CN113902601A - 一种基于智慧灯杆的城市管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智慧灯杆的城市管理系统，系统包括智慧城市控制中心和智慧灯杆，智慧灯杆包括GIS网关和接入感知模块，接入感知模块包括照明单元、气象监测单元、充电单元、摄像单元、环境监测单元、信息发布单元、一键呼叫单元、喷淋单元，GIS网关用于定位智慧灯杆位置并采集接入感知模块的数据并将数据传输至智慧城市控制中心，接入感知模块的数据通过GIS网关添加地理标签，GIS网关将添加地理标签的数据传输至智慧城市控制中心。本发明通过智慧灯杆上安装的各种数据采集单元对城市各项数据进行采集，各项数据通过GIS网关后均含有精确的地理位置信息，便于智慧城市控制中心根据位置信息对城市进行精确管理，提高了城市管理水平。

Description

一种基于智慧灯杆的城市管理系统

技术领域

本发明涉及路灯综合管理技术领域，具体涉及一种基于智慧灯杆的城市管理系统。

背景技术

智慧城市是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。

路灯作为城市中最基础的设施，以其分布面积广，基数大等优势，成为智慧城市信息采集的基础设置，利用多功能智慧路灯的一体化集成设计，加载不同的信息化设备及配件，实现信息设备之间的互联互通，可有效利用资源，减少重复投资，将智慧灯杆作为智慧城市广泛应用的基础信息设施是一种必要且可行的选择。

现有的智慧城市管理系统中，智慧路灯采集的各项数据在控制中心汇总，能够根据各项数据对城市进行精准管理，各项数据的地理位置信息对城市管理至关重要，但是现有的智慧城市管理系统中，大多采用在地图上进行标注的方式确定智慧灯杆的位置，导致位置容易出现误差，从而使智慧灯杆采集的各项数据的位置信息不准确，影响数据管理，不利于提高智慧城市管理水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于智慧灯杆的城市管理系统，解决现有的智慧城市管理系统中采集数据位置信息不精准的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于智慧灯杆的城市管理系统，包括智慧城市控制中心和智慧灯杆；所述智慧城市控制中心包括智慧照明管理平台、智慧交通管理平台、智慧气象管理平台、智慧充电管理平台、智慧停车管理平台和智慧公安管理平台中的一种或多种的组合；所述智慧灯杆包括GIS网关和接入感知模块，所述接入感知模块包括照明单元、气象监测单元、充电单元、摄像单元、环境监测单元、信息发布单元、一键呼叫单元、喷淋单元、车流量采集单元、交通标志单元、停车位监测单元中的一种或多种的组合；所述接入感知模块通过所述GIS网关与所述智慧城市控制中心连接；所述GIS网关用于定位智慧灯杆位置并采集所述接入感知模块的数据并将数据传输至所述智慧城市控制中心，其中，所述接入感知模块的数据通过GIS网关添加地理标签，GIS网关将添加地理标签的数据传输至智慧城市控制中心。

进一步优选，所述GIS网关包括系统电源单元、数据处理单元和定位单元，所述系统电源单元用于连接外部电源并与数据处理单元连接，所述定位单元与所述数据处理单元连接，所述定位单元用于通过卫星导航系统获取定位信息。

进一步优选，所述GIS网关还包括信号量接口和POE电源管理单元，所述信号量接口与所述数据处理单元连接，所述信号量接口包括光口、WAN口和LAN口，所述POE电源管理单元用于连接外部电源为所述LAN口供电。

