CN111669864B - 城市智慧照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路灯控制技术领域,具体涉及一种城市智慧照明系统,包括设置在道路两侧并均匀布设的若干路灯,用于控制每条道路上指定路段内全部路灯的控制装置；所述控制装置包括：设于指定路灯上的流量检测模块、按照预设分布规则设置在若干路灯上的光照度检测模块、照明控制模块、损坏检测模块和损坏定点检测模块。本发明解决了在路段深夜时段大范围长时间开启的路灯导致电力资源浪费的问题，同时还解决了损坏路灯无法准确定点检测的问题。

Description

城市智慧照明系统

技术领域

本发明涉及路灯控制技术领域,具体涉及一种城市智慧照明系统。

背景技术

目前，道路照明系统主要有“全夜灯”照明和“半夜灯”这两种方式，就全夜灯而言，路灯在傍晚到第二天天亮时，无论是否有人车通过，都一直保持常亮状态，路灯常亮会浪费大量电能，不利于节能，而且也会造成光污染。在交通忙闲明显区分的路段，尤其到了深夜时段，车流量和人流量相当稀少，导致路灯的利用率很低，从而造成严重的电力资源浪费。如果全部的路灯都只亮前半夜，虽然实现了节能，但是如果没有路灯在后半夜照明，容易导致偶尔出现的车辆在行车或行人在行走时存在安全隐患，从而导致安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市智慧照明系统，解决在路段深夜时段大范围长时间开启的路灯导致电力资源浪费的问题，同时还解决了损坏路灯无法准确定点检测的问题。

为了达到上述目的，提供了一种城市智慧照明系统，包括设置在道路两侧并均匀布设的若干路灯,用于控制每条道路上指定路段内全部路灯的控制装置；所述控制装置包括：设于指定路灯上的流量检测模块、按照预设分布规则设置在若干路灯上的光照度检测模块、照明控制模块、损坏检测模块和损坏定点检测模块；

流量检测模块：用于实时检测通过道路的车流量信息和人流量信息；

光照度检测模块：用于采集所在路灯周围的环境光照度；

照明控制模块：用于根据设定的车流量信息和人流量信息制定若干组控制指定路段路灯的控制策略，并根据实时采集到的指定路段内的车流量信息和人流量信息匹配相应的控制策略来控制指定路段的路灯开启顺序和开启时长；

损坏检测模块：用于判断光照度检测模块检测的所在路灯周围的环境光照度是否符合每组控制策略下环境光照度的预设参考值；若不符合，则认定路灯损坏；

损坏定点检测模块：用于在损坏检测模块认定路灯损坏后，根据光照度检测模块的预设分布规则和每种控制策略下光照度检测模块检测的环境光照度，对指定路段内的路灯中的损坏路灯进行定点检测。

工作原理及优点：

1.流量检测模块和照明控制模块的设置，由于流量检测模块是设于路灯上的，当其设置在每条道路路口的路灯上时，可以从上而下的对进出该道路的车流量和人流量进行检测，方便为照明控制模块提供路灯控制依据。照明控制模块可以根据事先设定的车流量和人流量制定控制路灯开启顺序和开启时长的控制策略，例如在车流量、人流量大时，将道路上的路灯全部开启，为道路上的行人充分照明，开启时长以车流量、人流量为依据进行调整；在车流量、人流量小时，可以将两边的路灯实行间隔开启，从而达到节能的效果；也可以在有车或有人时路灯亮、无车或无人时路灯熄的功能，在确保人流安全通行的情况下节约能源。通过控制策略的制定，对在指定路段且在深夜时段的路灯的状态，根据车流量、人流量来进行调整，从而达到节能的目的。

