CN110784511A - 一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统，在路灯云平台和智慧路灯设备之间设置边缘物联代理装置，以能够将智慧路灯设备传递的种种数据整合后上送至路灯云平台，包括将各个智慧路灯设备采集的可见光图片进行拼接处理以得到对应区域的全景图片，使路灯云平台只需针对全景图片进行相应处理，实现数据价值挖掘与数据信息整合功能，减少了路灯云平台处理数据的压力。同时，边缘物联代理装置能够依据采集的可见光图片和/或视频，可以得到各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，根据人和/或车流量信息直接通过控制灯光控制装置控制路灯的开启/关闭、以及明亮程度，减轻通信负担的同时，有效减少海量数据采集处理的延时性。

Description

一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统

技术领域

本发明属于泛在电力物联网技术领域，具体涉及一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统。

背景技术

智慧路灯是以照明为基础，集成了照明管理、音频视频监控设备、WIFI热点、多媒体屏幕、环境监测等各种感知的新型智能设备。智慧路灯的建设和应用是物联网发展所需的终端传感设备的重要载体，同时也为城市居民提供了众多智慧应用功能，是国家建设智慧城市的重要体现之一。

智慧路灯在外观上进行了美化设计，使其能够更好的融合城市建设；在功能上集成了多元化功能需求，使其可以利用自身覆盖面广的优势为政府、公安、企业、居民提供更多实时数据、价值信息；在能耗上根据车流量自动调节亮度，打造低碳环保型智慧城市。

随着城市建设中智慧路灯的进一步推广建设，以及智慧路灯智慧化应用功能的不断增加，智慧路灯集成众多物联网感知层设备，必将面临着海量异构数据的采集。这些海量数据来自不同的采集前端，需要解决前端物联传感设备及子系统不同的通讯接口方式和规约协议的接入问题，而且海量信息直接上送至路灯云平台管理系统后，对路灯云平台管理系统的数据承载能力、响应速度、容错能力是一个重大考验，也给智慧路灯管理系统的通讯网络带来相当大的传输压力。

发明内容

本发明提供了一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统，用以解决前端物联传感设备及子系统的海量信息直接上送至路灯云平台管理系统造成的数据传输压力大、且路灯云平台管理系统的数据处理压力大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：

本发明的一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统，包括智慧路灯设备、边缘物联代理装置和路灯云平台，所述路灯云平台通信连接有设置在各个区域的边缘物联代理装置，每个边缘物联代理装置连接设置在对应区域内各个路灯上的智慧路灯设备，每个智慧路灯设备包括对应的视频监控装置和灯光控制装置；所述视频监控装置采集拍摄覆盖区域的可见光图片和/或视频，并将采集的可见光图片和/或视频传递给对应的边缘物联代理装置；所述边缘物联代理装置将各个视频监控装置拍摄的可见光图片进行拼接处理得到对应区域的全景图片，并将全景图片上送给路灯云平台，还对各个视频监控装置采集的可见光图片和/或视频进行图片处理，以得到各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，根据各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，生成对应的路灯开关控制指令和/或路灯明亮调节控制指令，并下发给对应路灯的灯光控制装置；所述路灯云平台接收所述全景图片；所述灯光控制装置执行边缘物联代理装置下发的路灯开关控制指令和/或路灯明亮调节控制指令。

其有益效果：本发明在路灯云平台和智慧路灯设备之间设置边缘物联代理装置，以能够将智慧路灯设备传递的种种数据整合后上送至路灯云平台，包括将各个智慧路灯设备采集的可见光图片进行拼接处理以得到对应区域的全景图片，使路灯云平台只需针对全景图片进行相应处理，实现数据价值挖掘与数据信息整合功能，减少了路灯云平台处理数据的压力。同时，边缘物联代理装置能够依据采集的可见光图片和/或视频，可以得到各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，根据人和/或车流量信息直接通过控制灯光控制装置控制路灯的开启/关闭、以及明亮程度，而无需将数据再传递给路灯云平台，等待路灯云平台来处理数据，减轻通信负担的同时，有效减少海量数据采集处理的延时性，精准快速执行路灯云平台管理系统的控制决策，有效提高数据处理效率和调控及时性，改善智慧路灯系统工作及管理流程。

