CN111065192B - 一种基于智慧路灯的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智慧路灯的控制系统，涉及智慧路灯技术领域。本发明的基于智慧路灯的控制系统包括控制中心、云服务器、智慧路灯和普通路灯，所述控制中心通过传输网络与云服务器相连，所述智慧路灯通过传输网络与云服务器相连，所述普通路灯通过传输网络与智慧路灯相连，所述智慧路灯包括电源控制部分、通信部分、传感器部分和主控制器部分。本发明将智慧路灯与普通路灯结合，利用智慧路灯控制普通路灯，从而实现成本的降低，其次本申请可以实时根据天气状况完成对灯具亮度、功率的调节，以达到节能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及智慧路灯技术领域，更具体地说涉及一种基于智慧路灯的控制系统。
背景技术
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各项关键信息，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、可持续发展。
随着人类社会的不断发展，未来城市将承载越来越多的人口。目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，部分地区"城市病"问题日益严峻。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。
智慧城市的建设在国内外许多地区已经展开，并取得了一系列成果，国内的如智慧上海、智慧双流;国外如新加坡的"智慧国计划"、韩国的"U-City计划"等。
路灯作为城市中最基础的设施，以其分布面积广，基数大等优势，成为智慧城市信息采集的基础设置，利用多功能智慧路灯的一体化集成设计，加载不同的信息化设备及配件，实现信息设备之间的互联互通，可有效利用资源，减少重复投资。将智慧路灯作为智慧城市广泛应用的基础信息设施是一种必要且可行的选择。
但是智慧城市的建设不仅仅只有市政照明这一部分，还包括消防、公安、城市管理等，是需要多个部门协同合作的，目前基于智慧路灯的应用均是构建智慧城市，智慧城市的构建时间周期长、协作部门多，并不是一时就可以完成的。目前现有技术中并不存在基于园区或景区的智慧管理系统，且现有已经构建的智慧城市也并不适用于园区或景区，因此，需要一种基于智慧路灯的控制系统以满足园区或景区节能、降低成本的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种基于智慧路灯的控制系统，本发明的发明目的在于提供一种满足园区或景区节能、低成本的需求。本发明的基于智慧路灯的控制系统包括控制中心、云服务器、智慧路灯和普通路灯，本发明将智慧路灯与普通路灯结合，利用智慧路灯控制普通路灯，从而实现成本的降低，其次本申请可以实时根据天气状况完成对灯具亮度、功率的调节，以达到节能的目的。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：
一种基于智慧路灯的控制系统，包括控制中心、云服务器和智慧路灯，其特征在于：还包括普通路灯，所述控制中心通过传输网络与云服务器相连，所述智慧路灯通过传输网络与云服务器相连，所述普通路灯通过传输网络与智慧路灯相连，所述智慧路灯包括电源控制部分、通信部分、传感器部分和主控制器部分，所述电源控制部分用于给智慧路灯上挂载的各传感器和灯具提供电力支撑；所述通信部分用于智慧路灯上挂载的各传感器以及主控制器与云服务器之间的数据通信，所述传感器部分包括板载传感器和环境监测传感器，所述板载传感器包括六轴陀螺仪、电压互感器和电流互感器，所述环境监测传感器包括风向传感器、风速传感器、温湿度传感器、噪音传感器、PM2.5检测传感器、PM10检测传感器、光照强度检测传感器和气压检测传感器中的一种或多种的组合；所述主控制器部分采用STM32芯片；所述智慧路灯上挂载有基站、公共WLAN、公共广播、信息发布屏、IP电话、视频采集设备、喷淋系统、充电设施和多媒体交互设备；所述板载传感器和环境监测传感器均与主控制器相连，所述视频采集设备通过光纤网络与云服务器相连；所述普通路灯包括灯具、单灯控制器、喷淋系统和板载传感器，板载传感器和喷淋系统均与单灯控制器相连，单灯控制器通过传输网络与智慧路灯的主控制器；
