CN111885800A - 一种基于5g的智能路灯控制系统、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能路灯技术领域，具体地说，涉及一种基于5G的智能路灯控制系统、装置及存储介质。包括电源分配单元、分层控制单元和安全监测单元；电源分配单元用于管理路灯系统的供能来源及控制不同电源模式的平滑切换；分层控制单元用于集中控制智能路灯的集成功能模块以及分块管理单个功能模块的正常运行；安全监测单元用于实时监测系统内各功能模块的运行状况并及时进行反馈。本发明设计基于5G无线网络覆盖，可以有效扩展路灯的功能，提高路灯智能化管理，可对路灯进行远程监测和遥控，实现了对城市资源的集约化管理和利用。

Description

一种基于5G的智能路灯控制系统、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及智能路灯技术领域，具体地说，涉及一种基于5G的智能路灯控制系统、装置及存储介质。
背景技术
传统路灯存在功能单一、自动化控制落后、操作不便以及运行状况不明等缺陷，而智能路灯是以传统城市路灯杆为基础，融合小基站满足城市4/5G网络的覆盖，可集成多项功能于一体，实现智能化一杆多用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于5G的智能路灯控制系统、装置及存储介质，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供一种基于5G的智能路灯控制系统，包括电源分配单元、分层控制单元和安全监测单元；所述电源分配单元用于管理路灯系统的供能来源及控制不同电源模式的平滑切换；所述分层控制单元用于集中控制智能路灯的集成功能模块以及分块管理单个功能模块的正常运行；所述安全监测单元用于实时监测系统内各功能模块的运行状况并及时进行反馈。
作为本技术方案的进一步改进，所述电源分配单元包括光伏电模块、市电模块和电源切换管理模块；所述光伏电模块用于通过光伏阵列及其配套的储能设备将太阳能转换为电能来给智能路灯供能；所述市电模块用于通过市电给智能路灯供能；所述电源切换管理模块用于对光伏电和市电进行最优化配置并控制两种供电模式的平滑切换以保证智能路灯控制系统持续稳定的运行。
作为本技术方案的进一步改进，所述分层控制单元包括智能照明管理模块、集成功能分块管理模块、5G微站管理模块和TCP/IP协议对接模块；所述智能照明管理模块用于控制管理照明功能的启停及运行；所述集成功能分块管理模块用于分块管理其他功能模块的启停及运行；所述5G微站管理模块用于管理基于5G的无线网络覆盖功能；所述TCP/IP协议对接模块用于控制连接用户终端和服务器之间的通信。
其中，智能照明管理包括开关控制、调光控制以及定时控制等。
其中，集成功能包括公共广播、智能安防、物联网基站、气象环境监测、LED信息发布、便民充电、紧急呼叫以及便民信息交互等。
作为本技术方案的进一步改进，所述5G微站管理模块包括跨核心网互操作模块、负载分流管理模块、场景门限管理模块和覆盖范围测算模块；所述跨核心网互操作模块用于自动协调5G网与4G网的共存和双向互操作；所述负载分流管理模块用于综合5G网与4G网的负载来灵活调整分流比例；所述场景门限管理模块用于根据对网络要求不同的场景来设定不同的门限的接入载波；所述覆盖范围测算模块用于测算无线网络覆盖的范围以作为设置智能路灯选点的依据。
其中，场景门限包括增强移动宽带场景(包括连续广域覆盖场景和热点高容量场景)、低时延高可靠场景和低功耗大连接场景。
其中，增强移动宽带场景的网络适用于社会普通用户，低时延高可靠场景的网络适用于政企和垂直行业，低功耗大连接场景的网络适用于运营商。
作为本技术方案的进一步改进，所述场景门限管理模块采用边缘计算方法。
作为本技术方案的进一步改进，所述覆盖范围测算模块采用欧式距离计算方法，其计算公式为：
Figure BDA0002539450070000021
其中，为智能路灯的坐标，为无线网络覆盖边缘的其中一个点的坐标，d12为智能路灯到无线网络覆盖边缘的欧式距离。
作为本技术方案的进一步改进，所述安全监测单元包括状态反馈模块、短路保护模块、故障报警模块和远程通信模块；所述状态反馈模块用于实时检测系统的运行状况并将运行信息反馈到主控制中心；所述短路保护模块用于自动检测漏电或短路情况并及时控制电路断开以进行保护；所述故障报警模块用于对系统故障进行报警并反馈；所述远程通信模块用于通过5G网络通信实现“五遥”功能。
作为本技术方案的进一步改进，所述远程通信模块包括遥控模块、遥测模块、遥信模块、遥调模块和遥视模块；所述遥控模块用于通过远程控制技术完成改变设备运行状态的命令；所述遥测模块用于通过远程测量技术传输被测变量的测量值；所述遥信模块用于通过通信技术完成对设备状态信息的监视；所述遥调模块用于通过远程调节接受并执行遥调命令；所述遥视模块用于通过摄像机直观监视智能路灯周围的环境状况。
本发明的目的之二在于，提供一种基于5G的智能路灯控制装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的基于5G的智能路灯控制系统。
本发明的目的之三在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的基于5G的智能路灯控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果：该基于5G的智能路灯控制系统、装置及存储介质中，基于5G无线网络覆盖，可以有效扩展路灯的功能，提高路灯智能化管理，可对路灯进行远程监测和遥控，还可以智能测算网络覆盖范围来作为智能路灯安装点的选择依据，实现了对城市资源的集约化管理和利用。
