CN109195278B - 智慧灯塔系统及智慧灯塔实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧灯塔系统及智慧灯塔实现方法，其中智慧灯塔系统包括智慧灯塔和连接于智慧灯塔的云平台，所述智慧灯塔安装于路灯灯杆上，所述智慧灯塔包括固定在路灯灯杆上的承载平台，所述承载平台上安装有相互连接的控制终端和电源组，以及分别连接于所述控制终端和电源组的微基站、微气象站、摄像头和2P/1P智能开关，所述电源组和控制终端还连接于路灯；所述云平台包括微基站管理模块、路灯管理模块和数据服务模块。本发明将路灯监控控制和基站监控控制整合进一个控制终端，方便管控和维护，同时有效合理地利用现成布线资源。
Description
技术领域
本发明属于物联网技术领域，尤其是涉及一种智慧灯塔系统及智慧灯塔实现方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，城市规模不断壮大，路灯作为城市照明的公共基础设施，不但是城市建设的重要组成部分而且与人们的日常生活密不可分，在城市的社会治安、交通安全和市容市貌中扮演着不可估量的角色。与此同时，路灯管理和控制水平的先进与否，直接反应着城市现代化文明程度的高低。随着无线通信技术的发展，建设一套高自动化程度、高可靠运行的路灯监控系统已经成为建设现代化大都市的一个重要标志。
为了提供路灯监控系统，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种申请号为201610316357.X的智能路灯控制系统，包含路灯控制终端、路灯监控子站、路灯管理中心，路灯控制终端采集路灯节点的电压、电流、功率信息，并把数据上传给路灯监控子站；路灯控制终端接收来自路灯监控子站下达的命令，执行操作，实现路灯的开关控制和亮度调节；路灯控制终端解析和处理接收到的数据包，通过射频传输模块收发数据，路灯监控子站维护其所在道路上所有路灯控制终端的节点信息，并把相应数据传送到路灯管理中心。本方案在硬件实施上需要增加大量的路灯监控子站，基础投入比较大，浪费资源，并且系统功能单一，无法与城市建设的其他设备同时进行管控。
而在城市建设中通常需要安装微基站以保证用户的通信顺畅，微基站通常需要通过承载平台安装在高楼、交通要道，小区内部等位置，现有技术中的微基站存在承载平台承载重量有限，结构复杂等缺点，且微基站相对于其他城市建设设备，例如路灯、红绿灯等都是分开管控，造成城市电路的复杂化。此外，路灯和红绿灯等城市建设属于市政设施，而微基站属于运营商设施，若要将两者结合，需要将两者在能耗方面分开计量，否则会造成能耗不清导致无人买账或重复计费的情况。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能将路灯监控和微基站监控整合在一起的智慧灯塔系统；
本发明的另一目的是提供一种智慧灯塔实现方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种智慧灯塔系统，包括智慧灯塔和连接于智慧灯塔的云平台，所述智慧灯塔安装于路灯灯杆上，所述智慧灯塔包括固定在路灯灯杆上的承载平台，所述承载平台上安装有相互连接的控制终端和电源组，以及分别连接于所述控制终端和电源组的微基站、微气象站、摄像头和2P/1P智能开关，所述电源组和控制终端还连接于路灯；所述云平台包括微基站管理模块、路灯管理模块和数据服务模块。
在上述的智慧灯塔中，所述控制终端集成于一集成盒内，所述2P/1P智能开关卡扣连接在所述集成盒一旁，且所述控制终端包括集成于集成盒内的MCU模块，所述2P/1P智能开关通过485通讯电路连接于所述MCU模块以将检测数据发送给所述MCU模块，所述集成盒内还集成有连接于所述MCU模块的倾角传感器和水浸传感器。
在上述的智慧灯塔中，所述控制终端通过以太网、数据网、NBIOT或电力线载波中的任意一种或多种远程连接云平台。
