CN112584586A - 一种基于5g通讯/物联网技术的智能路灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，包括检测系统、控制系统、通讯系统及照明系统，通讯系统是基于5G基站建设的路灯与基站之间的信息交互系统；检测系统由车流量检测单元、环境光照度检测单元组成；控制系统由功率调节器以及时间管理模块组成；照明系统由光敏开关、电控开关以及电力系统构成，结合控制系统对智能路灯的光照强度进行调控。通讯系统则依靠5G基站进行路灯之间信息的实时交互，实现对路灯的智能调控。本发明方法结合5G基站的建设提出了一种新的智能路灯的控制方法，通过对车流量以及环境光照进行分析，采用光照补偿的策略，并在一定时间内对数据进行迭代更新，构建车流‑环境‑路灯的迭代协同照明机制。

Description

一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统

技术领域

本发明专利提供了一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，兼顾环境光照度、车流量以及车速信息的智能路灯系统，属于智能路灯技术领域。

本发明专利提供了一种光照度的控制方法,更确切的说是一种智能路灯控制系统的道路光照度控制方法。

背景技术

智能路灯作为智慧城市发展的先导和智慧城市建设的重要功能模块，其功能水平在很大程度上影响着智慧城市建设与发展的深度和远度。智能路灯系统是在信息化时代背景下，提出的一个全新的系统概念。具体指以信息技术为载体，构建自动化、智能化、系统化的路灯服务系统，从而为安全、节能的照明服务提供保障，并实现相关数据资源的整合。对智能路灯的研发和建设，能在安全出行、节能环保等方面充分发挥智慧照明系统的优势。

基于此背景下，诸多关于智能路灯的专利技术应运而生。例如：

1.中国专利一种智能路灯【公开(公告)号CN 108775535 A】讨论了一种能够根据环境变化适时进行打开与关闭的一种智能路灯，能够根据环境光线强度控制路灯开关。

2.中国专利一种路灯亮度控制系统及方法【公开(公告)号CN 108156733 A】讨论了一种根据车流量进行路灯亮度自动调控的方法，通过处理器对摄像头传输的图像进行解析确定车流量，根据预设程序对亮度调节器进行调节。

在目前授权的所有专利中，没有任何方案讨论到基于5G基站建设环境下的智能路灯系统，也没有考虑车流自身所形成的光束对车辆行驶环境光照度的影响，从而忽略了车辆在运行中自身车灯所形成的光照度对整体光照度的贡献，造成光照浪费，有时还会造成安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为响应智慧城市建设，倡导节能、安全、环保的要求，针对车流量、环境光照度及智能路灯工作功率之间的关系，基于5G通讯/物联网技术提出了一种智能路灯亮度的控制方法。该方法能够实现根据车流自身光源、周围环境光照度等影响因素对智能路灯亮度进行调控，是一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯亮度系统。

本发明要解决的技术问题是：

提供了一种针对不同车流量条件下，根据车流和环境自身产生的光照强度，结合最佳光照强度，进行光照补偿，以达到安全节能目的的智能路灯控制系统；核心思想为在净光照度下，依据车流量进行路灯功率的调控，并在一定时间内对数据进行迭代更新，构建车流-环境-路灯的协同照明机制。数据的接收及传输依靠5G基站建立的通讯系统，进行信息实时交互，实现对路灯的智能调控。

本发明专利技术针对环境光照度单元、车流量检测单元的工作方式进行调整，检测单元工作方式能够依据检测到的反馈信息进行自动调整工作方式，对车辆自身因素和路灯照明工作功率机制进行研究，借助基于5G基站建立的通讯系统，构建车流—环境—路灯之间的协调工作机制。而且基于5G基站环境下，各路灯之间能够进行实时信息交互，最大程度上利用交通环境中所有的光源，既解决了光源利用效率问题，又极大程度上延长了电子单元的工作寿命。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：