进一步优选，所述接入感知模块中，照明单元包括智慧路灯控制器和灯具，所述灯具通过智慧路灯控制器与GIS网关连接，所述智慧路灯控制器用于接收智慧照明管理平台的控制指令控制灯具的开启和关闭；所述气象监测单元用于监测城市温湿度、风向风速、降雨量、气压、能见度、紫外辐照、路面温度，所述气象监测单元将监测数据通过GIS网关传输至智慧气象管理平台；所述充电单元包括手机充电接口和/或电动汽车充电接口，所述充电单元通过GIS网关与所述智慧交通管理平台连接；所述摄像单元是具有视频摄像、图像捕捉功能的视频数据采集设备；所述环境监测单元包括PM2.5传感器、PM10传感器、二氧化碳传感器、噪声传感器和光照强度传感器；所述信息发布单元包括信息显示屏和音柱；所述一键呼叫单元包括一键紧急呼叫按钮和IP电话，用于与智慧公安管理平台双向通话；所述喷淋单元设在所述智慧灯杆上，用于喷射水雾；所述车流量采集单元用于采集城市交通信息，实时通过GIS网关向所述智慧交通管理平台传输交通信息；所述交通标志单元安装在所述智慧灯杆上并通过所述GIS网关与所述智慧交通管理平台连接；所述停车位监测单元用于将路面停车信息通过GIS网关向所述智慧停车管理平台传输。

进一步优选，所述智慧路灯控制器包括路灯状态采集模块、信号传输模块和路灯控制模块，所述路灯状态采集模块用于采集灯具的电压、电流、有功功率、开关状态、色温和亮度数据；所述信号传输模块包括网口，所述网口与所述GIS网关的LAN口连接，用于将路灯状态采集模块采集的数据接入GIS网关；所述路灯控制模块包括调光单元、断网自控单元和报警单元，所述调光单元用于根据智慧照明管理平台的指令调整路灯的亮度，所述断网自控单元用于在无法接收智慧照明管理平台的指令时按照预设方式调整路灯的亮度，所述报警单元用于将故障信息上传至智慧照明管理平台。

进一步优选，所述GIS网关通过所述环境监测单元采集的PM2.5浓度、PM10浓度，判断当前PM2.5浓度、PM10浓度是否超过阈值，并根据PM2.5浓度、PM10浓度情况启动喷淋单元喷淋水雾，同时将所述环境监测单元采集的数据上传至智慧气象管理平台。

进一步优选，所述GIS网关通过所述气象监测单元采集的城市温湿度、风向风速、降雨量、气压、能见度、紫外辐照、路面温度，判断当前气象状况，并根据气象状态通过信息显示屏和/或音柱生成特定提示信息，同时将所述气象监测单元采集的数据上传至智慧气象管理平台。

进一步优选，所述一键呼叫单元被触发后生成触发信号，触发信号经GIS网关传输至智慧公安管理平台，智慧公安管理平台接收到包含位置信息的触发信号，通过在线服务人员与触发一键呼叫的用户进行语音沟通。

进一步优选，所述一键呼叫单元触发后，联动控制摄像单元采集触发信号用户的图像信息，并将图像信息传送至智慧公安管理平台。

进一步优选，所述停车位监测单元用于将路面停车信息通过GIS网关向所述智慧停车管理平台传输。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，通过GIS网关作为智慧灯杆与智慧城市控制中心的连接节点，智慧灯杆上安装的照明单元、气象监测单元、充电单元、摄像单元、环境监测单元、信息发布单元、一键呼叫单元、喷淋单元、车流量采集单元、交通标志单元、停车位监测单元等对城市各项数据进行采集，并通过智慧灯杆中的GIS网关传送至智慧城市控制中心，由智慧城市控制中心统一管理，并且各项数据通过GIS网关后均含有精确的地理位置信息，便于智慧城市控制中心根据位置信息对城市进行精确管理，提高了城市管理水平。

附图说明

图1是本发明基于智慧灯杆的城市管理系统的原理框图；

图2是本发明基于智慧灯杆的城市管理系统中智慧灯杆的结构示意图；

图3是本发明基于智慧灯杆的城市管理系统中GIS网关和智慧路灯控制器的结构框图。

图中各标记对应的名称：

1、照明单元，2、气象监测单元，3、充电单元，4、摄像单元，5、环境监测单元，6、信息发布单元，7、一键呼叫单元，8、喷淋单元，9、交通标志单元，10、停车位监测单元。

