CN112783025A - 基于物联网的智慧路灯监测设备、监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于物联网的智慧路灯监测设备、路灯监测系统及路灯监测方法。该智慧路灯监测设备包括：角度检测模块，设置于路灯的灯杆，角度检测模块用于检测灯杆的实时角度；控制模块，与角度检测模块连接，控制模块用于：基于实时角度检测灯杆是否为倾斜状态；基于灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据；将检测数据输出至云平台，由云平台基于对检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。通过配置本实施例的智慧路灯监测设备可以远程实时了解分布在各个地理位置的路灯灯杆的倾斜角度，并且可自动显示灯杆倾斜度超出范围的路灯信息，以起到提示报警的作用。实现对路灯故障的及时检测和提前干预，主动消除交通安全隐患。

Description

基于物联网的智慧路灯监测设备、监测系统及监测方法

技术领域

本发明实施例涉及照明控制技术，尤其涉及一种基于物联网的智慧路灯监测设备、路灯监测系统及路灯监测方法。

背景技术

随着我国工业化日趋成熟和电力设备智能升级改造的不断深化，照明路灯运行逐步向智能化、节约化的经营模式转变。路灯灯杆及灯杆上用电设备的智能化运行监控管理是升级改造的重要环节。

实际使用中，当路灯灯杆因为车辆撞击或者其他原因倾斜时，若不进行及时处理，则可能会影响交通运行，造成交通事故。还有些情况下，灯杆倾斜并不明显，常规的目视巡线难以及时发现这些倾斜问题，这些隐形故障的灯杆在长期运行后则会造成故障突然爆发，用户无法预先采取措施而只能在故障发生后进行处理，造成一定的交通隐患。

发明内容

本发明实施例提供一种基于物联网的智慧路灯监测设备、路灯监测系统及路灯监测方法，以实时监测路灯的灯杆倾斜状态，并实现在灯杆倾斜到一定状态时进行自动报警。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于物联网的智慧路灯监测设备，包括：

角度检测模块，设置于路灯的灯杆，所述角度检测模块用于检测所述灯杆的实时角度；

控制模块，与所述角度检测模块连接，所述控制模块用于：

基于所述实时角度检测所述灯杆是否为倾斜状态；

基于所述灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据；

将所述检测数据输出至云平台，由所述云平台基于对所述检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。

可选的，所述控制模块还用于：将所述实时角度与预设的基准角度进行比较；

若所述实时角度与所述基准角度的差额角度大于或等于预设的角度阈值，则确定所述灯杆为倾斜状态；

生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

可选的，所述实时角度包括三轴分量；所述控制模块还用于：

将所述三轴分量分别与所述基准角度的对应分量进行比较；

若任一分量与所述基准角度的对应分量的角度差大于或等于预设的角度阈值，则确定所述灯杆为倾斜状态。

可选的，所述控制模块还用于：

响应所述云平台的角度重置指令，将所述灯杆的当前角度更新为所述灯杆的基准角度；

基于更新后的所述基准角度与所述灯杆的实时角度的比较结果检测所述灯杆是否为倾斜状态。

可选的，还包括电流检测模块；

所述电流检测模块与所述智慧路灯监测设备的电源模块连接，所述电流检测模块用于采集所述路灯的输入电流和输出电流，并输出电流检测信号；

所述控制模块还用于：基于所述电流检测信号确定所述路灯是否漏电；并基于所述路灯是否漏电，生成不同类别的检测数据。

可选的，所述控制模块还用于：基于所述电流检测信号确定差额电流；

若所述差额电流不为零，则确定所述路灯漏电；

生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

可选的，所述电流检测模块包括电流互感器和电流转换器；

所述电流互感器的输入端分别连接所述电源模块的进线端和出线端，所述电流互感器用于采集所述输入电流和所述输出电流；

所述电流转换器与所述电流互感器的输出端连接，所述电流转换器用于将所述输入电流和所述输出电流转换为输入电流数字量和输出电流数字量，并基于所述输入电流数字量和所述输出电流数字量输出所述电流检测信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种路灯监测系统，包括云平台和本发明任意实施例所述的基于物联网的智慧路灯监测设备；

所述基于物联网的智慧路灯监测设备包括通信模块，所述基于物联网的智慧路灯监测设备通过所述通信模块与所述云平台通信连接，以通过所述通信模块将生成的检测数据发送至所述云平台；

所述云平台对所述检测数据进行解析，当解析的所述检测数据为第一类检测数据时，触发告警模块进行故障提醒。

可选的，所述通信模块包括zigbee通信模组和NB-IOT通信模组。

第三方面，本发明实施例还提供了一种路灯监测方法，应用于本发明任意实施例所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，所述方法包括：

