CN107438316A - 一种智能室外照明网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能室外照明网络系统。包括中央控制设备，系统中有多个照明单元，及多个照明单元控制设备，所述多个照明单元可被划分为多个照明片区，每个照明片区内至少有一个照明单元上设置有片区控制节点，所述片区控制节点可以控制片区内每一个照明单元控制设备的行为；还包括通信系统，其可操作地连接所述中央控制设备、片区控制节点和每个照明单元。所述中央控制设备可以接受来自操纵者的指令，控制所述片区控制节点的行为，进一步地，控制系统中每一个照明单元控制设备的行为。该智能室外照明网络系统能够实现通过智能照明单元进行数据收集、汇总并进一步按照地域范围生成照明需求，并根据大数据统计及当前天气、环境、交通等状况，适应性地对能源供给、照明亮度进行科学调整。

Description

一种智能室外照明网络系统

技术领域

本发明涉及一种室外照明系统，具体地涉及一种智能室外照明网络系统。

背景技术

数字照明技术，即，基于诸如发光二极管(LED)等半导体光源的照明，提供了传统的荧光灯、HID灯和白炽灯的可行替代品。近来LED技术的进展已经提供能够在许多应用中实现各种照明效果的有效且鲁棒的全光谱照明源。体现这些源的一些设备特征在于照明模块，这种照明模块包括能够产生不同颜色例如红、绿和篮的一个或多个LED以及用于独立控制LED的输出以产生各种颜色和变色照明效果的控制器。

室外灯光，如公路、街道、停车场、公园、景区、人行道和自行车道的照明，通常由单一的管理机构来管理。由一个管理部门集中控制允许更安全、更协调地使用并且减少维修成本。当前大多数室外灯光独立地运行或者以由共同电源供电的小的组运行，能够实现定时控制一个片区的照明系统开启和关闭。

像LED这样的新一代灯光具有按需调节照明明暗级别和颜色的能力。这允许在节能、减少光污染以及遵守本地照明法规方面具有附加灵活性。但是目前室外照明不采用能够利用这种灵活性的控制和管理系统。

当前的管理系统包含专用软件工具，这种软件工具不够灵活并且需要大量的培训才能使用，这导致大量成本。在许多情况下，所管理的室外照明网络可包括数千个照明单元。在一些情况下照明单元可以按组配置，但是这通常也不能够充分地使部署易于管理。尤其在我国，分别有超大型城市、大城市、中小城市及乡镇等各类照明网络，不同类型城市的照明网络有其独特的特点，但目前尚不能实现对不同类型城市的照明需求进行大数据收集、分析汇总并形成独特的照明需求，更进一步地，对于超大型城市不同区域的照明需求也不尽相同，目前的照明管理系统也无法对不同区域的需求进一步细化并因地制宜地进行照明管理。

从能源管理方面，现有系统也不够灵活。例如，太阳能路灯已经出现，新能源已经能够在部分地区让室外灯光单元自给自足，但作为整个系统来讲还无法调配能源，不能实现通过系统自动感知并调节各照明节点的能源供应情况，在节约能源方面效果不好。

从装置配置、操作和性能的观点来看，现有系统也不够灵活。现有少量只能控制平台接口百花齐放，没有实现统一的标准，在室外照明网络的情况下，在整个城市可能部署大量的照明单元，例如数万个。目前，没有方便的方法来重新配置照明系统的性能以满足新的性能和操作需求，目前没有方便的方法来快速更换消耗配件，导致消耗件的更换效率低下。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种智能室外照明网络系统，其功能能够实现通过智能照明单元进行数据收集、汇总并进一步按照地域范围生成照明需求，并根据大数据统计及当前天气、环境、交通等状况，适应性地对能源供给、照明亮度进行科学调整，同时数据传输更有效率且损耗件更换更为便利。

本发明的一种智能室外照明网络系统，包括中央控制设备，系统中有多个照明单元，及多个照明单元控制设备。

所述多个照明单元可被划分为多个照明片区，每个照明片区内至少有一个照明单元上设置有片区控制节点，所述片区控制节点可以控制片区内每一个照明单元控制设备的行为；还包括通信系统，其可操作地连接所述中央控制设备、片区控制节点和每个照明单元。

