CN105657911A - 基于配电箱的路灯开关控制平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于配电箱的路灯开关控制平台，包括控制面板、绝缘衬套、路灯开关管理设备、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头，控制面板、绝缘衬套、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头都设置在配电箱主体上，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，并通过配电箱通信接口发送给路灯开关管理设备，路灯开关管理设备基于交通路口的行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度。通过本发明，能够基于交通路口的行人状况确定附近路灯的开启状态。

Description

基于配电箱的路灯开关控制平台

技术领域

本发明涉及配电箱领域，尤其涉及一种基于配电箱的路灯开关控制平台。

背景技术

路灯通常按发出光线的形状来划分种类。具体划分方法如下，国际照明委员会(CIE)建议按投射、扩展、控制3项内容进行：①投射。表示灯具发出的光线沿道路纵向的扩散程度，分为短、中、长3种。②扩展。表示灯具发出的光线在道路横向的扩散程度，分为窄、一般、宽3种。③控制。表示灯具控制眩光的程度，分为有限、中等、严格3种。路灯的安装方式有托架式、高挑式、直杆式、悬索式和吸壁式等几种。

当前，由于每一个城市的路灯数量众多，整体耗电量巨大，尤其在每一个交通路口处的路灯分布数量最多。现有技术中缺少基于实时行人数量对附近路灯进行开启关闭控制的技术方案，所用的开启关闭控制模式过于固定，智能化水平不高。即使一些城市市政管理部门采用LED路灯对原先路灯进行更新换代，但由于路灯数量和开启时间不变，降低的能耗也相对有限。

同时，一般在交通路口处都设置配电箱，用于交通路口的红绿灯控制，或者用于交通路口附近的路灯控制，还有可能用于为交通路口附近的违章拍摄设备、城市服务设备提供电力支持。但现有技术中的交通路口配电箱的作用仅限于此，尚未出现交通路口配电箱用于附近路灯开启控制的技术方案。

因此，需要一种能够基于配电箱的路灯开启控制方案，能够充分利用每一个交通路口处的配电箱，使其作为附近实时行人数量的采集载体，为交通路口附近的路灯的开关时间控制提供有力的数据支撑，从而降低各个城市市政管理部门的路灯成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于配电箱的路灯开关控制平台，对交通路口位置的现有配电箱进行结构改造，引入高精度、有针对性的图像识别设备和无线通信设备，获取并无线发送交通路口的实时行人数量，同时，引入设置在市政管理部门位置的路灯开关管理设备，以基于实时行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并进一步地控制交通路口地址附近的每一个LED路灯的开启状态，从而节约城市市政管理部门的运营成本。

根据本发明的一方面，提供了一种基于配电箱的路灯开关控制平台，所述控制平台包括控制面板、绝缘衬套、路灯开关管理设备、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头，控制面板、绝缘衬套、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头都设置在配电箱主体上，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，并通过配电箱通信接口发送给路灯开关管理设备，路灯开关管理设备基于交通路口的行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度。

更具体地，在所述基于配电箱的路灯开关控制平台中，包括：配电箱主体，包括箱体、排气散热孔、进气孔、接地点、控制面板、绝缘衬套、安装底板和多个支脚；箱体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；排气散热孔设置在箱体的上方，进气孔设置在箱体的下方；接地点设置在箱体的内侧壁，由焊片、螺钉和垫圈组成，用于将接地线与箱体连接；控制面板设置在箱体外侧壁上；多个支脚用于将安装底板与箱体连接，绝缘衬套设置在安装底板与箱体之间；光照强度检测仪，设置在箱体外侧壁上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；高清摄像头，设置在箱体外侧壁上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080；FLASH存储器，设置在箱体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，FLASH存储器还用于预先存储交通路口地址、二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得；背景选择设备，设置在箱体内，与光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；活动图像分割设备，设置在箱体内，与高清摄像头、FLASH存储器和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；图像形态学处理设备，设置在箱体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；小波变换设备，设置在箱体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；AVR32芯片，设置在箱体内，与小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；配电箱通信接口，设置在箱体外侧壁上，与AVR32芯片和FLASH存储器分别连接，接收行人数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送行人数量和交通路口地址；路灯开关管理设备，设置在市政管理部门位置，包括市政路灯通信接口和市政路灯控制器，市政路灯通信接口用于通过无线通信链路接收行人数量和交通路口地址，市政路灯控制器与市政路灯通信接口连接，用于基于行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并基于交通路口地址将确定的开启密度通过市政路灯通信接口发送给交通路口地址附近的每一个LED路灯，以便于交通路口地址附近的每一个LED路灯根据接收到的开启密度确定自身的开启状态；接线端子排，设置在箱体内，用于与模拟输入接口和数字输入接口连接。