角度检测模块检测所述路灯的灯杆的实时角度；

控制模块基于所述实时角度检测所述灯杆是否为倾斜状态；

控制模块基于所述灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据；

控制模块将所述检测数据输出至云平台，由所述云平台基于对所述检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。

本发明实施例提供的基于物联网的智慧路灯监测设备，通过配置角度检测模块来检测路灯灯杆的实时角度，该实时角度被输出至控制模块，控制模块通过运行内置的检测策略，基于实时角度判断灯杆的实时角度是否超出了允许的角度范围，即灯杆是否已经达到倾斜状态，控制模块进一步根据检测结果生成不同类别的检测数据输出至云平台，以此触发云平台按照不同的数据处理流程对检测数据进行对应处理。当路灯存在故障时，云平台启动的数据处理流程会将故障路灯以及故障信息反馈至用户，提示用户对故障路灯进行及时处理，由此配置本实施例的基于物联网的智慧路灯监测设备可以远程实时了解分布在各个地理位置的路灯灯杆的倾斜角度，并且可自动显示灯杆倾斜度超出范围的路灯信息，以起到提示报警的作用。通过该基于物联网的智慧路灯监测设备可在线监测路灯的实时数据，并且可以研究分析线路杆塔变化趋势，可指导路灯灯杆线路检修维护工作。实现对路灯故障的及时检测和提前干预，主动消除交通安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的智慧路灯监测设备的结构框图；

图2为本发明实施例提供的又一种基于物联网的智慧路灯监测设备的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种路灯监测系统的结构框图；

图4为本发明实施例提供的路灯监测方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种路灯监测系统的架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的智慧路灯监测设备的结构框图，本实施例提供的基于物联网的智慧路灯监测设备可作为独立的产品装配于路灯，实现对路灯进行倾斜检测和漏电流检测，并在检测到路灯有故障时，通过生成不同类别的检测数据上报给平台，以实现对路灯的故障检测和上报。参考图1，该基于物联网的智慧路灯监测设备10包括：

角度检测模块120，设置于路灯的灯杆，角度检测模块120用于检测灯杆的实时角度；

控制模块110，与角度检测模块120连接，控制模块110用于：

基于实时角度检测灯杆是否为倾斜状态；

基于灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据；

将检测数据输出至云平台20，由云平台20基于对检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。

其中，角度检测模块120例如可以为陀螺仪。角度检测模块120装配于灯杆，将灯杆的实时角度反馈至控制模块110，以通过控制模块110对实时角度进行分析，实现对灯杆角度的实时监控。

负责设备倾斜度的数据采集工作，时时刻刻监测设备的倾斜状态，通过串口把数据传输给MCU，及时的进行数据对比，发现异常。

在一个实施例中，角度检测模块120采用JY-60六轴姿态角度传感器，JY-60六轴姿态角度传感器通过串口与控制模块110通信，以20HZ的频率不间断的将实时角度数据上报至控制模块110。

控制模块110例如可以为MCU，通过在MCU中配置一定的检测策略实现控制模块110的检测功能。具体到本实施例中，控制模块110在获取到实时角度后，判断实时角度是否超过了一定的角度范围，确定灯杆是否为倾斜状态。本实施例将灯杆为倾斜状态作为路灯的一种故障类型进行记录和处理。控制模块110在确定灯杆为倾斜状态时，按照既定的数据处理策略，生成对应类别的检测数据。控制模块110进一步将检测数据上报给云平台20，由云平台20进行解析。可见，本实施例提供的基于物联网的智慧路灯监测设备10能够独立完成对于灯杆的倾斜检测，并根据倾斜检测结果生成不同类别的检测数据。

在一些实施例中，控制模块110在检测到灯杆的倾斜角度达到或超过允许的角度范围达到一定时间时，才会确定灯杆处于倾斜状态。例如，在检测到灯杆持续10秒达到或超过允许的角度范围时，控制模块110确定灯杆已经处于倾斜状态，生成对应类别的检测数据。

值得一提的是，本实施例中的控制模块110需要根据对实时角度的处理结果生成对应类别的检测数据，具体而言是根据检测结果判断灯杆是否超出倾斜范围而生成不同类别的检测数据，不同类别的处理数据在上报云平台20时会触发云平台20按照不同的数据处理流程进行处理。例如，若是检测到灯杆在允许的倾斜范围之内，控制模块110此时生成正常检测数据，触发云平台20按照正常的数据处理流程进行处理；若是检测到灯杆为倾斜状态，控制模块110则生成告警检测数据，以触发云平台20按照告警处理流程进行数据处理。可见，控制模块110通过生成不同类别的检测数据会对应触发云平台20启动不同的数据处理流程。

