CN108055753A - 一种路灯实时控制系统及实时控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路灯实时控制系统，包括：设置在路灯上的一级控制器、光感应模块、太阳能模块和一级信号处理模块，设置在路段上的二级控制器、红外探测模块和二级信号处理模块，设置在区域中心的三级控制器、PM2.5检测模块和三级信号处理模块，设置在远程控制中心的中央控制器。本发明还提供了一种路灯实时控制方法。本发明的有益效果：可根据环境和需求实时控制路灯的开启和关闭，多种控制方式及避免了能源的浪费，也提高了控制的实时性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及路灯控制技术领域，具体而言，涉及一种路灯实时控制系统及实时控制方法。
背景技术
现有技术中，路灯大都配备了路灯控制器，用来控制路灯的开关和亮度等，这种路灯控制器大多只是简单的通过光电探测来控制路灯的开关，环境暗了就自动打开路灯，环境亮了就自动关闭路灯，这种控制方法比较单一，并不能很好的适应不同路段的节能需求。一个路灯控制器可能会控制路段中的几个路灯，一旦其中一个路灯出现故障，会影响其他路灯工作，甚至导致一个路段的路灯均失效。远程控制中心直接控制多个路灯控制器，这导致远程控制中心的数据处理量过大，影响了对路灯的控制时效。另外，由于环境的破坏，经常会出现阴暗、雾霾等天气且路灯无法智能开启、导致城市照明不足，凌晨时段，由于通过马路上的行人、车辆较少、持续照明会导致浪费电能。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种路灯实时控制系统及实时控制方法，可根据环境和需求实时控制路灯的开启和关闭，多种控制方式及避免了能源的浪费，也提高了控制的实时性和准确性。
本发明提供了一种路灯实时控制系统，其特征在于，包括：设置在路灯上的一级控制器、光感应模块、太阳能模块和一级信号处理模块，设置在路段上的二级控制器、红外探测模块和二级信号处理模块，设置在区域中心的三级控制器、PM2.5检测模块和三级信号处理模块，设置在远程控制中心的中央控制器；
其中，所述光感应模块、所述太阳能模块的输出端均与所述一级信号处理模块的输入端相连，所述一级信号处理模块的输出端与所述一级控制器相连；所述红外探测模块的输出端与所述二级信号处理模块的输入端相连，所述二级信号处理模块的输出端与所述二级控制器相连；所述PM2.5检测模块的输出端与所述三级信号处理模块的输入端相连，所述三级信号处理模块的输出端与所述三级信号处理模块相连；
所述光感应模块用于检测路灯周围环境的光强，并将光强的光信号转变成电信号传输至所述一级信号处理模块进行分析处理；
所述太阳能模块用于接收太阳光辐射，并将光辐射信号转换成电信号传输至所述一级信号处理模块进行分析处理，同时所述太阳能模块将太阳能转换成电能为路灯供电；
所述红外探测模块用于检测人流量和车流量，并将红外信号传输至所述二级信号处理模块进行分析处理；
所述PM2.5检测模块用于检测空气中PM2.5颗粒的质量浓度，并将浓度信号传输至所述三级信号处理模块进行分析处理；
所述一级信号处理模块将所述光感应模块输出的电信号进行分析处理，获取路灯周围的能见度信息，并与预设的能见度阈值进行比较，将能见度比较结果依次通过所述一级控制器、所述二级控制器、所述三级控制器发送至所述中央控制器，同时，所述一级信号处理模块用于对所述太阳能模块接收到的辐射信号对应的电信号进行分析处理，获取路灯周围的辐照度信息，并与预设的辐照度阈值进行比较，将辐照度比较结果依次通过所述一级控制器、所述二级控制器、所述三级控制器发送至所述中央控制器；
所述二级信号处理模块将所述红外探测模块输出的红外信号进行分析处理，获取路段的人流量和车流量信息，并与预设的流量阈值进行比较，将流量比较结果依次通过所述二级控制器、所述三级控制器发送至所述中央控制器；
所述三级信号处理模块将所述PM2.5检测模块输出的浓度信号进行分析处理，获取区域内的PM2.5浓度信息，并与预设的浓度阈值进行比较，将浓度比较结果通过所述三级控制器发送至所述中央控制器；
所述中央控制器将能见度比较结果、辐射度比较结果、流量比较结果和浓度比较结果进行综合判定，制定路灯控制策略，并将控制策略依次通过所述三级控制器、所述二级控制器发送至所述一级控制器；
所述一级控制器根据所述中央控制器下发的控制指令实现对路灯的开启或关闭的控制。
作为本发明进一步的改进，所述一级控制器设有用于与所述二级控制器通信连接的第一信号发射模块和第三控制指令接收模块；
所述二级控制器设有用于与所述一级控制器通信连接的第一信号接收模块和第三控制指令发射模块、用于与所述三级控制器通信连接的第二信号发射模块和第二控制指令接收模块；
所述三级控制器设有用于与所述二级控制器通信连接的第二信号接收模块和第二控制指令发射模块、用于与所述中央控制器通信连接的第三信号发射模块和第一控制指令接收模块；
所述中央控制器设有用于与所述三级控制器通信连接的第三信号接收模块和第一控制指令发射模块。
作为本发明进一步的改进，所述一级控制器、所述二级控制器、所述三级控制器和所述中央控制器之间的通信均采用无线通信模块。
作为本发明进一步的改进，所述一级信号处理模块将包含能见度比较结果、辐射度比较结果的第一反馈信息发送至所述一级控制器，所述一级控制器将第一反馈信息发送至二级控制器，所述二级控制器接收若干一级控制器发送的第一反馈信息，并与所述二级信号处理模块输出的流量比较结果综合成第二反馈信息发送至三级控制器，所述三级控制器接收若干二级控制器发送的第二反馈信息，并与所述三级信号处理模块输出的浓度比较结果综合成第三反馈信息发送至中央控制器；
