CN114449719A - 一种路灯运行状态智能识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路灯运行状态智能识别方法，其特征在于，包括：通过采集模块采集路灯电流信号；将采集的所述电流信号输入处理模块，处理模块将所述电流信号转化为数字信号；处理模块内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将所述数字信号与电流阈值进行比对，若所述数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为正常状态，处理模块将所述数字信号输入到存储模块。本发明大幅缩短了故障发现时间，有助于及时路灯运行过程中出现异常状况或故障，及时排除路灯的运行异常状况或故障，为夜间出行的人们法提供有效照明，减小安全隐患。

Description

一种路灯运行状态智能识别方法及系统
技术领域
本发明路灯运行技术领域，尤其涉及一种路灯运行状态智能识别方法及系统。
背景技术
路灯是城市市政建设的重要内容，不仅美化了城市的环境，而且为人民群众的出行安全提供了有力的保障。随着城市建设发展日益加快，城市照明线路不断延伸，对路灯的智能化管理和运维提出了更高的要求，需要节省电力资源，提升公共照明管理水平，降低维护和管理成本并利用计算等信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析，对包括民生、环境、公共安全等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策支持，使得城市道路照明达到“智能”状态。
传统方式下，路灯运行过程无法实时监控其运行数据，路灯运行过程中出现异常状况或故障，只能在巡检时发现或者等行人反馈，运维人员无法及时知道，给路灯的运行安全带来极大的隐患，在故障路段无法提供有效照明，增加夜间出现的风险。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：传统方式下，路灯运行过程无法实时监控其运行数据，路灯运行过程中出现异常状况或故障，只能在巡检时发现或者等行人反馈，运维人员无法及时知道，给路灯的运行安全带来极大的隐患，在故障路段无法提供有效照明，增加夜间出现的风险。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种路灯运行状态智能识别方法，其特征在于，包括：通过采集模块采集路灯电流信号；将采集的所述电流信号输入处理模块，处理模块将所述电流信号转化为数字信号；处理模块内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将所述数字信号与电流阈值进行比对，若所述数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为正常状态，处理模块将所述数字信号输入到存储模块；若所述数字信号的数值不满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为异常状态，处理模块发出故障通报信号；通讯模块接收所述故障通报信号，并将所述故障通报信号发送至主站。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别方法的一种优选方案，其中：所述采集模块通过电流传感器持续采集路灯电流信号。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别方法的一种优选方案，其中：所述处理模块通过模数转化器对电流信号进行AD转换处理，将电流信号转换为数字信号。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别方法的一种优选方案，其中：所述处理模块通过单片机对所述数字信号进行判断；在路灯电路启动时，电路电流信号IL>0.1A，并且持续时间TL>30s；处理模块判断所述电流信号为正常状态，不发出故障通报信号；在路灯使用过程中，突变电流ΔIS>20A，持续时间ΔTS>40ms；路灯电路为短路状态，处理模块判断所述电流信号为异常状态，并发出故障通报信号；当线路电流IF<0.05A，停电时间TF>0ms；路灯电路为断路状态，处理模块判断所述电流信号为异常状态，并发出故障通报信号；当电流突变量ΔIR>30mA，持续时间ΔTR>60ms；路灯电路为漏电状态，处理模块判断所述电流信号为异常状态，并发出故障通报信号。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别系统的一种优选方案，其中：所述通讯模块通过NB-IOT通信电路与主站建立无线连接，并且通讯模块接收所述故障通报信号后，将故障通报信号发送至主站。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别系统的一种优选方案，其中：所述处理模块包括模数转化器和单片机，所述电流传感器电性连接模数转化器，并且模数转化器电性连接单片机，模数转化器对电流信号进行AD转换处理，将电流信号转换为数字信号，单片机对所述数字信号进行判断。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别系统的一种优选方案，其中：单片机内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将所述数字信号与电流阈值进行比对，所述数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为正常状态，单片机将所述数字信号输入到存储模块；所述数字信号的数值不满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为异常状态，单片机发出故障通报信号；通讯模块接收所述故障通报信号，并将所述故障通报信号发送至主站。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别系统的一种优选方案，其中：所述电流传感器、模数转化器、单片机和NB-IOT通信电路电性连接电池模块。
