CN114698204A - 一种智慧路灯控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧路灯控制系统及方法，其包括：管理终端、括控制单元、控制策略单元、集成器单元、控制终端单元以及采集单元；所述控制单元的输入端和输出端均与所述管理终端、所述控制策略单元和所述集成器单元双向连接，所述控制策略单元与所述集成器单元和所述控制终端单元双向连接，所述控制终端单元与所述集成器单元和所述采集单元双向连接。本发明能够节省能源和实现丰富路灯智能控制需求。

Description

一种智慧路灯控制系统
技术领域
本发明涉及路灯控制领域，具体涉及一种智慧路灯控制系统及方法。
背景技术
在城市亮化的工程里，路灯照明是必不可少的一部分，影响着城市的形象和安全。随着城市的发展，人们对于照明的需求更高，对于路灯的管理不仅限于自动的开关，灯光的亮度，而是需要进行精细化，智慧化管理。为了符合智慧化的要求，通常采用给路灯添加不同模块的方法，实现丰富多样的需求。但这种简单地路灯改造不符合实际要求，并耗资巨大，实用效果并不是很好。在现有技术中，为了解决耗资大，效果不立项的问题，也出现了很多智慧路灯的控制系统/方法，例如申请号为202010004981的中国发明专利《一种智慧路灯管理系统及管理方法》，该技术方案虽然将路灯照明管理和智慧灯杆管理结合在一个平台上进行共同管理，实现了智慧路灯的资源整合、设备关联效果，便于监控中心的管理人员统筹管理；但是无法根据路灯的实况调控，实现节能，也无法满足丰富路灯智能控制需求。
因此，研发一种智慧路灯控制系统及方法，用于解决上述至少一种技术问题成为一种必需。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种智慧路灯控制系统及方法，以节省能源和实现丰富路灯智能控制需求。
本发明的技术方案为：一种智慧路灯控制系统，其包括：管理终端、括控制单元、控制策略单元、集成器单元、控制终端单元以及采集单元；所述控制单元的输入端和输出端均与所述管理终端、所述控制策略单元和所述集成器单元双向连接，所述控制策略单元与所述集成器单元和所述控制终端单元双向连接，所述控制终端单元与所述集成器单元和所述采集单元双向连接。
优选的在技术方案中，所述控制单元，接受所述集成器单元反馈的数据信息，并根据所述控制策略单元选择的策略方案，生成参数指令发送至所述集成器单元。
优选的在技术方案中，所述控制策略单元，用于设定路灯控制策略，并发送至所述集成器单元和所述控制终端单元进行相应的路灯控制方式的设定。
优选的在技术方案中，所述控制策略单元包括：定时策略子单元、组合策略子单元、维护与告警策略子单元及实时监控子单元；所述实时监控子单元的输入端与所述定时策略子单元、所述组合策略子单元和所述维护与告警策略子单元的输出端均连接。
优选的在技术方案中，所述定时策略子单元，根据日出日落的时间定时设定路灯的开关时间。
优选的在技术方案中，所述组合策略子单元，根据日出日落的时间+光照度+偏移量来设定控制路灯的断开与闭合。
优选的在技术方案中，所述维护与告警策略子单元，用于对电流异常的路灯进行预警处理、对电压异常并处于持续启动状态的路灯切断电源等待检查和维修，并通过控制单元将对应的地理位置和故障信息发送至路灯管理单元；当发现当前路灯出现故障后，若当前路灯已被自定义分组并执行组控命令，所述维护与告警策略子单元控制相应的控制终端单元拒绝接受组控命令。
优选的在技术方案中，所述集成器单元，用于汇合所述采集单元采集到所述控制终端单元的多个数据信息，再转送至所述控制单元；同时接受并将所述控制单元发送出的控制信息分发至各个所述控制终端单元。
优选的在技术方案中，所述采集单元，用于采集路灯的附近区域的环境信息，其包括环境传感器、摄像头、声音传感器和人体红外传感器。
本发明的另一个目的在于提供一种智慧路灯控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S100，初始化；
S200，获取环境测量数据；
S300，计算光照度等生成路灯数据信息
S400，查询数据表格/数据库，选择控制策略；
S500，根据控制策略生成控制信息，发送至集成器单元；
S600，集中器单元将控制信息转化为执行指令分发至各个控制终端单元，控制终端单元执行指令，实现路灯的智能控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在控制终端单元(路灯)具设置环境传感器、摄像头等，实时采集路灯现场环境参数，确定区域范围内的光亮度、温湿度、能见度、人数等目标参数，并根据目标参数选择控制策略，来实现对区域路灯的控制，实现了远程控制的智能化，并按需控制路灯，有效降低电能损耗，减少碳排放，节省资源，保护环境。
附图说明
图1是本发明的智慧路灯控制系统的架构图；
图2是本发明的控制策略单元的架构图；
图3是本发明的采集单元的架构图；