所述中央控制器根据第三反馈信息，解析出各个路灯的能见度比较结果和辐射度比较结果，各个路段的流量比较结果及各个区域内的浓度比较结果，根据需求制定控制策略，将第一控制指令下发至所述三级控制器，所述三级控制器根据接收到的第一控制指令，下发第二控制指令至所述二级控制器，所述二级控制器根据接收到的第二控制指令，下发第三控制指令至所述一级控制器，所述一级控制器根据第三控制指令控制对应路灯的开启和关闭。
作为本发明进一步的改进，所述光感应模块包括发送器、光学元件、接收器和检测电路，所述发送器不间断地发射光束，发出的光束经过所述光学元件聚焦后被所述接收器接收，接收的光信号通过所述检测电路滤出有效光信号，并转换成电信号。
作为本发明进一步的改进，所述太阳能模块包含背板、透光前板、设置于背板与透光前板之间的太阳能电池，用以固定背板和透光前板的框架、以及位于框架内的光电转换模块，所述透光前板用于接收太阳光辐射，接收的光能通过所述光电转换模块转换成电能，储存在所述太阳能电池中为路灯供电，同时，所述光电转换模块将接收的光辐射信号转成对应的电信号。
本发明还提供了一种路灯实时控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，每个光感应模块分别检测对应的路灯周围环境的光强，并将光强的光信号转变成电信号传输至对应的一级信号处理模块进行分析处理；每个太阳能模块分别接收太阳光辐射，并将光辐射信号转换成电信号传输至对应的一级信号处理模块进行分析处理；每个一级信号处理模块分别将每个光感应模块输出的电信号进行分析处理，获取对应的路灯周围的能见度信息，并与预设的能见度阈值进行比较，同时，每个一级信号处理模块分别对每个太阳能模块接收到的光辐射信号对应的电信号进行分析处理，获取对应的路灯周围的辐照度信息，并与预设的辐照度阈值进行比较；
步骤2，每个红外探测模块分别检测对应路段内的人流量和车流量，并将红外信号传输至二级信号处理模块进行分析处理；每个二级信号处理模块分别将每个红外探测模块输出的红外信号进行分析处理，获取对应路段的人流量和车流量信息，并与预设的流量阈值进行比较；
步骤3，每个PM2.5检测模块分别检测区域中心空气中PM2.5颗粒的质量浓度，并将浓度信号传输至三级信号处理模块进行分析处理；每个三级信号处理模块分别将每个PM2.5检测模块出的浓度信号进行分析处理，获取对应区域内的PM2.5浓度信息，并与预设的浓度阈值进行比较；
步骤4，每个一级信号处理模块分别将包含能见度比较结果和辐射度比较结果的第一反馈信息发送至对应的一级控制器，若干一级控制器分别将第一反馈信息发送至对应的二级控制器；所述二级控制器接收若干一级控制器发送的第一反馈信息，并将若干第一反馈信息与所述二级信号处理模块输出的流量比较结果综合成第二反馈信息，若干二级控制器将各自综合的第二反馈信息分别发送至对应的三级控制器；所述三级控制器接收若干二级控制器发送的第二反馈信息，并将若干第二反馈信息与所述三级信号处理模块输出的浓度比较结果综合成第三反馈信息，若干三级控制器将各自综合的第三反馈信息发送至中央控制器；
步骤5，所述中央控制器根据若干第三反馈信息，分别解析出各个路灯的能见度比较结果和辐射度比较结果，各个路段的流量比较结果及各个区域内的浓度比较结果，根据需求制定控制策略，将第一控制指令下发至所述三级控制器，所述三级控制器根据接收到的第一控制指令，下发第二控制指令至所述二级控制器，所述二级控制器根据接收到的第二控制指令，下发第三控制指令至所述一级控制器；
步骤6，每个三级控制器根据各自接收到的第一控制指令，解析出对应的控制指令，并分解成若干第二控制指令，每个三级控制器下发若干第二控制指令至若干对应的二级控制器，每个二级控制器根据各自接收到的第二控制指令，解析出对应的控制指令，并分解成若干第三控制指令，每个二级控制器下发若干第三控制指令至若干对应的一级控制器，每个一级控制器根据各自接收到的第三控制指令控制对应路灯的开启和关闭。
作为本发明进一步的改进，步骤5中，所述中央控制器在制定控制策略时，按照如下方法：
如果一个路灯能见度低于能见度阈值且辐射度低于辐射度阈值且该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值，此时，判定该路灯为开启；
如果一个路灯能见度低于能见度阈值，辐射度在一段时间间隔内采集不到信息，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭；
如果一个路灯的能见度在一段时间间隔内采集不到信息，辐射度低于辐射度阈值，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度高于能见度阈值，辐射度低于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度低于能见度阈值，辐射度高于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度高于能见度阈值，辐射度高于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯的能见度或辐射度在一段时间间隔内均采集不到信息，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭。
作为本发明进一步的改进，如果一个路段内所有路灯均判定为开启，此时，当这个路段内的人流量和车流量较少时，判定该路段内的路灯间隔性开启；