进一步的，为了减轻路灯云平台处理数据的压力，所述视频监控装置还采集拍摄覆盖区域的红外图片，并将采集的红外图片传递给对应的边缘物联代理装置；所述边缘物联代理装置还结合拍摄覆盖区域的红外图片和可见光图片确定起火位置，将确定的起火位置上送给路灯云平台；所述路灯云平台还根据得到的起火位置进行报警工作，并将起火位置发送给消防管理人员。

进一步的，为了减轻数据传输的压力，所述智慧路灯设备还包括气象环境装置；所述气象环境装置获取对应的路灯所在位置的天气信息，并将获取的天气信息传递给对应的边缘物联代理装置，所述天气信息包括温度、湿度和风速；所述边缘物联代理装置还将各路灯所在位置的天气信息添加进对应的全景图片，将添加过天气信息的全景图片上送给路灯云平台。

进一步的，为了减轻路灯云平台处理数据的压力，所述智慧路灯设备还将其所包含的各个装置的运行、自检、异常和故障数据传递给对应的边缘物联代理装置；所述边缘物联代理装置还将不同类型的数据根据对应设置的阈值划分不同的优先级，根据运行、自检、异常和故障数据对应所处的优先级进行分类，将优先级别高的数据上传给路灯云平台，将优先级别低的数据存储在边缘物联代理装置中。

进一步的，所述智慧路灯设备还包括显示屏。

附图说明

图1是本发明的基于边缘物联代理的智慧路灯系统的结构图。

具体实施方式

系统实施例：

该实施例提供了一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统，该系统在智慧路灯设备和路灯云平台管理系统之间增加边缘物联代理装置，能够将智慧路灯设备采集的种种数据进行整合处理，将整合处理后的数据上送给路灯云平台管理系统，同时，能够接收路灯云平台管理系统下发的调控指令，并转发给对应的智慧路灯设备。

如图1所示展示了一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统，该系统包括路灯云平台管理系统(下简称路灯云平台)，与路灯云平台连接有多个分别设置在不同的区域的边缘物联代理装置，分别为设置在区域1的边缘物联代理装置1，设置在区域N的边缘物联代理装置N，且每个边缘物联代理装置通信连接有设置在该区域的各个路灯上的智慧路灯设备。

如图1所示，在区域1中设置有10个智慧路灯，分别为智慧路灯1、智慧路灯2、…、智慧路灯10，这10个智慧路灯上的智慧路灯设备均与边缘物联代理装置1相连，以将各个智慧路灯设备采集的信息传递给边缘物联代理装置1。其他边缘物联代理装置的连接形式与工作原理和边缘物联代理装置1的相同，这里只介绍边缘物联代理装置1的连接形式与工作原理，且各个智慧路灯设备的结构与实现的功能也相同，这里只介绍智慧路灯1的智慧路灯设备。

由于数据传输距离的要求和安全性的要求，各个智慧路灯设备采集(或获取)的数据通过光纤传输给边缘物联代理装置1，故边缘物联代理装置1依次通过中心交换机、第一光电转换设备、第二光电转换设备和内置交换机连接智慧路灯设备，第一光电转换设备和各个第二光电转换设备之间通过光纤连接，各个智慧路灯对应的第二光电转换设备之间形成光纤环网。从而搭建专用网路通道，将边缘物联代理装置与智慧路灯的智慧路灯设备连接完成通讯，同是也将本地边缘物联代理装置与远方边缘物联代理装置实现信息实时互交。

