CN110708830B - 智能灯具巡查系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工智能技术领域，公开一种智能灯具巡查系统，以准确检测智能灯具的故障。本发明系统包括：中央服务器、以及与该中央服务器建立通信连接的至少一个集中器，任一集中器与至少一个监控终端建立有通信连接；该中央服务器还与装载有图像采集模块及GPS定位模块的移动巡查终端建立有通讯链路；该中央服务器存储有各该集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息并记录有该覆盖区域内的智能灯具分布地图，并以此对移动巡查终端图像采集模块所采集图像进行分析以准确判断是否存在智能灯具故障。本发明通过图像检测的应用可兼容各类地面灯具系统的组网方式，并避免了传统的故障上报机制所存在的迷惑性和诸多不足，适合广泛推广。

Description

智能灯具巡查系统

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种智能灯具巡查系统。

背景技术

智能照明是一项智慧城市重要的基础设施。比如：遍布城市交通网络的路灯，通过采用物联网、云计算等高新技术，可将广泛分布的路灯进行连通，成为覆盖城市广大区域的路灯物联网。相关的技术方案包括但不限于：CN10795761A所公开的名称为“一种基于LoRa无线通信技术的智慧路灯管理系统及方法”、CN107046757A所公开的名称为“自适应路灯通信系统及方法”等相关专利。

然而，现有的智能灯具大多涉及众多的传感器和检测模块，比如：对外部移动车辆和人体感知的移动传感器、对电压电流等参数进行检测模块等，由于存在软硬件自身的BUG、乃至外部诸如交通事故所产生的人为破坏、乃至非法偷电等诸多诱因，从而容易出现故障频发，并使得实际的故障情况存在诸多的上报局限性。例如：当实际的灯具照明线路被切断并把电能非法引入到偷电设备后，通过相关电压和电流检测模块得到的数据就具有很大的迷惑性而不被发现。

发明内容

本发明目的在于公开一种智能灯具巡查系统，以准确检测智能灯具的故障。

未达上述目的，本发明公开一种智能灯具巡查系统，包括：

中央服务器、以及与所述中央服务器建立通信连接的至少一个集中器，任一集中器与至少一个监控终端建立有通信连接；

各所述监控终端，分别用于控制户外亮化工程中相应的一个或一组智能灯具在至少三种工作状态中切换，相应的工作状态至少包括：关、第一光强照明和第二光强照明；

各所述集中器，分别用于控制和获取所监管的各个监控终端的状态，并将监管的各个监控终端的状态信息发送给所述中央服务器；

所述中央服务器还与装载有图像采集模块及GPS定位模块的移动巡查终端建立有通讯链路；

所述中央服务器存储有各所述集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息并记录有该覆盖区域内的智能灯具分布地图，以及还用于执行下述步骤：

预设所述移动巡查终端的运行轨迹，并基于所述GPS定位模块跟踪所述移动巡查终端是否到达图像采集的目标区域，并在所述移动巡查终端抵达目标区域后，与该目标区域所在的集中器协商该集中器所管控智能灯具统一照明状态下至少两种不同光强的切换时间分布情况；并根据所述GPS定位模块的位置信息、所述集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息、以及结合所述图像采集模块内部相关组件的位置信息计算并调整用于图像采集的视场角以实现所述集中器所管控的各个智能灯具都被囊括进同一图像帧中；

在所述图像采集模块根据相应的视场角和协商好的时间逐一采集完该目标区域不同光强下的相应图像后，根据不同的光强分别设置各图像不同的去躁参数，然后根据预先设置的智能灯具光照模型提取所采集各图像帧中一一对应各智能灯具的光斑分布位置信息，根据所提取的光斑分布位置信息对比相应的智能灯具分布地图分析是否存在智能灯具故障，以此类推，直至遍历完该目标区域不同光强下的全部图像。

优选地，所述移动巡查终端采用无人机。例如：在针对城市道路的智能灯具的巡查中，基于空中俯瞰视角能覆盖更多的区域范围和规避绿化设置所造成的干扰，故优选无人机。而在对城市楼宇夜景的智能灯光图案进行巡查时(在此种情形下，智能灯具分布地图所连接的则是相对应的夜景图案中的像素点)，作为等同替换，其也可采用无人车或人工驾驶设备等。