如果一个路段内所有路灯均判定为关闭，此时，当这个路段内的人流量和车流量较多时，判定该路段内的路灯间隔性关闭。
作为本发明进一步的改进，步骤1中，每个光感应模块每隔时间t1检测一次周围环境的光强，一段时间T1内连续检测n1次，光电感应模块将这n1个电信号均传输至信号处理模块进行分析处理；所述一级信号处理模块对这n1个电信号进行分析处理时，分别解析出对应的n1个能见度信息，并将其中最高的能见度和最低的能见度去除后取均值，获取路灯周围的能见度信息。
作为本发明进一步的改进，步骤3中，每个PM2.5检测模块每隔时间t2检测一次空气中的PM2.5颗粒的质量浓度，一段时间T2内连续检测n2次，PM2.5检测模块将这n2个浓度信号均传输至二级信号处理模块进行分析处理；所述二级信号处理模块对这n2个浓度信号进行分析处理时，分别解析出对应的n2个能浓度信息，并将其中最高的浓度值和最低的浓度值去除后取均值，获取空气中的PM2.5的浓度信息。
本发明的有益效果为：
1、每个路灯单独配置一级信号处理模块，实时处理每个路灯对应的光感应模块和太阳能模块输出的信号，提高信号的处理运算速度；每个路灯单独配置一级控制器，各个路灯之间的工作和控制互相不干扰，避免了一个路灯出现故障时导致整个路段路灯的失效；
2、每个红外传感器配置一个二级信号处理模块，实时处理每个路段内的人流量和车流量信号，提高信号的处理运算速度；每个路段单独配置二级控制器，各个路段之间的工作和控制互相不干扰，避免了路段的控制错误，提高控制的准确性；
3、每个PM2.5检测模块配置一个三级信号处理器，实时处理每个区域内的PM2.5浓度信号，提高信号的处理运算速度；每个区域内配置三级控制器，各个区域之间的工作和控制互相不干扰，避免了区域的控制错误，提高控制的准确性；
4、采用分级的控制方式，远程控制中心的中央控制器控制多个区域内的多个三级控制器，每个区域内的三级控制器控制多个路段内的二级控制器，每个路段内的二级控制器控制该路段上的多个路灯的一级控制器，所有路灯的信号不是直接在中央控制器内运算，而是分别独立运算后通过一级控制器、二级控制器和三级控制器上传至中央控制器，提高了控制路灯的时效性；
5、配备的太阳能极板不仅可以给路灯供电，同时接收的光辐射信号也是判定路灯开启和关闭的因素之一；
6、配备的PM2.5检测模块不仅可以检测空气中的PM2.5浓度，同时也将PM2.5浓度值作为判定路灯开启和关闭的因素之一，避免了雾霾等天气等影响导致的照明不足；
7、配备的红外探测模块不仅可以检测路段内的人车流量，同时也将路段的人流量和车流量作为判定路灯开启和关闭的因素之一，避免了凌晨时段等人、车较少时持续照明导致的电能浪费，也避免了由于误判导致的人、车较多时没有照明导致的通行困难；
8、多个判定因素和多种控制方式，避免了环境亮暗的单一控制方式的不足，适应不同路段的节能需求。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种路灯实时控制系统的示意图；
图2为本发明实施例所述的一种路灯实时控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种路灯实时控制系统，包括：设置在路灯上的一级控制器、光感应模块、太阳能模块和一级信号处理模块，设置在路段上的二级控制器、红外探测模块和二级信号处理模块，设置在区域中心的三级控制器、PM2.5检测模块和三级信号处理模块，设置在远程控制中心的中央控制器。
具体的连接方式为：光感应模块、太阳能模块的输出端均与一级信号处理模块的输入端相连，一级信号处理模块的输出端与一级控制器相连；红外探测模块的输出端与二级信号处理模块的输入端相连，二级信号处理模块的输出端与二级控制器相连；PM2.5检测模块的输出端与三级信号处理模块的输入端相连，三级信号处理模块的输出端与三级信号处理模块相连。
其中，光感应模块用于检测路灯周围环境的光强，并将光强的光信号转变成电信号传输至一级信号处理模块进行分析处理。
太阳能模块用于接收太阳光辐射，并将光辐射信号转换成电信号传输至一级信号处理模块进行分析处理，同时太阳能模块将太阳能转换成电能为路灯供电。
红外探测模块用于检测人流量和车流量，并将红外信号传输至二级信号处理模块进行分析处理。
PM2.5检测模块用于检测空气中PM2.5颗粒的质量浓度，并将浓度信号传输至三级信号处理模块进行分析处理。
一级信号处理模块将光感应模块输出的电信号进行分析处理，获取路灯周围的能见度信息，并与预设的能见度阈值进行比较，将能见度比较结果依次通过一级控制器、二级控制器、三级控制器发送至中央控制器，同时，一级信号处理模块用于对太阳能模块接收到的辐射信号对应的电信号进行分析处理，获取路灯周围的辐照度信息，并与预设的辐照度阈值进行比较，将辐照度比较结果依次通过一级控制器、二级控制器、三级控制器发送至中央控制器。
二级信号处理模块将红外探测模块输出的红外信号进行分析处理，获取路段的人流量和车流量信息，并与预设的流量阈值进行比较，将流量比较结果依次通过二级控制器、三级控制器发送至中央控制器。
三级信号处理模块将PM2.5检测模块输出的浓度信号进行分析处理，获取区域内的PM2.5浓度信息，并与预设的浓度阈值进行比较，将浓度比较结果通过三级控制器发送至中央控制器。
中央控制器将能见度比较结果、辐射度比较结果、流量比较结果和浓度比较结果进行综合判定，制定路灯控制策略，并将控制策略依次通过三级控制器、二级控制器发送至一级控制器。
一级控制器根据中央控制器下发的控制指令实现对路灯的开启或关闭的控制。