附图说明
图1为实施例1的整体框图；
图2为实施例1的电源分配单元模块框图；
图3为实施例1的分层控制单元模块框图；
图4为实施例1的5G微站管理模块框图；
图5为实施例1的安全监测单元模块框图；
图6为实施例1的远程通信模块框图；
图7为实施例1的控制装置结构示意图。
图中各个标号意义为：
100、电源分配单元；101、光伏电模块；102、市电模块；103、电源切换管理模块；
200、分层控制单元；201、智能照明管理模块；202、集成功能分块管理模块；203、5G微站管理模块；2031、跨核心网互操作模块；2032、负载分流管理模块；2033、场景门限管理模块；2034、覆盖范围测算模块；204、TCP/IP协议对接模块；
300、安全监测单元；301、状态反馈模块；302、短路保护模块；303、故障报警模块；304、远程通信模块；3041、遥控模块；3042、遥测模块；3043、遥信模块；3044、遥调模块；3045、遥视模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-7所示，本实施例提供一种基于5G的智能路灯控制系统，包括电源分配单元100、分层控制单元200和安全监测单元300；电源分配单元100用于管理路灯系统的供能来源及控制不同电源模式的平滑切换；分层控制单元200用于集中控制智能路灯的集成功能模块以及分块管理单个功能模块的正常运行；安全监测单元300用于实时监测系统内各功能模块的运行状况并及时进行反馈。
本实施例中，电源分配单元100包括光伏电模块101、市电模块102和电源切换管理模块103；光伏电模块101用于通过光伏阵列及其配套的储能设备将太阳能转换为电能来给智能路灯供能；市电模块102用于通过市电给智能路灯供能；电源切换管理模块103用于对光伏电和市电进行最优化配置并控制两种供电模式的平滑切换以保证智能路灯控制系统持续稳定的运行。
本实施例中，分层控制单元200包括智能照明管理模块201、集成功能分块管理模块202、5G微站管理模块203和TCP/IP协议对接模块204；智能照明管理模块201用于控制管理照明功能的启停及运行；集成功能分块管理模块202用于分块管理其他功能模块的启停及运行；5G微站管理模块203用于管理基于5G的无线网络覆盖功能；TCP/IP协议对接模块204用于控制连接用户终端和服务器之间的通信。
其中，智能照明管理包括开关控制、调光控制以及定时控制等。
其中，集成功能包括公共广播、智能安防、物联网基站、气象环境监测、LED信息发布、便民充电、紧急呼叫以及便民信息交互等。
进一步地，5G微站管理模块203包括跨核心网互操作模块2031、负载分流管理模块2032、场景门限管理模块2033和覆盖范围测算模块2034；跨核心网互操作模块2031用于自动协调5G网与4G网的共存和双向互操作；负载分流管理模块2032用于综合5G网与4G网的负载来灵活调整分流比例；场景门限管理模块2033用于根据对网络要求不同的场景来设定不同的门限的接入载波；覆盖范围测算模块2034用于测算无线网络覆盖的范围以作为设置智能路灯选点的依据。
其中，场景门限包括增强移动宽带场景(包括连续广域覆盖场景和热点高容量场景)、低时延高可靠场景和低功耗大连接场景。
其中，增强移动宽带场景的网络适用于社会普通用户，低时延高可靠场景的网络适用于政企和垂直行业，低功耗大连接场景的网络适用于运营商。
其中，场景门限管理模块2033采用边缘计算方法。
具体地，边缘计算的中心思想是把原先由核心节点进行的事务处理分到各个边缘节点(包括本地缓存、本地应用、业务优化和数据服务等)进行处理，并靠近终端用户来布局，从而使系统更高效和易于管理，可以加快资料的处理与传送速度、减少延迟。
其中，覆盖范围测算模块2034采用欧式距离计算方法，其计算公式为：
Figure BDA0002539450070000051
其中，x1，y1为智能路灯的坐标，x2，y2为无线网络覆盖边缘的其中一个点的坐标，d12为智能路灯到无线网络覆盖边缘的欧式距离。
具体地，理论上的无线网络覆盖范围应为以d12为半径的圆形区域，但是因高层建筑会遮挡无线网络信号的传播，则实际测算时，可以测算无线网络覆盖边缘的若干点，通过平滑曲线将测算所得的若干边缘点连接起来即为无线网络的实际覆盖范围。
本实施例中，安全监测单元300包括状态反馈模块301、短路保护模块302、故障报警模块303和远程通信模块304；状态反馈模块301用于实时检测系统的运行状况并将运行信息反馈到主控制中心；短路保护模块302用于自动检测漏电或短路情况并及时控制电路断开以进行保护；故障报警模块303用于对系统故障进行报警并反馈；远程通信模块304用于通过5G网络通信实现“五遥”功能。
进一步地，远程通信模块304包括遥控模块3041、遥测模块3042、遥信模块3043、遥调模块3044和遥视模块3045；遥控模块3041用于通过远程控制技术完成改变设备运行状态的命令；遥测模块3042用于通过远程测量技术传输被测变量的测量值；遥信模块3043用于通过通信技术完成对设备状态信息的监视；遥调模块3044用于通过远程调节接受并执行遥调命令；遥视模块3045用于通过摄像机直观监视智能路灯周围的环境状况。