控制模块110将不同类别的检测数据上传至云平台20之后，云平台20会对应启动不同的数据处理流程进行数据处理。例如，当检测数据为故障类别数据时(如灯杆倾斜度超范围)，云平台20会启动告警处理流程，以及时向用户反馈故障路灯的相关信息，例如将故障路灯的位置信息发送至用户。

本发明实施例提供的基于物联网的智慧路灯监测设备，通过配置角度检测模块来检测路灯灯杆的实时角度，该实时角度被输出至控制模块，控制模块通过运行内置的检测策略，基于实时角度判断灯杆的实时角度是否超出了允许的角度范围，即灯杆是否已经达到倾斜状态，控制模块进一步根据检测结果生成不同类别的检测数据输出至云平台，以此触发云平台按照不同的数据处理流程对检测数据进行对应处理。当路灯存在故障时，云平台启动的数据处理流程会将故障路灯以及故障信息反馈至用户，提示用户对故障路灯进行及时处理，由此配置本实施例的基于物联网的智慧路灯监测设备可以远程实时了解分布在各个地理位置的路灯灯杆的倾斜角度，并且可自动显示灯杆倾斜度超出范围的路灯信息，以起到提示报警的作用。通过该基于物联网的智慧路灯监测设备可在线监测路灯的实时数据，并且可以研究分析线路杆塔变化趋势，可指导路灯灯杆线路检修维护工作。实现对路灯故障的及时检测和提前干预，主动消除交通安全隐患。

可选的，在上述实施例的基础上，该控制模块110还用于：将实时角度与预设的基准角度进行比较；

若实时角度与基准角度的差额角度大于或等于预设的角度阈值，则确定灯杆为倾斜状态；

生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

其中，基准角度可预先存储于控制模块110的EEPROM中。控制模块110通过将实时角度与基准角度进行比较，得到差额角度，再通过将该差额角度与预先配置的角度阈值进行比较，来判断灯杆是否已经超出了允许的倾斜范围。

当检测到实时角度与基准角度的差额角度大于或等于角度阈值时，表明灯杆当前已经达到或超过设定的倾斜范围，灯杆当前已经处于倾斜状态。

控制模块110此时生成第一类检测数据，该第一类检测数据包含故障帧头信息，以通过该故障帧头信息触发云平台20启动告警处理流程，云平台20一方面将故障信息通过故障栏进行对应展示，另一方面将故障路灯的相关信息及时反馈至用户进行处理。示例性的，当检测到灯杆处于倾斜状态时，控制模块110会按照设定的间隔时间向云平台20上报第一类检测数据，例如，分三次每10秒向云平台20上报一次第一类检测数据，三次告警完成之后等待12个小时再次上报，设备重新上电之后会刷新告警状态，重新告警。

在另一些实施例中，当检测结果表明路灯没有故障时，控制模块110则生成第二类检测数据，该第二类检测数据会触发云平台20按照正常的数据处理流程进行数据处理。例如，将路灯的相关信息通过数据栏进行展示等。

本实施例通过在控制模块110中预先配置基准角度，控制模块110将检测到的实时角度与基准角度进行比较，当二者的差额角度达到预先配置的角度阈值时，控制模块110确定灯杆已经处于倾斜状态，控制模块110生成包含故障帧头信息的检测数据并上报云平台20，以通过该故障帧头信息触发云平台20启动告警处理流程，将故障路灯的位置、倾斜角度等信息反馈给用户进行处理。

可选的，在上述实施例的基础上，实时角度包括三轴分量；控制模块110还用于：将三轴分量分别与基准角度的对应分量进行比较；

若任一分量与基准角度的对应分量的角度差大于或等于预设的角度阈值，则确定灯杆为倾斜状态。

其中，三轴分量为X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度和Z轴倾斜角度。相应地，基准角度也具有X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，控制模块110通过将X轴倾斜角度与基准角度X轴分量进行比较、将Y轴倾斜角度与基准角度Y轴分量以及将Z轴倾斜角度与基准角度Z轴分量分别进行比较，当任何一个比较结果大于或等于角度阈值时，控制模块110确定灯杆为倾斜状态，并生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