本发明设置多级控制器，采集分级的控制方式：远程控制中心的中央控制器控制多个区域内的多个三级控制器，每个区域内的三级控制器控制多个路段内的二级控制器，每个路段内的二级控制器控制该路段上的多个路灯的一级控制器。
进一步的，为了实现一级控制器、二级控制器、三级控制器和中央控制器之间的数据传输，一级控制器、二级控制器、三级控制器和中央控制器内分别集成有如下模块：一级控制器设有用于与二级控制器通信连接的第一信号发射模块和第三控制指令接收模块；二级控制器设有用于与一级控制器通信连接的第一信号接收模块和第三控制指令发射模块、用于与三级控制器通信连接的第二信号发射模块和第二控制指令接收模块；三级控制器设有用于与二级控制器通信连接的第二信号接收模块和第二控制指令发射模块、用于与中央控制器通信连接的第三信号发射模块和第一控制指令接收模块；中央控制器设有用于与三级控制器通信连接的第三信号接收模块和第一控制指令发射模块。
进一步的，一级控制器、二级控制器、三级控制器和中央控制器之间的通信均采用无线通信模块。
进一步的，本发明采用分级的控制方式，基于上述分级控制器的设置，一级控制器、二级控制器、三级控制器和中央控制器之间在具体进行数据传输时，采用如下方式：一级信号处理模块将包含能见度比较结果、辐射度比较结果的第一反馈信息发送至一级控制器，一级控制器通过第一信号发射模块将第一反馈信息发送至二级控制器，二级控制器通过第一信号接收模块接收若干一级控制器发送的第一反馈信息，并与二级信号处理模块输出的流量比较结果综合成第二反馈信息通过第二信号发射模块发送至三级控制器，三级控制器通过第二信号接收模块接收若干二级控制器发送的第二反馈信息，并与三级信号处理模块输出的浓度比较结果综合成第三反馈信息通过第三信号发射模块发送至中央控制器；中央控制器通过第三信号接收模块接收第三反馈信心，并根据第三反馈信息，解析出各个路灯的能见度比较结果和辐射度比较结果，各个路段的流量比较结果及各个区域内的浓度比较结果，根据需求制定控制策略，将第一控制指令通过第一控制指令发射模块下发至三级控制器，三级控制器通过第一控制指令接收模块接收第一控制指令，三级控制器根据接收到的第一控制指令并通过第二控制指令发射模块下发第二控制指令至二级控制器，二级控制器通过第二控制指令接收模块接收第二控制指令，二级控制器根据接收到的第二控制指令并通过第三控制指令发射模块下发第三控制指令至一级控制器，一级控制器通过第三控制指令接收模块接收第三控制指令，一级控制器根据接收到的第三控制指令控制对应路灯的开启和关闭。
进一步的，光感应模块是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的，包括发送器、光学元件、接收器和检测电路。发送器不间断地发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管等等。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等，将光聚焦射向接收器，接收器由光电二极管、光电三极管、光电池组成。接收的光信号通过检测电路滤出有效光信号，并转换成电信号。作为优选的，本发明采用光敏二极管作为光感应模块，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。
进一步的，太阳能模块包含背板、透光前板、设置于背板与透光前板之间的太阳能电池，用以固定背板和透光前板的框架、以及位于框架内的光电转换模块，透光前板用于接收太阳光辐射，接收的光能通过光电转换模块转换成电能，储存在太阳能电池中为路灯供电，同时，光电转换模块将接收的光辐射信号转成对应的电信号。
进一步的，还包括功率调节模块，该功率模块的设置是为了对路灯的开启和关闭进行调节，避免突然的开启和关闭对路灯的损坏，同时，也可以进一步节省能源。每个路灯配备一个功率调节模块，与一级控制器相连。在配备功率调节模块后，一级控制器接收到中央控制器的控制指令后，一级控制器控制功率模块进行如下操作：
关闭路灯时，将路灯光照度柔和降亮到最低功率，再关闭路灯；
打开路灯时，将路灯光照度柔和调亮直至到最大功率。
实施例2，一种路灯实时控制系统的实时控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，每个光感应模块分别检测对应的路灯周围环境的光强，并将光强的光信号转变成电信号传输至对应的一级信号处理模块进行分析处理；每个太阳能模块分别接收太阳光辐射，并将光辐射信号转换成电信号传输至对应的一级信号处理模块进行分析处理；每个一级信号处理模块分别将每个光感应模块输出的电信号进行分析处理，获取对应的路灯周围的能见度信息，并与预设的能见度阈值进行比较，同时，每个一级信号处理模块分别对每个太阳能模块接收到的光辐射信号对应的电信号进行分析处理，获取对应的路灯周围的辐照度信息，并与预设的辐照度阈值进行比较；
步骤2，每个红外探测模块分别检测对应路段内的人流量和车流量，并将红外信号传输至二级信号处理模块进行分析处理；每个二级信号处理模块分别将每个红外探测模块输出的红外信号进行分析处理，获取对应路段的人流量和车流量信息，并与预设的流量阈值进行比较；
步骤3，每个PM2.5检测模块分别检测区域中心空气中PM2.5颗粒的质量浓度，并将浓度信号传输至三级信号处理模块进行分析处理；每个三级信号处理模块分别将每个PM2.5检测模块出的浓度信号进行分析处理，获取对应区域内的PM2.5浓度信息，并与预设的浓度阈值进行比较；
