CN110191554A - 一种基于plc渐变调光和机器视觉的路灯系统 - Google Patents

一种基于plc渐变调光和机器视觉的路灯系统 Download PDF

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刘峰
季露
张成龙
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Abstract

本发明提供了一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：包括监控摄像头、PC机、输出卡、PLC装置、路灯组；路灯组由多个路灯对组成，每个路灯对由两个路灯组成，且相对地布置在道路的两侧；监控摄像头为道路上布置的交通监控摄像头；输出卡为多路模拟量输出卡，可输出电压信号，设置有多个输出端口；PC机一端连接监控摄像头，另一端连接输出卡的输入端口；输出卡的多个输出端口分别与PLC装置连接；PLC装置分别控制路灯组内的每一个路灯对。本发明系统可以在深夜后开启，能够做到夜间无人无车时，路灯亮度降到最低；有人有车即将经过时，路灯实现渐变调光；可以自动监测报警坏的路灯，从而实现最大程度的节能。

Description

一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统。
背景技术
路灯作为道路照明的重要工具，其消耗的电量给电网带来了巨大的负担。深夜时分，在我国的一些中小型城市，行人和车辆十分稀少，大型城市凌晨2点后路面上也很少见到行人和车辆，但路灯仍然全功率照明，且出现路灯损坏时，不能及时的进行维修，会进一步扩大电能的损失。由于路灯无人控制、能耗较大，在行人和车辆较少的时段和路段仍然全功率工作将十分浪费电能。目前市面上的感应灯多用于家居、建筑类，必需独立的感应器和控制器，考虑到成本大以及感应信息单一，无法用在数量庞大的路灯系统中。为解决上述问题，本发明提出一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，利用道路监控摄像头代替感应器采集路面信息，大量节约成本；同时解决了传统感应器感应信息单一等问题。能够做到夜间无人无车时，路灯亮度降到最低；有人有车即将经过时，路灯亮起；及时反馈路灯损坏的信息，从而实现最大程度的节能。
发明内容
本发明为克服现有技术存在的问题，提出一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，该系统可以在保障道路照明的同时最大程度地减少电能的浪费。
本发明提出的一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：包括监控摄像头1、PC机2、数据采集卡3，PLC装置4、8个完全相同的路灯5；
8个完全相同的路灯6平均布置在道路的两侧；
监控摄像头7为道路上布置的交通监控摄像头；
数据采集卡8为多路模拟量输出卡，可输出电压信号，设置有一个输入端口7以及多个输出端口9；
PC机2一端连接监控摄像头1，另一端连接数据采集卡3的输入端口7，均为电连接；
数据采集卡3的多个输出端口8分别与PLC装置4电连接；
PLC装置4分别控制8个完全相同的路灯5，且之间为电连接。
一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：所述PC机2用于Visual时监控模块、监测报警模块；所述PC机2中的Visual Studio 2013程序运行包括以下步骤：
步骤1：启动监控摄像头1采集图像，将图像信息输入程序中；
步骤2：将模拟道路分成若干个区域，利用HALCON软件对行人进行处理，将模拟道路分成的若干个区域与人所在的区域求交集，准确定位人在若干个区域中的哪一个区域，获取行人及车辆的位置坐标；
步骤3：对图像中行人及车辆的位置进行坐标判断，根据行人、车辆与8个完全相同的路灯5的距离，图像处理后给PLC装置4信号，从而控制各个路灯以不同亮度工作；