所述云服务器包括公共WLAN管理单元、喷淋管理单元、IP电话管理单元、视频管理单元、充电设施管理单元、环境监测单元、信息发布单元、路灯控制单元、电力管理单元、数据管理单元、日志管理单元、后台服务单元、接入管理单元和权限管理单元；所述公共WLAM管理单元用于公共WLAN的接入管理、身份认证、接入设备的记录存储和接入设备位置信息管理；所述喷淋管理单元包括对喷淋系统的控制和环境监测传感器的信息记录；所述IP电话单元包括对公共广播的管理和IP电话的一键报警，所述视频管理单元包括视频监控管理、人脸识别管理、车牌识别管理、人流识别管理和轨迹识别管理；所述充电设施管理单元包括手机充电管理和电动汽车充电管理；所述环境监测单元用于记录环境监测传感器传输的数据；所述信息发布单元包括对发布信息记录和发布信息处理；所述路灯控制单元包括路灯数据管理、路灯控制管理、路灯分组管理和照明方案制定；所述电力管理单元包括电压数据管理、电流数据管理和功率数据管理；所述数据管理单元包括对数据的接收和分配；所述日志管理单元包括对所述云服务器以及与其对应的智慧路灯上挂载的设备的设置、修改和资料删除进行完整记录，对云服务器生成的日志进行保存，日志管理单元对云服务器生成的日志进行修改和删除保护，禁止对日志进行修改和删除，日志保存时间不少于6个月；所述后台服务单元结合GIS将所有智慧路灯和普通路灯的位置信息载入云服务器，形成站点地图，对智慧路灯和普通路灯进行资产统计、精准定位及追溯；所述后台服务模块包括对智慧路灯和普通路灯上对应的设备的全生命周期管理，包括生产、调配、使用、退役各状态下的资产管理、故障定界、工单管理、装维服务、预测性维护和在线客服；所述权限管理模块对控制中心的访问者进行身份码和密码双重认证，对用户进行权限配置，定义用户的优先使用权，对用户权限进行在线授权、转移和取消，根据用户角色属性提供不同的管理权限和界面，在角色权限配置中针对功能进行授权；；所述接入管理模块定义云服务器中各单元的认证标识，在接入网络内进行认证审核，对云服务器与智慧路灯之间的双方通信进行数据加密，在接入点的网络边界进行接口安全控制。
所述云服务器还包括时钟单元，用户通过控制中心连接云服务器中时钟模块，实现灯具的定时开关；用户根据日出日落时间或手动设置开关灯时间，通过时钟单元实现实现路灯的自动开关灯操作，主控制器待时钟单元达到计时要求时，向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
路灯控制单元通过数据管理单元调用环境监测单元监测到的光照强度数据，分析当前光照强度是否达到开关灯条件，若达到开关灯条件则将控制指令通过传输网络传输至主控制器，主控制器根据接收到的控制指令向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
用户通过控制中心向云服务器的路灯控制单元下发开关灯指令，路灯控制单元将开关灯指令下发至各智慧路灯的主控制器，主控制器向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
所述开/关灯阈值是指，开灯时，最大亮度的电压为210v，电流0.49A；最小亮度时，电压为220v，电流0.11A；关灯时，电压0v，电流0A。
开灯后，主控制器通过环境监测传感器中传输的光照强度数据，调节灯具的亮度。
所述喷淋管理单元通过数据采集模块获取到环境监测单元中采集到的环境监测单元中的PM2.5、PM10、扬尘和/或温湿度数据，判断当前PM2.5，PM10是否大于150μg/ m3，判断当前温度、湿度和扬尘情况是否达到喷淋阈值，并根据当前PM2.5、PM10、温度、湿度和扬尘情况设定喷淋时间，并将设定的喷淋时间传输至主控制器，主控制器根据接收到的指令将喷淋指令下发至智慧路灯和与该智慧路灯相连的普通路灯的喷淋系统，启动喷淋系统进行喷淋。
所述充电设施管理单元外接第三方计费系统，使用方通过多功能交互设备获取到充电设施的接入码，使用方通过扫描多功能交互设备上显示的接入码的二维码，获取到第三方计费系统的登录信息，登录进第三方计费系统中，进行身份认证和识别，选择充电类型和充电口或充电桩，身份认证成功后，第三方计费系统给选定的充电口或充电桩供电，并依照第三方计费系统的计费规则进行计费，用户充电完毕后，在移动终端上点击充电结束，第三方计费系统给选定的充电口或充电桩断电，并将根据计费规则计算费用对该次充电进行结算，使用方结算之后，完成充电。
结束充电后，第三方计费系统对使用方的付费信息进行核验，若使用方没有按时结算，则在使用方下次使用时，先跳出结算界面，待使用方结算清楚之后，再开始下次的充电使用。
所述环境监测单元接收各智慧路灯传输的环境监测数据，并针对每一智慧路灯的区域计算该区域内的环境监测的平均数据，并对应的传输至信息发布单元中，信息发布单元根据环境监测单元传输的平均数据，将其传输的环境监测的平均数据对应传输至智慧路灯的主控制器上，主控制器通过接受到的数据，在信息显示屏上进行显示。