参阅图7，示出了本实施例所涉及的提供一种基于5G的智能路灯控制装置结构示意图，该装置包括处理器、存储器和总线。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的基于5G的智能路灯控制系统。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的基于5G的智能路灯控制系统。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面基于5G的智能路灯控制系统。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：包括电源分配单元(100)、分层控制单元(200)和安全监测单元(300)；所述电源分配单元(100)用于管理路灯系统的供能来源及控制不同电源模式的平滑切换；所述分层控制单元(200)用于集中控制智能路灯的集成功能模块以及分块管理单个功能模块的正常运行；所述安全监测单元(300)用于实时监测系统内各功能模块的运行状况并及时进行反馈。
2.根据权利要求1所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述电源分配单元(100)包括光伏电模块(101)、市电模块(102)和电源切换管理模块(103)；所述光伏电模块(101)用于通过光伏阵列及其配套的储能设备将太阳能转换为电能来给智能路灯供能；所述市电模块(102)用于通过市电给智能路灯供能；所述电源切换管理模块(103)用于对光伏电和市电进行最优化配置并控制两种供电模式的平滑切换以保证智能路灯控制系统持续稳定的运行。
3.根据权利要求1所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述分层控制单元(200)包括智能照明管理模块(201)、集成功能分块管理模块(202)、5G微站管理模块(203)和TCP/IP协议对接模块(204)；所述智能照明管理模块(201)用于控制管理照明功能的启停及运行；所述集成功能分块管理模块(202)用于分块管理其他功能模块的启停及运行；所述5G微站管理模块(203)用于管理基于5G的无线网络覆盖功能；所述TCP/IP协议对接模块(204)用于控制连接用户终端和服务器之间的通信。
4.根据权利要求3所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述5G微站管理模块(203)包括跨核心网互操作模块(2031)、负载分流管理模块(2032)、场景门限管理模块(2033)和覆盖范围测算模块(2034)；所述跨核心网互操作模块(2031)用于自动协调5G网与4G网的共存和双向互操作；所述负载分流管理模块(2032)用于综合5G网与4G网的负载来灵活调整分流比例；所述场景门限管理模块(2033)用于根据对网络要求不同的场景来设定不同的门限的接入载波；所述覆盖范围测算模块(2034)用于测算无线网络覆盖的范围以作为设置智能路灯选点的依据。
5.根据权利要求4所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述场景门限管理模块(2033)采用边缘计算方法。
6.根据权利要求4所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述覆盖范围测算模块(2034)采用欧式距离计算方法，其计算公式为：
Figure FDA0002539450060000021
其中，(x1，y1)为智能路灯的坐标，(x2，y2)为无线网络覆盖边缘的其中一个点的坐标，d12为智能路灯到无线网络覆盖边缘的欧式距离。
7.根据权利要求1所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述安全监测单元(300)包括状态反馈模块(301)、短路保护模块(302)、故障报警模块(303)和远程通信模块(304)；所述状态反馈模块(301)用于实时检测系统的运行状况并将运行信息反馈到主控制中心；所述短路保护模块(302)用于自动检测漏电或短路情况并及时控制电路断开以进行保护；所述故障报警模块(303)用于对系统故障进行报警并反馈；所述远程通信模块(304)用于通过5G网络通信实现“五遥”功能。
8.根据权利要求7所述的基于5G的智能路灯控制系统，其特征在于：所述远程通信模块(304)包括遥控模块(3041)、遥测模块(3042)、遥信模块(3043)、遥调模块(3044)和遥视模块(3045)；所述遥控模块(3041)用于通过远程控制技术完成改变设备运行状态的命令；所述遥测模块(3042)用于通过远程测量技术传输被测变量的测量值；所述遥信模块(3043)用于通过通信技术完成对设备状态信息的监视；所述遥调模块(3044)用于通过远程调节接受并执行遥调命令；所述遥视模块(3045)用于通过摄像机直观监视智能路灯周围的环境状况。
9.一种基于5G的智能路灯控制装置，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现如权利要求1-8中任一所述的基于5G的智能路灯控制系统。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的基于5G的智能路灯控制系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN202396048U (zh) * 2011-12-15 2012-08-22 张宗楠 基于物联网的太阳能路灯智能监控系统
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