在上述的智慧灯塔中，所述微气象站包括若干传感器设备，所述传感器设备包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器、PM2.5监测传感器、风速传感器和倾角传感器中的任意一种或多种的结合，所述控制终端通过POE+RS485接口连接各个传感器设备以接收各个传感器设备的检测数据。
在上述的智慧灯塔中，所述电源组包括电池电源组和市电电源组，所述市电电源组用于接收并处理市电电源；所述电池电源组用于存储市电电源，并在市电电源中断的情况下为负载供电，所述电源组连接有交直流转换电路，且所述电源组包括有微基站电源供电、路灯电源供电和设备电源供电在内的多组输出供电。
在上述的智慧灯塔中，所述2P/1P智能开关分别连接于微基站电源供电输入端和路灯电源供电输入端以分别对微基站电使用量与路灯电使用量进行测量，且所述2P/1P智能开关将测量数据发送给所述控制终端。
在上述的智慧灯塔中，所述微基站管理模块用于接收微基站的多种运行状态信息，并在特定情况下向微基站发送相应的远程控制命令；所述路灯管理模块用于接收微气象站检测到的当前环境信息和控制终端接收到的路灯状态信息，并根据环境信息和路灯状态信息对路灯灯杆上的单灯、多灯进行运行管理；所述数据服务器用于提供包括接口服务、网络服务、通讯服务和计算服务的数据服务。
在上述的智慧灯塔中，所述承载平台包括紧固件和承载件，且所述紧固件抱箍环绕在路灯灯杆上，承载件周向固定在紧固件上；所述紧固件包括至少两个呈弧形的子紧固件，所述子紧固件通过合围抱箍路灯灯杆的方式紧固在路灯灯杆上。
在上述的智慧灯塔中，所述子紧固件的两端分别折形向外延伸有连接部，所述连接部上开设有至少一个连接孔，相邻子紧固件之间通过穿过连接孔的弧形杆相连接，所述承载件包括所述弧形杆；所述集成盒、2P/1P智能开关和电源组位于同一系统盒子内，所述系统盒子、微基站的外壳，以及弧形杆上均开设有螺纹孔，且所述系统盒子和微基站通过螺钉挂载在所述弧形杆上。
一种智慧灯塔实现方法，包括：
A.电源组接出多个回路以分别为微基站、控制终端、微气象站、摄像头和2P/1P智能开关供电；
B.2P/1P智能开关对路灯用电量和微基站用电量进行测量，并将测量结果发送给控制终端；
C.控制终端监控微基站运行状态、路灯运行状态和当前环境状态，并将监控结果发送给云平台；
D.云平台根据监控结果将用于控制微基站和路灯的远程控制命令发送给控制终端以远程控制所述微基站和路灯。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：通过控制终端监测微基站和路灯的工作状态，通过电源组为各个设备提供电能，为5G微基站部署和维护起到重要指导作用；通过将路灯监控控制和微基站监控控制整合进一个控制终端，通过微基站的部署，顺带实现对路灯的抄读和控制，有效合理地利用现成布线资源，避免社会资源重复浪费；整合微基站监控、路灯监控等功能，将数据集中在同一的平台上展现，方便统一管控和维护；将路灯电量与微基站电量分开监控，避免能耗不清的情况。
说明书附图
图1是本发明系统结构框图；
图2是本发明集成盒与1P/2P智能开关的连接示意图；
图3是本发明WEB服务架构图；
图4是本发明前置机架构图；
图5是本发明云平台结构框图；
图6是本发明智慧灯塔实现方法；
图7是本发明智慧灯塔安装结构图；
图8是图7中A部分的放大图；
图9是图7中B部分的放大图；
图10是紧固件的主视图。
附图标记：路灯灯杆1；承载平台2；紧固件21；子紧固件211；连接部212；连接孔213；承载件22；弧形杆221；安装板23；系统盒子3；控制终端32；电源组33；微气象站34；传感器设备341；摄像头35；2P/1P智能开关36；集成盒37；微基站4；路灯5；螺纹孔7；云平台8；微基站管理模块81；路灯管理模块82；数据服务模块83。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种智慧灯塔系统和连接于智慧灯塔的云平台8，智慧灯塔安装于路灯灯杆1上。