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。

本发明的实施例1：

图1－图3所示，基于智慧灯杆的城市管理系统，包括智慧城市控制中心和智慧灯杆；智慧城市控制中心包括智慧照明管理平台、智慧交通管理平台、智慧气象管理平台、智慧充电管理平台、智慧停车管理平台和智慧公安管理平台；智慧灯杆包括GIS网关和接入感知模块，接入感知模块包括照明单元1、气象监测单元2、充电单元3、摄像单元4、环境监测单元5、信息发布单元6、一键呼叫单元7、喷淋单元8、车流量采集单元、交通标志单元9、停车位监测单元10；接入感知模块通过所述GIS网关与智慧城市控制中心连接；GIS网关用于定位智慧灯杆位置并采集接入感知模块的数据并将数据传输至智慧城市控制中心，其中，接入感知模块的数据通过GIS网关添加地理标签，GIS网关将添加地理标签的数据传输至智慧城市控制中心，通过GIS网关将数据添加地理标签，便于智慧城市控制中心的各系统对数据进行管理，便于对数据进行管理和精准识别，提高智慧城市建设水平。

具体地，GIS网关作为接入感知模块中各数据采集单元的数据输入接口和控制节点，能够将智慧城市控制中心下发的指令传送给接入感知模块，控制接入感知模块执行各种操作，同时接收接入感知模块的数据，将数据输送至智慧城市控制中心。本实施例中，图3所示，GIS网关包括系统电源单元、数据处理单元和定位单元，系统电源单元用于连接外部电源并与数据处理单元连接，定位单元与数据处理单元连接，定位单元用于通过卫星导航系统获取定位信息。接入感知模块中的照明单元1、气象监测单元2、充电单元3、摄像单元4、环境监测单元5、信息发布单元6、一键呼叫单元7、喷淋单元8、车流量采集单元、交通标志单元9、停车位监测单元10均与GIS网关连接，本实施例中，在每一个智慧灯杆中均设有GIS网关，可实时精确定位每个智慧灯杆的位置。

本实施例中，定位单元采用北斗高精度定位模块，水平定位精度小于2.5米，与差分定位基站配合后，水平定位精度小于1米，可根据具体使用环境选择不同的定位方式，差分定位基站属于现有技术，在此不再赘述。

GIS网关还包括信号量接口，信号量接口与数据处理单元连接，信号量接口包括光口、WAN口和LAN口，光口、WAN口和LAN口均与数据处理单元连接，光口和WAN口用于与公网连接，为网关提供网络支持，本实施例中，WAN口为千兆WAN口，网络带宽较大，能够满足多设备接入需求。

本实施例中，LAN口采用POE供电，GIS网关内设有POE电源管理模块，POE电源管理模块连接有外部电源并与LAN口连接，用于为LAN口供电，便于GIS网关连接接入感知模块。

本实施例中，接入感知模块中，照明单元1包括智慧路灯控制器和灯具。气象监测单元2包括温湿度传感器、风向风速传感器、降雨量传感器、气压传感器、能见度传感器、紫外辐照传感器、路面温度传感器。充电单元3包括手机充电接口和电动汽车充电接口。摄像单元4包括公安摄像头。环境监测单元5包括PM2.5传感器、PM10传感器、二氧化碳传感器、噪声传感器和光照强度传感器。信息发布单元6包括信息显示屏和音柱。一键呼叫单元7包括一键紧急呼叫按钮和IP电话。喷淋单元8包括水雾喷头。车流量采集单元和停车位监测单元10均包括交通摄像头。交通标志单元9包括交通信号灯。