所述中央控制设备可以接受来自操纵者的指令，控制所述片区控制节点的行为，进一步地，控制系统中每一个照明单元控制设备的行为。

所述每个照明片区内设有至少一个存储器，所述存储器与通信系统连接，每个照明单元上设置有传感单元；中央控制设备定义群集；并可以采集传感单元数据，并将传感单元的数据信息与所述群集相关联，并要求对应地存储数据。

中央控制设1在所述群集的存储数据满足筛选要求时，建立所述群集的照明要求列表，并根据传感单元数据实现照明要求列表中的照明要求。

进一步地，中央控制设备可以根据不同照明片区的位置数据进一步定义片区群集；并能够将传感单元的数据信息与所述片区群集相关联，并要求对应地存储数据，在所述片区群集的存储数据满足筛选要求时，建立所述片区群集的照明要求列表，并根据传感单元数据实现照明要求列表中的照明要求。

照明单元可以通过电力系统与智能室外照明网络系统中的通信系统相连，也可以通过设置在每一个照明单元上的网络接收/发射装置连接互联网，并与通信系统相连。

通信系统的通信接口可以使用协议通道传输，包括但不限于DSRC、3G、LTE、WIFI、RFID。

每个照明单元上的照明单元控制设备105可以是电信号传控制器，根据中央控制设备发送的信号，采用电信号控制照明单元。

为了切合不同照明单元范围内的照明需求，传感单元可接收所在的照明单元范围内的环境信息，包括温度、湿度、能见度、日光亮度；还可以接收所在照明单元范围内的物体信息，包括物体体积、速度、运动轨迹和运动方向。

例如，传感单元可以是设置在道路表面上的一组压力传感器，压力传感器分别存在间隔地设置在机动车道和非机动车道上，由于行人和汽车的速度不同，因此在机动车道上间隔300-500米设置，在非机动车道上间隔10-50米设置。当传感器感受到地面压力变化，进而通过中央控制设备判断为汽车/行人，则中央控制设备可以发出指令，控制其前方的照明单元开启或增加亮度。

系统中还包括供电系统，供电系统中分别设有电力控制器的供电线路A与供电线路B，两个供电线路可以都为市政电力供应线路，也可以包含新能源供应线路，新能源包括但不限于太阳能、地热、风能、潮汐能。电路可以为AC电路也可以为DC电路。

供电系统中包括中央控制器，其通过通信网络与供电线路A、B的电力控制器连接，并能够操作以自动或通过指令手动控制电力控制器，调整每一个照明单元由供电线路A供电或由供电线路B供电

进一步地，每个照明单元都可以包含发电装置及发电装置控制器，发电装置可以为传统发电装置，也可以是新能源发电装置，例如利用太阳能板、地热发电机、风能发电机等等。在照明节点上设置有传感器和储能装置，传感器能够感应新能源能量强度，发电装置控制器能够将传感器感应的新能源能量强度与预设值进行对比，当条件满足发电需求时，控制器将自动开启发电模式，并向储能装置输入能源。

中央控制器能够进一步标识每个照明单元中新能源电力的可用性，并且调整所述供电线路的重新分配以扩展所述多个照明单元中的至少一个发电装置的开启/关闭，以及所述多个照明单元中至少一个的光可用性

中央控制器能够接收各照明节点上的传感器信号，并根据各个照明节点位置的新能源能量强度，控制新能源电力控制器更改所述储能装置的充电/放电状态。

该智能室外照明网络系统还包括一个信息系统平台，其包括主板，信息输入装置402、信息存储装置和信息输出装置，这些装置与中央控制器集成在同一系统信息平台中，上述装置具有可通信连接，其中信息输入装置具有信息输入端口模块，信息存储装置具有信息存储端口模块，中央控制器具有信息处理端口模块，信息输出装置具有信息输出端口模块；可接入互联网读取云端信息和指令的无线网络模块也将集中在这一平台中，上述每个模块的端口转接头的一端对应相应模块的接口，另一端为相同接口。

所述端口转接头能够实现即插即用，且能够实现连接的模块与主板间的信息输入/输出，这样即使采用不同品类产品模块，也能保证输入、输出模块的接口标准化统一，为保证密封和防水，端口转接头外部包裹橡胶密封套，所述密封套内环设有卡槽，转接头能够可拆卸地放置在卡槽中。

为保障平台的运行稳定，系统信息平台中设有信号降噪装置、防静电装置，其外壳，内壁设有密封槽，密封槽内设置有密封圈，内壁表面设有导流槽，外壳底部开设有导流孔。

智能室外照明网络系统中设有多个照明单元，照明单元具有至少一个LED光源，照明光源控制器，与所述控制器电通信的可接入互联网的通信系统，与所述控制器电通信的传感系统；

