CN106123857A - 灯杆故障监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯杆故障监测装置，属于道路照明技术领域，该装置包括：三轴重力信息采集单元、灯杆带电信息采集单元、处理单元、报警单元和无线通信单元；三轴重力信息采集单元采集灯杆三维方向上的重力加速度信息并传输至处理单元；处理单元对灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆的倾斜状态。当发生灯杆倾斜或灯杆带电时，报警单元将会报警，以引起过往车辆和行人的注意，同时处理单元将数据通过无线通信单元传输至路灯管理终端，路灯管理终端将数据上传至上位机，并通知路灯管理部门及时维护。

Description

灯杆故障监测装置

技术领域

本发明涉及道路照明技术领域，特别涉及一种灯杆故障监测装置。

背景技术

随着社会及城市化进程的快速发展，路灯作为城市重要的基础设施，给人民的生活带来了极大的方便，与此同时，由于路灯灯杆引发的安全事故也越来越多，极大的影响了公共安全。

由路灯灯杆引发安全事故的原因主要包括两方面：第一，由于路灯灯杆发生倾斜而引发严重的安全事故。而且在生活中会有很多原因导致路灯灯杆发生倾斜现象，如很多车辆在发生交通事故时，由于车辆失控容易撞上路灯灯杆，导致路灯倾斜，还可能由于路灯安装时地基不稳，或地基塌陷导致路灯发生倾斜现象，因此路灯灯杆发生倾斜现象非常普遍。第二，由于路灯灯杆带电而引发严重的安全事故。随着路灯使用年限的增加，灯杆接地电阻可能会随之增大，或者由于道路施工而导致灯杆接地不良，如果此时出线电缆老化或者其他原因而导致相线与灯杆相接触，在交流接触器不能正常断开的情况下，将会导致路灯灯杆带电，产生严重的安全隐患。

目前的路灯灯杆故障排查只能凭借人工逐个排查，但是由于城市的路灯分布极其广泛，而且路灯数量庞大，依靠人工逐个排查的方法不仅耗费大量的人力、物力和时间，而且只能每隔一段时间检测一次，不能对路灯灯杆进行实时监测并报警。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灯杆故障监测装置，以解决现有技术中对故障路灯灯杆不能进行实时监测的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种灯杆故障监测装置，包括三轴重力信息采集单元、处理单元和报警单元；三轴重力信息采集单元用于采集灯杆三维方向上的重力加速度信息并传输至处理单元；处理单元对接收到的灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆的倾斜状态，并在灯杆倾斜时输出报警信号至报警单元；报警单元根据接收到的第一报警信号进行灯杆倾斜报警。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：灯杆倾斜角检测主要采集灯杆相对倾斜角，即灯杆当前倾斜角度相对于设备安装时的倾角，采用这种方式可以大大提高装置安装效率，当发生灯杆倾斜时，报警单元将会报警，以引起过往车辆和行人的注意，避免由于灯杆故障引发安全事故。

附图说明

图1是本发明一实施例中的灯杆故障监测装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例中的灯杆故障监测装置的结构示意图；

图3是本发明另一实施例中的灯杆故障监测装置的结构示意图；

图4是本发明另一实施例中的灯杆故障监测装置额结构示意图；

图5是本发明另一实施例中的电压检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例提供了一种灯杆故障监测装置，包括三轴重力信息采集单元10、处理单元20和报警单元30；三轴重力信息采集单元10用于采集灯杆三维方向上的重力加速度信息并传输至处理单元20；处理单元20对接收到的灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆的倾斜状态，并在灯杆倾斜时输出报警信号至报警单元30；报警单元30根据接收到的第一报警信号进行灯杆倾斜报警。通过对灯杆的倾斜状态进行检测，这里灯杆的倾斜状态包括灯杆倾斜和灯杆直立两种状态，并且在灯杆倾斜时进行报警以提醒过往的车辆和行人注意，避免了因灯杆倾斜而引发安全事故，提高了路灯使用的安全性。

具体地，如图2所示，本实施例中的灯杆故障监测装置还包括灯杆带电信息采集单元40，用于采集灯杆对输入火线的电压信息并传输至处理单元20；处理单元20对接收到的灯杆对输入火线的电压信息进行处理得到灯杆的带电状态，并在灯杆带电时输出第二报警信号至报警单元30；报警单元30根据接收到的第二报警信号进行灯杆带电报警。通过增加灯杆带电信息采集单元40，对灯杆的带电状态进行检测，灯杆的带电状态包括接地良好，接地不良和灯杆带电三种状态。当灯杆带电或者灯杆接地不良时，报警单元30会发出报警信号以提醒过往的车辆和行人注意，避免了因为灯杆带电而对行人和车辆造成危害，引发安全事故。需要说明的是，本实施例中报警单元的报警可以分为针对灯杆倾斜和灯杆带电发出不同的报警信号，也可以在灯杆倾斜和灯杆带电时发出同一种报警信号。