所述电源控制部分包括将AC220V转换为DC48V，DC48V转DC14V，DC48V转DC12V，DC48V转DC5V，DC5V转DC3.3V。
IP电话被触发后，云服务平台层的IP电话管理单元接收到触发信号，数据管理单元调用视频采集单元中对应IP电话的智慧路灯上的视频监控信息，并通过视频采集单元下发旋转命令给主控制器，主控制器控制视频采集设备旋转，视频采集设备对准触发IP电话的人员，对进行IP电话语音通话的人员进行视频监控。
公共WLAN的无线终端通过POE交换机与传输层的网络连接，云服务器的公共WLAN管理单元，对于传输层相连的无线终端进行认证审核和接口安全控制，移动终端进入公共WLAN覆盖区域内并接入该公共WLAN时，公共WLAN管理单元对接入公共WLAN网络的移动终端设备进行设备认证，认证成功后，移动终端连入公共WLAN网络，公共WLAN管理单元存储该移动终端信息，包括设备编码、接入时间、上网时间。
所述认证方式包括短信、微信和/或账号密码登陆认证。
当通过公共广播发布语音广播时，IP电话管理单元通过数据管理单元获取到环境监测单元监测到的当前广播区域内的噪声数据，IP电话管理单元对噪声数据进行分析，根据当前广播区域内的噪声大小确定广播的音量；IP电话管理单元获取当前广播区域内的视频采集设备检测到的车流量，或视频采集设备采集到的人流量信息，确定广播时间，并将确定的广播音量和广播时间数据传输至主控制器，主控制器控制公共广播播放需要广播的语音信息。
环境监测单元获取到智慧路灯传输的环境监测信息，所述环境监测信息包括风向、风速、温湿度、噪音、PM2.5、PM10、光照强度和气压，环境监测单元将上述环境监测信息中的一种或多种的组合发送至信息发布单元，信息发布单元根据接收到的环境监测信息，将需要发布的信息传输至主控制器，主控制器控制信息发布屏显示环境监测信息。
与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：
1、本发明的基于智慧路灯的控制系统包括控制中心、云服务器、智慧路灯和普通路灯，本发明将智慧路灯与普通路灯结合，利用智慧路灯控制普通路灯，从而实现成本的降低，其次本申请可以实时根据天气状况完成对灯具亮度、功率的调节，以达到节能的目的。
2、在本申请中视频采集设备直接通过传输网络与云服务器相连，可以克服视频采集设备的数据量大的传输问题，将视频采集设备单独连入云服务平台，避免了其他数据传输的拥堵问题，使得视频数据及其他检测数据可以快速传输至云服务平台层中。在本申请中基站可以是宏基站或是微基站，其目的是可以为5G基站的建设提供基础，避免5G基站建设时的重复投资。
3、本发明的控制管理系统可对所有智慧路灯及与智慧路灯对应的普通路灯和挂载在智慧路灯的灯杆上的挂载设备进行集中管理和控制，能够兼容所采用的系统和设备的通信协议，并能实现与其他管理单元之间的数据交换。本发明具备组织机构资源的管理功能，具备组织机构的添加、删除和修改的功能，如接入管理模块的接入管理，可以添加删除任意节点和设备，修改编辑节点和设备的设置和属性，同时也支持满足业务功能、性能要求和安全规范的不同厂家设备测试准入。
4、本申请中配备有联动策略配置，可以实现前端感知设备联动，如一键呼叫按钮被触发后，可以启动视频采集设备对语音沟通的人员进行视频监控。通过本发明的系统可以实现对各种应用设备的单控、组控、群控、地图区域控制或条件控制等多种控制方式，如某一路灯的故障上报，结合GIS系统构建电子地图，对每一个路灯进行单独控制，或对地图区域内的群控，以及部分条件控制，如按时开关等，喷淋系统的喷淋条件设置等。
5、本系统具备统一的认证、授权管理机制，对访问者进行身份码和密码的双重认证，具备完备的操作日志保存和日志管理功能，对各管理单元和各智慧路灯以及前端设备的设置、修改、资料删除等进行完整记录，日志禁止修改、删除，保存时间不少于六个月，确保了操作日志的可追溯性。本发明还根据用户角色属性提供不同的管理权限和界面，在角色权限配置中可针对功能进行授权，如控制模块的权限、查看系统日志的权限、设备广播权限等。
6、本发明的时钟模块可统一进行自动校时与手动校时功能，自动校时是在每天0点，通过ntp服务器校准时钟模块，以提高各挂载设备和数据采集时间的准确性。本发明还具备电子地图管理功能，结合GIS将所有智慧路灯的位置信息载入管理平台，形成站点地图，可以实现对智慧路灯的资产统计、精准定位及追溯，本发明采用国家标准坐标体系的智能GIS地图管理，系统可自动采集智慧路灯杆件信息及所挂载的设备信息并自动加载至电子地图中。本发明的权限配置可分为用户、角色，不同用户可设置所属角色，可定义用户的优先使用权，用户权限可进行在线授权、转移和取消。本系统还支持和外部系统的计费结算，可通过调用第三方计费系统满足电动汽车充电或手机充电灯业务的服务需求。