步骤4，每个一级信号处理模块分别将包含能见度比较结果和辐射度比较结果的第一反馈信息发送至对应的一级控制器，若干一级控制器分别将第一反馈信息发送至对应的二级控制器；二级控制器接收若干一级控制器发送的第一反馈信息，并将若干第一反馈信息与二级信号处理模块输出的流量比较结果综合成第二反馈信息，若干二级控制器将各自综合的第二反馈信息分别发送至对应的三级控制器；三级控制器接收若干二级控制器发送的第二反馈信息，并将若干第二反馈信息与三级信号处理模块输出的浓度比较结果综合成第三反馈信息，若干三级控制器将各自综合的第三反馈信息发送至中央控制器；
步骤5，中央控制器根据若干第三反馈信息，分别解析出各个路灯的能见度比较结果和辐射度比较结果，各个路段的流量比较结果及各个区域内的浓度比较结果，根据需求制定控制策略，将第一控制指令下发至三级控制器，三级控制器根据接收到的第一控制指令，下发第二控制指令至二级控制器，二级控制器根据接收到的第二控制指令，下发第三控制指令至一级控制器；
步骤6，每个三级控制器根据各自接收到的第一控制指令，解析出对应的控制指令，并分解成若干第二控制指令，每个三级控制器下发若干第二控制指令至若干对应的二级控制器，每个二级控制器根据各自接收到的第二控制指令，解析出对应的控制指令，并分解成若干第三控制指令，每个二级控制器下发若干第三控制指令至若干对应的一级控制器，每个一级控制器根据各自接收到的第三控制指令控制对应路灯的开启和关闭。
本发明在制定控制策略时，将能见度、辐射度、PM2.5浓度、人流量和车流量均作为考虑的因素，多个因素同时互相制约，避免了环境亮暗的单一控制方式。只有当所有因素均满足开启条件时才开启对应的路灯，这样可以节省能源，避免单一判断条件导致的电能的浪费。例如，辐射度低于阈值时，但此时的能见度依旧很高，不开路灯完全不影响人、车的出行，此时如果按照辐射度的条件开启路灯，就会导致能源的浪费。再如，当PM2.5浓度值高于阈值时，但此时的能见度依旧很高，不开路灯完全不影响人、车的出行，此时如果按照辐射度的条件开启路灯，就会导致能源的浪费。
而当其中有一个因素不满足开启条件，首先需判断不满足开启条件的因素是否由于对应的光感应模块或太阳能模块或PM2.5检测模块的损坏导致，避免错判的情况发生。如果对应的光感应模块或太阳能模块或PM2.5检测模块在一段时间内(这个时间可以根据需求设定，比如8小时、10小时等等)一直没有反馈信息，判定该光感应模块或太阳能模块或损坏PM2.5检测模块，需要更换，此时，去除损坏模块的因素，根据其他的因素来判断开启或关闭即可。
为此，根据前述的考虑，本发明的中央控制器在制定控制策略时，按照如下方法：
如果一个路灯能见度低于能见度阈值且辐射度低于辐射度阈值且该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值，判定该路灯为开启；
如果一个路灯能见度低于能见度阈值，辐射度在一段时间间隔内采集不到信息，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭；
如果一个路灯的能见度在一段时间间隔内采集不到信息，辐射度低于辐射度阈值，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度高于能见度阈值，辐射度低于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度低于能见度阈值，辐射度高于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度高于能见度阈值，辐射度高于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯的能见度或辐射度在一段时间间隔内均采集不到信息，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭。
进一步的，本发明加入了红外探测模块探测的红外信号，对应人流量和车流量的信号，将其作为判定路灯开启和关闭的因素之一，避免了凌晨时段等人、车较少时持续照明导致的电能浪费，也避免了由于误判导致的人、车较多时没有照明导致的通行困难。在对红外探测模块的红外信号进行采集时，分析判定路灯全部开启或全部关闭前一定时间间隔内的人流量和车流量信号即可。
基于上述的考虑，本发明的中央控制器在制定控制策略时，进一步加入了如下判定条件：
如果一个路段内所有路灯均判定为开启，此时，当这个路段内的人流量和车流量较少时，判定该路段内的路灯间隔性开启；
如果一个路段内所有路灯均判定为关闭，此时，当这个路段内的人流量和车流量较多时，判定该路段内的路灯间隔性关闭。
例如，如果该路段的人流量和车流量较低时，将原本全部开启的路灯选择间隔性开启，例如，路的一侧开启第2、4、6、8、、、个路灯，路的另一侧开启1、3、5、7、、、个路灯，交叉性的开启路灯，既保证了该路段内的亮度，也避免了能源的浪费。如果该路段的人流量和车流量较高时，将原本全部关闭的路灯选择间隔性关闭，例如，路的一侧关闭第2、4、6、8、、、个路灯，路的另一侧关闭1、3、5、7、、、个路灯，交叉性的关闭路灯，既避免了能源的浪费，也保证了该路段内的亮度，使得人车能正常的通行。
进一步的，每个光感应模块每隔时间t1检测一次周围环境的光强，一段时间T1内连续检测n1次，光电感应模块将这n1个电信号均传输至信号处理模块进行分析处理；所述一级信号处理模块对这n1个电信号进行分析处理时，分别解析出对应的n1个能见度信息，并将其中最高的能见度和最低的能见度去除后取均值，获取路灯周围的能见度信息。例如，光感应模块每隔30s检测一次外界光亮度，每5分钟内连续检测10，去除其中变动最大的2个，取其他8个的平均值作为优先的能见度。这种方法，避免了周围环境的突变导致的检测不准确，使得光感应模块输出的测量信号更加准确，进一步提高了后续判定的准确性。