此外，作为一种等同替换，也可以将整个目标区域的图像拆分成至少两个以上子图像，然后对各个子图像分别进行图像采集；而后续与智能灯具分布地图进行比对，既可以采用分区域进行故障比对的方式，也可以采用在对各个子图像进行拼接融合后再与预设的智能灯具分布地图进行整体比对的方式。

本发明具有以下有益效果：

一方面，智能灯具在监控终端的作用下，可根据本地指令或集中器所发送指令对光强(或者延伸为“亮度”或“功率”)进行分级控制，以此达成节能的效果。另一方面，本发明系统在兼顾各监控终端进行自适应独立工作的背景下，在移动巡查终端巡检时，通过集中器的统一指令对所管辖的监控终端进行统一控制，从而为后续图像分析处理的去躁和光斑分布位置提取提供了基础；而且一次性完成集中器所辖区域的图像采集，相比于传统的对单个智能灯具的状态信息采集而言，极大提升了巡检的效率。与此同时，根据所提取的光斑分布位置信息对比相应的智能灯具分布地图分析是否存在智能灯具故障，可以将现有的无人驾驶、AR、VR及人工智能算法等相关技术集成于本发明系统，确保了系统的智能型和可靠性。藉此，本发明通过图像检测的应用可兼容各类地面灯具系统的组网方式，并避免了传统的故障上报机制所存在的迷惑性和诸多不足，适合广泛推广。

下面对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一

本实施例公开一种智能灯具巡查系统。包括：

中央服务器、以及与所述中央服务器建立通信连接的至少一个以上的集中器，任一集中器与至少一个以上的监控终端建立有通信连接。

可选的，所述集中器与所述中央服务器之间、以及所述集中器与各所述监控终端之间基于电力载波进行通信。又或者，所述集中器与各所述监控终端通过LoRa、NB-IoT或Zigbee等方式进行无线通信。

各所述监控终端，分别用于控制户外亮化工程中相应的一个或一组智能灯具在至少三种以上工作状态中切换，相应的工作状态至少包括：关、第一光强照明和第二光强照明。

各所述集中器，分别用于控制和获取所监管的各个监控终端的状态，并将监管的各个监控终端的状态信息发送给所述中央服务器。例如：各所述集中器可采用同频时分的方式获取所监管的各个监控终端的数据信息，然后采用时分复用的方式将监管的各个监控终端的数据信息发送给相邻的集中器和/或所述中央服务器。

本实施例中，所述中央服务器还与装载有图像采集模块及GPS定位模块的移动巡查终端建立有通讯链路。优选地，中央服务器还用于在所述图像采集模块采集图像RGB或RGBW数据的同时，同步记录所述图像采集模块的视场角数据和GPS定位数据；然后将所获取的采集图像RGB或RGBW数据和对应的图像采集模块的视场角数据和GPS定位数据以特定的数据帧格式封装在数据库中备用。其备用用途包括但不限于：以形成日志或供第三方软硬件调用、乃至执行复核等处理。

本实施例中，所述中央服务器存储有各所述集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息并记录有该覆盖区域内的智能灯具分布地图，以及还用于执行下述步骤：

步骤S1、预设所述移动巡查终端的运行轨迹，并基于所述GPS定位模块跟踪所述移动巡查终端是否到达图像采集的目标区域，并在所述移动巡查终端抵达目标区域后，与该目标区域所在的集中器协商该集中器所管控智能灯具统一照明状态下至少两种不同光强的切换时间分布情况；并根据所述GPS定位模块的位置信息、所述集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息、以及结合所述图像采集模块内部相关组件的位置信息计算并调整用于图像采集的视场角。

在该步骤中，调整视场角的目的在于确保任一集中器所管控的各个智能灯具都被囊括进同一图像帧中。通常，该视场角的确定可结合成像系统的焦距、成像所选择光的波长以及移动巡查终端与地面的垂直距离等参数进行计算确定。优选地，本实施例图像采集模块采用航空航天级光学元器件并辅以高色阶/色域的高清像素处理算法及相关图像拼接融合等应用技术以得出适配于所应用场景后台中央服务器所需的高清图像。