所述传感系统可接收所述户外照明单元范围内的物体信息，当传感系统感知到运动物体时，所述传感系统将运动物体的运动信息发送至通信系统；

所述传感系统可接收所述户外照明单元范围内的环境信息，包括但不限于温度、湿度、能见度、亮度、降雨量、大气污染指数；

所述通信系统可以将传感系统接收到的信息通过互联网传输到云端，并从云端接收来自中央控制设备的控制指令，并通过照明光源控制器调节LED光源的照明状态，该照明状态包括但不限于亮度、颜色。

照明单元上设有移动通讯设备信号接收/发射器，该移动通讯设备信号接收/发射器可将移动通讯设备信号传输至控制器。

照明单元上的LED光源控制器与供电线路A、供电线路B连接，并包括一个用于将LED光源供电线路在供电线路A与供电线路B之前切换的开关。

照明单元可设有发电装置、发电装置控制器、储能装置及储能控制装置，发电装置可以是新能源发电装置；还包括传感器，该能量传感器能够感应新能源能量强度，并通过照明光源控制器将新能源能量强度信号发送至通信系统。

照明单元上的照明单元控制设备可以是电信号传控制器，其根据中央控制设备发送的信号，采用电信号控制照明单元的亮度。

在非机动车道上的照明单元，其传感单元可以设置蓝牙传感器，可以感应到行人的移动电话蓝牙信号，从而提前判断调整行人前方的照明模式。

为避免雷击损坏，所述每个照明单元顶部可设有防雷装置。

在公交车站、商圈等人员密集区的照明单元可以包含WIFI信号发射装置。可以向节点范围内提供wifi热点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的照明网络的示例性实施例的框图。

图2为本发明照明网络中照明单元的示例性实施例的框图。

图3为本发明照明网络信息流的示例性实施例的框图。

图4为本发明供电系统的示例性实施例的框图。

图5为本发明照明单元中供电部分的示例性实施例的框图。

图6为本发明照明单元中供电、发电系统的示例性实施例的框图。

图7为本发明信息系统平台的示例性实施例的框图。

图8为本发明信息系统平台的示例性实施例图。

图9为本发明中端口转接头的示例性实施例图。

具体实施方式

本发明的一种智能室外照明网络系统，包括中央控制设备101，系统中有多个照明单元103，及多个照明单元控制设备105；

所述多个照明单元可被划分为多个照明片区，每个照明片区内至少有一个照明单元上设置有片区控制节点102，所述片区控制节点可以控制片区内每一个照明单元控制设备105的行为；还包括通信系统，其可操作地连接所述中央控制设备101、片区控制节点102和每个照明单元103。

所述中央控制设备101可以接受来自操纵者的指令，控制所述片区控制节点102的行为，进一步地，控制系统中每一个照明单元控制设备105的行为。

所述每个照明片区内设有至少一个存储器104，所述存储器与通信系统连接，每个照明单元上设置有传感单元106；中央控制设备101定义群集；并可以采集传感单元106数据，并将传感单元的数据信息与所述群集相关联，并要求对应地存储数据。

中央控制设备101在所述群集的存储数据满足筛选要求时，建立所述群集的照明要求列表，并根据传感单元数据实现照明要求列表中的照明要求。

进一步地，中央控制设备101可以根据不同照明片区的位置数据进一步定义片区群集；并能够将传感单元106的数据信息与所述片区群集相关联，并要求对应地存储数据，在所述片区群集的存储数据满足筛选要求时，建立所述片区群集的照明要求列表，并根据传感单元数据实现照明要求列表中的照明要求。

照明单元可以通过电力系统与智能室外照明网络系统中的通信系统相连，也可以通过设置在每一个照明单元上的网络接收/发射装置连接互联网，并与通信系统相连。

通信系统的通信接口可以使用协议通道传输，包括但不限于DSRC、3G、LTE、WIFI、RFID。

每个照明单元上的照明单元控制设备105可以是电信号传控制器，根据中央控制设备101发送的信号，采用电信号控制照明单元103。

为了切合不同照明单元范围内的照明需求，传感单元106可接收所在的照明单元103范围内的环境信息，包括温度、湿度、能见度、日光亮度；还可以接收所在照明单元103范围内的物体信息，包括物体体积、速度、运动轨迹和运动方向。

