可自行切换到脱机模式下继续工作，最大限度保障了产品功能正常。对控制器固件进行远程升级，产品售出后仍会由厂家持续维护，确保控制器功能与时俱进，并且远程状态查看、控制等功能相互结合，足不出户即可完成售后支持工作，全面提升了管理效率，大大降低了运行和维护成本。
23.实现了远程控制、实时控制、单点管理、集中式管理、系统监控管理系统，实现轻松管理避免巡检人员繁忙巡检周期长，远程数据采集分析，并且有效的解决能源浪费、故障报警避免道路安全隐患。
24.gps定位功能，定位精度可达3米
25.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
26.图1是根据一示例性实施例示出的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统的结构示意图；
27.图2是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的结构示意图；
28.图3a是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的电源模块的电路原理示意图；
29.图3b是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的电源模块的电路原理示意图；
30.图3c是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的电源模块的电路原理示意图；
31.图4a是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的控制模块的电路原理示意图；
32.图4b是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的控制模块的电路原理示意图；
33.图5是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的4g cat 1 模组的电路原理示意图；
34.图6是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的esim卡的电路原理示意图；
35.图7a是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的gps模组的电路原理示意图；
36.图7b是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的gps模组的电路原理示意图；
37.图8是根据一示例性实施例示出的4g cat1无线通讯模块的通讯状态指示模块的电路原理示意图。
38.附图说明：
39.100-基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统；
40.101-太阳能路灯控制器，102-太能电池板，103-蓄电池，104-负载led 灯珠，105-4g cat1无线通讯模块，106-终端pc机。
具体实施方式
41.下面将结合具体实施方案对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本实用新型，而不应视为限制
本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本实用新型保护的范围。
42.下面将结合实施例对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本实用新型的保护范围。本领域的技术人员在不背离本实用新型的宗旨和精神的情况下，可以对本实用新型进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本实用新型权利要求书请求保护的范围内。
43.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
44.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步描述：
45.为实现上述目的，参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统100，包括：包括：太阳能路灯控制器、太能电池板、蓄电池、负载led灯珠、4g cat1无线通讯模块和终端pc机，或者手机或者电脑；所述蓄电池的电压为12v或者24v；
46.所述太能电池板与所述太阳能路灯控制器连接，所述太阳能路灯控制器与所述蓄电池连接，所述太阳能路灯控制器与所述负载led灯珠连接；白天，当所述太能电池板有电压时，通过所述太阳能路灯控制器的充电方式给所述蓄电池充电，此时负载led灯珠是关闭的；夜晚，当所述太能电池板没有电压时，所述负载led灯珠打开，所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出；同时有时段控制，配合用户的多种时段需求，实现节约能耗；