进一步的，步骤3中，每个PM2.5检测模块每隔时间t2检测一次空气中的PM2.5颗粒的质量浓度，一段时间T2内连续检测n2次，PM2.5检测模块将这n2个浓度信号均传输至二级信号处理模块进行分析处理；所述二级信号处理模块对这n2个浓度信号进行分析处理时，分别解析出对应的n2个能浓度信息，并将其中最高的浓度值和最低的浓度值去除后取均值，获取空气中的PM2.5的浓度信息。例如，PM2.5检测模块每隔60s检测一次PM2.5颗粒的质量浓度，每10分钟内连续检测10，去除其中变动最大的2个，取其他8个的平均值作为优先的能见度。这种方法，使得PM2.5检测模块输出的浓度信号更加准确，进一步提高了后续判定的准确性。
进一步的，通过功率模块对路灯的开启和关闭进行调节，避免突然的开启和关闭对路灯的损坏，同时，也可以进一步节省能源。步骤10中，每个一级控制器接收到第三控制指令后，如果第三控制指令是开启路灯，则一级控制器在一段时间内将路灯光照度柔和调亮直至到最大功率；如果第三控制指令是关闭路灯，则一级控制器在一段时间内将路灯光照度柔和降亮到最低功率，再关闭路灯。
本发明给每个路灯单独配置一级信号处理模块，实时处理每个路灯对应的光感应模块和太阳能模块输出的信号，提高信号的处理运算速度；每个路灯单独配置一级控制器，各个路灯之间的工作和控制互相不干扰，避免了一个路灯出现故障时导致整个路段路灯的失效。每个红外传感器配置一个二级信号处理模块，实时处理每个路段内的人流量和车流量信号，提高信号的处理运算速度；每个路段单独配置二级控制器，各个路段之间的工作和控制互相不干扰，避免了路段的控制错误，提高控制的准确性。每个PM2.5检测模块配置一个三级信号处理器，实时处理每个区域内的PM2.5浓度信号，提高信号的处理运算速度；每个区域内配置三级控制器，各个区域之间的工作和控制互相不干扰，避免了区域的控制错误，提高控制的准确性。本发明采用分级的控制方式，远程控制中心的中央控制器控制多个区域内的多个三级控制器，每个区域内的三级控制器控制多个路段内的二级控制器，每个路段内的二级控制器控制该路段上的多个路灯的一级控制器，所有路灯的信号不是直接在中央控制器内运算，而是分别独立运算后通过一级控制器、二级控制器和三级控制器上传至中央控制器，提高了控制路灯的时效性。配备的太阳能极板不仅可以给路灯供电，同时接收的光辐射信号也是判定路灯开启和关闭的因素之一。配备的PM2.5检测模块不仅可以检测空气中的PM2.5浓度，同时也将PM2.5浓度值作为判定路灯开启和关闭的因素之一，避免了雾霾等天气等影响导致的照明不足。配备的红外探测模块不仅可以检测路段内的人车流量，同时也将路段的人流量和车流量作为判定路灯开启和关闭的因素之一，避免了凌晨时段等人、车较少时持续照明导致的电能浪费。本发明的多个判定因素和多种控制方式，避免了环境亮暗的单一控制方式的不足，适应不同路段的节能需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种路灯实时控制系统，其特征在于，包括：设置在路灯上的一级控制器、光感应模块、太阳能模块和一级信号处理模块，设置在路段上的二级控制器、红外探测模块和二级信号处理模块，设置在区域中心的三级控制器、PM2.5检测模块和三级信号处理模块，设置在远程控制中心的中央控制器；
其中，所述光感应模块、所述太阳能模块的输出端均与所述一级信号处理模块的输入端相连，所述一级信号处理模块的输出端与所述一级控制器相连；所述红外探测模块的输出端与所述二级信号处理模块的输入端相连，所述二级信号处理模块的输出端与所述二级控制器相连；所述PM2.5检测模块的输出端与所述三级信号处理模块的输入端相连，所述三级信号处理模块的输出端与所述三级信号处理模块相连；
所述光感应模块用于检测路灯周围环境的光强，并将光强的光信号转变成电信号传输至所述一级信号处理模块进行分析处理；
所述太阳能模块用于接收太阳光辐射，并将光辐射信号转换成电信号传输至所述一级信号处理模块进行分析处理，同时所述太阳能模块将太阳能转换成电能为路灯供电；
所述红外探测模块用于检测人流量和车流量，并将红外信号传输至所述二级信号处理模块进行分析处理；
所述PM2.5检测模块用于检测空气中PM2.5颗粒的质量浓度，并将浓度信号传输至所述三级信号处理模块进行分析处理；
所述一级信号处理模块将所述光感应模块输出的电信号进行分析处理，获取路灯周围的能见度信息，并与预设的能见度阈值进行比较，将能见度比较结果依次通过所述一级控制器、所述二级控制器、所述三级控制器发送至所述中央控制器，同时，所述一级信号处理模块用于对所述太阳能模块接收到的辐射信号对应的电信号进行分析处理，获取路灯周围的辐照度信息，并与预设的辐照度阈值进行比较，将辐照度比较结果依次通过所述一级控制器、所述二级控制器、所述三级控制器发送至所述中央控制器；
所述二级信号处理模块将所述红外探测模块输出的红外信号进行分析处理，获取路段的人流量和车流量信息，并与预设的流量阈值进行比较，将流量比较结果依次通过所述二级控制器、所述三级控制器发送至所述中央控制器；
所述三级信号处理模块将所述PM2.5检测模块输出的浓度信号进行分析处理，获取区域内的PM2.5浓度信息，并与预设的浓度阈值进行比较，将浓度比较结果通过所述三级控制器发送至所述中央控制器；