2.光照度检测模块和损坏检测模块，由于路灯常设置在自然环境之中，自然环境因素以及道路施工因素会对路灯造成损坏，路灯损坏后会对行人的夜间行走造成不便，通常情况需要行人向有关部门进行反馈，然后有关部门通知维修人员去维修。而现有的路灯中多数是无法自动检测的，维修人员只能通过夜间考察或与行人沟通进行了解那些路灯坏了，十分不方便，且效率低。而路灯的照射范围较广，光照度检测模块不仅能够采集当前所在安装设置的路灯的光照度，还能够采集相邻其他路灯的光照度。由于照明控制模块在每种控制策略下，路灯开启的位置和开启的数量都有所不同，导致同一个光照度检测模块采集的环境光照度在每种控制策略下也是不同的，因此每种控制策略下环境光照度的预设参考值也不同，当路灯正常时，每种控制策略下的实际环境光照度应与预设参考值相同；当路灯不正常时，每种控制策略下的实际环境光照度都不会与预设参考值相同。若只是一种控制策略下的实际环境光照度不与预设参考值相同，只是说明额外因素干扰了光照度检测模块的采集，并非路灯出现问题。损坏检测模块不仅能方便的对路灯是否损坏进行检测，而且可以减小偶然因素带来的误判。

而按照预设分布规则设置在若干路灯上的光照度检测模块，相比于在全部的路灯上都安装，可以减少光照度检测模块的设置数量，从而节约了成本。

3.损坏定点检测模块的设置，在损坏检测模块认定路灯损坏后，需要通知路灯管理部门进行维修。而白天的时候，路灯是不开启的，维修人员无法得知道路上的哪根路灯坏了导致无法顺利维修，而在夜晚的时候，光照不够不方便维修，也不符合维修工人的工作作息。本方案的损坏定点检测模块可以根据光照度检测模块的预设分布规则和每种控制策略下光照度检测模块检测的环境光照度对损坏路灯进行定点检测。例如在道路的路灯上等间隔设置的光照度检测模块，当某一路灯上的光照度检测模块检测到光照度有所不同时，说明周围相邻的路灯存在故障，由于每个路灯相邻的路灯有三个，因此有存在故障嫌疑的路灯加上自身就有四个，而且由于光照度检测模块设有多个且位于不同的路灯上，有个路灯损坏，多个光照度检测模块都能检测到光照度有所不同，因此存在故障嫌疑的路灯数量会增加，通过与扫雷游戏的原理相同，寻找不同光照度检测模块下的故障嫌疑的路灯的交集，其中故障嫌疑路灯中重合度最高的那一个路灯，就是损坏的路灯，从而准确的找到出现故障的路灯。

进一步，所述控制装置还包括：

定位模块：用于采集控制装置自身的地理安装位置；

通信模块：用于将损坏定点检测模块的检测结果和地理安装位置发送至管理部门。

定位模块的设置能够获取管理的路灯中出现故障的控制装置的安装坐标，维修人员了解到检测结果和地理安装位置之后，可以方便的知道哪条道路的哪个路灯出现了问题，从而方便维修人员及时准确的去修理。

进一步，所述预设分布规则为：在单侧道路上的路灯上等间隔设置光照度检测模块，道路两侧并行设置的路灯上的光照度检测模块为错位设置。

按照预设分布规则设置在若干路灯上的光照度检测模块，相比于在全部的路灯上都安装，可以减少光照度检测模块的设置数量，从而节约了成本而又不影响光照度的检测。

进一步，所述照明控制模块还包括：时钟电路子模块，用于根据时钟电路子模块进行计时的计时子模块；

所述控制策略为：在指定时间内，将车流量或人流量与预设的第一流量阈值相比，若车流量或人流量大于第一流量阈值，则开启全部路灯；若车流量或人流量小于第一流量阈值，则间隔开启指定路段内的路灯。

当车流量或人流量大于第一流量阈值时，开启全部路灯，为行人和车辆进行充分照明，避免车辆车主因看不清路面而开远关灯，从而造成事故。也避免行人看不清路，造成跌倒受伤。

进一步，所述照明控制模块还包括：

亮度调节子模块：用于在车流量或人流量大于第一流量阈值时，将路灯的亮度调低；还用于在车流量或人流量小于第一流量阈值时，与预设的第二流量阈值相比，若小于第二流量阈值，则将路灯的亮度调低并增大同侧道路上两个开启路灯之间的关闭路灯之间的数量。