具体地，智慧灯塔包括固定在路灯灯杆1上的承载平台2，所述承载平台2上安装有相互连接的控制终端32和电源组33，以及分别连接于所述控制终端32和电源组33的微基站4、微气象站34、摄像头35和2P/1P智能开关36，所述电源组33和控制终端32还连接于路灯5。这里的摄像头35主要用来观察微基站4现场信息；2P/1P智能开关36选用型号为GTS-X18C01/GTS-X18C02的2P智能开关，主要功能有电流测量、智能安全跳闸(过流跳闸、自动重合跳闸)、远程安全告警、远程及本地开关定时开关灯。其主要包括控制芯片，以及分别与控制芯片连接的电量计量电路、继电器电路、存储电路485通讯电路和电源连接电路，该智能开关使用的是现有技术，故对其具体结构以及内部电路结构不在此进行赘述。
路灯5的控制程序可以下载在控制终端32的MCU中，直接由控制终端32控制路灯5状态，同时控制终端32获取路灯5状态。
如图2所示，这里的控制终端32集成于一集成盒37内，所述2P/1P智能开关36卡扣连接在所述集成盒37一旁，且控制终端32包括集成于集成盒37内的MCU模块，2P/1P智能开关36通过485通讯电路连接于MCU模块以将检测数据发送给MCU模块，此外，集成盒37内还可以集成有连接于MCU模块的倾角传感器和水浸传感器。通过倾角传感器和水浸传感器对控制终端32所在的集成盒37进行是否倾斜或者是否进水进行检测。
进一步地，电源组33包括电池电源组和市电电源组，例如UPS辅助电源，市电电源组用于接收并处理市电电源，主要是将市电进行稳压处理后输出给负载；电池电源组用于存储市电电源，并在市电电源中断的情况下切换为电池电源组为负载供电。具体地，电源组33连接有交直流转换电路，且电源组33包括有微基站电源供电、路灯电源供电和设备电源供电在内的多组输出供电，实现分别对微基站4、路灯5和其他设备的双电源组供电。
其中，2P智能开关分别连接于微基站电源供电输入端和路灯电源供电输入端，通过2P智能开关对微基站4和路灯5进行定时开关控制、安全跳闸保护等，并采集微基站和路灯的供电电压、电流、功率、功率因素和使用电量等参数，然后2P智能开关将测量数据发送给控制终端32，控制终端32再将接收到的数据发送给云平台8以实现对路灯和微基站的监控。
进一步地，微气象站34包括若干传感器设备34，所述传感器设备34包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器、PM2.5监测传感器、风速传感器和倾角传感器等传感器设备34，所述微基站4通过POE+RS485接口连接各个传感器设备34以接收各个传感器设备的检测数据。
具体地，云平台8根据接收到的数据获取微基站4多种运行状态信息，并在特定情况下通过控制终端32向微基站4发送相应的远程控制命令；同样地，云平台8根据接收到的环境信息和路灯5状态信息实现对路灯5健康状态的监测，包括开关灯次数监测、开灯时长监测、启动波形监测等，同时对路灯灯杆1上的单灯、多灯进行运行管理，包括远程开关灯控制、定时策略控制、分组控制、照度实时控制和调光控制等。
具体地，控制终端32通过以太网、数据网、NBIOT或电力线载波中的任意一种或多种远程连接云平台8，这里优选使用以太网和4G网络连接云平台8。
如图3(WEB服务架构图)和图4(前置机架构图)所示，这里的云平台8采用成熟的IOT云平台8架构，架构主要由WEB服务、前置机服务、数据库等组成。云平台8主要有以下作用：1、连接并管理设备；前置机支持HTTP、WebSockets和MQTT，可最大限度地减少代码在设备上占用的空间并降低带宽要求；2、保护设备连接和数据，在所有连接点范围内提供身份验证和端到端加密服务，保证不会在没有可靠标识的情况下在设备和云平台8之间交换数据，保证数据安全。此外，这里的应用层通过应用具有详细权限的政策来保护对设备和应用程序的访问权限；3、处理设备数据并对其执行操作，应用层按照定义的业务规则快速筛选、转换和处理设备数据，应用层也可以随时更新规则以实施新设备和应用程序功能；4、读取和设置设备状态，保存获取到的设备最新状态，以便供用户随时进度读取或设置，使设备对应用程序来说，似乎始终处于在线状态，这表示应用层可以读取设备的状态(即使它已断开连接)，并且允许设置设备状态，并在设备重新连接后实施该状态。