作为本发明所述的路灯运行状态智能识别系统的一种优选方案，其中：所述电池模块剩余电量不足时发出缺电信号，所述缺电信号通过NB-IOT通信电路发送至主站。
本发明的有益效果：本发明大幅缩短了故障发现时间，有助于及时路灯运行过程中出现异常状况或故障，及时排除路灯的运行异常状况或故障，为夜间出行的人们法提供有效照明，减小安全隐患。
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中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种路灯运行状态智能识别方法的基本流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种路灯运行状态智能识别系统的基本流程示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种路灯运行状态智能识别系统中的MCU结构示意图；
图4为本发明一个实施例提供的一种路灯运行状态智能识别方法及系统中的MCU连接电路TU1；
图5为本发明一个实施例提供的一种路灯运行状态智能识别方法及系统中的NB-IOT通信电路图；
图6为本发明一个实施例提供的一种路灯运行状态智能识别系统的中的电池模块电路图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的方法及系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1和3，为本发明的一个实施例，提供了一种路灯运行状态智能识别方法及系统，包括：通过采集模块100采集路灯电流信号；
S1:将采集的电流信号输入处理模块200，处理模块200将电流信号转化为数字信号；采集模块100通过电流传感器持续采集路灯电流信号。
S2:处理模块200通过模数转化器201对电流信号进行AD转换处理，将电流信号转换为数字信号。
S3:处理模块200内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将数字信号与电流阈值进行比对，若数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断电流信号为正常状态，处理模块200将数字信号输入到存储模块300；若数字信号的数值不满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断电流信号为异常状态，处理模块200发出故障通报信号。
S4:处理模块200通过单片机202对数字信号进行判断；在路灯电路启动时，电路电流信号IL>0.1A，并且持续时间TL>30s；处理模块200判断电流信号为正常状态，不发出故障通报信号；在路灯使用过程中，突变电流ΔIS>20A，持续时间ΔTS>40ms；路灯电路为短路状态，处理模块200判断电流信号为异常状态，并发出故障通报信号；当线路电流IF<0.05A，停电时间TF>2000ms；路灯电路为断路状态，处理模块200判断电流信号为异常状态，并发出故障通报信号；当电流突变量ΔIR>30mA，持续时间ΔTR>60ms；路灯电路为漏电状态，处理模块200判断电流信号为异常状态，并发出故障通报信号。
S5:通讯模块400接收故障通报信号，并将故障通报信号发送至主站；通讯模块400通过NB-IOT通信电路401与主站建立无线连接，并且通讯模块400接收故障通报信号后，将故障通报信号发送至主站。
维修人员会定期主动巡检路灯线路，一般会划分不同的巡检片区，巡检一个小片区通常需要一天时间。
表1：检修总耗时效率对比。
Figure BDA0003430971480000051
由表1可见，本方法大幅缩短了故障发现时间，有助于及时路灯运行过程中出现异常状况或故障，及时排除路灯的运行异常状况或故障，为夜间出行的人们法提供有效照明，减小安全隐患。
实施例2
参照图2～6，为本发明另一个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种路灯运行状态智能识别方法及系统，为对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例采用传统技术方案与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
处理模块200包括模数转化器201和单片机202，模数转化器201采用现有的模数转换器，单片机202采用现有的微处理控制器MCU以及MCU连接电路，微处理控制器MCU左侧引脚70和引脚73(接入电压为3.3V)电性连接MCU连接电路左下角接入口(接入电压为3.3V)(如图3所示)，MCU连接电路上设置有电流信号接口和通讯接口，MCU连接电路靠近R417的GND接入口电性连接现有的电流信号接口，MCU连接电路靠近C212的GND接入口电性连接现有的通讯接口，并且电流信号接口与模数转化器201电性连接，通讯接口电性连接NB-IOT通信电路。由上述可知，通过现有的电流传感器采集电路电流信息，并将电路电流信息输入到模数转化器201，模数转化器201将模拟信号转化为数字信号，将数字信号输通过电流信号接口和MCU连接电路输入到微处理控制器MCU，通讯接口用于与主站建立无线无线连接，接收或者接收主站的信号。
MCU保存装置周期对主站发送信号，包括数据间隔、故障判断限值等运行参数，当需要修改参数时，主站可以通过NB-IOT通信方式远程修改。
电流传感器电性连接模数转化器201，并且模数转化器201电性连接单片机202，模数转化器201上的引脚电性连接单片机202的引脚，模数转化器201对电流信号进行AD转换处理，将电流信号转换为数字信号，单片机202对数字信号进行判断。
单片机202内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将数字信号与电流阈值进行比对，数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断电流信号为正常状态，单片机202将数字信号输入到存储模块300；数字信号的数值不满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断电流信号为异常状态，单片机202发出故障通报信号；通讯模块400接收故障通报信号，并将故障通报信号发送至主站；NB-IOT通信电路，一方面与主站保持正常的链路通信，另外一方面接收MCU计算出的状态结果和数据，通过规定好的通信协议将数据上送给主站