当车流量或人流量小于第一流量阈值时，说明此时车少、人少。当车流量或人流量小于第二流量阈值时，说明此时车更少、人也更少，降低路灯的亮度，以及减小路灯的开启数量不会造成不良影响，而且还节能。

由于车流量较大，而且是在夜晚，车辆车主都会开近光灯，从而增大了道路的照明强度，此时将路灯的亮度调低，不影响车辆的行驶和行人的行走，而且节能。

进一步，所述照明控制模块还包括：

节能子模块：用于在车流量或人流量小于第二流量阈值时，与预设的第三流量阈值相比，若小于第三流量阈值，关闭全部路灯；还用于在车流量或人流量小于第三流量阈值期间，若流量检测模块在检测到行人或车辆经过道路前，提前开启路灯，并在行人或车辆经过道路后延迟关闭路灯。

当车流量或人流量小于第三流量阈值时，说明此时基本无车无人通过，可以关闭全部路灯，节能。即使偶尔有车有人通过时，在经过道路前，提前开启路灯照明道路，并在行人或车辆经过道路后延迟关闭路灯。达到降低不良影响和节能的效果。

进一步，还包括，

路灯编号模块：用于对道路两侧的路灯进行统一连贯标号；

光照度检测模块编号模块：用于对路灯上的光照度检测模块进行统一连贯标号。

便于在检测出故障后，方便维修人员找到出现故障的路灯。

进一步，所述损坏定点检测模块具体包括以下子模块：

光照异常获取子模块：用于获取每种控制策略下光照度检测模块所检测的环境光照度；

光照异常分析子模块：用于分析光照度检测模块所检测的环境光照度是否异常；在分析出的光照度检测模块所检测的环境光照度存在异常时，记录光照度检测模的标号、光照度检测模块所在的路灯的标号，以及相邻路灯的标号；

损坏检测子模块：用于筛选出标号连贯的光照度检测模，以及对应的光照度检测模块所在的路灯的标号和相邻路灯的标号，并将所有路灯进行标记，计算所有路灯中标记次数最多的路灯。

在道路的路灯上等间隔设置的光照度检测模块，当某一路灯上的光照度检测模块检测到光照度有所不同时，说明周围相邻的路灯存在故障，由于每个路灯相邻的路灯有三个，因此有存在故障嫌疑的路灯加上自身就有四个，四个路灯都会被标记一次。而且由于光照度检测模块设有多个且位于不同的路灯上，若有一个路灯损坏，会使相邻的多个光照度检测模块都能检测到光照度有所不同，因此有存在故障嫌疑的路灯加上自身又会增加四个，四个路灯也都会被标记一次。因此被标记的路灯数量会增加，其中标记次数最多的那一个路灯，就是损坏的路灯，从而准确的找到出现故障的路灯。

进一步，所述流量检测模块为红外热释电传感器,采用主动式红外热释电传感器和被动式红外热释电传感器中的至少一种。

当车辆或行人经过时，热释电红外传感器探测外界车辆中人体及其它物体辐射的微弱红外线能量并变换成电信号，在单位时间内进行统计计数，从而得到方便的得到车流量或人流量。

进一步，所述光照度检测模块为光敏电阻。

光敏电阻成本低，易于采购。

附图说明

图1为本发明实施例一种城市智慧照明系统的逻辑框图；

图2为道路两侧的路灯进行编号后的示意图；

图3为流量检测模块在道路两侧路灯上具体安装位置的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例

一种城市智慧照明系统，基本如附图1所示，包括设置在道路两侧并均匀布设的若干路灯,用于控制每条道路上指定路段内全部路灯的控制装置，以及设置在管理部门的监控计算机。监控计算机可以控制和监控控制装置，以实现管理一整条道路的路灯。本实施例中路灯为LED路灯。