本实施例中，接入感知模块在不同的应用场景中，所采用的方案不同，例如，在主干道应用场景中，可以选用照明单元1、气象监测单元2、充电单元3、摄像单元4、环境监测单元5、信息发布单元6、一键呼叫单元7、喷淋单元8、车流量采集单元、交通标志单元9、停车位监测单元10。在快速路应用场景中，可以选用照明单元1、气象监测单元2、摄像单元4、信息发布单元6、喷淋单元8、车流量采集单元。在商业步行街应用场景中，可以选用照明单元1、气象监测单元2、充电单元3、摄像单元4、环境监测单元5、信息发布单元6、一键呼叫单元7。在工业园区应用场景中，可以选用照明单元1、气象监测单元2、充电单元3、摄像单元4、环境监测单元5、停车位监测单元10。在景区应用场景中，可以选用照明单元1、充电单元3、摄像单元4、信息发布单元6、一键呼叫单元7。在小区应用场景中，可以选用照明单元1、充电单元3、信息发布单元6、一键呼叫单元7。

具体地，照明单元1包括智慧路灯控制器和灯具，智慧路灯控制器安装在智慧路灯内，用于控制灯具，灯具采用LED灯具，灯具通过智慧路灯控制器与GIS网关连接，GIS网关调用环境监测单元5中光照强度检测传感器检测到的光照强度数据，分析当前光照强度是否达到开关灯条件，若达到开关灯条件则将控制指令输送至智慧路灯控制器，智慧路灯控制器根据接收到的控制指令控制灯具的开启和关闭。

具体地，智慧路灯控制器包括路灯状态采集模块、信号传输模块和路灯控制模块，路灯状态采集模块用于采集灯具的电压、电流、有功功率、开关状态、色温和亮度数据。信号传输模块包括网口，网口与GIS网关的LAN口连接，用于将路灯状态采集模块采集的数据接入GIS网关。路灯控制模块包括调光单元、断网自控单元和报警单元，调光单元用于根据智慧照明管理平台的指令调整路灯的亮度，断网自控单元用于在无法接收智慧照明管理平台的指令时按照预设方式调整路灯的亮度，报警单元用于将故障信息上传至智慧照明管理平台。

本实施例中，GIS网关通过LAN口与智慧路灯控制器连接后，可以直接与智慧路灯控制器进行数据传输和供电，在网络通畅的情况下，智慧照明管理平台可以发送控制指令，GIS网关接收到指令后，将指令发送至智慧路灯控制器，智慧路灯控制器控制相应的灯具开启或者关闭，同时，为避免网络不畅导致指令无法接收，设置的断网自控单元能够在无法接收指令的情况下根据预设的一年四季日出日落控灯策略表进行自行控制，避免了无法开灯影响道路照明或者无法关闭导致电力浪费。报警单元在出现故障时将故障信息通过GIS网关上传给智慧照明管理平台，由于GIS网关上传的故障信息包括地理标签，所以智慧照明管理平台可快速准确识别故障灯杆位置，能够在最短时间到达现场维修，提高了维修效率。

气象监测单元2包括温湿度传感器、风向风速传感器、降雨量传感器、气压传感器、能见度传感器、紫外辐照传感器、路面温度传感器，用于监测城市气相参数，包括温湿度、风向、风速、降雨量、气压、能见度、紫外线强度、路面温度。

GIS网关通过气象监测单元2采集的城市温湿度、风向风速、降雨量、气压、能见度、紫外辐照、路面温度，判断当前气象状况，如处于极端天气，如高温或者低温、大风、雨雪天气等，并根据气象状态通过信息显示屏将极端天气信息显示在信息显示屏上，提醒行车或者行人注意安全，同时还通过音柱发出语音广播进行提醒。并将气象监测单元2采集的数据上传至智慧气象管理平台，智慧气象管理平台可精准判断灯杆所在位置的小环境，来决定采取相应措施。

环境监测单元5包括PM2.5传感器、PM10传感器、二氧化碳传感器、噪声传感器和光照强度传感器，用于监测城市的环境参数，包括PM2.5浓度、PM10浓度、二氧化碳浓度、噪音值和光照强度。