7、本系统采用安全认证机制，定义各个模块单元的认证标识，在接入网络内进行认证审核，采用安全的通信协议进行认证，平台与设备之间的双方通信均是支持国家密码局认定的国产密码算法等进行数据加密，确保数据传输的安全性。针对信息显示屏、广播等特殊的信息传播设备，信息传播的内容需经管辖部门审批后予以发布；本发明的安全认证机制具有审核机制，在获得技术认证和人工审核后才可接入网络，具有安全风险识别手段，可以有效防止恶意入侵和非法篡改。
附图说明
图1为本发明的系统结构图
图2为本发明云服务器的架构图；
图3为本发明公共WLAN管理单元的控制流程图；
图4为本发明喷淋管理单元的控制流程图；
图5为本发明IP电话管理单元的控制流程图；
图6为本发明充电设施管理单元的控制流程图；
图7为本发明路灯控制单元的控制流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作出进一步详细地阐述。
本发明系统中对于智慧路灯和普通路灯的控制是利用计算机结合通信技术，通过“五遥”对园区/景区或城市道路照明系统实现自动化和智能化监控管理，从而达到预防事故的发生，提高照明质量及维护、检修效率；保证园区/景区或城市道路亮灯率和设备完好率、节约能源、减轻劳动强度，避免相关事故的发生。“五遥”具体是指：遥控，智慧路灯以及与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯的开或关；遥测，遥测总电压、电流和回路电压电流，功率及损耗；遥信，反馈各传感器、灯具开关的状态，遥调，远程调整单灯的电流、亮度，实现单灯节能；遥视，在控制中心观看所有灯的工作照明状态，或某一线路的整体照明概况。
在本实施例中，一区域内普通路灯由一智慧路灯统一进行控制，例如，一个智慧路灯控制100米-400米范围内的普通路灯，一是由于智慧路灯的造价远远高于普通路灯，若全部采用智慧路灯，则会造成系统整体成本增加，二是，将智慧路灯布设范围控制在100-400之间，即2个智慧路灯之间的距离在200-800米之间，在降低成本的同时，也不影响到对数据采集的准确性，全部采用智慧路灯，也会造成资源的浪费；或者是在路口采用智慧路灯，而路口对应的支路上采用普通路灯，由路口的智慧路灯进行支配。智慧路灯支配普通路灯，智慧路灯的主控制器相当于集中控制器，分别对其管辖的单灯控制器发送指令和接收数据。智慧路灯的主控制器和普通路灯的单灯控制器可以独立单独工作，也可以配套工作，配套工作时可以有更多的功能，比如电力损耗统计等。
本发明系统主要由控制中心、云服务器、智慧路灯和普通路灯构成，智慧路灯主要包括设备基础信息，网络接口，无线覆盖，视频采集，温湿度检测，PM2.5，PM10，噪声，气压，风速，风险，人群数量，天气状况等；智慧路灯的输入接口包括以太网接口、电源、网络摄像头接口、IP电话接口，环境监测各传感器接口；输出接口包括电源、公共WLAN、LED（灯具）、信息发布屏、公共广播、多媒体交互、充电设施等；主控制器与控制中心之间通过物联网云服务器做中转传输，使用阿里云物联网连接套结，可以确保通信的稳定性和安全性；控制中心多考虑web面安全，DB安全，最大程度避免智慧路灯网络攻击，控制中心、云服务器与智慧路灯之间采用加密协议。
本发明的一种基于智慧路灯的控制系统，包括控制中心、云服务器和智慧路灯，还包括普通路灯， 所述控制中心通过传输网络与云服务器相连，所述智慧路灯通过传输网络与云服务器相连，所述普通路灯通过传输网络与智慧路灯相连，所述智慧路灯包括电源控制部分、通信部分、传感器部分和主控制器部分，所述电源控制部分用于给智慧路灯上挂载的各传感器和灯具提供电力支撑；所述通信部分用于智慧路灯上挂载的各传感器以及主控制器与云服务器之间的数据通信，所述传感器部分包括板载传感器和环境监测传感器，所述板载传感器包括六轴陀螺仪、电压互感器和电流互感器，所述环境监测传感器包括风向传感器、风速传感器、温湿度传感器、噪音传感器、PM2.5检测传感器、PM10检测传感器、光照强度检测传感器和气压检测传感器中的一种或多种的组合；所述主控制器部分采用STM32芯片；所述智慧路灯上挂载有基站、公共WLAN、公共广播、信息发布屏、IP电话、视频采集设备、喷淋系统、充电设施和多媒体交互设备；所述板载传感器和环境监测传感器均与主控制器相连，所述视频采集设备通过光纤网络与云服务器相连；所述普通路灯包括灯具、单灯控制器、喷淋系统和板载传感器，板载传感器和喷淋系统均与单灯控制器相连，单灯控制器通过传输网络与智慧路灯的主控制器；