步骤S2、在所述图像采集模块根据相应的视场角和协商好的时间逐一采集完该目标区域不同光强下的相应图像后，根据不同的光强分别设置各图像不同的去躁参数，然后根据预先设置的智能灯具光照模型提取所采集各图像帧中一一对应各智能灯具的光斑分布位置信息，根据所提取的光斑分布位置信息对比相应的智能灯具分布地图分析是否存在智能灯具故障，以此类推，直至遍历完该目标区域不同光强下的全部图像。

在该步骤中，由于园区和城市道路等应用场景的智能灯具的分布大多具有一定的排列规则，如沿路设置为单排或双排，以及一组各智能灯具之间的连线往往是直线、折线或有规律的曲线，且排列间距通常都大致接近等；因此，在根据所提取的光斑分布位置信息对比相应的智能灯具分布地图分析是否存在智能灯具故障时，往往只需要对比所提取光斑的数量，以及邻近光斑连线所形成地图的近似度即可确定存在故障的智能灯的位置。换言之，本实施例所比对的智能灯具分布地图与实际光斑分布位置信息，往往只需要比对同排智能灯具连线的趋势性是否近似即可判断得出相关的分析结论，并以此降低移动巡查终端在分次的图像采集过程中因气流或机身抖动、以及局部位移给后续特征提取造成的不良影响。

在该步骤中，根据不同的光强分别设置各图像不同的去躁参数可根据统计经验进行迭代调整，以在过滤掉明显过亮或过暗等噪音的同时，确保各级光强之间的细粒度，从而确保后续的分析能准确识别同一智能灯具是否存在光强切换故障。藉此，通过精准去躁，可以确保后续特征提取的准确性。其中，相关的特征提取算法与现有的无人驾驶等基于路面故障模型的识别以及现有智能停车场基于车牌号码的识别类似，不做赘述。

优选地，本实施例系统还可进一步做如下优化：

优化一、所述中央服务器还用于：当调取智能灯具分布地图失败时，通过对比同一目标区域不同光强状态下所提取的光斑分布位置信息来判断是否存在智能灯具故障。

优化二、所述智能灯具分布地图通过在相应集中器所管控的所有智能灯具无故障情况下，从所述图像采集模块在目标区域所采集的图像帧中提取的光斑分布位置拟合而成；或者所述智能灯具分布地图通过在相应集中器所管控的所有智能灯具无故障情况下，由人工在所述图像采集模块在目标区域所采集的图像帧中以手动标定的方式录入(通常，在肉眼的直观视觉下，手动标定各智能灯具光斑的中心点即可；相对应的，在后续巡查过程中实时的光斑分布信息提取过程中，也通过计算该光斑覆盖区域所对应的中心点以与智能灯具分布地图中的对应点进行比对)。

优化三、所述中央处理器还以集中器身份标识为一级索引、光强指数为二级索引对从所述图像采集模块获取的采集图像进行与数据库交互的读写处理。

优化四、所述中央服务器还用于联合GIS地图在相应的软件操作界面上显示各智能灯具的位置和实时的状态信息。从而以可视化操作提升用户操作的便利性。例如：通过同排邻近智能灯具之间的连线，其可呈现类似高德地图等可视化路线走势的直观效果。

值得说明的是，上述优化在不同的应用场景中，可根据需要进行灵活组合，可以是单个，也可以是多个。

本实施例中，优选地，在去躁的过程中，还可以进一步基于天气干扰因子、以及以所述GPS定位模块的位置信息结合图像采集视场角参数所计算出的与目标智能灯具之间的距离对所获取的采集图像进行修复，藉此可确保每次图像采集及故障比对处理的标准化。

综上，本实施例公开的智能灯具巡查系统，具有以下有益效果：

一方面，智能灯具在监控终端的作用下，可根据本地指令或集中器所发送指令对光强(或者延伸为“亮度”或“功率”)进行分级控制，以此达成节能的效果。另一方面，本发明系统在兼顾各监控终端进行自适应独立工作的背景下，在移动巡查终端巡检时，通过集中器的统一指令对所管辖的监控终端进行统一控制，从而为后续图像分析处理的去躁和光斑分布位置提取提供了基础；而且一次性完成集中器所辖区域的图像采集，相比于传统的对单个智能灯具的状态信息采集而言，极大提升了巡检的效率。与此同时，根据所提取的光斑分布位置信息对比相应的智能灯具分布地图分析是否存在智能灯具故障，可以将现有的无人驾驶、AR、VR及人工智能算法等相关技术集成于本发明系统，确保了系统的智能型和可靠性。藉此，本发明通过图像检测的应用可兼容各类地面灯具系统的组网方式，并避免了传统的故障上报机制所存在的迷惑性和诸多不足，适合广泛推广。