GIS网关通过环境监测单元5采集的PM2.5浓度、PM10浓度，判断当前PM2.5浓度、PM10浓度是否超过阈值，以此来判断是否存在粉尘污染，并根据PM2.5浓度、PM10浓度情况启动喷淋单元8喷淋水雾，同时将环境监测单元5采集的数据上传至智慧气象管理平台，智慧气象管理平台能够精准判断灯杆所处位置的环境情况，从而针对性地采取措施。

本实施例中，一键呼叫按钮被触发后生成触发信号，触发信号经GIS网关传输至智慧公安管理平台，智慧公安管理平台接收到包含位置信息的触发信号，通过在线服务人员与触发一键呼叫的用户通过IP电话进行语音沟通。

同时，一键呼叫按钮触发后，联动控制摄像单元4采集触发信号用户的图像信息，并将图像信息传送至智慧公安管理平台，便于对用户进行紧急救援等服务。

本实施例中，停车位监测单元10中的交通摄像头能够识别路面的停车位，并将路面停车位的信息通过GIS网关上传至智慧停车管理平台，智慧停车管理平台可根据实时的路面停车位信息对城市的停车位信息进行公示，并且基于路面停车位的位置信息对城市中的路面停车位进行规划，解决城市停车难的问题。

本实施例中，智慧充电管理平台外接第三方计费系统，使用方通过多功能交互设备获取到充电设施的接入码，使用方通过扫描多功能交互设备上显示的接入码的二维码，获取到第三方计费系统的登录信息，登录第三方计费系统中，进行身份的认证和识别，选择充电类型和充电口或者充电桩，身份认证成功后，第三方计费系统给选定的充电口或者充电桩供电，并依照第三方计费系统的计费规则进行计费，用户充电完毕后，在移动终端上点击充电结束，第三方计费系统给选定的充电口或者充电桩断电，并将根据计费规则计算费用对该次充电进行结算，使用方结算之后，完成充电。充电口和充电桩通过GIS网关与智慧充电管理平台连接，智慧充电管理平台可根据充电口和充电桩的位置信息对充电口和充电桩进行管理，提高充电口和充电桩的利用率。

交通标志单元9安装在智慧灯杆上，交通标志单元9包括信号灯，信号灯通过GIS网关与智慧交通管理平台连接，智慧交通管理平台实时监测信号灯的运行状态，当信号灯出现故障需要维修时，智慧交通管理平台可根据精准的位置信息定位到需要维修的信号灯，对出现故障的信号灯进行快速维修。

本发明的基于智慧灯杆的城市管理系统，通过智慧灯杆上安装的照明单元、气象监测单元、充电单元、摄像单元、环境监测单元、信息发布单元、一键呼叫单元、喷淋单元、车流量采集单元、交通标志单元、停车位监测单元等对城市各项数据进行采集，并通过智慧灯杆中的GIS网关传送至智慧城市控制中心，由智慧城市控制中心统一管理，并且各项数据通过GIS网关后均含有精确的地理位置信息，便于智慧城市控制中心根据位置信息对城市进行精确管理，提高了城市管理水平。

Claims (10)

1.一种基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：包括智慧城市控制中心和智慧灯杆；所述智慧城市控制中心包括智慧照明管理平台、智慧交通管理平台、智慧气象管理平台、智慧充电管理平台、智慧停车管理平台和智慧公安管理平台中的一种或多种的组合；所述智慧灯杆包括GIS网关和接入感知模块，所述接入感知模块包括照明单元、气象监测单元、充电单元、摄像单元、环境监测单元、信息发布单元、一键呼叫单元、喷淋单元、车流量采集单元、交通标志单元、停车位监测单元中的一种或多种的组合；所述接入感知模块通过所述GIS网关与所述智慧城市控制中心连接；所述GIS网关用于定位智慧灯杆位置并采集所述接入感知模块的数据并将数据传输至所述智慧城市控制中心，其中，所述接入感知模块的数据通过GIS网关添加地理标签，GIS网关将添加地理标签的数据传输至智慧城市控制中心。