所述云服务器包括公共WLAN管理单元、喷淋管理单元、IP电话管理单元、视频管理单元、充电设施管理单元、环境监测单元、信息发布单元、路灯控制单元、电力管理单元、数据管理单元、日志管理单元、后台服务单元、接入管理单元和权限管理单元；所述公共WLAM管理单元用于公共WLAN的接入管理、身份认证、接入设备的记录存储和接入设备位置信息管理；所述喷淋管理单元包括对喷淋系统的控制和环境监测传感器的信息记录；所述IP电话单元包括对公共广播的管理和IP电话的一键报警，所述视频管理单元包括视频监控管理、人脸识别管理、车牌识别管理、人流识别管理和轨迹识别管理；所述充电设施管理单元包括手机充电管理和电动汽车充电管理；所述环境监测单元用于记录环境监测传感器传输的数据；所述信息发布单元包括对发布信息记录和发布信息处理；所述路灯控制单元包括路灯数据管理、路灯控制管理、路灯分组管理和照明方案制定；所述电力管理单元包括电压数据管理、电流数据管理和功率数据管理；所述数据管理单元包括对数据的接收和分配；所述日志管理单元包括对所述云服务器以及与其对应的智慧路灯上挂载的设备的设置、修改和资料删除进行完整记录，对云服务器生成的日志进行保存，日志管理单元对云服务器生成的日志进行修改和删除保护，禁止对日志进行修改和删除，日志保存时间不少于6个月；所述后台服务单元结合GIS将所有智慧路灯和普通路灯的位置信息载入云服务器，形成站点地图，对智慧路灯和普通路灯进行资产统计、精准定位及追溯；所述后台服务模块包括对智慧路灯和普通路灯上对应的设备的全生命周期管理，包括生产、调配、使用、退役各状态下的资产管理、故障定界、工单管理、装维服务、预测性维护和在线客服；所述权限管理模块对控制中心的访问者进行身份码和密码双重认证，对用户进行权限配置，定义用户的优先使用权，对用户权限进行在线授权、转移和取消，根据用户角色属性提供不同的管理权限和界面，在角色权限配置中针对功能进行授权；；所述接入管理模块定义云服务器中各单元的认证标识，在接入网络内进行认证审核，对云服务器与智慧路灯之间的双方通信进行数据加密，在接入点的网络边界进行接口安全控制。
在本实施例中，视频采集设备并不单指摄像机，还应该包括车闸入口的车牌识别摄像头、人脸识别摄像头、人车轨迹跟踪摄像头、监控摄像头等。
关于灯具的控制，具体可分为以下几种方式：
所述云服务器还包括时钟单元，用户通过控制中心连接云服务器中时钟模块，实现灯具的定时开关；用户根据日出日落时间或手动设置开关灯时间，通过时钟单元实现实现路灯的自动开关灯操作，主控制器待时钟单元达到计时要求时，向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
路灯控制单元通过数据管理单元调用环境监测单元监测到的光照强度数据，分析当前光照强度是否达到开关灯条件，若达到开关灯条件则将控制指令通过传输网络传输至主控制器，主控制器根据接收到的控制指令向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
用户通过控制中心向云服务器的路灯控制单元下发开关灯指令，路灯控制单元将开关灯指令下发至各智慧路灯的主控制器，主控制器向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
上述三种方式中，所述开/关灯阈值是指，开灯时，最大亮度的电压为210v，电流0.49A；最小亮度时，电压为220v，电流0.11A；关灯时，电压0v，电流0A。且开灯后，主控制器通过环境监测传感器中传输的光照强度数据，调节灯具的亮度。
在本实施例中，所述喷淋管理单元通过数据采集模块获取到环境监测单元中采集到的环境监测单元中的PM2.5、PM10、扬尘和/或温湿度数据，判断当前PM2.5，PM10是否大于150μg/ m3，判断当前温度、湿度和扬尘情况是否达到喷淋阈值，并根据当前PM2.5、PM10、温度、湿度和扬尘情况设定喷淋时间，并将设定的喷淋时间传输至主控制器，主控制器根据接收到的指令将喷淋指令下发至智慧路灯和与该智慧路灯相连的普通路灯的喷淋系统，启动喷淋系统进行喷淋。
例如在园区或景区中，温度较高时，可以采用喷淋系统进行降温，湿度较低时，可以采用喷淋系统提高湿度；PM2.5、PM10的含量较高时，可以采用喷淋系统进行降低。上述喷淋系统，根据应用场景的不同，其控制所依据的数据也有所不同。