更具体地，在所述基于配电箱的路灯开关控制平台中：控制面板用于显示模拟输入接口和数字输入接口所输入的内容。

更具体地，在所述基于配电箱的路灯开关控制平台中，还包括：模拟量输入接口，包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

更具体地，在所述基于配电箱的路灯开关控制平台中：行人数量越多，交通路口地址附近路灯的开启密度越小。

更具体地，在所述基于配电箱的路灯开关控制平台中：图像形态学处理设备和小波变换设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于配电箱的路灯开关控制平台的结构方框图。

附图标记：1控制面板；2绝缘衬套；3路灯开关管理设备；4配电箱通信接口；5AVR32芯片；6高清摄像头

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于配电箱的路灯开关控制平台的实施方案进行详细说明。

正式人类尝试在城市街道上进行人工照明始于15世纪初。1417年，为了让伦敦冬日漆黑的夜晚明亮起来，伦敦市长亨利·巴顿发布命令,要求在室外悬挂灯具照明。后来，他的倡议又得到了法国人的支持。16世纪初的时候，巴黎居民住宅临街的窗户外必须安装照明灯具。路易十四时,巴黎的街道上出现了许多路灯。1667年，被称为"太阳王"的路易十四还正式颁布了城市道路照明法令。正是因为这部法令的颁布，路易十四的统治才被称为法国历史上的“光明时代”。

路灯为夜间的道路带来光明，为夜间行人的行走提供了良好的视野，同时也给予人们安全感，尤其在城市的每一个交通路口处，路灯的数量最多。单个路灯的耗电量虽然不高，但由于路灯的分布上具有间隔距离短的特点，每一个城市的路灯的总体能耗是非常高的，如果在保证城市居民出行方便的同时，有效降低城市的路灯耗电量，是每一个城市的市政管理部门希望解决的问题之一。

然而，现有技术中的路灯开启和关闭控制都是统一进行，在夜幕降临时，同时打开所有路灯，在天亮时同时关闭所有路灯，这样的开关方式很难控制总体的路灯能耗。一些城市的市政管理部门通过对路灯进行更新换代，例如采用LED路灯替换现有的老式路灯，这样的替换方式虽然在一定程度上降低了总体能耗，然而由于路灯的数量没有减少，开启关闭方式没有改变，总体减少的能耗毕竟有限。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于配电箱的路灯开关控制平台，能够采用有效的路灯开启关闭控制方式，对于路灯数量相对较多的交通路口，实现基于实时行人数量的自适应路灯开启关闭控制，从而在保证交通路口夜间照明效果的同时，削减城市路灯管理部门的运营成本。

图1为根据本发明实施方案示出的基于配电箱的路灯开关控制平台的结构方框图，所述控制平台包括控制面板、绝缘衬套、路灯开关管理设备、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头，控制面板、绝缘衬套、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头都设置在配电箱主体上，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，并通过配电箱通信接口发送给路灯开关管理设备，路灯开关管理设备基于交通路口的行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度。

接着，继续对本发明的基于配电箱的路灯开关控制平台的具体结构进行进一步的说明。

所述控制平台包括：配电箱主体，包括箱体、排气散热孔、进气孔、接地点、控制面板、绝缘衬套、安装底板和多个支脚；箱体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板。

排气散热孔设置在箱体的上方，进气孔设置在箱体的下方；接地点设置在箱体的内侧壁，由焊片、螺钉和垫圈组成，用于将接地线与箱体连接；控制面板设置在箱体外侧壁上；多个支脚用于将安装底板与箱体连接，绝缘衬套设置在安装底板与箱体之间。

所述控制平台包括：光照强度检测仪，设置在箱体外侧壁上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；高清摄像头，设置在箱体外侧壁上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080。

所述控制平台包括：FLASH存储器，设置在箱体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，FLASH存储器还用于预先存储交通路口地址、二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得。

所述控制平台包括：背景选择设备，设置在箱体内，与光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出。

所述控制平台包括：活动图像分割设备，设置在箱体内，与高清摄像头、FLASH存储器和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成。

所述控制平台包括：图像形态学处理设备，设置在箱体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像。

所述控制平台包括：小波变换设备，设置在箱体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征。

所述控制平台包括：AVR32芯片，设置在箱体内，与小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出。