2.根据权利要求1所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述GIS网关包括系统电源单元、数据处理单元和定位单元，所述系统电源单元用于连接外部电源并与数据处理单元连接，所述定位单元与所述数据处理单元连接，所述定位单元用于通过卫星导航系统获取定位信息。

3.根据权利要求2所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述GIS网关还包括信号量接口和POE电源管理单元，所述信号量接口与所述数据处理单元连接，所述信号量接口包括光口、WAN口和LAN口，所述POE电源管理单元用于连接外部电源为所述LAN口供电。

4.根据权利要求3所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述接入感知模块中，照明单元包括智慧路灯控制器和灯具，所述灯具通过智慧路灯控制器与GIS网关连接，所述智慧路灯控制器用于接收智慧照明管理平台的控制指令控制灯具的开启和关闭；所述气象监测单元用于监测城市温湿度、风向风速、降雨量、气压、能见度、紫外辐照、路面温度，所述气象监测单元将监测数据通过GIS网关传输至智慧气象管理平台；所述充电单元包括手机充电接口和/或电动汽车充电接口，所述充电单元通过GIS网关与所述智慧交通管理平台连接；所述摄像单元是具有视频摄像、图像捕捉功能的视频数据采集设备；所述环境监测单元包括PM2.5传感器、PM10传感器、二氧化碳传感器、噪声传感器和光照强度传感器；所述信息发布单元包括信息显示屏和音柱；所述一键呼叫单元包括一键紧急呼叫按钮和IP电话，用于与智慧公安管理平台双向通话；所述喷淋单元设在所述智慧灯杆上，用于喷射水雾；所述车流量采集单元用于采集城市交通信息，实时通过GIS网关向所述智慧交通管理平台传输交通信息；所述交通标志单元安装在所述智慧灯杆上并通过所述GIS网关与所述智慧交通管理平台连接；所述停车位监测单元用于将路面停车信息通过GIS网关向所述智慧停车管理平台传输。

5.根据权利要求4所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述智慧路灯控制器包括路灯状态采集模块、信号传输模块和路灯控制模块，所述路灯状态采集模块用于采集灯具的电压、电流、有功功率、开关状态、色温和亮度数据；所述信号传输模块包括网口，所述网口与所述GIS网关的LAN口连接，用于将路灯状态采集模块采集的数据接入GIS网关；所述路灯控制模块包括调光单元、断网自控单元和报警单元，所述调光单元用于根据智慧照明管理平台的指令调整路灯的亮度，所述断网自控单元用于在无法接收智慧照明管理平台的指令时按照预设方式调整路灯的亮度，所述报警单元用于将故障信息上传至智慧照明管理平台。

6.根据权利要求4所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述GIS网关通过所述环境监测单元采集的PM2.5浓度、PM10浓度，判断当前PM2.5浓度、PM10浓度是否超过阈值，并根据PM2.5浓度、PM10浓度情况启动喷淋单元喷淋水雾，同时将所述环境监测单元采集的数据上传至智慧气象管理平台。

7.根据权利要求4所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述GIS网关通过所述气象监测单元采集的城市温湿度、风向风速、降雨量、气压、能见度、紫外辐照、路面温度，判断当前气象状况，并根据气象状态通过信息显示屏和/或音柱生成特定提示信息，同时将所述气象监测单元采集的数据上传至智慧气象管理平台。

8.根据权利要求4所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述一键呼叫单元被触发后生成触发信号，触发信号经GIS网关传输至智慧公安管理平台，智慧公安管理平台接收到包含位置信息的触发信号，通过在线服务人员与触发一键呼叫的用户进行语音沟通。

9.根据权利要求8所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述一键呼叫单元触发后，联动控制摄像单元采集触发信号用户的图像信息，并将图像信息传送至智慧公安管理平台。

10.根据权利要求1所述的基于智慧灯杆的城市管理系统，其特征在于：所述停车位监测单元用于将路面停车信息通过GIS网关向所述智慧停车管理平台传输。

Images