在故障检测设备安装完成后，用户可通过云平台20向故障检测设备发送设置零点指令，以使能倾斜告警功能。控制模块110将角度倾斜模块输出的X，Y，Z三个方向的角度作为基准角度，并进一步设置X，Y，Z三个方向的告警阈值(即角度阈值)，完成对故障检测设备的初始设置。在运行过程中，角度检测模块120将检测到设备的实时角度发送至控制模块110，控制模块110将实时角度的X，Y，Z三个方向的分量与基准角度X，Y，Z三个方向的分量进行对应比较，当任意一个方向的角度差超过设定的告警阈值时，控制模块110确定灯杆为倾斜状态，生成第一类检测数据上报给云平台20进行处理。

示例性的，在一个实施例中，云平台通过向控制模块发送如下数据设置倾斜角度告警值：

发送：AA 55 00 13 01 00 03 00 53 5F 00 00 12 34 E0(功能码)01(序列号)0C(长度)0001(类型)09(长度)002311(x轴角度)002311(y轴角度)002311(z轴角度)；

控制模块按照约定通信协议接收到如下数据完成对角度告警值的设置：

AA 55 00 09 01 00 03 00 53 5F 00 00 12 34E0 01 4F 6B

其中，数据域为3字节返回角度值，第一个字节表示符号位00表示正，FF表示负，后两个字节表示数据位转换十进制除以100。一般设置为正，设置为负没有意义，效果一致；0x0001代表倾斜传感器的X轴，y轴，z轴阈值。

示例性的，控制模块向云平台反馈倾斜角度告警数据后，云平台接收到如下类型的倾斜角度告警数据：

AA 55 00 11 01 00 03 00 53 5F 00 00 12 34 E2 0109 0001(告警类型)06(长度)000430(采集值)000023(阈值)；

其中告警类型项中，0001表示X轴角度告警，0002表示Y轴角度告警，0003表示Z轴角度告警。

云平台还可以随时查询所设置的倾斜角度阈值。示例性的，云平台可通过下发如下格式的查询数据来查询X，Y，Z三轴的角度告警阈值：

AA 55 00 09 01 00 03 00 53 5F 00 00 12 34 E1(功能码)01 02 00 01(可同时查询多种功能)；

相应地，控制模块会接收到如下格式的查询数据：AA 55 00 07 01 00 03 00 535F(CRC)00 00 12 34 E1 01(固定值)0C(数据长度，从此字节之后开始计算)00 01(功能码)09(数据长度)00 23 11(X轴告警阈值)00 23 11(Y轴告警阈值)00 23 11(Z轴告警阈值)；

其中，0001代表查询当前的X,Y,Z轴的角度告警阈值，0005代表查询当前设备的告警使能。

可选的，在上述实施例的基础上，控制模块110还用于：

响应云平台20的角度重置指令，将灯杆的当前角度更新为灯杆的基准角度；

基于更新后的基准角度与灯杆的实时角度的比较结果检测灯杆是否为倾斜状态。

其中，角度重置指令用于修改基准角度，即将灯杆的当前角度设置为新的基准角度。

在设备的使用过程中，随时可以通过云平台20下发角度重置指令，以将灯杆的当前角度设置为基准角度。控制模块110在后续的倾斜检测过程中，使用该更新后的基准角度作为比较基准，与实时角度进度进行比较，来检测灯杆是否处于倾斜状态。

示例性的，云平台可通过向控制模块下发如下的数据指令执行基准角度重置：发送：AA 55 00 0B 01 00 03 00 53 5F 00 00 12 34 E0 01 04 00 02(类型)01(长度)00(相对零点)

控制模块接收到如下格式的重置指令数据：

AA 55 00 09 01 00 03 00 53 5F 00 00 12 34 E0 01 4F 6B

其中，0x0002代表修正相对零点(0代表以出厂零点为准，1代表以当前位置标定为准)。

实际使用中，路灯还可能产生漏电故障，漏电不仅会造成资源消耗增加，且容易产生触电事故。本实施例在上述实施例的基础上，为故障检测设备增加了漏电检测和漏电故障上报功能。下面结合附图对该基于物联网的智慧路灯监测设备作进一步介绍。

图2为本发明实施例提供的又一种基于物联网的智慧路灯监测设备的结构框图。参考图2，该基于物联网的智慧路灯监测设备10还包括：电流检测模块130；

电流检测模块130与智慧路灯监测设备10的电源模块连接，电流检测模块130用于采集路灯的输入电流和输出电流，并输出电流检测信号；

控制模块110还用于：基于电流检测信号确定路灯是否漏电；并基于路灯是否漏电，生成不同类别的检测数据。

其中，智慧路灯监测设备10内置有电源模块用于为各个功能器件以及电路板供电。示例性的，电源模块的输入端连接220V市电，电源模块在经过内部降压处理后输出符合要求的电压为各器件供电。