步骤4：Visual Studio 2013监控画面对8个完全相同的路灯5工作状况进行实时监控，路灯所在的区域在道路上是固定的，路灯固定区域与道路区域进行取交集，HALCON软件图像处理后准确定位故障路灯，图像处理及时反馈信息，进行监测报警。
本发明中，所提出的一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，利用道路监控摄像头代替感应器采集路面信息，大量节约成本；同时利用监控摄像头在线采集图像，解决了传统感应器感应信息单一等问题。本发明系统可以在深夜后开启，路面无人无车时，路灯亮度降到最低，实现渐变调光；有人有车即将经过时，路灯亮起，从而实现最大程度的节能；监控界面能够实现实时报警，能够及时向工作人员反馈路灯工作状态信息。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为程序流程图；
图3为PC机程序前面板画面；
图中：1监控摄像头；2PC机；3数据采集器；4PLC装置。
具体实施方式
下面将结合说用书附图对本发明的技术方案作进一步说明。
图1为本发明的整体结构示意图，图2为HALCON和Visual Studio 2013程序流程图，图3为Visual Studio 2013前面板画面。
一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：包括监控摄像头1、PC机2、数据采集卡3，PLC装置4、8个完全相同的路灯5。
8个完全相同的路灯6平均布置在道路的两侧；监控摄像头7为道路上布置的交通监控摄像头；数据采集卡8为多路模拟量输出卡，可输出电压信号，设置有一个输入端口7以及多个输出端口9；PC机2一端连接监控摄像头1，另一端连接数据采集卡3的输入端口7，均为电连接；数据采集卡3的多个输出端口8分别与PLC装置4电连接；PLC装置4分别控制8个完全相同的路灯5，且之间为电连接。
一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：所述PC机2用于Visual时监控模块、监测报警模块；所述PC机2中的Visual Studio 2013程序运行包括以下步骤：
步骤1：启动监控摄像头1采集图像，将图像信息输入程序中；
步骤2：将模拟道路分成若干个区域，利用HALCON软件对行人进行处理，将模拟道路分成的若干个区域与人所在的区域求交集，准确定位人在若干个区域中的哪一个区域，获取行人及车辆的位置坐标；
步骤3：对图像中行人及车辆的位置进行坐标判断，根据行人、车辆与8个完全相同的路灯5的距离，图像处理后给PLC装置4信号，从而控制各个路灯以不同亮度工作；
步骤4：Visual Studio 2013监控画面对8个完全相同的路灯5工作状况进行实时监控，路灯所在的区域在道路上是固定的，路灯固定区域与道路区域进行取交集，HALCON软件图像处理后准确定位故障路灯，图像处理及时反馈信息，进行监测报警。
为实现上述程序步骤，可利用所述HALCON和Visual Studio 2013软件作为主要的程序设计平台进行编程，平台还需加装MindVision演示程序等数据采集、视觉工具包；设计的流程为：采集监控摄像头1的图像并显示，将每一帧图像进行图像处理，其过程包括图像预处理、阈值分割、提取图像目标、模拟道路分成的若干个区域与人所在的区域求交集，路灯固定区域与道路区域进行取交集；确定每个路灯附近内的位置坐标范围；根据距离判断位置范围内的路灯该以怎样的亮度进行照明；PLC装置(4)输出控制信号，控制路灯工作；并设计监控界面，监控路灯的工作状态，当出现故障时，路灯状态一栏会及时反馈信息进行报警，如图2程序流程图所示。
根据图2程序流程图，首先进行监控摄像头1图像的采集，也就是图像采集模块的程序设计，利用HALCON的相关控件MindVision演示程序进行采集，在HALCON中连接此系列的控件，打开ImageAcquisition，批量读入图片，进行相关设置便可得到采集图像的程序。