电流传感器、模数转化器201、单片机202和NB-IOT通信电路401电性连接电池模块500，电池模块500采用现有的蓄电池，电流传感器、模数转化器201、单片机202和NB-IOT通信电路401通过电池模块500能够为电流传感器、模数转化器201、单片机202和NB-IOT通信电路401提供电源。
电池模块500剩余电量不足时发出缺电信号，缺电信号通过NB-IOT通信电路401发送至主站。当电池模块500剩余电量过小，无法稳定供电时，由后备电源即电池供电，两个供电电路即稳定保障了装置的运行，又延长了装置运行寿命，同时将电池模块500剩余电量不足的缺电信号发送到主站，提醒维修人员及时为电池模块500更换电池。
装置运行时，实时采集线路电流数据，当路灯供电线路短路故障，线路电流发生突变，紧接着是停电，因此装置按如下判据判断短路故障：
(1)线路上电，线路电流IL＞0.1A，并且持续TL＞30s；
(2)线路发生短路故障，突变电流ΔIS＞20A，持续时间ΔTS＞40ms；
(3)线路发生停电，线路电流IF＜0.05A，停电时间TF＞2000ms。
对短路故障状态电流的判断逻辑如图4所示，其中IL、TL、ΔIS、ΔTS、TF、IF均为参数可设置。
装置运行时，实时采集线路剩余电流数据，当路灯供电线路发生漏电故障时，供电线路剩余电流突变量超过限值，因此装置按如下判据判断漏电状态：
(1)线路上电，线路电流IL＞0.1A，并且持续TL＞30s；
(2)线路漏电，剩余电流突变量ΔIR＞30mA，持续时间ΔTR＞60ms。
对漏电故障状态剩余电流的判断逻辑如图5所示，其中IL、TL、ΔIR、ΔTR、均为参数可设置。
装置运行时，实时采集线路电流数据，当路灯供电线路停电，线路电流由正常变为0，因此装置按如下判据判断停电状态：
(1)线路上电，线路电流IL＞0.1A，并且持续TL＞30s；
(2)线路停电，线路电流IF＜0.05A，停电时间TF＞3000ms。
对漏电故障状态剩余电流的判断逻辑如图6所示，其中IL、TL、IF、TF均为参数可设置。
当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像方法及系统通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种路灯运行状态智能识别方法，其特征在于，包括：
通过采集模块(100)采集路灯电流信号；
将采集的所述电流信号输入处理模块(200)，处理模块(200)将所述电流信号转化为数字信号；
处理模块(200)内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将所述数字信号与电流阈值进行比对，若所述数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为正常状态，处理模块(200)将所述数字信号输入到存储模块(300)；
若所述数字信号的数值不满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为异常状态，处理模块(200)发出故障通报信号；
通讯模块(400)接收所述故障通报信号，并将所述故障通报信号发送至主站。
2.如权利要求1所述的路灯运行状态智能识别方法，其特征在于：所述采集模块(100)通过电流传感器持续采集路灯电流信号。
3.如权利要求2所述的路灯运行状态智能识别方法及系统，其特征在于：所述处理模块(200)通过模数转化器(201)对电流信号进行AD转换处理，将电流信号转换为数字信号。
4.如权利要求3所述的路灯运行状态智能识别方法，其特征在于：
所述处理模块(200)通过单片机(202)对所述数字信号进行判断；
在路灯电路启动时，电路电流信号IL>0.1A，并且持续时间TL>30s；
处理模块(200)判断所述电流信号为正常状态，不发出故障通报信号；
在路灯使用过程中，突变电流ΔIS>20A，持续时间ΔTS>40ms；
路灯电路为短路状态，处理模块(200)判断所述电流信号为异常状态，并发出故障通报信号；
当线路电流IF<0.05A，停电时间TF>2000ms；
路灯电路为断路状态，处理模块(200)判断所述电流信号为异常状态，并发出故障通报信号；
当电流突变量ΔIR>30mA，持续时间ΔTR>60ms；
路灯电路为漏电状态，处理模块(200)判断所述电流信号为异常状态，并发出故障通报信号。
5.如权利要求4所述的路灯运行状态智能识别方法，其特征在于：所述通讯模块(400)通过NB-IOT通信电路(401)与主站建立无线连接，并且通讯模块(400)接收所述故障通报信号后，将故障通报信号发送至主站。
6.一种路灯运行状态智能识别系统，其特征在于：所述处理模块(200)包括模数转化器(201)和单片机(202)，所述电流传感器电性连接模数转化器(201)，并且模数转化器(201)电性连接单片机(202)，模数转化器(201)对电流信号进行AD转换处理，将电流信号转换为数字信号，单片机(202)对所述数字信号进行判断。
7.如权利要求6所述的路灯运行状态智能识别系统，其特征在于：单片机(202)内部预先设置电流阈值和时间阈值，通过将所述数字信号与电流阈值进行比对，所述数字信号的数值满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为正常状态，单片机(202)将所述数字信号输入到存储模块(300)；
所述数字信号的数值不满足与电流阈值和时间阈值的关系，则判断所述电流信号为异常状态，单片机(202)发出故障通报信号；
通讯模块(400)接收所述故障通报信号，并将所述故障通报信号发送至主站。
8.如权利要求7所述的路灯运行状态智能识别系统，其特征在于：所述电流传感器、模数转化器(201)、单片机(202)和NB-IOT通信电路(401)电性连接电池模块(500)。
9.如权利要求8所述的路灯运行状态智能识别系统，其特征在于：所述电池模块(500)剩余电量不足时发出缺电信号，所述缺电信号通过NB-IOT通信电路(401)发送至主站。
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