所述中央控制器将能见度比较结果、辐射度比较结果、流量比较结果和浓度比较结果进行综合判定，制定路灯控制策略，并将控制策略依次通过所述三级控制器、所述二级控制器发送至所述一级控制器；
所述一级控制器根据所述中央控制器下发的控制指令实现对路灯的开启或关闭的控制。
2.根据权利要求1所述的路灯实时控制系统，其特征在于，所述一级控制器设有用于与所述二级控制器通信连接的第一信号发射模块和第三控制指令接收模块；
所述二级控制器设有用于与所述一级控制器通信连接的第一信号接收模块和第三控制指令发射模块、用于与所述三级控制器通信连接的第二信号发射模块和第二控制指令接收模块；
所述三级控制器设有用于与所述二级控制器通信连接的第二信号接收模块和第二控制指令发射模块、用于与所述中央控制器通信连接的第三信号发射模块和第一控制指令接收模块；
所述中央控制器设有用于与所述三级控制器通信连接的第三信号接收模块和第一控制指令发射模块。
3.根据权利要求1所述的路灯实时控制系统，其特征在于，所述一级信号处理模块将包含能见度比较结果、辐射度比较结果的第一反馈信息发送至所述一级控制器，所述一级控制器将第一反馈信息发送至二级控制器，所述二级控制器接收若干一级控制器发送的第一反馈信息，并与所述二级信号处理模块输出的流量比较结果综合成第二反馈信息发送至三级控制器，所述三级控制器接收若干二级控制器发送的第二反馈信息，并与所述三级信号处理模块输出的浓度比较结果综合成第三反馈信息发送至中央控制器；
所述中央控制器根据第三反馈信息，解析出各个路灯的能见度比较结果和辐射度比较结果，各个路段的流量比较结果及各个区域内的浓度比较结果，根据需求制定控制策略，将第一控制指令下发至所述三级控制器，所述三级控制器根据接收到的第一控制指令，下发第二控制指令至所述二级控制器，所述二级控制器根据接收到的第二控制指令，下发第三控制指令至所述一级控制器，所述一级控制器根据第三控制指令控制对应路灯的开启和关闭。
4.根据权利要求1所述的路灯实时控制系统，其特征在于，所述光感应模块包括发送器、光学元件、接收器和检测电路，所述发送器不间断地发射光束，发出的光束经过所述光学元件聚焦后被所述接收器接收，接收的光信号通过所述检测电路滤出有效光信号，并转换成电信号。
5.根据权利要求1所述的路灯实时控制系统，其特征在于，所述太阳能模块包含背板、透光前板、设置于背板与透光前板之间的太阳能电池，用以固定背板和透光前板的框架、以及位于框架内的光电转换模块，所述透光前板用于接收太阳光辐射，接收的光能通过所述光电转换模块转换成电能，储存在所述太阳能电池中为路灯供电，同时，所述光电转换模块将接收的光辐射信号转成对应的电信号。
6.一种路灯实时控制系统的实时控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，每个光感应模块分别检测对应的路灯周围环境的光强，并将光强的光信号转变成电信号传输至对应的一级信号处理模块进行分析处理；每个太阳能模块分别接收太阳光辐射，并将光辐射信号转换成电信号传输至对应的一级信号处理模块进行分析处理；每个一级信号处理模块分别将每个光感应模块输出的电信号进行分析处理，获取对应的路灯周围的能见度信息，并与预设的能见度阈值进行比较，同时，每个一级信号处理模块分别对每个太阳能模块接收到的光辐射信号对应的电信号进行分析处理，获取对应的路灯周围的辐照度信息，并与预设的辐照度阈值进行比较；
步骤2，每个红外探测模块分别检测对应路段内的人流量和车流量，并将红外信号传输至二级信号处理模块进行分析处理；每个二级信号处理模块分别将每个红外探测模块输出的红外信号进行分析处理，获取对应路段的人流量和车流量信息，并与预设的流量阈值进行比较；
步骤3，每个PM2.5检测模块分别检测区域中心空气中PM2.5颗粒的质量浓度，并将浓度信号传输至三级信号处理模块进行分析处理；每个三级信号处理模块分别将每个PM2.5检测模块出的浓度信号进行分析处理，获取对应区域内的PM2.5浓度信息，并与预设的浓度阈值进行比较；
步骤4，每个一级信号处理模块分别将包含能见度比较结果和辐射度比较结果的第一反馈信息发送至对应的一级控制器，若干一级控制器分别将第一反馈信息发送至对应的二级控制器；所述二级控制器接收若干一级控制器发送的第一反馈信息，并将若干第一反馈信息与所述二级信号处理模块输出的流量比较结果综合成第二反馈信息，若干二级控制器将各自综合的第二反馈信息分别发送至对应的三级控制器；所述三级控制器接收若干二级控制器发送的第二反馈信息，并将若干第二反馈信息与所述三级信号处理模块输出的浓度比较结果综合成第三反馈信息，若干三级控制器将各自综合的第三反馈信息发送至中央控制器；
步骤5，所述中央控制器根据若干第三反馈信息，分别解析出各个路灯的能见度比较结果和辐射度比较结果，各个路段的流量比较结果及各个区域内的浓度比较结果，根据需求制定控制策略，将第一控制指令下发至所述三级控制器，所述三级控制器根据接收到的第一控制指令，下发第二控制指令至所述二级控制器，所述二级控制器根据接收到的第二控制指令，下发第三控制指令至所述一级控制器；
步骤6，每个三级控制器根据各自接收到的第一控制指令，解析出对应的控制指令，并分解成若干第二控制指令，每个三级控制器下发若干第二控制指令至若干对应的二级控制器，每个二级控制器根据各自接收到的第二控制指令，解析出对应的控制指令，并分解成若干第三控制指令，每个二级控制器下发若干第三控制指令至若干对应的一级控制器，每个一级控制器根据各自接收到的第三控制指令控制对应路灯的开启和关闭。
7.根据权利要求6所述的实时控制方法，其特征在于，步骤5中，所述中央控制器在制定控制策略时，按照如下方法：