例如，传感单元106可以是设置在道路表面上的一组压力传感器，压力传感器分别存在间隔地设置在机动车道和非机动车道上，由于行人和汽车的速度不同，因此在机动车道上间隔300-500米设置，在非机动车道上间隔10-50米设置。当传感器感受到地面压力变化，进而通过中央控制设备判断为汽车/行人，则中央控制设备101可以发出指令，控制其前方的照明单元开启或增加亮度。

系统中还包括供电系统，供电系统中分别设有电力控制器202的供电线路A与供电线路B，两个供电线路可以都为市政电力供应线路，也可以包含新能源供应线路，新能源包括但不限于太阳能、地热、风能、潮汐能。电路可以为AC电路也可以为DC电路。

供电系统中包括中央控制器201，其通过通信网络与供电线路A、B的电力控制器202连接，并能够操作以自动或通过指令手动控制电力控制器202，调整每一个照明单元103由供电线路A供电或由供电线路B供电

进一步地，每个照明单元103都可以包含发电装置203及发电装置控制器204，发电装置203可以为传统发电装置，也可以是新能源发电装置，例如利用太阳能板、地热发电机、风能发电机等等。在照明节点上设置有传感器205和储能装置206，传感器205能够感应新能源能量强度，发电装置控制器204能够将传感器205感应的新能源能量强度与预设值进行对比，当条件满足发电需求时，控制器204将自动开启发电模式，并向储能装置203输入能源。

中央控制器201能够进一步标识每个照明单元103中新能源电力的可用性，并且调整所述供电线路的重新分配以扩展所述多个照明单元103中的至少一个发电装置203的开启/关闭，以及所述多个照明单元103中至少一个的光可用性

中央控制器201能够接收各照明节点103上的传感器205信号，并根据各个照明节点位置的新能源能量强度，控制新能源电力控制器202更改所述储能装置203的充电/放电状态。

该智能室外照明网络系统还包括一个信息系统平台，其包括主板401，信息输入装置402、信息存储装置403和信息输出装置404，这些装置与中央控制器405集成在同一系统信息平台中，上述装置具有可通信连接，其中信息输入装置具有信息输入端口模块，信息存储装置具有信息存储端口模块，中央控制器具有信息处理端口模块，信息输出装置具有信息输出端口模块；可接入互联网读取云端信息和指令的无线网络模块406也将集中在这一平台中，上述每个模块的端口转接头407的一端对应相应模块的接口，另一端为相同接口。附图8中展示了该接口的一种示例，其中多个端口转接头407一端均为端口A 408，保证了快速更换模块组件的需要，另一端分别为与模块对应的不同端口：端口B 409、端口C 410和端口D 411。在另一种示例中，根据需求，也可以在模块端使用相同的端口，而在与主板的连接段采用不同的端口。

所述端口转接头能够实现即插即用，且能够实现连接的模块与主板间的信息输入/输出，这样即使采用不同品类产品模块，也能保证输入、输出模块的接口标准化统一，为保证密封和防水，端口转接头外部包裹橡胶密封套431，所述密封套内环设有卡槽432，转接头能够可拆卸地放置在卡槽中。

为保障平台的运行稳定，系统信息平台中设有信号降噪装置421、防静电装置422，其外壳，内壁设有密封槽，密封槽内设置有密封圈，内壁表面设有导流槽，外壳底部开设有导流孔。

智能室外照明网络系统中设有多个照明单元103，照明单元具有至少一个LED光源301，照明光源控制器302，与所述控制器302电通信的可接入互联网的通信系统303，与所述控制器电通信的传感系统304；

所述传感系统304可接收所述户外照明单元范围内的物体信息，当传感系统304感知到运动物体时，所述传感系统304将运动物体的运动信息发送至通信系统303；

所述传感系统304可接收所述户外照明单元范围内的环境信息，包括但不限于温度、湿度、能见度、亮度、降雨量、大气污染指数；

所述通信系统303可以将传感系统304接收到的信息通过互联网传输到云端，并从云端接收来自中央控制设备101的控制指令，并通过照明光源控制器302调节LED光源301的照明状态，该照明状态包括但不限于亮度、颜色。