控制装置包括：路灯编号模块、设于指定路灯上的流量检测模块、按照预设分布规则设置在若干路灯上的光照度检测模块、照明控制模块、损坏检测模块和损坏定点检测模块。

路灯编号模块：用于对道路两侧的路灯进行统一连贯标号，如图2所示，道路左侧的路灯编号依次为1A、2A、3A、4A……，道路右侧的路灯编号依次为1B、2B、3B、4B……

光照度检测模块编号模块：用于对路灯上的光照度检测模块进行统一连贯标号。

流量检测模块：用于实时检测通过道路的车流量信息和人流量信息。流量检测模块是主动式红外热释电传感器和被动式红外热释电传感器中的至少一种，本实施例中采用被动式红外热释电传感器。如图3所示，流量检测模块的指定设置位置是在道路起始段和末尾段的路灯的灯杆上，水平正对道路的监测点，当车辆经过时，热释电红外传感器探测外界车辆中人体及其它物体辐射的微弱红外线能量并变换成电信号，由控制装置对电信号进行处理，统计单位时间内的车辆或行人的通行数量，从而得到车流量和人流量。

光照度检测模块：用于采集所在路灯周围的环境光照度。本实施中为光敏电阻，光敏电阻固定设置在路灯多的灯杆的中下部。光照度检测模块的预设分布规则为：如图3所示，在单侧道路上的路灯上等间隔设置光照度检测模块，间隔的数量为一个路灯。道路两侧并行设置的路灯上的光照度检测模块为错位设置。

光照度检测模块的具体分布如下：

(1)在道路左侧的路灯编号为1A、3A的路灯上设置光照度检测模块；

编号为1A的路灯能检测的范围包括路2A与1B；

编号为3A的路灯能检测的范围包括路灯2A、4A与3B。

(2)在道路右侧的路灯编号为2B、4B的路灯上设置光照度检测模块；

编号为2B的路灯能检测的范围包括路灯1B、2A与3B；

编号为4B的路灯能检测的范围包括路灯3B与4A。

照明控制模块：用于根据设定的车流量信息和人流量信息制定若干组控制指定路段路灯的控制策略，并根据实时采集到的指定路段内的车流量信息和人流量信息匹配相应的控制策略来控制指定路段的路灯开启顺序和开启时长；

照明控制模块具体包括以下子模块：

时钟电路子模块：用于得到电子时钟；

计时子模块：用于根据时钟电路子模块进行计时。控制策略为：在指定时间内，例如晚上12点到第二天早上6点，将车流量或人流量与预设的第一流量阈值相比，若车流量或人流量大于第一流量阈值，则开启全部路灯；若车流量或人流量小于第一流量阈值，则间隔开启局部指定路灯并定时切换。

亮度调节子模块：用于在车流量或人流量大于第一流量阈值时，将路灯的亮度调低；还用于在车流量或人流量小于第一流量阈值时，与预设的第二流量阈值相比，若小于第二流量阈值，则将路灯的亮度调低并增大同侧道路上两个开启路灯之间的关闭路灯之间的数量。

节能子模块：用于在车流量或人流量小于第二流量阈值时，与预设的第三流量阈值相比，若小于第三流量阈值，关闭全部路灯；还用于在车流量或人流量小于第三流量阈值期间，若流量检测模块在检测到行人或车辆经过道路前，提前开启路灯，并在行人或车辆经过道路后延迟关闭路灯。

本实施例中，第一流量阈值大于第二流量阈值，第二流量阈值大于第三流量阈值。

损坏检测模块：用于判断光照度检测模块检测的所在路灯周围的环境光照度是否符合每组控制策略下环境光照度的预设参考值；若不符合，则认定路灯损坏。控制策略具体如下所示：

策略一：当车流量或人流量大于第一流量阈值时，则开启全部路灯；此时光照度检测模块采集的环境光照度的预设参考值为第一预设参考值。开启顺序为：同时开启；开启时长为：车流量或人流量从大于第一流量阈值到小于第一流量阈值的时长。