47.所述终端pc机通过所述4g cat1无线通讯模块与所述太阳能路灯控制器连接，进行远程控制、实时控制、单点管理、集中式管理、系统监控管理系统，实现轻松管理避免巡检人员繁忙巡检周期长，远程数据采集分析，排除故障报警避免道路安全隐患。
48.根据上述方案，进一步的，图2所示，所述4g cat1无线通讯模块还包括：控制模块、电源模块、gps模组、4g cat 1模组和esim卡；所述电源模块连接所述太阳能路灯控制器的蓄电池端连接，所述电源模块与所述控制模块、所述gps模组和所述4g cat 1模组连接，为其供电；所述控制模块与所述gps模组和4g cat 1模组通信连接，所述4g cat 1模组与esim卡连接。
49.根据上述方案，进一步的，电源模块如图3a,3b,3c所示，j6、j7接太阳能路灯控制器的蓄电池端，输入电池范围7-85v满足12v/24v系统电压要求，由u7输出5v电压，然后由u8将5v降压到3.8v给4g cat1模组供电，由u9将5v降压到3.3v给mcu及gps模组供电。
50.根据上述方案，进一步的，如图4a,4b所示，所述gps模组和4g cat 1 模组共用同一组所述控制模块的串口交错工作，所述太阳能路灯控制器与通过所述控制模块的预留串口与所述控制模块通信，u4为预留485通讯。
51.根据上述方案，进一步的，4g cat 1模组如图5所示，太阳能路灯控制器通过传感器采集数据，并将数据按系统开发的编码规则进行编码，通过太阳能路灯控制器预留串口与4g cat 1无线通讯模块上的mcu (u2)预留串口连接通讯，4g cat 1无线通讯模块上的mcu(u2)串口 rx_4g、tx_4g通过三极管q4、q5电平转换电路与4g cat 1模组(u1) 串口以at
命令的形式，并发送已经编码数据到4g cat 1模组(u1)上。4gcat 1模组(u1)接收到主控mcu(u2)发出的at命令后，自动编码数据协议的消息，并通过和核心网发送给物联网平台。实现控制器远程控制，实时数据查询。p4为4g全向天线。
52.根据上述方案，进一步的，esim卡如图6所示，应用芯片esim卡 (u5),传统sim卡需人工拔插更换，卡插槽容易进入灰尘，剧烈震动会导致接触不良，无法适应大规模物联网部署。esim卡可确保切换到有信号覆盖的另一家运营商网络，从而保证无缝的连接体验，这是传统sim 卡无法实现的，并且对于室外应用的路灯嵌入esim卡可以有效的进行防水措施。
53.根据上述方案，进一步的，gps模组如图7a和7b所示，控制模块的mcu u2控制三极管q7将mos管q6打开给gps模组供电，同样 gps模组(u3)通过串口与mcu进行通讯，应用有源天线p2，gps模组自身通过控制三极管q9来打开q8 mos管为有源天线p2提供供电电压，使定位更加可靠稳定,定位精度可达3米，解决了传统太阳能控制器的系统缺陷、管理困难、故障隐患等缺点。
54.根据上述方案，进一步的，图8所示，所述4g cat1无线通讯模块还包括：通信状态指示模块，所述通讯状态指示模块与所述控制模块和所述gps模组连接来指示通讯状态。控制模块的mcu u2控制led2通讯状态指示，通讯功能正常为绿灯，通讯功能异常为红灯。
55.太阳能路灯控制器主要是由mcu控制电路由单片机stm32芯片作为主芯片，其自身带有12位ad通道，实现系统电压采样并导入到控制算法进行计算，然后对整个信通输出控制信号。内部包括mcu供电电路、采样电路(可识别电池电压、负载电压、光电池电压,并对控制器输入输出电流进行采样从而达到控制电流的目的)，保护电路，指示灯电路，对电池进行监测和保护。
56.根据上述方案，进一步的，所述充电方式具体包括：通过所述太阳能路灯控制器的三段式pwm充电方式按既定的充电曲线对蓄电池进行充电。避免蓄电池因过放，过充，超压而造成损坏。工作原理通过mos 管的驱动电路和单片机指令控制mos进行pwm充电，通过采样电路对蓄电池过放，过充，超压保护。
57.根据上述方案，进一步的，所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出的具体包括：所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器的升压达到负载的工作电压，并进行恒流输出。升压恒流输出，提供驱动电路，将电池电压通过升压电路对负载进行升压输出，输出电流大小由客户自己设定决定。
58.综上所述，本实用新型实施例的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统具有如下优点：
59.1.具有初上电系统自检功能，可自动检测接线顺序的准确性；
60.2.应用12v/24v系统太阳能控制器；
61.3. 4g cat 1无线通讯模块供电电压7-85v；
62.4.ip67防水等级，优良的热平衡设计及自然空气冷却，能够在各种恶劣环境下使用；
63.5.智能控制模式，适用铅酸、胶体、锂电电池，可根据蓄电池状况，自动调整充放电策略；
64.6.完善的电子保护功能，负载过流、短路保护，电池过充保护及电池低压保护等；