正常情况下，电流检测模块130的输入电流和输出电流应该相同。若是存在漏电故障，则输入电流和输出电流之间就会产生电流差。本实施例中的电流检测模块130通过检测进入电源模块的输入电流和流出电源模块的输出电流，基于该输入电流和输出电流检测信号，该电流检测信号反映路灯是否有电流差。

控制模块110根据电流检测模块130输出的电流检测信号可以判断路灯是否有漏电故障，并根据是否有漏电故障生成不同类别的检测数据。本实施例将路灯的漏电问题作为又一种类型的故障进行记录和处理，控制模块110会基于路灯是否有漏电故障对应生成不同类别的检测数据，这里检测数据的类别可以上述实施例中倾斜检测过程的检测数据的类别一致。例如，当检测到漏电故障时，控制模块110生成与倾斜故障一致的检测数据类别，否则，输出正常检测数据。

与倾斜故障类似，控制模块110针对路灯是否存在漏电故障生成不同类别的检测数据，以触发云平台启动不同的数据处理流程。例如，云平台根据解析结果确定路灯存在漏电故障时，触发告警处理流程，以及时向用户反馈包括漏电位置的相关信息。

示例性的，控制模块110将包含故障帧头信息的第一类检测数据上报至云平台后，云平台可接收到如下的漏电流告警数据：

AA(帧头)5A08(告警状态)0F(整个命令的长度)00 00 00 01(设备地址)88(告警类型)00 00(采集值)00 00(告警阀值)CRC(CRC校验)。

可见，本实施例通过在基于物联网的智慧路灯监测设备10中配置电流检测模块130，可以实时检测路灯的输入电流和输出电流，并输出电流检测信号至控制模块110，控制模块110基于该电流检测信号判断是否存在漏电流，当存在漏电流时，表明发生了漏电故障。控制模块110基于漏电检测结果生成不同类别的检测数据并上报云平台，以触发云平台按照不同的数据处理流程对检测数据进行处理。由此丰富了设备功能，能够帮助用户制定路灯检修策略，及时修复故障，避免漏电事故造成更大的安全事故。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图2。该控制模块110还用于：基于电流检测信号确定差额电流；

若差额电流不为零，则确定路灯漏电；

生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

由上述分析可知，正常运行情况下，路灯电源的输入电流和输出电流应该相同，由此应该不会产生电流差。本实施例中电流检测模块130根据输入电流和输出电流计算出差额电流，并进一步检测差额电流是否为零，若是检测到差额电流不为零，即电源模块的输入电流和输出电流之间存在电流差，表明路灯漏电。控制模块110此时生成包含故障帧头信息的第一类检测数据并上报给云平台，由此触发云平台启动告警输出处理流程，以将漏电故障通过告警栏进行对应展示，并将漏电故障信息反馈给用户。需要注意的是，当发生漏电故障时，控制模块110所反馈的第一类检测数据中会包含有具体的漏电电流值。

示例性的，在检测到差额电流不为零时，控制模块110即生成第一类检测数据并上报云平台。当漏电流持续存在时，控制模块110可按照设定的间隔时间向云平台上报漏电故障。如分三次每隔10秒向云平台输出一次包含故障帧头信息的第一类检测数据。可选的，三次告警完成之后，在不断电的情况下12个小时之后才会再次告警，设备一旦断电，设备重启后，会刷新告警状态，能继续告警。

实际使用中，还可以为控制模块110设置漏电阈值，即当输入电流和输出电流的差额电流不超过该漏电阈值时，控制模块110判断此时不存在漏电故障；只有当差额电流达到或超过漏电阈值时，控制模块110才会确认路灯存在漏电故障，生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

可选的，在一个实施例中，电流检测模块130包括电流互感器131和电流转换器132；

电流互感器131的输入端分别连接电源模块的进线端和出线端，电流互感器131用于采集输入电流和输出电流；

电流转换器132与电流互感器131的输出端连接，电流转换器132用于将输入电流和输出电流转换为输入电流数字量和输出电流数字量，并基于输入电流数字量和输出电流数字量输出电流检测信号。

其中，电流互感器131包括有两个输入端，两个输入端串入电源模块与市电的连接线路，例如，一个输入端串入市电火线，另一输入端串入零线。其中的输入电流为进入电源模块的电流，输出电流相当于流出电源模块的电流，显然，对于串联电路，该输入电流和输出电流应该相同，若是二者不同，则表明路灯已经存在漏电。

