CN112055443A - 一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统及其控制方法，涉及智慧路灯控制技术领域。本发明包括路灯监控中心、路灯控制终端和多个LED路灯，路灯监控中心通过GPRS与路灯控制终端连接；路灯控制终端的输入端分别与传感器、红外线检测电路、光控开光、钟控开关和摄像头连接；路灯控制终端的输出端分别与报警电路和功能显示电路连接；路灯控制终端依次通过数模转换电路和恒流源控制电路与多个LED连接。本发明通过搭建路灯网络，根据多种传感器对光控开关和钟控开关进行控制，并利用故障检测电路实时对路灯进行数据采集，一旦发现异常数据应及时向路灯监控中心反馈，节约了路灯电力资源的损耗，及时发现故障路灯便于快速维修。

Description

一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于智慧路灯控制技术领域，特别是涉及一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统及其控制方法。
背景技术
作为智慧城市的信息节点，智慧路灯采用先进的智能控制技术、无线通信技术和电源管理技术，实现路灯的自动化、信息化和智能化。智慧路灯为实现照明管理升级、节能减排以及融合城市公共服务系统提供了方向，因此智慧路灯的建设具有重要意义。
目前，国内外多家单位开发了相应的智慧路灯产品，如：欧司朗开发的智能方案是将LED灯具连接到1个利用光管理软件单独控制的网络，形成1个灯具网。经过计算机的计算和分析，优化软件设置，按照特定时间、空间和环境状况调节灯具状态；华为在CeBIT2016上发布了多级智能控制照明物联网解决方案，该方案的亮点是可以根据实时状况调整照明，从而提高节能效率；厦门市智联信通物联网科技有限公司提出的智慧城市方案，实现了视频、城市洼地水位、PM2.5、温/湿度、噪音等环境指数实时掌握；上海三思电子工程有限公司以LED路灯为载体，实现了智慧照明、充电桩、智慧安防、无线上网、信息交互、智能感知和4G基站等功能。
但是，目前市场上的智慧路灯各个功能模块之间都是孤立的，模块之间缺少联动，不能充分发挥各个功能模块的作用。当出现异常情况时，不能准确判别，给运维人员的日常工作带来了极大的困难。因此，迫切需要一种多功能联动的智慧路灯控制算法。为了提高联动的准确性，我们提出一种基于卷积神经网络的智慧路灯联动控制算法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统及其控制方法，通过搭建路灯网络，根据多种传感器对光控开关和钟控开关进行控制，并利用卷积神经网络对摄像机拍摄的图片进行识别和分类，解决了现有的路灯电力损耗大、智能化程度不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，包括路灯监控中心、路灯控制终端和多个LED路灯；
所述路灯监控中心通过GPRS与路灯控制终端连接；所述路灯控制终端的输入端分别与传感器、红外线检测电路、光控开光、钟控开关和摄像头连接；所述路灯控制终端的输出端分别与报警电路和功能显示电路连接；所述路灯控制终端依次通过数模转换电路和恒流源控制电路与多个LED连接；
所述路灯监控中心内部部署有卷积神经网络；所述卷积神经网络对摄像头采集的视频图像进行监测；所述路灯监控中心用于整合信息、统计、分析和处理数据，并对路灯控制终端进行控制；
所述路灯控制终端内部设置有故障检测电路；所述故障检测电路对多个传感器传来的数据进行分析，并判断该数据是否在合理的范围内，若超出范围，则启动报警电路。
优选地，所述传感器包括温度传感器和光强传感器；所述红外线检测电路包括红外发射电路和红外接收电路；所述红外发射电路有红外发射管向外发射红外信号；所述红外接收电路采用一体化接收头，用于判断前方是否有物体到来。
优选地，所述光控开光用于根据光线强度控制对LED路灯的控制；所述钟控开光用于根据对内部钟控器进行时间设置，实现对LED路灯的时间控制。
优选地，所述光控开光用于行人多的区域，当光强传感器监测到光线不足时，就会启动光控开关用来控制LED路灯给街道进行照明；所述钟控开关联合红外线检测电路用于行人少的区域，在钟控的时间段内，只有监测到有物体到来，才会启动钟控开关用来控制LED路灯给街道进行照明。
