CN108105680A - 北斗智慧路灯及北斗高精度定位服务系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种北斗智慧路灯及北斗高精度定位服务系统，包括灯杆、灯、单灯控制器和北斗定位模块，单灯控制器包括电源处理模块、微处理器模块、驱动电路模块和无线信号收发模块，电源处理模块分别与市电、微处理器模块、北斗定位模块和灯驱动电源相连，微处理器模块分别与驱动电路模块和无线信号收发模块相连，驱动电路模块与灯驱动电源相连，无线信号收发模块和北斗定位模块分别与远程智能终端相连。本发明北斗智慧路灯可以有效控制能源消耗，大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，降低维护和管理成本并利用计算等信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析，使得城市道路照明达到“智慧”状态。
Description
技术领域
本发明涉及路灯技术领域，具体来说，涉及一种北斗智慧路灯及北斗高精度定位服务系统。
背景技术
随着物联网、下一代互联网、云计算等新一代信息技术的广泛应用，智慧城市已成为必然趋势。
智慧照明，是智慧城市的重要组成部分。它运用城市传感器和现代通信技术将城市中的路灯串联起来，形成物联网，实现对路灯的远程集中控制与管理。
智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。
路灯作为道路上重要的设施，长期以来均遵照《城市道路照明设计标准》进行标准化的设计、建设，使得路灯在道路上呈现明细的规律化分布，同时随着城镇化进程，路灯分布越来越广泛，更是随着道路延伸到城市的各个角落，是城市的骨架，利用好路灯资源，支撑智慧城市建设。
发明内容
本发明的目的在于提出一种北斗智慧路灯及北斗高精度定位服务系统，以实现建设智慧城市的目的。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
北斗智慧路灯，包括灯杆和灯，还包括单灯控制器和北斗定位模块，所述单灯控制器包括电源处理模块、微处理器模块、驱动电路模块和无线信号收发模块，所述电源处理模块分别与市电、微处理器模块、北斗定位模块和灯驱动电源相连，所述微处理器模块分别与驱动电路模块和无线信号收发模块相连，所述驱动电路模块与灯驱动电源相连，所述无线信号收发模块和北斗定位模块分别与远程智能终端相连；
所述电源处理模块用于将市电转化为直流电给微处理器模块和北斗定位模块提供电源并将市电直接提供给灯驱动电源；
所述微处理器模块用于控制电源处理模块和灯驱动电源连接电路的通断；
所述驱动电路模块用于调节灯的亮度。
进一步的，还包括设于灯杆上的5G微基站。
进一步的，还包括设于灯杆上的电子显示屏，所述电子显示屏通过无线信号收发模块与远程智能终端相连。
进一步的，还包括设于灯杆上的充电桩接口，所述充电桩接口与电源处理模块相连。
进一步的，还包括设于灯杆上的信息采集模块，所述信息采集模块与远程智能终端相连，所述信息采集模块包括气象采集模块、固体颗粒物浓度采集模块、视频图像采集模块、噪声采集模块、氮氧化物浓度采集模块和硫氧化物浓度采集模块中的一种或多种，所述气象采集模块包括气温采集模块、湿度采集模块和天气采集模块。
进一步的，所述信息采集模块还包括光照强度采集模块，所述光照强度采集模块连接有光照强度分析模块，所述光照强度分析模块与驱动电路模块相连，所述光照强度分析模块用于将光照强度采集模块采集的光照强度值与其内设定的光照强度范围值相比，并根据光照强度采集模块采集的光照强度值落入光照强度分析模块内设定的光照强度范围值的情况向驱动电路模块发出对应的控制信号。
进一步的，还包括与电源处理模块相连的路灯自动巡检模块，所述路灯自动巡检模块通过无线信号收发模块与远程智能终端相连。
进一步的，还包括设于灯杆上的便民互动显示屏，所述便民互动显示屏分别与电源处理模块和信息采集模块相连，所述便民互动显示屏还通过无线信号收发模块与远程智能终端相连。