如图3所示，本实施例中的灯杆故障监测装置还包括无线通信单元50和路灯管理终端60；处理单元20将灯杆的倾斜状态和带电状态通过无线通信单元50传输至路灯管理终端60；路灯管理终端60将接收到的灯杆的倾斜状态和带电状态传输至上位机1以供客户端实时监测灯杆的倾斜状态和带电状态。本实施例中处理单元20实时的将灯杆的倾斜状态和灯杆的带电状态通过无线通信单元50传输到路灯管理终端60，进而传输至上位机1，用户可以通过手机或电脑等设备来实时查看灯杆的倾斜状态和带电状态。该处的无线通信单元50特别适用于物联网智能照明系统，实用性强、可靠性高、安装方便而且成本较低，通过无线通信单元50上传灯杆的实时状态信息，使维护人员可以通过客户端实时的监测灯杆的倾斜状态和带电状态，能及时的发现灯杆的故障并及时对故障灯杆进行处理，以消除故障灯杆的安全隐患，保障过往车辆和行人的安全。

如图5所示，本实施例中的灯杆带电信息采集单元40为电压检测电路，包括电压互感器41和放大器42；电压检测电路的输入端与灯杆通过连接线连接并将检测的电压信号传输至电压互感器41；电压互感器41对灯杆的电压信息进行隔离处理并将隔离处理后的电压信息传输至放大器42；放大器42对接收到的隔离处理后的电压信息进行放大处理，并将放大处理后的电压信息传输至处理单元20。电压检测电路在对灯杆的带电情况进行检测时，电压检测电路与灯杆的连接线必须接触良好，以确保电压检测电路检测的准确性。如图5所示，R1、R2为限流电阻，此次取相同阻值的电阻，电压互感器41输出的电流信号在0-2mA，通过调节反馈电阻R4的值，在放大器42的输出端可以得到所要求的电压，其中电容C1和电阻R3是用来补偿相位差的，二极管D1、D2主要起保护电路的作用，C2为抗干扰电容。该电压检测电路主要是采集灯杆相对输入火线的电压，此电路结构简单，可靠性高。

如图4所示，本实施例中的处理单元20包括ADC模块21、UART模块22、I2C模块23、I/O接口24和CPU 25；对灯杆倾斜状态的监测过程为：三轴重力信息采集单元10将采集到的灯杆三维方向上的重力加速度信息通过I2C模块23传输至CPU 25；CPU 25对灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆角度值，并将灯杆的角度值与灯杆角度阈值进行比较来判断灯杆的倾斜状态后通过UART模块22将灯杆的倾斜状态传输至无线通信单元50；CPU25在灯杆的角度值大于预先存储的灯杆角度预设值时判断灯杆倾斜并通过I/O接口24输出第二报警信号至报警单元30。该处的三轴重力信息采集单元10为三轴加速度传感器，用于采集灯杆的x、y、z轴方向即三维方向上的重力加速度值。同时本实施例中的三轴加速度传感器与处理单元20之间采用I2C通信方式，进需2根连接线即可满足通信要求，通信方式简单。

需要说明的是，在将本实施例中的灯杆故障监测装置安装好之后，通过上位机1将预先设置的灯杆角度阈值下发至路灯管理终端60并通过无线通信单元50传输至处理单元20，处理单元20保存灯杆角度阈值以与处理单元20计算出的灯杆的当前倾斜角度进行比较。并且处理单元20会根据该灯杆角度阈值对灯杆进行校准，此次校准的目的是为了让处理单元20保存安装后的三轴加速度传感器三维方向上的重力加速度值以作为灯杆倾斜比较的基准值。处理单元20根据灯杆空间三维方向上的重力加速度值计算得到三轴加速度传感器与灯杆相应的x、y、z轴的角度，通过与上述的基准值进行比较得到灯杆的倾斜角度。

在实际应用中，灯杆在户外容易受到风吹等外部因素的影响，灯杆虽然发生了倾斜，但是在短时间内就可以恢复到正常的使用状态，此时是不需要进行报警的。因此为了提高故障监测的准确性，技术人员在算法上进行优化处理，其中，CPU 25在判断灯杆发生倾斜时，开始计时以检测灯杆维持倾斜的时间，如果灯杆维持倾斜的时间超过预设时间，则通过I/O接口24输出第二报警信号至报警单元30，报警单元30进行报警；如果灯杆维持倾斜的时间不超过预设的时间，那么报警单元30则不进行报警。