如果一个路灯能见度低于能见度阈值且辐射度低于辐射度阈值且该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值，此时，判定该路灯为开启；
如果一个路灯能见度低于能见度阈值，辐射度在一段时间间隔内采集不到信息，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭；
如果一个路灯的能见度在一段时间间隔内采集不到信息，辐射度低于辐射度阈值，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度高于能见度阈值，辐射度低于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度低于能见度阈值，辐射度高于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯能见度高于能见度阈值，辐射度高于辐射度阈值，此时，不论该路灯对应区域内的PM2.5浓度是否高于浓度阈值，均判定该路灯为关闭；
如果一个路灯的能见度或辐射度在一段时间间隔内均采集不到信息，此时，当该路灯对应区域内的PM2.5浓度高于浓度阈值时，判定该路灯为开启，而当该路灯对应区域内的PM2.5浓度低于浓度阈值时，判定该路灯为关闭。
8.根据权利要求7所述的实时控制方法，其特征在于，如果一个路段内所有路灯均判定为开启，此时，当这个路段内的人流量和车流量较少时，判定该路段内的路灯间隔性开启；
如果一个路段内所有路灯均判定为关闭，此时，当这个路段内的人流量和车流量较多时，判定该路段内的路灯间隔性关闭。
9.根据权利要求6所述的实时控制方法，其特征在于，步骤1中，每个光感应模块每隔时间t1检测一次周围环境的光强，一段时间T1内连续检测n1次，光电感应模块将这n1个电信号均传输至信号处理模块进行分析处理；所述一级信号处理模块对这n1个电信号进行分析处理时，分别解析出对应的n1个能见度信息，并将其中最高的能见度和最低的能见度去除后取均值，获取路灯周围的能见度信息。
10.根据权利要求6所述的实时控制方法，其特征在于，步骤3中，每个PM2.5检测模块每隔时间t2检测一次空气中的PM2.5颗粒的质量浓度，一段时间T2内连续检测n2次，PM2.5检测模块将这n2个浓度信号均传输至二级信号处理模块进行分析处理；所述二级信号处理模块对这n2个浓度信号进行分析处理时，分别解析出对应的n2个能浓度信息，并将其中最高的浓度值和最低的浓度值去除后取均值，获取空气中的PM2.5的浓度信息。
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Effective date of registration: 20201230 Address after: 236200 Yangwei village, Chuigang Township, Yingshang County, Fuyang City, Anhui Province Patentee after: Anhui Muzhuang farming technology Co.,Ltd. Address before: 100085 Building 32-1-1-100, Pioneer Middle Road, Haidian District, Beijing Patentee before: BEIJING JUNBO NETWORK TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20220426 Address after: 523000 building 3, No. 220, buchao Road, Chang'an Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: DONGGUAN DINGMAO SPRAY PURIFICATION SYSTEM Co.,Ltd. Address before: 236200 Yangwei village, Chuigang Township, Yingshang County, Fuyang City, Anhui Province Patentee before: Anhui Muzhuang farming technology Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20230828 Address after: Room 2103, Office Building 1, No. 213 Funing Road, Zumiao Street, Chancheng District, Foshan City, Guangdong Province, 528000, F008 Patentee after: Foshan Huayue Intellectual Property Operation Co.,Ltd. Address before: 523000 building 3, No. 220, buchao Road, Chang'an Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee before: DONGGUAN DINGMAO SPRAY PURIFICATION SYSTEM Co.,Ltd. |
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