进一步的，还包括时钟控制模块，所述时钟控制模块用于控制所述无线信号收发模块发射信号的时间和频率。
北斗高精度定位服务系统，包括若干如上所述的北斗智慧路灯，所述灯杆上设有与北斗定位模块相连的北斗定位数据播发系统。
本发明的有益效果：本发明北斗智慧路灯可以有效控制能源消耗，大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，降低维护和管理成本并利用计算等信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析，对包括民生、环境、公共安全等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策支持，使得城市道路照明达到“智慧”状态。以北斗+物联网技术为技术基础，以通讯设备和网络为纽带，综合无线通信网络、计算机控制系统、物联网技术、地理信息系统技术，以先进的计算机技术为保障的程序化、模块化、网络化、智能化的智能控制系统。通过本发明方案，可为城市建设智慧城市基础设施“三张网”即“高精度位置服务网络”、“城市综合信息采集网络”以及“5G 通讯网络及无线物联网络”。
附图说明
图1是本发明所述的北斗智慧路灯的工作结构示意图。
图2时本发明所述的信息采集模块的结构示意图。
图3是本发明所述的北斗智慧路灯的结构示意图。
图中所示：
1-市电；2-电源处理模块；3-微处理器模块；4-驱动电路模块；5-灯驱动电源；6-信息采集模块；6a-光照强度采集模块；6b-气象采集模块；6c-固体颗粒物浓度采集模块；6d-视频图像采集模块；6e-噪声采集模块；6f-氮氧化物浓度采集模块；6g-硫氧化物浓度采集模块；6h-气温采集模块；6i-湿度采集模块；6j-天气采集模块；7-无线信号收发模块；8-时钟控制模块；9-北斗定位模块；10-远程智能终端；11-便民互动显示屏；12-电子显示屏；13-LED灯；14-灯杆；15-充电桩接口。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，根据本发明的实施例所述的北斗智慧路灯，包括灯杆14和LED灯13，还包括单灯控制器和北斗定位模块9，所述单灯控制器包括电源处理模块2、微处理器模块3、驱动电路模块4和无线信号收发模块7，所述电源处理模块2分别与市电1、微处理器模块3、北斗定位模块9和灯驱动电源5相连，所述微处理器模块3分别与驱动电路模块4和无线信号收发模块7相连，所述驱动电路模块4与灯驱动电源5相连，所述无线信号收发模块7和北斗定位模块9分别与远程智能终端10相连。具体的，所述电源处理模块2将市电转化为直流电给微处理器模块3和北斗定位模块9提供电源并将市电直接提供给灯驱动电源5。所述电源处理模块2通过继电器与灯驱动电源5相连，所述微处理器模块3通过控制继电器的通断来控制电源处理模块2和灯驱动电源5连接电路的通断。所述驱动电路模块4包括0~10V驱动电路模块和10V PWM驱动电路模块，所述0~10V驱动电路模块将微处理器模块3输出的模拟电压变换成0~10V电压，用于调节LED亮度；所述10V PWM驱动电路模块，将微处理器模块3输出的PWM信号变化成10V PWM信号，用于调节LED亮度。所述无线信号收发模块7包括4G信号收发模块、3G信号收发模块、NB-IoT信号收发模块或者GPRS信号收发模块，在本实施例中，优选的，所述无线信号收发模块7选用NB-IoT信号收发模块。NB-IoT信号收发模块（NB-IoT窄带物联网）采用的频率为官方授权频段，支持大量连接，数据通信安全可靠，信号覆盖范围广，部署方便。在实际操作时，如果北斗智慧路灯位于NB-IoT信号部署范围内，可直接部署本发明的北斗智慧路灯；如果北斗智慧路灯不处于NB-IoT信号部署范围内，可先向运行商申请开通NB-IoT信号，然后再部署本发明的北斗智慧路灯。目前NB-IoT信号收发模块可利用灯杆14上设有的5G微基站实现NB-IoT信号的快速覆盖。另外，在灯杆14上布置5G微基站，充分利用了路灯的广泛性与隐蔽性，解决基站建设场地难、投入大与信号强度不足问题，为三大运营商与铁塔公司未来发展提供了另一种可能。