图4是本发明的控制系统的方法流程图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的一种智慧路灯控制系统，其至少包括：管理终端100、括控制单元200、控制策略单元300、集成器单元400、控制终端单元500以及采集单元600；控制单元200的输入端和输出端均与管理终端100、控制策略单元300和集成器单元400双向连接，控制策略单元300与集成器单元400和控制终端单元500双向连接，控制终端单元与集成器单元400和采集单元600双向连接。
其中，管理终端100，用于方便用户实时查看及访问路灯现况及对路灯控制的情况，其包括手机、计算机等可向用户展示和访问查看路灯管理情况信息的操作终端。
控制单元200，接受集成器单元400反馈的数据信息，并根据控制策略单元300选择的策略方案，生成参数指令发送至集成器单元400；控制单元可以选择申请号为201810974333.2的中国专利《一种智慧路灯控制系统》所公开的路灯集中控制器来实现，也可以选择其他可实现同等功能的控制器或单片机。优选的，在本实施例中，控制单元200，选用的是TI(Texas Instruments，德州仪器)公司的CC2530芯片，CC2530芯片基于2.4GHz的工作频段，以8051为内核，内部集成8KB的SRAM等功能，除了有32MHz和32.768KHz的晶振外，其内部还集成高速RC-OSC、32.768KHz RC-OSC两个振荡器。在该模块中的主要作用是实现射频信号的收发、组网中节点的设定及自组网、处理通信数据等功能，部分以CC2530为主控芯片，由频率为32MHz和频率为32.768KHz的晶振来其提供时钟振荡，将一个差分电路构成的对称式平衡器与RF_N和RF_P管脚相连，提高了电路的抗电磁干扰能力、降低了对地阻抗不平衡带来的噪声、提高了增益等。CC2530有多种运行模式，其中主动模式为全功能模式，即内核频率最高，处理性能最高；其外部搭配电路采用现有技术按需调配即可。
控制策略单元300，用于设定路灯控制策略(控制任务)，并发送至集成器单元400和控制终端单元500进行相应的路灯控制方式的设定。控制策略单元包括：定时策略子单元310、组合策略子单元320、维护与告警策略子单元330及实时监控子单元340。实时监控子单元340的输入端与定时策略子单元310、组合策略子单元320和维护与告警策略子单元330的输出端均连接。其中，定时策略子单元310，根据日出日落的时间定时设定路灯的开关时间；组合策略子单元320，根据日出日落的时间+光照度+偏移量来设定控制路灯的断开与闭合；维护与告警策略子单元330，用于对电流异常的路灯进行预警处理、对电压异常并处于持续启动状态的路灯切断电源等待检查和维修，并通过控制单元200将对应的地理位置和故障信息发送至路灯管理单元。当发现当前路灯出现故障后，若当前路灯已被自定义分组并执行组控命令，维护与告警策略子单元330控制相应的控制终端单元500拒绝接受组控命令。其目的是为了当灯出现故障时，可以对灯在不脱离分组的情况下进行单独控制，便于关电进行维修。实时监控子单元340，用于对路灯的工作状态进行实时监控，并及时向控制单元200反馈路灯的电流、电压及通断状况。
集成器单元400，用于汇合采集单元600采集到控制终端单元500的多个数据信息，再转送至控制单元300；同时接受并将控制单元300发送出的控制信息分发至各个控制终端单元400。
控制终端单元500，包括多组、多路线路灯，每一组路灯或每一条路的路灯，均独立与集成器单元400连接，且每一个路灯安装有一个采集单元600。
采集单元600，用于采集路灯的附近区域的环境信息，其包括环境传感器610、摄像头620、声音传感器630和人体红外传感器640，其中，环境传感器610由光照度传感器、雾霾传感器、温湿度传感器三个部分组成，来对环境中的照度、温湿度、能见度等进行采集，再将数据交由集成器单元400对数据信息进行简单处理和对数据进行打包上传；摄像头620，用于实时拍摄路灯附近的状况，并将图像数据信息传递至集成器单元400；声音传感器630，用于感知路灯附近的声音，并声音像数据信息传递至集成器单元400；人体红外传感器640，用于感知路灯附近的人群，并人群像数据信息传递至集成器单元400。
本发明的一种智慧路灯控制系统的技术原理是：人机控制终端是
由智能手机或者PC机充当的，主要是下发访问或控制命令并通过以太网或无线网络送到控制单元200的服务器，再由控制单元200通过无线对整个系统进行控制；集成器单元一方面通过无线网络接受来至控制单元200的控制信号，并将控制信号通过无线组网传输到控制终端单元500上，同时也将采集单元600所采集到的环境参数及其他路灯控制终端发送过来的数据信息进行打包发送到控制单元。控制器根据获取的数据信息，核算路灯的工作状态(例如采集到的路灯电压、电流，附近光照强度等数据信息，来核算路灯的额定功率、光亮度调节范围，在此不一一举例说明)，而后进行细致化的区分，并形成每一个控制策略方案后发出不同的指令，控制策略单元300接收并根据指令将控制策略方案转化为指令集发送至集成器单元400，集成器单元400接收并将指令集分发到不同的控制终端单元600执行控制不同的光照强度。
一种智慧路灯控制系统的控制方法，其主要包括如下步骤：
S100，初始化；
具体是，对控制终端单元前一阶段的执行的控制方案及数据信息记录后清除。
S200，获取环境测量数据；
具体是，通过采集单元获取路灯的光照度、温湿度、能见度、人数、音频等数据信息，并发送至集成器单元。