如图4所示，利用本实施例中的灯杆故障监测装置对灯杆的带电状态进行监测时的过程为：灯杆带电信息采集单元40将采集到的路灯的电压信息传输至ADC模块21；

CPU 25对灯杆对输入火线的电压信息进行处理得到灯杆带电状态，UART模块22将灯杆的带电状态传输至无线通信单元50；ADC模块21在判断灯杆带电或接地不良时通过I/O接口24输出第二报警信号至报警单元30。处理单元20中的ADC模块21对经过放大器42放大后的电压进行采样，经过CPU 25计算得到灯杆对火线的电压，然后将灯杆对火线的电压与线电压进行比较，如果灯杆对火线的电压非常小(小于10V)甚至接近于0或者灯杆对火线的电压接近380V(即线电压)时，判断灯杆带电；如果灯杆对火线的电压为输入零线火线的电压的一半时，判断灯杆接地不良。本实施例中的灯杆故障监测装置可以监测出灯杆带电和灯杆接地不良两种状态，当检测到灯杆接地不良时，维护人员可以及时的进行处理，在发生灯杆带电情况之前就消除了安全隐患，保障了车辆和行人的安全。

具体地，在实际应用中，由于考虑到安装环境的复杂性，灯具大小的不一致，将本实施例中的灯杆故障监测装置安装在灯杆中间段以上的部分或者安装在灯具内。其中较优的是将本装置安装在灯杆的顶部位置，且要确保安装牢固，不能出现松动现象，以确保本装置对灯杆倾斜角度测量的准确性。

Claims (10)

1.一种灯杆故障监测装置，其特征在于：包括三轴重力信息采集单元(10)、处理单元(20)和报警单元(30)；

三轴重力信息采集单元(10)用于采集灯杆三维方向上的重力加速度信息并传输至处理单元(20)；

处理单元(20)对接收到的灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆的倾斜状态，并在灯杆倾斜时输出报警信号至报警单元(30)；

报警单元(30)根据接收到的第一报警信号进行灯杆倾斜报警。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括灯杆带电信息采集单元(40)，用于采集灯杆相对输入火线的电压信息并传输至处理单元(20)；

处理单元(20)对接收到的灯杆相对输入火线的电压信息进行处理得到灯杆的带电状态，并在灯杆带电时输出第二报警信号至报警单元(30)；

报警单元(30)根据接收到的第二报警信号进行灯杆带电报警。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：还包括无线通信单元(50)和路灯管理终端(60)；

处理单元(20)将灯杆的倾斜状态和带电状态通过无线通信单元(50)传输至路灯管理终端(60)；

路灯管理终端(60)将接收到的灯杆的倾斜状态和带电状态传输至上位机(1)以供客户端实时监测灯杆的倾斜状态和带电状态。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：灯杆带电信息采集单元(40)为电压检测电路，包括电压采集电压互感器(41)和放大器(42)；

电压检测电路的输入端与灯杆通过连接线连接并将检测到的灯杆相对输入火线的电压信息传输至电压互感器(41)；

电压互感器(41)对灯杆相对输入火线的电压信息进行隔离处理并将隔离处理后的电压信息传输至放大器(42)；

放大器(42)对接收到的隔离处理后的电压信息进行放大处理，并将放大处理后的电压信息传输至处理单元(20)。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：处理单元(20)包括ADC模块(21)、UART模块(22)、I2C模块(23)和I/O接口(24)、CPU(25)；

三轴重力信息采集单元(10)将采集到的灯杆三维方向上的重力加速度信息通过I2C模块(23)传输至CPU(25)；

CPU(25)对灯杆三维方向上的重力加速度信息进行处理得到灯杆角度值，并将灯杆的角度值与灯杆角度阈值进行比较来判断灯杆的倾斜状态后通过UART模块(22)将灯杆的倾斜状态传输至无线通信单元(50)；

CPU(25)在灯杆的角度值大于灯杆角度阈值时判断灯杆倾斜并通过I/O接口(24)输出第二报警信号至报警单元(30)。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：灯杆带电信息采集单元(40)将采集到的灯杆相对输入火线的电压信息传输至ADC模块(21)；

ADC模块(21)将灯杆相对输入火线的电压信息转化为数字信号并传输至CPU(25)；

CPU(25)对数字信号进行处理得到灯杆带电状态，并通过UART模块(22)将灯杆的带电状态传输至无线通信单元(50)；

CPU(25)在灯杆对输入火线的电压小于10V或在370V-390V范围内时判断为灯杆带电，在灯杆对火线的电压为输入零线火线之间的电压的一半时判断灯杆接地不良；

CPU(25)在判断灯杆带电时通过I/O接口(24)输出第二报警信号至报警单元(30)。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的上位机(1)将预先设置的灯杆角度阈值下发至路灯管理终端(60)并通过无线通信单元(50)传输至处理单元(20)，处理单元(20)保存灯杆角度阈值并对灯杆进行校准。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于：CPU(25)还用于在判断灯杆倾斜超过预设时间时通过I/O接口(24)输出第二报警信号至报警单元(30)。

9.如权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于：所述的三轴重力信息采集单元(10)为三轴加速度传感器。

10.如权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于：灯杆故障监测装置安装在灯杆的中间段以上位置或灯具上。