进一步的，还包括设于灯杆14上的电子显示屏12，所述电子显示屏12通过无线信号收发模块7与远程智能终端10相连。北斗智慧路灯自带电子显示屏12可用于广告运营，运用智能化的手段管理广告，控制不同时间段的广告内容，不同区域投放不同广告，增加广告效应。
进一步的，还包括设于灯杆14上的充电桩接口15，所述充电桩接口15与电源处理模块2相连。
进一步的，还包括设于灯杆14上的信息采集模块6，所述信息采集模块6与远程智能终端10相连，所述信息采集模块6包括气象采集模块6b、固体颗粒物浓度采集模块6c、视频图像采集模块6d、噪声采集模块6e、氮氧化物浓度采集模块6f和硫氧化物浓度采集模块6g中的一种或多种，所述气象采集模块6b包括气温采集模块6h、湿度采集模块6i和天气采集模块6j。信息采集模块6能够将雨、雪、雾霾、PM2.5、噪声、S02、N02、车辆尾气浓度、工厂有害气体排放、道路车辆视频信息等环境指标实时监测，并通过NB-IoT窄带物联网将数据传送到远程智能终端。所述信息采集模块6形成了城市信息采集系统，采集城市人员、车辆、气象、环境、环卫信息，为智慧城市智慧决策提供大数据支持。
进一步的，所述信息采集模块6还包括光照强度采集模块6a，所述光照强度采集模块6a连接有光照强度分析模块（图中未示），所述光照强度分析模块与驱动电路模块4相连，所述光照强度分析模块用于将光照强度采集模块采集6a的光照强度值与其内设定的光照强度范围值相比，并根据光照强度采集模块6a采集的光照强度值落入光照强度分析模块内设定的光照强度范围值的情况向驱动电路模块4发出对应的控制信号。具体的，技术人员依据日光强度对人视野的影响以及本发明北斗智慧路灯不同光照强度对路面的照明效果设定不同的日光强度范围值，光照强度采集模块6a采集的光照强度值落入到哪个日光强度范围值内，光照强度分析模块就向驱动电路模块4发出控制信号，驱动电路模块4接收所述控制信号，调节LED灯达到相应的光照强度。
需要说明的是，远程智能终端10也可以向单灯控制器发送指令调节LED灯13的亮度。具体的，技术人员可将远程智能终端10的指令优先级设置的高于光照强度分析模块的指令优先级。在光照强度分析模块对LED灯的光照强度调节达不到要求时，远程智能终端10可超越光照强度分析模块直接调节LED灯13的亮度。
进一步的，还包括与电源处理模块2相连的路灯自动巡检模块，所述路灯自动巡检模块2通过无线信号收发模块7与远程智能终端10相连。路灯自动巡检模块结合北斗定位模块可提示故障路灯的准确位置和具体问题，大大缩短了故障抢修时间，降低了运维成本。
进一步的，还包括设于灯杆14上的便民互动显示屏11，所述便民互动显示屏11分别与电源处理模块2和信息采集模块6相连，所述便民互动显示屏11还通过无线信号收发模块7与远程智能终端10相连。便民互动显示屏11可根据北斗智慧路灯布置位置的不同发布不同的便民信息。如：位于商业中心时，可用于展示商区店铺位置、介绍、用户评价、人流量等相关信息查询；位于景区时，可用于景区景点位置、介绍、用户评价、人流量等相关信息查询；位于小区周边时，可用于房地产商、4S店、招聘信息等相关信息查询。另外，便民互动显示屏11上还可集成水电燃气支付功能。
进一步的，还包括时钟控制模块8，所述时钟控制模块8用于控制所述无线信号收发模块7发射信号的时间和频率。根据季节的不同技术人员可调节无线信号收发模块7发射信号的时间和频率。信号采用周期性发送有利于提高远端智能终端10所得信息的精准性，一方面节约了系统存储资源和计算资源，另一方面也节约了能源。
本发明北斗智慧路灯还有一个重要作用在于建立了城市精准的监控网和照明网。路灯监控包括公安交通，刑侦，技防，治安等功能，通过监控视频图像传输通道将路面交通情况实时上传到道路监控指挥中心，中心值班人员可以据此及时了解各区域路面状况，以便调整各路口车辆流量，确保交通通畅。对监控路面车辆的违章情况，能及时发现并安排处理道路交通事故等，而且可以为交通、治安等各类案件的侦破提供技术支持，大大提高公安机关执法办案的水平和效率。