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)

1.一种智能灯具巡查系统，其特征在于，包括：

中央服务器、以及与所述中央服务器建立通信连接的至少一个集中器，任一集中器与至少一个监控终端建立有通信连接；

各所述监控终端，分别用于控制户外亮化工程中相应的一个或一组智能灯具在至少三种工作状态中切换，相应的工作状态至少包括：关、第一光强照明和第二光强照明；

各所述集中器，分别用于控制和获取所监管的各个监控终端的状态，并将监管的各个监控终端的状态信息发送给所述中央服务器；

所述中央服务器还与装载有图像采集模块及GPS定位模块的移动巡查终端建立有通讯链路；

所述中央服务器存储有各所述集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息并记录有该覆盖区域内的智能灯具分布地图，以及还用于执行下述步骤：

预设所述移动巡查终端的运行轨迹，并基于所述GPS定位模块跟踪所述移动巡查终端是否到达图像采集的目标区域，并在所述移动巡查终端抵达目标区域后，与该目标区域所在的集中器协商该集中器所管控智能灯具统一照明状态下至少两种不同光强的切换时间分布情况；并根据所述GPS定位模块的位置信息、所述集中器所管控智能灯具的覆盖区域信息、以及结合所述图像采集模块内部相关组件的位置信息计算并调整用于图像采集的视场角以实现所述集中器所管控的各个智能灯具都被囊括进同一图像帧中；

在所述图像采集模块根据相应的视场角和协商好的时间逐一采集完该目标区域不同光强下的相应图像后，根据不同的光强分别设置各图像不同的去躁参数，然后根据预先设置的智能灯具光照模型提取所采集各图像帧中一一对应各智能灯具的光斑分布位置信息，根据所提取的光斑分布位置信息对比相应的智能灯具分布地图分析是否存在智能灯具故障，以此类推，直至遍历完该目标区域不同光强下的全部图像。

2.根据权利要求1所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述中央服务器还用于：当调取智能灯具分布地图失败时，通过对比同一目标区域不同光强状态下所提取的光斑分布位置信息来判断是否存在智能灯具故障。

3.根据权利要求1或2所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述智能灯具分布地图通过在相应集中器所管控的所有智能灯具无故障情况下，从所述图像采集模块在目标区域所采集的图像帧中提取的光斑分布位置拟合而成；或者

所述智能灯具分布地图通过在相应集中器所管控的所有智能灯具无故障情况下，由人工在所述图像采集模块在目标区域所采集的图像帧中以手动标定的方式录入。

4.根据权利要求3所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述中央处理器还以集中器身份标识为一级索引、光强指数为二级索引对从所述图像采集模块获取的采集图像进行与数据库交互的读写处理；以及

所述中央服务器，还用于在所述图像采集模块采集图像RGB或RGBW数据的同时，同步记录所述图像采集模块的视场角数据和GPS定位数据；然后将所获取的采集图像RGB或RGBW数据和对应的图像采集模块的视场角数据和GPS定位数据以特定的数据帧格式封装在数据库中。

5.根据权利要求4所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述中央服务器还用于联合GIS地图在相应的软件操作界面上显示各智能灯具的位置和实时的状态信息。

6.根据权利要求4所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述集中器与所述中央服务器之间、以及所述集中器与各所述监控终端之间基于电力载波进行通信。

7.根据权利要求4所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述集中器与各所述监控终端通过LoRa、NB-IoT或Zigbee方式进行无线通信。

8.根据权利要求7所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，各所述集中器，还用于采用同频时分的方式获取所监管的各个监控终端的数据信息，然后采用时分复用的方式将监管的各个监控终端的数据信息发送给相邻的集中器和/或所述中央服务器。

9.根据权利要求1所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述移动巡查终端为无人机、无人车或人工驾驶设备。

10.根据权利要求1所述的智能灯具巡查系统，其特征在于，所述中央服务器还用于：

在去躁的过程中，基于天气干扰因子、以及以所述GPS定位模块的位置信息结合图像采集视场角参数所计算出的与目标智能灯具之间的距离对所获取的采集图像进行修复。