电流互感器131将采集到的输入电流和输出电流输出至电流转换器132，电流转换器132将模拟的输入电流和输出电流进行数字化处理，得到输入电流数字量和输出电流数字量。电流转换器132基于输入电流数字量和输出电流数字量计算得到数字量的电流检测信号。示例性的，电流转换器132可以采用电量测量芯片ATT7053C。

可选的，图3为本发明实施例提供的一种路灯监测系统的结构框图，该路灯监测系统包括云平台和上述任意实施例所描述的基于物联网的智慧路灯监测设备。该路灯监测系统1通过布设在现场的基于物联网的智慧路灯监测设备10和远程的云平台20配合，实现对路灯故障的实时检测和实时处理。

基于物联网的智慧路灯监测设备10包括通信模块140，智慧路灯监测设备10通过通信模块140与云平台20通信连接，以通过通信模块140将生成的检测数据发送至云平台20；

云平台20对检测数据进行解析，当解析的检测数据为第一类检测数据时，触发告警模块进行故障提醒。

具体地，智慧路灯监测设备10的数量通常为多个，以实现一个云平台20同时对多个位置的路灯进行实时故障监控。

每个智慧路灯监测设备10均包括通信模块140，以通过通信模块140与云平台20建立通信连接，实现与云平台20的数据交互。

示例性的，云平台20中的告警处理流程例如可以为，当云平台20解析出有路灯存在故障时(如倾斜故障和/或漏电故障)，云平台20触发预置的弹窗程序，以通过在监视屏展示警告窗口的方式进行报警提醒。或者，云平台20还可以通过向预存储的用户终端发送报警信息，将存在故障的路灯以及具体的故障信息发传送至用户终端，以直接通知用户对故障进行检修处理。

可选的，在上述实施例的基础上，通信模块140包括zigbee通信模组和NB-IOT通信模组。

其中，zigbee通信模组和NB-IOT通信模组兼容设置，其中的一个作为备用通信模块140。当在用的通信模块140发生故障时，备用的通信模块140可以迅速接入，避免故障检测设备与云平台20的通信中断。

实际使用中，NB-IOT通信模组的选用可根据当地的网络状况进行灵活配置。例如，在一个实施例中，NB-IOT通信模组采用NB-IOT-BC28/BC26模组，以支持连接电信IOT平台(使用电信coap协议)；在另一实施例中，NB-IOT通信模组采用NB-IOT-5310-A模组，以支持连接移动onenet平台(使用LWM2M协议)，支持UDP透传协议。又或者，NB-IOT-BC28/BC26模组和NB-IOT-5310-A模组同时使用，设备根据现场的通信状况进行灵活切换。

云平台和智慧路灯监测设备按照约定协议进行数据交互，在一个可选实施例中，云平台接收到如下格式的检测数据：11(帧头)2D(本帧数据长度)20 20 11 30(设备地址)04 10(调光)64(调光值)05 04(开关端口)00(开关状态)00 20(功能码)0C(长度)5C 45(电压值)00 27(电流值)00 64(有功功率)00 00(无功功率)13 9E(电压频率)00 00(温度)0031(功能码)0D(长度)21(固定值)00 06(读取角度功能码)09(数据长度)00 00 03(X轴倾斜角度)00 00 03(Y轴倾斜角度)00 00 00(Z轴倾斜角度)12 5D(CRC)。

其中：电压的单位为V，获取的值转10进制，再除以100；电流的单位为A，获取的值转10进制，再除以100；倾斜角度的第一个字节为符号位，FF为负，表示反偏，00为正，表示正偏；后面两个字节代表倾斜角度，获取的值转10进制，再除以100。

可选的，在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种路灯监测方法，图4为路灯监测方法的流程图，该方法可应用于上述任意实施例所描述的基于物联网的智慧路灯监测设备。参考图4，该方法包括如下步骤：

S410、角度检测模块检测路灯的灯杆的实时角度。

S420、控制模块基于实时角度检测灯杆是否为倾斜状态。

S430、控制模块基于灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据。

S440、控制模块将检测数据输出至云平台，由云平台基于对检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。