如图5所示，云平台8包括微基站管理模块81、路灯管理模块82和数据服务模块83。其中，所述微基站管理模块81用于接收微基站4的多种运行状态信息，并在特定情况下向微基站4发送相应的远程控制命令；所述路灯管理模块82用于接收微气象站34检测到的当前环境信息和控制终端32接收到的路灯状态信息，并根据环境信息和路灯状态信息对路灯灯杆1上的单灯、多灯进行运行管理；所述数据服务器用于提供包括接口服务、网络服务、通讯服务和计算服务的数据服务。
更具体地，这里云平台8通过浏览器向用户展现微基站运行状态，路灯运行状态，同时供用户在线监控电源电压、电流、功率和电量等参数，本实施例云平台8支持的浏览器有IE6～IE11、Chrome8～Chrome42、Firefox3.5～Firefox52、Safari5.0.2等。
具体地，如图6所示，本实施例的智慧灯塔实现方法，包括：
A.电源组33接出多个回路以分别为微基站4、控制终端32、微气象站34、摄像头35和2P/1P智能开关36等设备供电；
B.2P/1P智能开关36对路灯用电量和微基站用电量进行测量，并将测量结果发送给控制终端32，控制终端32可以将测量结果再发送给云平台8以便于后台能耗监控；
C.控制终端32监控微基站4的多种运行状态、路灯5运行状态和当前环境状态，其中当前环境状态由微气象站34检测而得，控制终端32将监控结果发送给云平台8；
D.云平台8根据监控结果将用于控制微基站4和路灯5的远程控制命令发送给控制终端32以远程控制所述微基站4和路灯5。对路灯5的控制包括对灯杆1上的单灯、多灯进行运行管理等。
进一步地，如图7-10所示，承载平台2包括紧固件21和承载件22，且紧固件21抱箍环绕在路灯灯杆1上，承载件22周向固定在紧固件21上。
具体地，紧固件21包括至少两个呈弧形的子紧固件211，子紧固件211通过合围抱箍路灯灯杆1的方式紧固在路灯灯杆1上。并且，子紧固件211的两端分别折形向外延伸有连接部212，连接部212上开设有至少一个连接孔213，这里每个连接部212上开设上下两个连接孔213，相邻子紧固件211之间通过穿过连接孔213的弧形杆221相连接，同一水平面的弧形杆221合围成一圆形，相邻弧形杆221的连接处可以通过双向螺帽，或者焊接等方式连接固定。由于这里每个连接部212上有两个连接孔213，所以，为了提高稳定性，两个连接孔213处均穿设有弧形杆221，并且前述承载件22包括前述弧形杆221，弧形杆221用来将几个子紧固件211合围固定在路灯灯杆1上，并且，弧形杆221上可以挂载系统盒子3和微基站4，集成盒37、2P/1P智能开关36和电源组33位于该系统盒子3内，具体挂载方式如下；系统盒子3背面、微基站外壳背面，以及弧形杆221上均开设有螺纹孔7，系统盒子3与微基站4通过螺钉挂载在所述弧形杆221上。或者，如图10所示，上下两根弧形杆221分别向上、向下一体成型有安装板23，螺纹孔7开设在安装板23上，系统盒子3背面与微基站外壳背面开设有相适应的四个螺纹孔7，然后分别通过螺钉一一对应固定，这样，系统盒子3与微基站4的背面就能够紧贴安装板23地固定在安装板23上，从而实现将系统盒子3与微基站4稳定地装载承载件22上。
本实施例通过控制终端32监测微基站和路灯的工作状态，通过电源组33为各个设备提供电能，为5G微基站部署和维护起到重要指导作用；通过将路灯监控控制和微基站监控控制整合进一个控制终端32，通过微基站的部署，顺带实现对路灯的抄读和控制，有效合理地利用现成布线资源，避免社会资源重复浪费；整合微基站监控、路灯监控等功能，将数据集中在同一的平台上展现，方便统一管控和维护；将路灯电量与微基站电量分开监控，避免能耗不清的情况。