采集图像之后就可以进行图像处理模块的设计，将道路分成若干个区域，采集图像后，利用HALCON软件对行人进行图像处理，将模拟道路分成的若干个区域与人所在的区域取交集，准确定位人在若干个区域中的哪一个区域，获取行人及车辆的位置坐标；对图像中行人及车辆的位置进行坐标判断，根据行人、车辆与不同路灯的距离，图像处理后给PLC装置(4)信号，从而控制各个路灯实现渐变调光，行人靠近时，路灯变亮，行人远离或者深夜无人时，路灯保持亮度最低；：Visual Studio 2013监控画面对8个完全相同的路灯(5)工作状况进行实时监控，路灯所在的区域在道路上是固定的，路灯固定区域与道路区域进行取交集，HALCON软件图像处理后准确定位故障路灯，图像处理及时反馈信息，进行监测报警，这样就完成了程序的图像处理模块和程序的输出控制模块。
之后为了便于观察与记录，在Visual Studio 2013中建立实时监控模块，包括实时监控画面、模拟路灯界面、位置坐标、路灯工作状态栏等相关参数，结合上述的程序处理过程，优化程序框图后得到最终的Visual Studio 2013程序，程序前面板画面如图3所示。
本实施例的基于机器视觉的节能感应路灯系统的具体工作过程中，监控摄像头1将采集到的路面图像信息输送至HALCON程序中，HALCON和Visual Studio 2013程序对路面图像进行预处理提取行人及车辆的位置信息，然后给对提取到的位置信息进行坐标判断；根据行人、车辆与路灯的距离，HALCON程序给PLC装置(4)输出不同的信号，分别控制各路灯以不同的亮度进行工作，实现渐变调光，当行人、车辆与路灯对6的距离近时，HALCON程序输出信号给PLC装置(4)使得灯光变亮；当行人、车辆与路灯对6的距离远时，HALCON程序输出信号给PLC装置(4)使得灯光变暗；若判断出道路无行人、车辆经过时，PLC装置(4)使得灯光变得最暗，控制路灯以最低亮度工作，节省电量的同时，保证监控摄像头1正常工作和道路安全；当路灯出现有故障时，通过图像处理后，将损坏的路灯的位置信息反馈在路灯工作状态栏上，上述控制原则中的距离设定、路灯亮度以及图像处理速度，可根据不同路段与情况，对系统程序中的参数进行更改，以适应不同路况的控制要求。
整个智能路灯利用道路监控摄像头代替感应器采集路面信息，大量节约成本；同时利用监控摄像头在线采集图像，解决了传统感应器感应信息单一等问题；控制系统适应性强，节能效果显著，具有广阔的应用前景和市场价值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：包括监控摄像头(1)、PC机(2)、数据采集卡(3)，PLC装置(4)、8个完全相同的路灯(5)；
8个完全相同的路灯(5)平均布置在道路的两侧；
监控摄像头(1)为道路上布置的交通监控摄像头；
数据采集卡(3)为多路模拟量输出卡，可输出电压信号，设置有一个输入端口(7)以及多个输出端口(8)；
PC机(2)一端连接监控摄像头(1)，另一端连接数据采集卡(3)的输入端口(7)，均为电连接；
数据采集卡(3)的多个输出端口(8)分别与PLC装置(4)电连接；
PLC装置(4)分别控制8个完全相同的路灯(5)，且之间为电连接。
2.一种基于PLC渐变调光和机器视觉的路灯系统，其特征在于：所述PC机(2)用于Visual时监控模块、监测报警模块；所述PC机(2)中的Visual Studio 2013程序运行包括以下步骤：
步骤1：启动监控摄像头(1)采集图像，将图像信息输入程序中；
步骤2：将模拟道路分成若干个区域，利用HALCON软件对行人进行处理，将模拟道路分成的若干个区域与人所在的区域求交集，准确定位人在若干个区域中的哪一个区域，获取行人及车辆的位置坐标；
步骤3：对图像中行人及车辆的位置进行坐标判断，根据行人、车辆与8个完全相同的路灯(5)的距离，图像处理后给PLC装置(4)信号，从而控制各个路灯以不同亮度工作；
步骤4：Visual Studio 2013监控画面对8个完全相同的路灯(5)工作状况进行实时监控，路灯所在的区域在道路上是固定的，路灯固定区域与道路区域进行取交集，HALCON软件图像处理后准确定位故障路灯，图像处理及时反馈信息，进行监测报警。
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