可选的，在上述技术方案的基础上，步骤S420可优化为：

若实时角度与基准角度的差额角度大于或等于预设的角度阈值，则控制模块确定灯杆为倾斜状态；

控制模块生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

可选的，在上述技术方案的基础上，实时角度包括三轴分量；控制模块具体通过执行如下方法确定灯杆是否为倾斜状态：

将三轴分量分别与基准角度的对应分量进行比较；

若任一分量与基准角度的对应分量的角度差大于或等于预设的角度阈值，则确定灯杆为倾斜状态；

否则，确定灯杆为非倾斜状态。

可选的，在上述技术方案的基础上，在步骤S440之后，该方法还包括：

控制模块响应云平台的角度重置指令，将灯杆的当前角度更新为灯杆的基准角度；

控制模块基于更新后的基准角度与灯杆的实时角度的比较结果检测灯杆是否为倾斜状态。

可选的，在上述技术方案的基础上，基于物联网的智慧路灯监测设备还包括电流检测模块，电流检测模块与智慧路灯监测设备的电源模块连接，该方法还包括：

电流检测模块采集路灯的输入电流和输出电流，并输出电流检测信号；

控制模块基于电流检测信号确定路灯是否漏电，并基于路灯是否漏电，生成不同类别的检测数据。

可选的，在上述技术方案的基础上，控制模块具体按照如下方法确定路灯是否漏电：

基于电流检测信号确定差额电流；

若差额电流不为零，则确定路灯漏电。

可选的，在上述技术方案的基础上，在确定路灯漏电之后，该方法还包括：

控制模块生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

可选的，在上述技术方案的基础上，电流检测模块包括电流互感器和电流转换器；

电流互感器的输入端分别连接电源模块的进线端和出线端，电流互感器用于采集输入电流和输出电流；

电流转换器与电流互感器的输出端连接，电流转换器用于将输入电流和输出电流转换为输入电流数字量和输出电流数字量，并基于输入电流数字量和输出电流数字量输出电流检测信号。

可选的，图5为本发明实施例提供的一种路灯监测系统的架构示意图，在上述实施例的基础上，参考图5。该路灯监测系统包括：云平台和基于物联网的智慧路灯监测设备，其中的基于物联网的智慧路灯监测设备包括MCU、电流采集模块、电流处理模块、陀螺仪；其中，

电流采集模块持续采集路灯的电源模块是否有漏电流，当采集到漏电流时，将该漏电流发送至电流处理模块。

电流处理模块将漏电流转换为数字量信号后输出至MCU。

MCU在接收到漏电流数据后生成告警信息，在告警使能的情况下，MCU将告警信息通过通信模块上报给云平台。

陀螺仪实时检测路灯灯杆的倾斜角度，并实时反馈至MCU。

MCU将获取到的实时倾斜角度与预设的正常倾斜状态的角度进行比较，并在检测到这两个角度的角度差大于设定的倾斜角度告警的临界值时，生成告警信息，在告警使能的情况下，MCU将告警信息上报给云平台。

MCU还可以响应云平台下发的控制指令，修改告警临界值，并保存修改后的告警临界值。

进一步的，MCU还可以响应云平台的控制指令，对正常倾斜状态的角度进行复位，具体是在复位使能的情况下，将陀螺仪采集的当前角度作为新的正常倾斜状态的角度。

MCU将告警信息上报给云平台时，只有当告警使能时，才会被上报至云平台，否则，控制模块不做处理。

在一个实施例中，陀螺仪具体选用JY-60姿态角度传感器，针对JY-60倾斜状态检测的功能，拟定三个功能码，第一个功能码用于控制倾斜状态的告警使能，可以关闭或打开倾斜状态的告警。第二个功能码用于设置倾斜角度的告警值，一旦设备检测到灯控器的倾斜状态比初始状态差距超过告警值，那么设备就会产生告警信号，并且上报给云平台。第三个功能码，用于复位设备正常状态下的倾斜状态。该功能设置打开，设备就会清除之前的倾斜状态，把当前的倾斜状态作为灯控器的正常倾斜状态，并且以后的倾斜状态与正常状态进行比较，从而判断设备倾斜状态是否正常。

JY60传感器以20HZ的频率不间断的上传数据给MCU，一帧数据包括三个部分，加速度部分、角速度部分以及角度部分。这三部分数据都以0x55为帧头，分别以0x51、0x52、0x53为功能码，本实施例中只需取0x55 0x53作为帧头的这部分数据即可，这部分包含X，Y、Z轴的角度数据。传感器传输的数据一帧有33个字节，每秒传输20帧，一共660个字节每秒，在此基础上，每秒只获取256个字节已经足够用来判断设备的倾斜状态，其余的数据可丢弃。在程序中对获取到的数据做了一些处理，对获取到的256个字节只取最后一帧数据作为当前倾斜角度的数据，保证了获取的角度是最接近当前状态的值。获取到数据之后会对数据进行校验，JY60上报的数据是自带校验位的，校验位是每帧数据的最后一个字节，校验方法是把这一帧的所有数据相加(不包含校验位)，获得的值的低八位要与校验位的值相等，才能校验通过。