智慧路灯1的智慧路灯设备包括气象环境装置、视频监控装置、LED显示屏、灯光控制装置和无线WIFI，这些全部为现有的智慧路灯技术体系中现有的装置。具体的：

1)气象环境装置能够获取对应的路灯所在位置的天气信息，并将获取的天气信息通过modbus通信规约接入内置交换机。天气信息包括温度、湿度、风速、风向、大气压力、降雨量、太阳光强度、空气质量等相关参数信息；这些信息部分可通过直接设置传感器获得，例如温度、湿度等，还可通过与气象台联网获取气象台所知的天气信息，例如降雨量、空气质量等。

2)视频监控装置能够采集拍摄覆盖区域的可见光图片、红外图片和视频，并将采集的可见光图片、红外图片和视频传递给边缘物联代理装置1。

3)灯光控制装置包括单灯控制器和集控器，且单灯控制器与集控器通过zigbee无线连接，集控器通讯采用modbus-TCP规约通过网线接入内置交换机，通讯信息包含路灯状态、亮度等相关信息、太阳能板相关信息、蓄电池相关信息等。能够根据边缘物联代理装置下发的路灯开关控制指令控制路灯开或关，并根据边缘物联代理装置下发的路灯明亮调节控制指令控制调节路灯的明亮程度。

4)LED显示屏能够通过LED信息发布控制器通过网线接入内置交换机，用于分类存储播放信息，并对素材按类型统一管理存储，便于素材查询检索。例如，可将该位置的天气信息进行显示，可投放一些广告信息，还可联网获取附近公交车的信息。

5)无线WIFI通过网线接入内置交换机，采用AC+AP的模式，通过对接AC的管理平台进行获取AP的状态及终端连接情况，用于各类相关信息推送，异常流量告警、分析。

边缘物联代理装置1包括硬件平台、接口、软件平台、网络管理、环境参数要求，其具体信息如下表1所示，具有模块化、一体化、低功耗、低成本的特点。

表1

下面对边缘物联代理装置1所实现的功能进行详细说明。

1、该边缘物联代理装置能够将各个视频监控装置拍摄的可见光图片，通过采用sensor同步曝光技术和特征点匹配技术进行图片拼接处理，以得到对应区域的全景图片，实现相邻智慧路灯各自采集画面拼接后的一致性，保证区域内画面的整体性和观感性，并将全景图片上送给路灯云平台。从而实现数据价值挖掘与数据信息整合功能。

2、该边缘物联代理装置还能够对各个视频监控装置采集的可见光图片和视频进行图片处理，以得到各个拍摄覆盖区域的人和车流量信息，根据各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，结合实时的环境情况，优化人车流量、环境量与灯光开关、亮度的匹配策略，按条件变化量实时控制路灯的开关和调节明亮，即生成对应的路灯开关控制指令和/或路灯明亮调节控制指令，并下发给对应路灯的灯光控制装置，灯光控制装置根据边缘物联代理装置下发的路灯开关控制指令控制路灯开或关，并根据边缘物联代理装置下发的路灯明亮调节控制指令控制调节路灯的明亮程度，以有效降低城市公共照明的能耗。

3、该边缘物联代理装置还根据拍摄覆盖区域的红外图片，对覆盖区域内公共设施进行在线测温，及时发现温度较高点(可能起火位置)，同时结合可见光图片，明确确实为因着火造成的起火位置，进一步确认起火位置和现场情况，将确定的起火位置上送给路灯云平台，以供路灯云平台联动消防管理人员及时作出响应和部署。从而实现覆盖区域内火灾辅助确认即及联动消防报警。

4、该边缘物联代理装置还可将各路灯所在位置的天气信息(还可添加进时间信息、位置信息等)添加进对应的全景图片，将添加过天气信息(或者时间信息、位置信息等)的全景图片上送给路灯云平台。由于天气信息、时间信息等的上传与采集的频率较高，而上传全景图片的周期较大(频率低)，经过该处理后，使得最终上传给路灯云平台的数据并没有那么多。