本发明专利的目的可以通过下列技术方案来实现：一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统包括通讯系统、检测系统、控制系统以及照明系统组成。检测系统包括车流量检测单元以及环境光照度检测单元；控制系统包括功率调节器以及时间管理模块组成；照明系统包括光敏开关、电控开关以及电力系统组成。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，一种基于5G基站的通讯系统，不仅能够实现信息的交互，还能够进行城市大数据的高效处理分析。为此，每个路灯皆具有信号接收装置及传输装置，其特征在于一个5G通讯基站能够服务于信号辐射区域范围内数据的传输与交互，而且5G基站的建设也是智慧城市建设的一个重要的先决条件，5G基站的建设还能实现路灯的自检功能，及时汇报出现故障路灯的编号及出现故障的单元，为路灯的维护与精准控制提供了极大的便利。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，车流量检测装置能够实现对相应路段上车流检测的功能，车流检测装置可以是磁感应线圈、光敏传感器等能够实现对相应路段上车流量数据的检测功能，在路灯上同时安装有红外传感器，不仅能够检测车流量，还可以检测车速信息，为更好的进行交通执法提供了便利。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，环境光照度检测单元能够实现对不良天气下的检测描述，对雨、雪、雾等不良天气下，光线的穿透力进行检测，通过环境光照度的进行显现。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，环境光照度检测单元不是每个路灯都必须具备的，而是根据周围环境变化幅度进行布设。例如：在该路段100m范围内，路段环境相似，所能够提供的光源相似，则该100m路段内的环境光照度检测单元只需安装一个即可，特别是在郊外，一定长度的路段内甚至只需设置一个即可，能够最大程度上充分利用资源，降低应用成本。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，环境光照度检测的数据是包含所有光源下的光照强度，对于车辆自身所形成的数据通过实验进行获取，实验的设计为在无任何光源下，测试不同车流量密度下车辆自身所产生的车流光照强度数据，将该数据录入到环境光照度检测单元下，就可以环境光照强度消除车流光照强度下的净环境光照强度。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，在得到净环境光照强度时，功率调节器就可以在安全环境光照强度下进行功率的调控，有效的利用了所有的光源。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，时间管理模块能够对车流量检测单元、环境光照度检测单元的工作时间进行管理。其工作时间间隔能够根据实时数据进行调整设置。例如，该路段环境光照强度(车流量数据)在20min内变化都不会超过设定的阈值，如此环境光照度检测单元(车流量检测单元)只需20min工作一次，当环境光照度(车流量数据)变化超过设定的阈值时，如10％等阈值，工作时间间隔将进行缩短10％等，如果环境光照强度(车流量数据)在20min变化低于设定的阈值，其下次工作时间间隔可以适当延长10％等阈值，其所涉及的比例都可以进行相应的调整，在设定阈值内进行优化调整工作时间间隔，不仅限于此例，工作调整的时间间隔可以依据初始设定的间隔进行调整，也可以根据变化幅度对工作时间间隔进行相应的调整。如此，不仅能够有效的利用环境光照强度检测单元，还能够大幅度的延长其寿命。

在上述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，照明系统包括光敏开关、电控开关以及电力系统。光敏开关是能够根据环境光照强度进行开关的开启与闭合，在环境光照强度较低时，光敏开关就会闭合。电控开关控制着功率调节器，如果现有环境光照度不能能够满足车辆安全行驶，则电控开关就会闭合，否则就会开启，并且会根据车辆安全行驶对环境光照度的要求，通过功率调节器控制路灯的启亮功率。当电控开关与光敏开关同时闭合时，整个系统全部进行工作。电力系统为路灯正常工作提供电力支持。

本发明的有益效果为：

本发明专利中设计的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统中，根据车流、环境产生的光照强度以及交通流信息，利用路灯进行补偿性照明，可以更加安全、节能、环保。通过5G通讯对不同位置的路灯实施联动，提高了路灯的控制效率。且该系统中检测单元能够自动调整工作时间间隔，极大程度上延长检测单元的工作寿命。

附图说明

图1为本发明实施例基于5G通讯技术的智能路灯系统控制流程图；

图2为本发明实施例基于5G通讯/物联网技术的智能路灯结构图；

图3为本发明实施例基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统的信息迭代更新原理图；

图4为本发明实施例基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统工作流程图。

具体实施方式

本发明专利为一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，适用于5G基站覆盖下的任何区域。以下是本发明专利的具体实施原理，并结合附图，对本发明做进一步的描述，但本发明专利中方法的应用并不限于此。

如图1、图2所示，本发明专利关于一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统包括通讯系统13、检测系统1、控制系统2以及照明系统3构成。通讯系统是基于5G 基站建设，能够达到路灯之间信息的实时交互；检测系统包括车流量检测单元4以及环境光照度检测单元5；控制系统包括功率调节器8以及时间管理模块9；照明系统包括光敏开关10、电控开关11以及电力系统。

所述通讯系统以5G基站为基础，在基站覆盖范围内的路灯都可以进行实时的信息交互，因此在路灯内部都具备信号接收器与发射器15；

所述车流量检测单元4是进行车流量信息检测与分析的单元，对车流量的检测可以通过现有的地磁感应线圈结合红外线车流检测器17，不仅能够对车流量进行检测，还能够分析车流密度、车速等车辆信息，对分析车流产生的光照强度有重要作用；

所述环境光照度检测单元5是能够给对所述环境内光照强度进行检测的装置，安装在路灯顶部，能够对道路环境中的光照度进行检测；

所述功率调节器8与时间管理模块9镶嵌在路灯内部即可，能够对路灯工作功率以及对工作状态的时间进行调控；

所述照明系统中，只有当光敏开关10与电控开关11同时闭合时，电力系统12才会进行供电，保证整个系统的正常运行。

本发明专利能够根据车流量数据以及环境光照度数据进行迭代更新，不仅能够起到节能环保安全的作用，还能够极大的延长各单元的使用寿命，如图3所示。环境光照度检测单元的布设依据在夜晚道路环境光照度的变化规律进行布设。例如：在100m街道长度范围内的环境光照度变化程度相似，环境光照强度相当则只需在中间段的路灯顶部安装一个环境光照度检测单元即可，特别是在郊外、乡村道路甚至只需一个检测单元就能够满足需要；其次环境检测单元的工作时间也是依据街道沿线的光照变化情况进行设置，例如：设定环境光照度检测单元的初始工作时间间隔为10min，最长时间间隔为1h，最短时间间隔为1min，如果该街道沿线的环境光照强度在10min内变化幅度小于设定的阈值，则下一次环境光照度检测单元的工作时间间隔就可以适当延长，调整为15min，如果该街道沿线的环境光照强度在10min内变化幅度大于设定的阈值，则下次环境光照度检测单元的工作时间间隔就可以适当缩短，调整为5min，如此环境光照度检测单元进行数据的更新，以及自动调整工作时间间隔。