S300，计算光照度等生成路灯数据信息
具体是，集成器单元将获取的数据信息打包转发至控制单元，控制单元根据接收到的数据，采用模糊算法进行计算，并生成各个路灯的数字信息；
对于各个路灯的数字信息先进行计算，选择最优控制累积因子γ，定义如下累积因子
Figure BDA0003615323120000041
式中，Z表示路灯总数，N是定义控制累积数，且N＝1......N，ρ＝Z/N表示控制累积比率；ι＝L/δcr表示路灯为L的控制目标的采样点数，δcr表示可由能见度和光照度确定的方向分辨率。
S400，查询数据表格/数据库，选择控制策略；
具体是，控制单元将生成的数字信息与控制策略单元中预先录入并存在自身配置的数据库或存储器中的数据表格进行查询，根据查询结果选择控制策略方案。
具体是γ小于或等于1时选择定时策略子单元，γ大于1时选择组合策略子单元。
S500，根据控制策略生成控制信息，发送至集成器单元；
具体是，控制单元根据选择的控制策略方案，生成对应的控制指令，同时发送至集成器单元和控制策略单元。
S600，集中器单元将控制信息转化为执行指令分发至各个控制终端单元，控制终端单元执行指令，实现路灯的智能控制。
综上所述，通过在控制终端单元(路灯)具设置环境传感器、摄像头等，实时采集路灯现场环境参数，确定区域范围内的光亮度、温湿度、能见度、人数等目标参数，并根据目标参数选择控制策略，来实现对区域路灯的控制，实现了远程控制的智能化，并按需控制路灯，有效降低电能损耗，减少碳排放，节省资源，保护环境。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种智慧路灯控制系统，其特征在于，其包括：管理终端、括控制单元、控制策略单元、集成器单元、控制终端单元以及采集单元；所述控制单元的输入端和输出端均与所述管理终端、所述控制策略单元和所述集成器单元双向连接，所述控制策略单元与所述集成器单元和所述控制终端单元双向连接，所述控制终端单元与所述集成器单元和所述采集单元双向连接。
2.根据权利要求1所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述控制单元，接受所述集成器单元反馈的数据信息，并根据所述控制策略单元选择的策略方案，生成参数指令发送至所述集成器单元。
3.根据权利要求1所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述控制策略单元，用于设定路灯控制策略，并发送至所述集成器单元和所述控制终端单元进行相应的路灯控制方式的设定。
4.根据权利要求3所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述控制策略单元包括：定时策略子单元、组合策略子单元、维护与告警策略子单元及实时监控子单元；所述实时监控子单元的输入端与所述定时策略子单元、所述组合策略子单元和所述维护与告警策略子单元的输出端均连接。
5.根据权利要求4所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述定时策略子单元，根据日出日落的时间定时设定路灯的开关时间。
6.根据权利要求4所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述组合策略子单元，根据日出日落的时间+光照度+偏移量来设定控制路灯的断开与闭合。
7.根据权利要求4所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述维护与告警策略子单元，用于对电流异常的路灯进行预警处理、对电压异常并处于持续启动状态的路灯切断电源等待检查和维修，并通过控制单元将对应的地理位置和故障信息发送至路灯管理单元；当发现当前路灯出现故障后，若当前路灯已被自定义分组并执行组控命令，所述维护与告警策略子单元控制相应的控制终端单元拒绝接受组控命令。
8.根据权利要求1所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述集成器单元，用于汇合所述采集单元采集到所述控制终端单元的多个数据信息，再转送至所述控制单元；同时接受并将所述控制单元发送出的控制信息分发至各个所述控制终端单元。
9.根据权利要求1所述的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述采集单元，用于采集路灯的附近区域的环境信息，其包括环境传感器、摄像头、声音传感器和人体红外传感器。
10.根据权利要求1-9任一所述的智慧路灯控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100，初始化；
S200，获取环境测量数据；
S300，计算光照度等生成路灯数据信息
S400，查询数据表格/数据库，选择控制策略；
S500，根据控制策略生成控制信息，发送至集成器单元；
S600，集中器单元将控制信息转化为执行指令分发至各个控制终端单元，控制终端单元执行指令，实现路灯的智能控制。
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