策略二：当车流量或人流量大于第二流量阈值，且小于第一流量阈值时，则间隔开启局部指定路灯并定时切换，路灯的开启规则与光照度检测模块的预设分布规则相类似。此时光照度检测模块采集的环境光照度的预设参考值为第二预设参考值。开启顺序为：同时开启；开启时长为：车流量或人流量从大于第一流量阈值到小于第二流量阈值的时长。

策略三：当车流量或人流量大于第三流量阈值，且小于第二流量阈值时，则增大开启路灯之间的关闭路灯之间的数量。例如，道路单侧相邻开启的路灯之间，隔着两个未开启的路灯。此时光照度检测模块采集的环境光照度的预设参考值为第三预设参考值。开启顺序为：同时开启；开启时长为：车流量或人流量从大于第二流量阈值到小于第三流量阈值的时长。

策略四：车流量或人流量小于第三流量阈值时，关闭全部路灯。若流量检测模块在检测到行人或车辆经过道路前，提前开启路灯，并在行人或车辆经过道路后延迟关闭路灯。

损坏定点检测模块：用于在损坏检测模块认定路灯损坏后，根据光照度检测模块的预设分布规则和每种控制策略下光照度检测模块检测的环境光照度，对指定路段内的路灯中的损坏路灯进行定点检测。

损坏定点检测模块具体包括以下子模块：

光照异常获取子模块：用于获取每种控制策略下光照度检测模块所检测的环境光照度；

光照异常分析子模块：用于分析光照度检测模块所检测的环境光照度是否异常；在分析出的光照度检测模块所检测的环境光照度存在异常时，记录光照度检测模的标号、光照度检测模块所在的路灯的标号，以及相邻路灯的标号；

损坏检测子模块：用于筛选出标号连贯的光照度检测模，以及对应的光照度检测模块所在的路灯的标号和相邻路灯的标号，并将所有路灯进行标记，计算所有路灯中标记次数最多的路灯。其中每个路灯的标记次数可叠加，即在被记录的同时本身会被标记一次。

定位模块：设置在控制装置上，用于采集控制装置的地理安装位置。本实施例中定位模块为GPS定位模块。

通信模块：用于将损坏定点检测模块的检测结果和地理安装位置发送至管理部门。本实施例中通信模块为GPRS通信模块。

具体实施过程如下：

由于流量检测模块是设于路灯上的，当其设置在每条道路路口的路灯上时，可以从上而下的对进出该道路的车流量和人流量进行检测，方便为照明控制模块提供路灯控制依据。照明控制模块通过策略的制定以实现在指定路段且在深夜时段的路灯的状态能根据车流量、人流量来进行调整，以达到节能的目的。

路灯的照射范围较广，光照度检测模块不仅能够采集当前安装设置的路灯的光照度，还能够采集相邻路灯的光照度。由于照明控制模块中每种控制策略都有所不同，导致光照度检测模块采集的环境光照度也不同，因此每种控制策略下环境光照度的预设参考值也不同，当路灯正常时，每种控制策略下的实际环境光照度应与预设参考值相同；当路灯不正常时，每种控制策略下的实际环境光照度都不会与预设参考值相同。若只是一种控制策略下的实际环境光照度不与预设参考值相同，只是说明额外因素干扰了光照度检测模块的采集，并非路灯出现问题。损坏检测模块不仅能方便的对路灯的损坏进行检测，而且可以减小偶然因素带来的误判。

损坏定点检测模块可以根据光照度检测模块的预设分布规则和每种控制策略下光照度检测模块检测的环境光照度对路灯进行损坏路灯的定点检测。例如，当路灯2A损坏时，损坏检测模块检测到路灯1A、路灯3A和路灯2B上的光照度检测模块检测到的环境光照度均不符合四种策略中的预设参考值，其中路灯2A为路灯1A、路灯3A和路灯2B的共通点，可以判断出路灯2A损坏。其原理与扫雷游戏的原理相同，寻找多个光照度检测模块之间的共同点，就能准确的找到出现故障的路灯。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.城市智慧照明系统，其特征在于：包括设置在道路两侧并均匀布设的若干路灯,用于控制每条道路上指定路段内全部路灯的控制装置；所述控制装置包括：设于指定路灯上的流量检测模块、按照预设分布规则设置在若干路灯上的光照度检测模块、照明控制模块、损坏检测模块和损坏定点检测模块；