优选地，所述卷积神经网络对摄像头采集的视频图像进行监测，具体步骤如下：
步骤J1、生成候选区域：对LED路灯上的摄像头拍摄区域进行候选区域的划定；
步骤J2、区域大小归一化：把所有候选框缩放成固定大小；
步骤J3、特征提取：通过卷积神经网络中的卷积层和池化层提取拍摄图像的特征；
步骤J4、分类与检测：采用softmax分类器来识别物体。
本发明为一种基于物联网的智慧路灯联动控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：建立路灯网络；
步骤S2：根据光线条件达到路灯开启要求时，路灯控制终端控制LED路灯亮起；
步骤S3：故障检测电路对多个传感器传来的数据进行分析，并判断该数据是否在合理的范围内；
步骤S4：若任一数据超出了阈值，则通知路灯监控中心；
步骤S5：路灯摄像头监控摄像头监控区域；
步骤S6：利用卷积神经网络对监控区域内视频图像进行识别分类；
步骤S7：当识别出异常情况，路灯控制终端向路灯监控中心发送报警警告。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过搭建路灯网络，根据多种传感器对光控开关和钟控开关进行控制，针对行人多和行人少的区域进行不同模式划分，并利用故障检测电路实时对路灯进行数据采集，一旦发现异常数据应及时向路灯监控中心反馈，节约了路灯电力资源的损耗，及时发现故障路灯便于快速维修；
(2)本发明通过在路灯上安装高清摄像头对过往行人车辆进行拍摄，将视频信息传送到路灯监控中心内的卷积神经网络，采集卷积神经网络对监控区域的图像进行识别分类，快速发现异常状况，及时排除异常情况，避免无效的救援。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统结构示意图；
图2为本发明的一种基于物联网的智慧路灯联动控制方法步骤图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，包括路灯监控中心、路灯控制终端和多个LED路灯；
路灯监控中心通过GPRS与路灯控制终端连接；路灯控制终端的输入端分别与传感器、红外线检测电路、光控开光、钟控开关和摄像头连接；路灯控制终端的输出端分别与报警电路和功能显示电路连接；路灯控制终端依次通过数模转换电路和恒流源控制电路与多个LED连接；
路灯监控中心内部部署有卷积神经网络；卷积神经网络对摄像头采集的视频图像进行监测；路灯监控中心用于整合信息、统计、分析和处理数据，并对路灯控制终端进行控制；
路灯控制终端内部设置有故障检测电路；故障检测电路对多个传感器传来的数据进行分析，并判断该数据是否在合理的范围内，若超出范围，则启动报警电路。
其中，传感器包括温度传感器和光强传感器；红外线检测电路包括红外发射电路和红外接收电路；红外发射电路有红外发射管向外发射红外信号；红外接收电路采用一体化接收头，用于判断前方是否有物体到来。
其中，光控开光用于根据光线强度控制对LED路灯的控制；钟控开光用于根据对内部钟控器进行时间设置，实现对LED路灯的时间控制。
其中，光控开光用于行人多的区域，当光强传感器监测到光线不足时，就会启动光控开关用来控制LED路灯给街道进行照明；根据光控开关的敏感性，在前面加了一个钟控开关，以至于让路灯在白天不工作而在夜晚的一定时间工作，即使在阴天，钟控开光也会控制光控开关，不让其工作；钟控开关联合红外线检测电路用于行人少的区域，在钟控的时间段内，只有监测到有物体到来，才会启动钟控开关用来控制LED路灯给街道进行照明，当夜晚来临时，光控开关会自动打开，但因为行人稀少，在凌晨过后很少出现行人；所以，在光控开关后面加了钟控开关，在该路段定时控制；也可根据红外线检测系统，配合钟控开关工作；行人或车辆出现时，路灯开始工作，当红外线检测不到热量时，路灯停止工作。
其中，卷积神经网络对摄像头采集的视频图像进行监测，具体步骤如下：
步骤J1、生成候选区域：对LED路灯上的摄像头拍摄区域进行候选区域的划定；
步骤J2、区域大小归一化：把所有候选框缩放成固定大小，打算放的最下尺寸为100*100像素节的固定；
步骤J3、特征提取：通过卷积神经网络中的卷积层和池化层提取拍图像的特征；