车流光照度也是在设置的工作时间间隔内进行工作，例如：设定车流光照度分析单元的初始工作时间间隔为10min，最长时间间隔为30min，最短时间间隔为1min，在10min内车流光照度变化小于设定的阈值，则下次车流光照度分析单元就可以15min工作一次，如此对车流光照度分析单元工作时间进行调整；如果车流光照度分析单元的分析结果显示，在10min内车流光照度变化大于设定的阈值，则下次车流光照度分析单元就可以 5min工作一次，如此对车流光照度分析单元的工作时间进行调整。关于车流光照度分析单元与环境光照度分析单元工作间隔的调整不仅限于此，也可以根据其变化幅度作为工作时间间隔的变化阈值，以上举例只用于参考。通过环境光照度检测单元数据的更新进行智能路灯工作功率的调控，从而求得净环境光照度，并确定最佳工作功率，最后通过控制系统进行路灯工作功率的调控。

该系统以基于5G基站建立的通讯系统为纽带，将检测单元、控制单元以及照明单元紧密的联系在一起。基于5G基站建立的通讯系统用于该系统的全部过程，是信息传输及交互的重要枢纽。每个路灯内部都具有信息接收与发射装置，通过5G通讯基站进行信息交互。环境光照度检测单元用来检测交通环境中所有光源的光照强度，通过车流光照度分析单元对车流量数据进行分析，根据光照强度的叠加原理，求得在无车流情况下的净环境光照强度。在夜间周围环境中所有光源所能贡献的光照强度，其光照强度与车流自身光照强度和路灯所散发的光照强度共同构成满足车辆安全行驶的最佳安全光照强度。环境光照度检测单元含有根据不同道路情况，针对不同交通流量密度下车流所能形成的光照强度程序。车流光束光照强度由实验统计分析，进行数据拟合所得到不同交通流量密度下车流光束所能形成的光照强度。以上检测单元数据通过路灯内部的数据接收装置借助5G通讯基站进行数据传输及交互，数据传输到数据分析系统。

对于本发明专利一种基于5G通讯技术/物联网技术的智能路灯系统的工作方式，如图4所示。

S101，通过车流量检测单元以及环境光照度检测单元获取车流量以及环境光照度数据，通过5G通讯系统进行数据的交互并进行分析；

S102通过调取储存于控制系统中关于车流量、环境光照度与路灯工作功率之间的关系程序，进行相应的指令控制；

S103通过功率调节器进行路灯工作功率的调控；

S104照明系统进行工作，路灯进行照明工作；

S105路灯工作达到设定的初始阈值时，时间管理模块进行启动，按照设定的时间调控程序S101进行工作，路灯进行智能调控，如此循环往复，数据依照设定的程序进行迭代更新。

Claims (6)

1.一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，包括检测系统(1)、控制系统(2)、以及照明系统(3)，所述检测系统(1)用于车流量数据以及环境光照强度的采集及分析，所述控制系统(2)通过功率调节器以及时间管理模块对路灯进行智能调控，所述照明系统(3)是实现路灯照明功能的系统，其特征在于所述智能路灯系统包括车流量检测单元(4)、环境光照度检测单元(5)、5G通讯基站(6)、路灯(7)、功率调节器(8)、时间管理模块(9)、光敏开关(10)、电控开关(11)、电力系统(12)。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，其特征在于检测系统(1)包括车流量检测单元(4)以及环境光照度检测单元(5)；

所述的车流量检测单元用于对车流量数据的采集以及对车流密度的分析；

所述的环境光照度检测单元用于对车辆行驶环境下光照强度的检测，用于对环境光照强度进行分析，以便进行光照补偿。

3.根据权利要求1所述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，其特征在于5G通讯基站(6)用于检测信息的分析以及数据的交互，实施控制方案。

4.根据权利要求1所述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，所述路灯(7)用于道路照明，在路灯上具有环境光照度检测单元、车流量检测单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，所述控制系统(2)包括功率调节器(8)以及时间管理模块(9)；

所述功率调节器用于对路灯工作功率的调控单元，通过检测系统的数据分析结果生成的控制方案进行路灯工作功率的调整；

所述时间管理模块是对时间的记录，通过设定的检测时间间隔控制检测系统的工作方式，是进行信息迭代更新的时间控制模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于5G通讯/物联网技术的智能路灯系统，所述照明系统包括光敏开关(10)、电控开关(11)以及电力系统(12)；照明系统路灯的工作是由二级控制开关进行控制，光敏开关以及电控开关同时闭合时，路灯才会进行工作，电力系统是照明系统的电力提供系统。

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