流量检测模块：用于实时检测通过道路的车流量信息和人流量信息；

光照度检测模块：用于采集所在路灯周围的环境光照度；

照明控制模块：用于根据设定的车流量信息和人流量信息制定若干组控制指定路段路灯的控制策略，并根据实时采集到的指定路段内的车流量信息和人流量信息匹配相应的控制策略来控制指定路段的路灯开启顺序和开启时长；

损坏检测模块：用于判断光照度检测模块检测的所在路灯周围的环境光照度是否符合每组控制策略下环境光照度的预设参考值；若不符合，则认定路灯损坏；

损坏定点检测模块：用于在损坏检测模块认定路灯损坏后，根据光照度检测模块的预设分布规则和每种控制策略下光照度检测模块检测的环境光照度，对指定路段内的路灯中的损坏路灯进行定点检测；

所述预设分布规则为：在单侧道路上的路灯上等间隔设置光照度检测模块，道路两侧并行设置的路灯上的光照度检测模块为错位设置；

路灯编号模块：用于对道路两侧的路灯进行统一连贯标号；

光照度检测模块编号模块：用于对路灯上的光照度检测模块进行统一连贯标号；

所述损坏定点检测模块具体包括以下子模块：

光照异常获取子模块：用于获取每种控制策略下光照度检测模块所检测的环境光照度；

光照异常分析子模块：用于分析光照度检测模块所检测的环境光照度是否异常；在分析出的光照度检测模块所检测的环境光照度存在异常时，记录光照度检测模块的标号、光照度检测模块所在的路灯的标号，以及相邻路灯的标号；

损坏检测子模块：用于筛选出标号连贯的光照度检测模，以及对应的光照度检测模块所在的路灯的标号和相邻路灯的标号，并将所有路灯进行标记，计算所有路灯中标记次数最多的路灯。

2.根据权利要求1所述的城市智慧照明系统，其特征在于：所述控制装置还包括：

定位模块：用于采集控制装置自身的地理安装位置；

通信模块：用于将损坏定点检测模块的检测结果和地理安装位置发送至管理部门。

3.根据权利要求1所述的城市智慧照明系统，其特征在于：所述照明控制模块还包括：时钟电路子模块，用于根据时钟电路子模块进行计时的计时子模块；

所述控制策略为：在指定时间内，将车流量或人流量与预设的第一流量阈值相比，若车流量或人流量大于第一流量阈值，则开启全部路灯；若车流量或人流量小于第一流量阈值，则间隔开启指定路段内的路灯。

4.根据权利要求3所述的城市智慧照明系统，其特征在于：亮度调节子模块：用于在车流量或人流量大于第一流量阈值时，将路灯的亮度调低；还用于在车流量或人流量小于第一流量阈值时，与预设的第二流量阈值相比，若小于第二流量阈值，则将路灯的亮度调低并增大同侧道路上两个开启路灯之间的关闭路灯之间的数量。

5.根据权利要求4所述的城市智慧照明系统，其特征在于：所述照明控制模块还包括：

节能子模块：用于在车流量或人流量小于第二流量阈值时，与预设的第三流量阈值相比，若小于第三流量阈值，关闭全部路灯；还用于在车流量或人流量小于第三流量阈值期间，若流量检测模块在检测到行人或车辆经过道路前，提前开启路灯，并在行人或车辆经过道路后延迟关闭路灯。

6.根据权利要求1所述的城市智慧照明系统，其特征在于：所述流量检测模块为红外热释电传感器,采用主动式红外热释电传感器和被动式红外热释电传感器中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的城市智慧照明系统，其特征在于：所述光照度检测模块为光敏电阻。

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