所述控制平台包括：配电箱通信接口，设置在箱体外侧壁上，与AVR32芯片和FLASH存储器分别连接，接收行人数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送行人数量和交通路口地址。

所述控制平台包括：路灯开关管理设备，设置在市政管理部门位置，包括市政路灯通信接口和市政路灯控制器，市政路灯通信接口用于通过无线通信链路接收行人数量和交通路口地址，市政路灯控制器与市政路灯通信接口连接，用于基于行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并基于交通路口地址将确定的开启密度通过市政路灯通信接口发送给交通路口地址附近的每一个LED路灯，以便于交通路口地址附近的每一个LED路灯根据接收到的开启密度确定自身的开启状态。

所述控制平台包括：接线端子排，设置在箱体内，用于与模拟输入接口和数字输入接口连接。

可选地，在所述控制平台中：控制面板用于显示模拟输入接口和数字输入接口所输入的内容；所述控制平台还可以包括：模拟量输入接口，包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；行人数量越多，交通路口地址附近路灯的开启密度越小；以及，图像形态学处理设备和小波变换设备可以分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

另外，CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，MacroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

从CPLD发展历史上来看，20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为他的硬件结构设计可由软件完成(相当于房子盖好后人工设计局部室内结构)，因而他的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使他们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。此应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。

CPLD具有以下特点：具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

采用本发明的基于配电箱的路灯开关控制平台，针对现有技术城市交通路口路灯控制模式过于固定的技术问题，改造现有的交通路口配电箱，增加图像识别设备和通信设备以实现对附近实时行人数量的统计和发送，增加路灯开关管理设备以基于接收到的实时行人数量确定交通路口附近路灯的开启密度，从而在保证城市居民出行方便的同时，降低整个城市的路灯总功耗。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于配电箱的路灯开关控制平台，所述控制平台包括控制面板、绝缘衬套、路灯开关管理设备、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头，控制面板、绝缘衬套、配电箱通信接口、AVR32芯片和高清摄像头都设置在配电箱主体上，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，并通过配电箱通信接口发送给路灯开关管理设备，路灯开关管理设备基于交通路口的行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度。

2.如权利要求1所述的基于配电箱的路灯开关控制平台，其特征在于，所述控制平台包括：

配电箱主体，包括箱体、排气散热孔、进气孔、接地点、控制面板、绝缘衬套、安装底板和多个支脚；

箱体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；

排气散热孔设置在箱体的上方，进气孔设置在箱体的下方；

接地点设置在箱体的内侧壁，由焊片、螺钉和垫圈组成，用于将接地线与箱体连接；

控制面板设置在箱体外侧壁上；

多个支脚用于将安装底板与箱体连接，绝缘衬套设置在安装底板与箱体之间；

光照强度检测仪，设置在箱体外侧壁上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；

高清摄像头，设置在箱体外侧壁上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080；

FLASH存储器，设置在箱体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，FLASH存储器还用于预先存储交通路口地址、二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得；

背景选择设备，设置在箱体内，与光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；

活动图像分割设备，设置在箱体内，与高清摄像头、FLASH存储器和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在箱体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；

小波变换设备，设置在箱体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；

AVR32芯片，设置在箱体内，与小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；

配电箱通信接口，设置在箱体外侧壁上，与AVR32芯片和FLASH存储器分别连接，接收行人数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送行人数量和交通路口地址；

路灯开关管理设备，设置在市政管理部门位置，包括市政路灯通信接口和市政路灯控制器，市政路灯通信接口用于通过无线通信链路接收行人数量和交通路口地址，市政路灯控制器与市政路灯通信接口连接，用于基于行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并基于交通路口地址将确定的开启密度通过市政路灯通信接口发送给交通路口地址附近的每一个LED路灯，以便于交通路口地址附近的每一个LED路灯根据接收到的开启密度确定自身的开启状态；

接线端子排，设置在箱体内，用于与模拟输入接口和数字输入接口连接。

3.如权利要求2所述的基于配电箱的路灯开关控制平台，其特征在于：

控制面板用于显示模拟输入接口和数字输入接口所输入的内容。

4.如权利要求2-3任一所述的基于配电箱的路灯开关控制平台，其特征在于，还包括：

模拟量输入接口，包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

5.如权利要求2所述的基于配电箱的路灯开关控制平台，其特征在于：

行人数量越多，交通路口地址附近路灯的开启密度越小。

6.如权利要求2所述的基于配电箱的路灯开关控制平台，其特征在于：

图像形态学处理设备和小波变换设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。