此外，本实施例提供的基于物联网的智慧路灯监测设备还具有如下功能：

1、通信协议和V3灯控器协议保持一致；

2、兼容zigbee和Lora通讯模块双系统透传模式进行通讯；

3、NB-IOT-BC28/BC26模组，支持连接电信IOT平台(使用电信coap协议)；

4、NB-IOT-5310-A模组支持连接移动onenet平台(使用LWM2M协议)，支持UDP透传协议；

5、1路软件看门狗；

6、通讯模块无通信时复位通讯模组；

7、1路开关灯、1路0-100％调光；

8、1路电压(V)、电流(A)、倾斜角度、剩余电流(A)、有功功率(W)、无功功率(W)、功率因数、有功电能(kWh)、无功电能(kWh)、视在电能(kWh)、运行时间(h)、频率(Hz)采集；

9、本地策略：定时开关灯/调光策略，光照度策略，经纬度策略；

10、本地RTC计时(支持读写)；

11、故障告警：电流(实时上报高/低限告警，支持读写)，电压(实时上报高/低限告警，支持读写)，倾斜角度告警(实时上报告警，包含告警角度，支持读写)，剩余电流告警(实时上报，无漏电电流时，上报正常)，注意：以上所有告警，都支持使能开启和关闭。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，包括：

角度检测模块，设置于路灯的灯杆，所述角度检测模块用于检测所述灯杆的实时角度；

控制模块，与所述角度检测模块连接，所述控制模块用于：

基于所述实时角度检测所述灯杆是否为倾斜状态；

基于所述灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据；

将所述检测数据输出至云平台，由所述云平台基于对所述检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，所述控制模块还用于：将所述实时角度与预设的基准角度进行比较；

若所述实时角度与所述基准角度的差额角度大于或等于预设的角度阈值，则确定所述灯杆为倾斜状态；

生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，所述实时角度包括三轴分量；所述控制模块还用于：

将所述三轴分量分别与所述基准角度的对应分量进行比较；

若任一分量与所述基准角度的对应分量的角度差大于或等于预设的角度阈值，则确定所述灯杆为倾斜状态。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，所述控制模块还用于：

响应所述云平台的角度重置指令，将所述灯杆的当前角度更新为所述灯杆的基准角度；

基于更新后的所述基准角度与所述灯杆的实时角度的比较结果检测所述灯杆是否为倾斜状态。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，还包括电流检测模块；

所述电流检测模块与所述智慧路灯监测设备的电源模块连接，所述电流检测模块用于采集所述路灯的输入电流和输出电流，并输出电流检测信号；

所述控制模块还用于：基于所述电流检测信号确定所述路灯是否漏电；并基于所述路灯是否漏电，生成不同类别的检测数据。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，所述控制模块还用于：基于所述电流检测信号确定差额电流；

若所述差额电流不为零，则确定所述路灯漏电；

生成包含故障帧头信息的第一类检测数据。

7.根据权利要求5所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，其特征在于，所述电流检测模块包括电流互感器和电流转换器；

所述电流互感器的输入端分别连接所述电源模块的进线端和出线端，所述电流互感器用于采集所述输入电流和所述输出电流；

所述电流转换器与所述电流互感器的输出端连接，所述电流转换器用于将所述输入电流和所述输出电流转换为输入电流数字量和输出电流数字量，并基于所述输入电流数字量和所述输出电流数字量输出所述电流检测信号。

8.一种路灯监测系统，其特征在于，包括云平台和权利要求1-7任一项所述的基于物联网的智慧路灯监测设备；

所述基于物联网的智慧路灯监测设备包括通信模块，所述基于物联网的智慧路灯监测设备通过所述通信模块与所述云平台通信连接，以通过所述通信模块将生成的检测数据发送至所述云平台；

所述云平台对所述检测数据进行解析，当解析的所述检测数据为第一类检测数据时，触发告警模块进行故障提醒。

9.根据权利要求8所述的路灯监测系统，其特征在于，所述通信模块包括zigbee通信模组和NB-IOT通信模组。

10.一种路灯监测方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的基于物联网的智慧路灯监测设备，所述方法包括：

角度检测模块检测所述路灯的灯杆的实时角度；

控制模块基于所述实时角度检测所述灯杆是否为倾斜状态；

控制模块基于所述灯杆是否为倾斜状态生成不同类别的检测数据；

控制模块将所述检测数据输出至云平台，由所述云平台基于对所述检测数据的解析结果确定是否进行故障提醒。

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