所述充电设施管理单元外接第三方计费系统，使用方通过多功能交互设备获取到充电设施的接入码，使用方通过扫描多功能交互设备上显示的接入码的二维码，获取到第三方计费系统的登录信息，登录进第三方计费系统中，进行身份认证和识别，选择充电类型和充电口或充电桩，身份认证成功后，第三方计费系统给选定的充电口或充电桩供电，并依照第三方计费系统的计费规则进行计费，用户充电完毕后，在移动终端上点击充电结束，第三方计费系统给选定的充电口或充电桩断电，并将根据计费规则计算费用对该次充电进行结算，使用方结算之后，完成充电。
结束充电后，第三方计费系统对使用方的付费信息进行核验，若使用方没有按时结算，则在使用方下次使用时，先跳出结算界面，待使用方结算清楚之后，再开始下次的充电使用。
所述环境监测单元接收各智慧路灯传输的环境监测数据，并针对每一智慧路灯的区域计算该区域内的环境监测的平均数据，并对应的传输至信息发布单元中，信息发布单元根据环境监测单元传输的平均数据，将其传输的环境监测的平均数据对应传输至智慧路灯的主控制器上，主控制器通过接受到的数据，在信息显示屏上进行显示。
所述电源控制部分包括将AC220V转换为DC48V，DC48V转DC14V，DC48V转DC12V，DC48V转DC5V，DC5V转DC3.3V。
IP电话被触发后，云服务平台层的IP电话管理单元接收到触发信号，数据管理单元调用视频采集单元中对应IP电话的智慧路灯上的视频监控信息，并通过视频采集单元下发旋转命令给主控制器，主控制器控制视频采集设备旋转，视频采集设备对准触发IP电话的人员，对进行IP电话语音通话的人员进行视频监控。
公共WLAN的无线终端通过POE交换机与光纤网络连接，云服务器的公共WLAN管理单元，对于传输层相连的无线终端进行认证审核和接口安全控制，移动终端进入公共WLAN覆盖区域内并接入该公共WLAN时，公共WLAN管理单元对接入公共WLAN网络的移动终端设备进行设备认证，认证成功后，移动终端连入公共WLAN网络，公共WLAN管理单元存储该移动终端信息，包括设备编码、接入时间、上网时间。
所述认证方式包括短信、微信和/或账号密码登陆认证。
当通过公共广播发布语音广播时，IP电话管理单元通过数据管理单元获取到环境监测单元监测到的当前广播区域内的噪声数据，IP电话管理单元对噪声数据进行分析，根据当前广播区域内的噪声大小确定广播的音量；IP电话管理单元获取当前广播区域内的视频采集设备检测到的车流量，或视频采集设备采集到的人流量信息，确定广播时间，并将确定的广播音量和广播时间数据传输至主控制器，主控制器控制公共广播播放需要广播的语音信息。
环境监测单元获取到智慧路灯传输的环境监测信息，所述环境监测信息包括风向、风速、温湿度、噪音、PM2.5、PM10、光照强度和气压，环境监测单元将上述环境监测信息中的一种或多种的组合发送至信息发布单元，信息发布单元根据接收到的环境监测信息，将需要发布的信息传输至主控制器，主控制器控制信息发布屏显示环境监测信息。
本申请的一种基于智慧路灯的控制系统，仅仅涉及到灯具控制，园区/景区内环境监测，更加适用于景区或园区内使用，但也可以使用在智慧城市的建设中，可以作为智慧城市构建的一部分，本系统可以通过接入管理单元进行增加新的功能，如智能公安，智能消防等，从而完成智慧城市的构建。
Claims (16)
1.一种基于智慧路灯的控制系统，包括控制中心、云服务器和智慧路灯，其特征在于：还包括普通路灯，所述控制中心通过传输网络与云服务器相连，所述智慧路灯通过传输网络与云服务器相连，所述普通路灯通过传输网络与智慧路灯相连，所述智慧路灯包括电源控制部分、通信部分、传感器部分和主控制器部分，所述电源控制部分用于给智慧路灯上挂载的各传感器和灯具提供电力支撑；所述通信部分用于智慧路灯上挂载的各传感器以及主控制器与云服务器之间的数据通信，所述传感器部分包括板载传感器和环境监测传感器，所述板载传感器包括六轴陀螺仪、电压互感器和电流互感器，所述环境监测传感器包括风向传感器、风速传感器、温湿度传感器、噪音传感器、PM2.5检测传感器、PM10检测传感器、光照强度检测传感器和气压检测传感器中的一种或多种的组合；所述主控制器部分采用STM32芯片；所述智慧路灯上挂载有基站、公共WLAN、公共广播、信息发布屏、IP电话、视频采集设备、喷淋系统、充电设施和多媒体交互设备；所述板载传感器和环境监测传感器均与主控制器相连，所述视频采集设备通过光纤网络与云服务器相连；所述普通路灯包括灯具、单灯控制器、喷淋系统和板载传感器，板载传感器和喷淋系统均与单灯控制器相连，单灯控制器通过传输网络与智慧路灯的主控制器；