5、该边缘物联代理装置还可实现对采集数据的分类存储和优先级排序推送。基于传统关系数据库系统扩展非结构化数据管理系统。边缘物联代理装置中按照紧急、高级、中级、低级、提示级设定优先级表，将路灯中气象环境装置上送的环境数据，视频监控装置上送的图像信息数据，灯光控制器上送的灯光监视数据，设定阀值越限的采集数据和气象环境装置、视频装置、灯光控制器等子设备上送的模块运行、自检、异常及故障等数据查找优先级映射关系表，对数据信息进行优先级分类。对于优先级高的消息，完成实时推送，对于优先级别低的消息，收到后先存储到边缘物联代理装置。

整体来看，涉及的边缘物联代理装置具备数据采集、分析、处理、存储、通讯等功能，通过对各类数据的采集处理，可以就地及时执行决策，将海量数据整合成少量价值数据上送路灯云平台，有效缓解路灯云平台数据处理及网络通讯压力。同时，边缘物联代理装置之间还存在交互能力，实现区域内所有智慧路灯设备的等效互联，并与路灯云平台协同管理，实时进行功能模型的更新及数据的传输交互，实用性强，适用范围广泛，具有广泛的应用前景。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种基于边缘物联代理的智慧路灯系统，其特征在于，包括智慧路灯设备、边缘物联代理装置和路灯云平台，所述路灯云平台通信连接有设置在各个区域的边缘物联代理装置，每个边缘物联代理装置连接设置在对应区域内各个路灯上的智慧路灯设备，每个智慧路灯设备包括对应的视频监控装置和灯光控制装置；

所述视频监控装置采集拍摄覆盖区域的可见光图片和/或视频，并将采集的可见光图片和/或视频传递给对应的边缘物联代理装置；

所述边缘物联代理装置将各个视频监控装置拍摄的可见光图片进行拼接处理得到对应区域的全景图片，并将全景图片上送给路灯云平台，还对各个视频监控装置采集的可见光图片和/或视频进行图片处理，以得到各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，根据各个拍摄覆盖区域的人和/或车流量信息，生成对应的路灯开关控制指令和/或路灯明亮调节控制指令，并下发给对应路灯的灯光控制装置；

所述路灯云平台接收所述全景图片；

所述灯光控制装置执行边缘物联代理装置下发的路灯开关控制指令和/或路灯明亮调节控制指令。

2.根据权利要求1所述的基于边缘物联代理的智慧路灯系统，其特征在于，所述视频监控装置还采集拍摄覆盖区域的红外图片，并将采集的红外图片传递给对应的边缘物联代理装置；所述边缘物联代理装置还结合拍摄覆盖区域的红外图片和可见光图片确定起火位置，将确定的起火位置上送给路灯云平台；所述路灯云平台还根据得到的起火位置进行报警工作，并将起火位置发送给消防管理人员。

3.根据权利要求1所述的基于边缘物联代理的智慧路灯系统，其特征在于，所述智慧路灯设备还包括气象环境装置；所述气象环境装置获取对应的路灯所在位置的天气信息，并将获取的天气信息传递给对应的边缘物联代理装置，所述天气信息包括温度、湿度和风速；所述边缘物联代理装置还将各路灯所在位置的天气信息添加进对应的全景图片，将添加过天气信息的全景图片上送给路灯云平台。

4.根据权利要求1所述的基于边缘物联代理的智慧路灯系统，其特征在于，所述智慧路灯设备还将其所包含的各个装置的运行、自检、异常和故障数据传递给对应的边缘物联代理装置；所述边缘物联代理装置还将不同类型的数据根据对应设置的阈值划分不同的优先级，根据运行、自检、异常和故障数据对应所处的优先级进行分类，将优先级别高的数据上传给路灯云平台，将优先级别低的数据存储在边缘物联代理装置中。

5.根据权利要求1所述的基于边缘物联代理的智慧路灯系统，其特征在于，所述智慧路灯设备还包括显示屏。