照明单元上设有移动通讯设备信号接收/发射器，该移动通讯设备信号接收/发射器可将移动通讯设备信号传输至控制器。

照明单元上的LED光源控制器与供电线路A、供电线路B连接，并包括一个用于将LED光源供电线路在供电线路A与供电线路B之前切换的开关305。

照明单元可设有发电装置203、发电装置控制器204、储能装置206及储能控制装置207，发电装置可以是新能源发电装置；还包括传感器205，该能量传感器能够感应新能源能量强度，并通过照明光源控制器302将新能源能量强度信号发送至通信系统303。

照明单元103上的照明单元控制设备105可以是电信号传控制器，其根据中央控制设备101发送的信号，采用电信号控制照明单元的亮度。

在非机动车道上的照明单元103，其传感单元106可以设置近场通信传感器，可以通过感应行人的移动电子设备，从而提前判断调整行人前方的照明模式。

为避免雷击损坏，所述每个照明单元103顶部可设有防雷装置。

在公交车站、商圈等人员密集区的照明单元103可以包含近场通信发射装置。可以向节点范围内提供网络热点。

进一步地，照明单元103中可含有车载导航信号接受装置、蓝牙接收装置、NB-IoT基站。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明技术方案而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种智能室外照明网络系统，所述系统包括：

中央控制设备(101)；

多个照明单元(103)、多个照明单元控制设备(105)；

所述多个照明单元可被划分为多个照明片区，每个照明片区内至少有一个照明单元上设置有片区控制节点(102)，所述片区控制节点(102)可以控制片区内每一个照明单元控制设备(105)的行为；

通信系统，其可操作地连接所述中央控制设备(101)、片区控制节点(102)和每个照明单元(103)；

所述中央控制设备(101)可操作以：

接受来自操纵者的指令，控制所述片区控制节点(102)的行为，进一步地，控制系统中每一个照明单元控制设备(105)的行为。

2.如权利要求1所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述每个照明片区内设有至少一个存储器(104)，所述存储器(104)与通信系统连接，所述每个照明单元(103)上设置有传感单元(106)；

所述中央控制设备(101)可用于：

采集传感单元(106)数据；

定义群集；

将传感单元(106)的数据信息与所述群集相关联，并要求对应地存储数据；

在所述群集的存储数据满足筛选要求时，建立所述群集的照明要求列表，并根据传感单元数据实现照明要求列表中的照明要求。

3.如权利要求2所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述中央控制设备(101)可以根据不同照明片区的位置数据进一步定义片区群集；

并能够将传感单元(106)的数据信息与所述片区群集相关联，并要求对应地存储数据；

在所述片区群集的存储数据满足筛选要求时，建立所述片区群集的照明要求列表，并根据传感单元数据实现照明要求列表中的照明要求。

4.如权利要求3所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于所述通信系统通过电力系统与智能室外照明网络系统中的每一个照明单元相连。

5.如权利要求3所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，每一个照明单元(103)上有网络接收/发射装置，所述照明单元(103)通过接收/发射装置连接互联网，并与通信系统相连。

6.如权利要求4所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述传感单元(106)可接收所在的照明单元(103)范围内的环境信息，包括温度、湿度、能见度、日光亮度；还可以接收所在照明单元(103)范围内的物体信息，包括物体体积、速度、运动轨迹和运动方向。

7.如权利要求5所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述传感单元(106)可接收所在的照明单元(103)范围内的环境信息，包括温度、湿度、能见度、日光亮度；还可以接收所在照明单元(103)范围内的物体信息，包括物体体积、速度、运动轨迹和运动方向。

8.如权利要求4所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述传感单元(106)为设置在道路表面上的一组压力传感器，所述压力传感器分别存在间隔地设置在机动车道和非机动车道上。

9.如权利要求5所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述传感单元(106)为设置在道路表面上的一组压力传感器，所述压力传感器分别存在间隔地设置在机动车道和非机动车道上。

10.如权利要求8或9所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述压力传感器在机动车道上间隔300-500米设置，在非机动车道上间隔10-50米设置。

11.如权利要求1-9任一所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述每个照明单元(103)上的照明单元控制设备(105)为电信号传控制器，根据中央控制设备(101)发送的信号，采用电信号控制照明单元(103)。

12.如权利要求11所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述每个照明单元(103)上的传感单元(106)包括近场通信传感器。

13.如权利要求11所述的一种智能室外照明网络系统，其特征在于，所述每个照明单元上的传感单元(106)包括能导航信号传感器。