所述云服务器包括公共WLAN管理单元、喷淋管理单元、IP电话管理单元、视频管理单元、充电设施管理单元、环境监测单元、信息发布单元、路灯控制单元、电力管理单元、数据管理单元、日志管理单元、后台服务单元、接入管理单元和权限管理单元；所述公共WLAN管理单元用于公共WLAN的接入管理、身份认证、接入设备的记录存储和接入设备位置信息管理；所述喷淋管理单元包括对喷淋系统的控制和环境监测传感器的信息记录；所述IP电话单元包括对公共广播的管理和IP电话的一键报警，所述视频管理单元包括视频监控管理、人脸识别管理、车牌识别管理、人流识别管理和轨迹识别管理；所述充电设施管理单元包括手机充电管理和电动汽车充电管理；所述环境监测单元用于记录环境监测传感器传输的数据；所述信息发布单元包括对发布信息记录和发布信息处理；所述路灯控制单元包括路灯数据管理、路灯控制管理、路灯分组管理和照明方案制定；所述电力管理单元包括电压数据管理、电流数据管理和功率数据管理；所述数据管理单元包括对数据的接收和分配；所述日志管理单元包括对所述云服务器以及与其对应的智慧路灯上挂载的设备的设置、修改和资料删除进行完整记录，对云服务器生成的日志进行保存，日志管理单元对云服务器生成的日志进行修改和删除保护，禁止对日志进行修改和删除，日志保存时间不少于6个月；所述后台服务单元结合GIS将所有智慧路灯和普通路灯的位置信息载入云服务器，形成站点地图，对智慧路灯和普通路灯进行资产统计、精准定位及追溯；所述后台服务模块包括对智慧路灯和普通路灯上对应的设备的全生命周期管理，包括生产、调配、使用、退役各状态下的资产管理、故障定界、工单管理、装维服务、预测性维护和在线客服；所述权限管理模块对控制中心的访问者进行身份码和密码双重认证，对用户进行权限配置，定义用户的优先使用权，对用户权限进行在线授权、转移和取消，根据用户角色属性提供不同的管理权限和界面，在角色权限配置中针对功能进行授权；所述接入管理模块定义云服务器中各单元的认证标识，在接入网络内进行认证审核，对云服务器与智慧路灯之间的双方通信进行数据加密，在接入点的网络边界进行接口安全控制。
2.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述云服务器还包括时钟单元，用户通过控制中心连接云服务器中时钟模块，实现灯具的定时开关；用户根据日出日落时间或手动设置开关灯时间，通过时钟单元实现路灯的自动开关灯操作，主控制器待时钟单元达到计时要求时，向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
3.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：路灯控制单元通过数据管理单元调用环境监测单元监测到的光照强度数据，分析当前光照强度是否达到开关灯条件，若达到开关灯条件则将控制指令通过传输网络传输至主控制器，主控制器根据接收到的控制指令向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
4.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：用户通过控制中心向云服务器的路灯控制单元下发开关灯指令，路灯控制单元将开关灯指令下发至各智慧路灯的主控制器，主控制器向智慧路灯的灯具和与该智慧路灯相连的普通路灯的单灯控制器发出开关灯指令，主控制器实时调取该智慧路灯及与该智慧路灯相连的普通路灯的电压互感器和电流互感器的功率数据，判断该功率数据是否达到开/关灯阈值，若达到开/关灯阈值，则进行开/关灯操作，若智慧路灯或某一普通路灯没有达到开/关等阈值，则将故障上报至路灯控制单元，路灯控制单元记录该故障，并将故障传输至后台服务单元，后台服务单元安排故障定界和维修。
5.如权利要求2-4任意一项所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述开/关灯阈值是指，开灯时，最大亮度的电压为210v，电流0.49A；最小亮度时，电压为220v，电流0.11A；关灯时，电压0v，电流0A。
6.如权利要求2-4任意一项所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：开灯后，主控制器通过环境监测传感器中传输的光照强度数据，调节灯具的亮度。
7.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述喷淋管理单元通过数据采集模块获取到环境监测单元中采集到的环境监测单元中的PM2.5、PM10、扬尘和/或温湿度数据，判断当前PM2.5，PM10是否大于150μg/ m3，判断当前温度、湿度和扬尘情况是否达到喷淋阈值，并根据当前PM2.5、PM10、温度、湿度和扬尘情况设定喷淋时间，并将设定的喷淋时间传输至主控制器，主控制器根据接收到的指令将喷淋指令下发至智慧路灯和与该智慧路灯相连的普通路灯的喷淋系统，启动喷淋系统进行喷淋。