步骤J4、分类与检测：采用softmax分类器来识别物体，softmax分类器有三个类别，分别是有人报警状态、事故检测状态、火势检测状态。
请参阅图2所示，本发明为一种基于物联网的智慧路灯联动控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：建立路灯网络；
步骤S2：根据光线条件达到路灯开启要求时，路灯控制终端控制LED路灯亮起；
步骤S3：故障检测电路对多个传感器传来的数据进行分析，并判断该数据是否在合理的范围内；
步骤S4：若任一数据超出了阈值，则通知路灯监控中心；
步骤S5：路灯摄像头监控摄像头监控区域，监控区域为半径105内的区域；
步骤S6：利用卷积神经网络对监控区域内视频图像进行识别分类，识别包括对车辆类型、车辆颜色和车牌信息的识别，同时也能对交通事故、火灾等进行识别，提高取证效率，维护支杆；
步骤S7：当识别出异常情况，路灯控制终端向路灯监控中心发送报警警告。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，包括路灯监控中心、路灯控制终端和多个LED路灯，其特征在于：
所述路灯监控中心通过GPRS与路灯控制终端连接；所述路灯控制终端的输入端分别与传感器、红外线检测电路、光控开光、钟控开关和摄像头连接；所述路灯控制终端的输出端分别与报警电路和功能显示电路连接；所述路灯控制终端依次通过数模转换电路和恒流源控制电路与多个LED连接；
所述路灯监控中心内部部署有卷积神经网络；所述卷积神经网络对摄像头采集的视频图像进行监测；所述路灯监控中心用于整合信息、统计、分析和处理数据，并对路灯控制终端进行控制；
所述路灯控制终端内部设置有故障检测电路；所述故障检测电路对多个传感器传来的数据进行分析，并判断该数据是否在合理的范围内，若超出范围，则启动报警电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和光强传感器；所述红外线检测电路包括红外发射电路和红外接收电路；所述红外发射电路有红外发射管向外发射红外信号；所述红外接收电路采用一体化接收头，用于判断前方是否有物体到来。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，其特征在于，所述光控开光用于根据光线强度控制对LED路灯的控制；所述钟控开光用于根据对内部钟控器进行时间设置，实现对LED路灯的时间控制。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，其特征在于，所述光控开光用于行人多的区域，当光强传感器监测到光线不足时，就会启动光控开关用来控制LED路灯给街道进行照明；所述钟控开关联合红外线检测电路用于行人少的区域，在钟控的时间段内，只有监测到有物体到来，才会启动钟控开关用来控制LED路灯给街道进行照明。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧路灯联动控制系统，其特征在于，所述卷积神经网络对摄像头采集的视频图像进行监测，具体步骤如下：
步骤J1、生成候选区域：对LED路灯上的摄像头拍摄区域进行候选区域的划定；
步骤J2、区域大小归一化：把所有候选框缩放成固定大小；
步骤J3、特征提取：通过卷积神经网络中的卷积层和池化层提取拍摄图像的特征；
步骤J4、分类与检测：采用softmax分类器来识别物体。
6.一种基于物联网的智慧路灯联动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：建立路灯网络；
步骤S2：根据光线条件达到路灯开启要求时，路灯控制终端控制LED路灯亮起；
步骤S3：故障检测电路对多个传感器传来的数据进行分析，并判断该数据是否在合理的范围内；
步骤S4：若任一数据超出了阈值，则通知路灯监控中心；
步骤S5：路灯摄像头监控摄像头监控区域；
步骤S6：利用卷积神经网络对监控区域内视频图像进行识别分类；
步骤S7：当识别出异常情况，路灯控制终端向路灯监控中心发送报警警告。
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