本发明还公开了一种北斗高精度定位服务系统，包括若干如上所述的北斗智慧路灯，所述灯杆14上设有与北斗定位模块相连的北斗定位数据播发系统。本发明北斗高精度定位服务系统以遍布全城的路灯灯杆14为支撑，组成覆盖全城的高精度位置服务网络，提高高精度定位服务。系统由北斗基准站网高精度数据处理、数据播发和用户定位终端三个主要部分组成，可为手持机、车载终端等定位增强设备的注册用户提供平面优于0.5米、高程优于1米的高精度实时位置服务。其中，网络播发模式基于互联网，服务范围覆盖全区，广泛应用于智能交通、现代物流、智慧旅游、电力燃气、智慧养老等领域。无线电广播模式是通过调频广播电台实现区域覆盖，可应用于应急抢险、减灾防灾等领域，提升应急保障能力；支持车道级导航和无人驾驶导航服务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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.北斗智慧路灯，包括灯杆和灯，其特征在于，还包括单灯控制器和北斗定位模块，所述单灯控制器包括电源处理模块、微处理器模块、驱动电路模块和无线信号收发模块，所述电源处理模块分别与市电、微处理器模块、北斗定位模块和灯驱动电源相连，所述微处理器模块分别与驱动电路模块和无线信号收发模块相连，所述驱动电路模块与灯驱动电源相连，所述无线信号收发模块和北斗定位模块分别与远程智能终端相连；
所述电源处理模块用于将市电转化为直流电给微处理器模块和北斗定位模块提供电源并将市电直接提供给灯驱动电源；
所述微处理器模块用于控制电源处理模块和灯驱动电源连接电路的通断；
所述驱动电路模块用于调节灯的亮度。
2.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括设于灯杆上的5G微基站。
3.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括设于灯杆上的电子显示屏，所述电子显示屏通过无线信号收发模块与远程智能终端相连。
4.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括设于灯杆上的充电桩接口，所述充电桩接口与电源处理模块相连。
5.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括设于灯杆上的信息采集模块，所述信息采集模块与远程智能终端相连，所述信息采集模块包括气象采集模块、固体颗粒物浓度采集模块、视频图像采集模块、噪声采集模块、氮氧化物浓度采集模块和硫氧化物浓度采集模块中的一种或多种，所述气象采集模块包括气温采集模块、湿度采集模块和天气采集模块。
6.根据权利要求5所述的北斗智慧路灯，其特征在于，所述信息采集模块还包括光照强度采集模块，所述光照强度采集模块连接有光照强度分析模块，所述光照强度分析模块与驱动电路模块相连，所述光照强度分析模块用于将光照强度采集模块采集的光照强度值与其内设定的光照强度范围值相比，并根据光照强度采集模块采集的光照强度值落入光照强度分析模块内设定的光照强度范围值的情况向驱动电路模块发出对应的控制信号。
7.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括与电源处理模块相连的路灯自动巡检模块，所述路灯自动巡检模块通过无线信号收发模块与远程智能终端相连。
8.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括设于灯杆上的便民互动显示屏，所述便民互动显示屏分别与电源处理模块和信息采集模块相连，所述便民互动显示屏还通过无线信号收发模块与远程智能终端相连。
9.根据权利要求1所述的北斗智慧路灯，其特征在于，还包括时钟控制模块，所述时钟控制模块用于控制所述无线信号收发模块发射信号的时间和频率。
10.北斗高精度定位服务系统，其特征在于，包括若干如权利要求1-9中任一项所述的北斗智慧路灯，所述灯杆上设有与北斗定位模块相连的北斗定位数据播发系统。
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