65.7.采用4g cat 1无线通讯，可通过pc平台及移动端平台对控制器里参数进行读
写，控制器连接到物联网大数据平台，具有对数据的采集，存储，分析和计算。运行数据保存时间长达5年，通过大数据分析，为功能改进、系统优化、产品品质提供数字依据。控制器预制了多种问题处理预案，发生异常情况后无需人员干预，控制器可自行解决。例如控制器预置了脱机、联网双工作模式，如发生联网中断的情况，控制器可自行切换到脱机模式下继续工作，最大限度保障了产品功能正常。对控制器固件进行远程升级，产品售出后仍会由厂家持续维护，确保控制器功能与时俱进，并且远程状态查看、控制等功能相互结合，足不出户即可完成售后支持工作，全面提升了管理效率，大大降低了运行和维护成本。
66.8.实现了远程控制、实时控制、单点管理、集中式管理、系统监控管理系统，实现轻松管理避免巡检人员繁忙巡检周期长，远程数据采集分析，并且有效的解决能源浪费、故障报警避免道路安全隐患。
67.9.gps定位功能，定位精度可达3米。
技术特征：
1.一种基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，包括：太阳能路灯控制器、太能电池板、蓄电池、负载led灯珠、4g cat1无线通讯模块和终端pc机；所述太能电池板与所述太阳能路灯控制器连接，所述太阳能路灯控制器与所述蓄电池连接，所述太阳能路灯控制器与所述负载led灯珠连接；白天，当所述太能电池板有电压时，通过所述太阳能路灯控制器的充电方式给所述蓄电池充电，此时负载led灯珠是关闭的；夜晚，当所述太能电池板没有电压时，所述负载led灯珠打开，所述蓄电池的电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出；所述终端pc机通过所述4g cat1无线通讯模块与所述太阳能路灯控制器连接，进行远程控制、系统管理和数据分析。2.根据权利要求1所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述4g cat1无线通讯模块还包括：控制模块、电源模块、gps模组、4g cat 1模组和esim卡；所述电源模块与所述太阳能路灯控制器的蓄电池端连接，所述电源模块与所述控制模块、所述gps模组和所述4g cat 1模组连接，为其供电；所述控制模块与所述gps模组和4g cat 1模组通信连接，所述4g cat 1模组与esim卡连接。3.根据权利要求2所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述4g cat1无线通讯模块还包括：通信状态指示模块，所述通讯状态指示模块与所述控制模块和所述gps模组连接来指示通讯状态。4.根据权利要求2所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述gps模组和4g cat 1模组共用同一组所述控制模块的串口交错工作。5.根据权利要求2所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述太阳能路灯控制器与通过所述控制模块的预留串口与所述控制模块通信。6.根据权利要求2所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述gps模组的定位精度为3米。7.根据权利要求1所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述充电方式具体包括：通过所述太阳能路灯控制器的三段式pwm充电方式给所述蓄电池充电。8.根据权利要求1所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压，具体包括：所述蓄电池的电压通过所述太阳能路灯控制器的升压达到负载的工作电压。9.根据权利要求8所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述蓄电池电压通过所述太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出，具体包括：所述蓄电池的电压通过所述太阳能路灯控制器的升压达到负载的工作电压，并进行恒流输出。10.根据权利要求1所述的基于4g cat 1物联网模块的路灯控制系统，其特征在于，所述蓄电池的电压为12v或者24v。
技术总结
本实用新型公开了一种基于4G Cat1物联网模块的路灯控制系统，包括：太能电池板与太阳能路灯控制器连接，太阳能路灯控制器与蓄电池连接，太阳能路灯控制器与负载LED灯珠连接；白天，当太能电池板有电压时，通过太阳能路灯控制器的充电方式给蓄电池充电，此时负载LED灯珠是关闭的；夜晚，当太能电池板没有电压时，负载LED灯珠打开，蓄电池电压通过太阳能路灯控制器达到负载的工作电压并进行输出；终端PC机通过4G Cat1无线通讯模块与太阳能路灯控制器连接，进行远程控制、系统管理和数据分析。本申请提出的方案，可直接驱动LED路灯，易于安装，使用极其方便，全面提升了管理效率，大大降低了运行和维护成本。了运行和维护成本。了运行和维护成本。