8.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述充电设施管理单元外接第三方计费系统，使用方通过多功能交互设备获取到充电设施的接入码，使用方通过扫描多功能交互设备上显示的接入码的二维码，获取到第三方计费系统的登录信息，登录进第三方计费系统中，进行身份认证和识别，选择充电类型和充电口或充电桩，身份认证成功后，第三方计费系统给选定的充电口或充电桩供电，并依照第三方计费系统的计费规则进行计费，用户充电完毕后，在移动终端上点击充电结束，第三方计费系统给选定的充电口或充电桩断电，并将根据计费规则计算费用对该次充电进行结算，使用方结算之后，完成充电。
9.如权利要求8所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：结束充电后，第三方计费系统对使用方的付费信息进行核验，若使用方没有按时结算，则在使用方下次使用时，先跳出结算界面，待使用方结算清楚之后，再开始下次的充电使用。
10.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述环境监测单元接收各智慧路灯传输的环境监测数据，并针对每一智慧路灯的区域计算该区域内的环境监测的平均数据，并对应的传输至信息发布单元中，信息发布单元根据环境监测单元传输的平均数据，将其传输的环境监测的平均数据对应传输至智慧路灯的主控制器上，主控制器通过接受到的数据，在信息显示屏上进行显示。
11.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述电源控制部分包括将AC220V转换为DC48V，DC48V转DC14V，DC48V转DC12V，DC48V转DC5V，DC5V转DC3.3V。
12.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：IP电话被触发后，云服务平台层的IP电话管理单元接收到触发信号，数据管理单元调用视频采集单元中对应IP电话的智慧路灯上的视频监控信息，并通过视频采集单元下发旋转命令给主控制器，主控制器控制视频采集设备旋转，视频采集设备对准触发IP电话的人员，对进行IP电话语音通话的人员进行视频监控。
13.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：公共WLAN的无线终端通过POE交换机与传输层的网络连接，云服务器的公共WLAN管理单元，对于传输层相连的无线终端进行认证审核和接口安全控制，移动终端进入公共WLAN覆盖区域内并接入该公共WLAN时，公共WLAN管理单元对接入公共WLAN网络的移动终端设备进行设备认证，认证成功后，移动终端连入公共WLAN网络，公共WLAN管理单元存储该移动终端信息，包括设备编码、接入时间、上网时间。
14.如权利要求13所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：所述认证方式包括短信、微信和/或账号密码登陆认证。
15.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：当通过公共广播发布语音广播时，IP电话管理单元通过数据管理单元获取到环境监测单元监测到的当前广播区域内的噪声数据，IP电话管理单元对噪声数据进行分析，根据当前广播区域内的噪声大小确定广播的音量；IP电话管理单元获取当前广播区域内的视频采集设备检测到的车流量，或视频采集设备采集到的人流量信息，确定广播时间，并将确定的广播音量和广播时间数据传输至主控制器，主控制器控制公共广播播放需要广播的语音信息。
16.如权利要求1所述的一种基于智慧路灯的控制系统，其特征在于：环境监测单元获取到智慧路灯传输的环境监测信息，所述环境监测信息包括风向、风速、温湿度、噪音、PM2.5、PM10、光照强度和气压，环境监测单元将上述环境监测信息中的一种或多种的组合发送至信息发布单元，信息发布单元根据接收到的环境监测信息，将需要发布的信息传输至主控制器，主控制器控制信息发布屏显示环境监测信息。
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- 2020-01-17 CN CN202010051891.9A patent/CN111065192B/zh active Active
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