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了路灯灯杆1；承载平台2；紧固件21；子紧固件211；连接部212；连接孔213；承载件22；弧形杆221；安装板23；系统盒子3；控制终端32；电源组33；微气象站34；传感器设备341；摄像头35；2P/1P智能开关36；集成盒37；微基站4；路灯5；螺纹孔7；云平台8；微基站管理模块81；路灯管理模块82；数据服务模块83等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种智慧灯塔系统，其特征在于，包括智慧灯塔和连接于智慧灯塔的云平台（8），所述智慧灯塔安装于路灯灯杆（1）上，所述智慧灯塔包括固定在路灯灯杆（1）上的承载平台（2），所述承载平台（2）上安装有相互连接的控制终端（32）和电源组（33），以及分别连接于所述控制终端（32）和电源组（33）的微基站（4）、微气象站（34）、摄像头（35）和2P/1P智能开关（36），所述电源组（33）和控制终端（32）还连接于路灯（5）；所述云平台（8）包括微基站管理模块（81）、路灯管理模块（82）和数据服务模块（83）；
所述控制终端（32）集成于一集成盒（37）内，所述2P/1P智能开关（36）卡扣连接在所述集成盒（37）一旁；
所述承载平台（2）包括紧固件（21）和承载件（22），且所述紧固件（21）抱箍环绕在路灯灯杆（1）上，承载件（22）周向固定在紧固件（21）上；所述紧固件（21）包括至少两个呈弧形的子紧固件（211），所述子紧固件（211）通过合围抱箍路灯灯杆（1）的方式紧固在路灯灯杆（1）上；
所述子紧固件（211）的两端分别折形向外延伸有连接部（212），所述连接部（212）上开设有至少一个连接孔（213），相邻子紧固件（211）之间通过穿过连接孔（213）的弧形杆（221）相连接，所述承载件（22）包括所述弧形杆（221）；所述集成盒（37）、2P/1P智能开关（36）和电源组（33）位于同一系统盒子（3）内，所述系统盒子（3）、微基站（4）的外壳，以及弧形杆（221）上均开设有螺纹孔（7），且所述系统盒子（3）和微基站（4）通过螺钉挂载在所述弧形杆（221）上。
2.根据权利要求1所述的智慧灯塔系统，其特征在于，所述控制终端（32）包括集成于集成盒（37）内的MCU模块，所述2P/1P智能开关（36）通过485通讯电路连接于所述MCU模块以将检测数据发送给所述MCU模块，所述集成盒（37）内还集成有连接于所述MCU模块的倾角传感器和水浸传感器。
3.根据权利要求1所述的智慧灯塔系统，其特征在于，所述控制终端（32）通过以太网、数据网、NBIOT或电力线载波中的任意一种或多种远程连接云平台（8）。
4.根据权利要求1所述的智慧灯塔系统，其特征在于，所述微气象站（34）包括若干传感器设备（341），所述传感器设备（341）包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器、PM2.5监测传感器、风速传感器和倾角传感器中的任意一种或多种的结合，所述控制终端（32）通过POE+RS485接口连接各个传感器设备（341）以接收各个传感器设备的检测数据。
5.根据权利要求1所述的智慧灯塔系统，其特征在于，所述电源组（33）包括电池电源组和市电电源组，所述市电电源组用于接收并处理市电电源；所述电池电源组用于存储市电电源，并在市电电源中断的情况下为负载供电，所述电源组（33）连接有交直流转换电路，且所述电源组（33）包括有微基站电源供电、路灯电源供电和设备电源供电在内的多组输出供电。
6.根据权利要求5所述的智慧灯塔系统，其特征在于，所述2P/1P智能开关（36）分别连接于微基站电源供电输入端和路灯电源供电输入端以分别对微基站电使用量与路灯电使用量进行测量，且所述2P/1P智能开关（36）将测量数据发送给所述控制终端（32）。
7.根据权利要求6所述的智慧灯塔系统，其特征在于，所述微基站管理模块（81）用于接收微基站（4）的多种运行状态信息，并在特定情况下向微基站（4）发送相应的远程控制命令；所述路灯管理模块（82）用于接收微气象站（34）检测到的当前环境信息和控制终端（32）接收到的路灯状态信息，并根据环境信息和路灯状态信息对路灯灯杆（1）上的单灯、多灯进行运行管理；所述数据服务器用于提供包括接口服务、网络服务、通讯服务和计算服务的数据服务。
Priority Applications (1)
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