CN114928916A - 一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统 - Google Patents

一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，涉及城市道路照明技术领域。本发明中：路灯状况数据系统，将照明路灯的实时照明强度与照明路灯的实时电压电流信息进行匹配对比。常态照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系符合系统内预设的照明‑电能函数关系，并处于常态化波动范围内；异常照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系脱离系统内预设的照明‑电能函数关系，并超出常态化波动范围。本发明通过对路灯进行照明时的电能变化、照明强度变化进行匹配分析，判定当前路灯照明是否处于异常状态，能够在城市化网状分布的道路路灯中及时发现出现异常照明的路灯，并通过相应的位置信息，高效找到并进行维修维护。

Description

一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统
技术领域
本发明属于城市道路照明技术领域，特别是涉及一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统。
背景技术
城市道路照明是城市建设内容极其重要的内容，城市道路照明主要针对各道路上的照明，在城市建设规划中，道路的网状交错设置，使得道路中的照明路灯的配套铺设也变得的交错复杂。
一个城市或一个区域内的道路照明路灯数量、布置都较为繁杂，管理起来十分麻烦。尤其是一些路灯的状况出现异常时，很多时候都无法及时的发现，导致局部道路容易出现照明不足等危险情况。
现有对出现异常的照明路灯进行监测的方式，常采用人工定期巡逻，这种无疑是既耗费人力、效率较低的办法。
另外，在对道路的路灯进行故障分析时，现有城市照明系统中，仅对电能参数进行监测，就对当前路灯的状况进行结论判定，会出现一些特殊原因(如电阻热变化、周围设备电磁干扰)导致的系统对照明灯的误判。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，对路灯进行照明时的电能变化、照明强度变化进行匹配分析，判定当前路灯照明是否处于异常状态，能够在城市化网状分布的道路路灯中及时发现出现异常照明的路灯，并通过相应的位置信息，高效找到并进行维修维护。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，路灯状况数据系统包括路灯实时运行状况，路灯实时运行状况分为路灯打开状态和路灯关闭状态。
㈠路灯打开状况时，路灯状况数据系统实时获取路灯运行功率参数以及路灯运行照明参数。
①路灯运行功率参数，包括路灯装置内路灯电路中的实时电压和实时电流；②路灯运行照明参数，包括路灯向外产生的照明强度；③路灯状况数据系统实时获取路灯周围环境光线强度信息；④路灯打开后，路灯状况数据系统获取到当前发生照明的路灯位置信息；
㈡路灯状况数据系统，根据路灯装置周围环境光线强度信息，为当前路灯发生照明进行准确驱动控制；路灯状况数据系统在一定时间内连续多次获取路灯装置周围环境光线强度信息，根据一定时间内的环境光线强度均值，驱控路灯照明。
㈢路灯状况数据系统，将照明路灯的实时照明强度与照明路灯的实时电压电流信息进行匹配对比，输出当前照明路灯照明状态。
其中，照明路灯照明状态分为常态照明和异常照明。①常态照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系符合系统内预设的照明-电能函数关系，并处于常态化波动范围内；②异常照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系脱离系统内预设的照明-电能函数关系，并超出常态化波动范围。
作为本发明的一种优选技术方案，包括一种布置在路灯装置上、位于照明灯照明区域中的光照强度传感器。其中，光照强度传感器传感接受面朝向路灯照明灯方向。
作为本发明的一种优选技术方案，包括配置在路灯装置内的GPS模块或位置编码器。其中，GPS模块通过GPS定位方式与路灯状况数据系统连接；其中，路灯装置内配置的位置编码器，通过与供电电缆同步预铺设的信号线缆与路灯状况数据系统连接。
作为本发明的一种优选技术方案，路灯状况数据系统内配置路灯位置模块，路灯位置模块内通过对各路灯位置进行位置信息编码设定，确定各路灯在实际道路中的精准位置信息。
作为本发明的一种优选技术方案，㈠设在一定时间ΔT内，路灯状况数据系统采集到的路灯装置周围环境光线强度信息依次为[L1 L2 ... Ln]；则存在环境光线强度均值为
Figure BDA0003686745680000031
Figure BDA0003686745680000032
㈡路灯状况数据系统内预设路灯照明最大环境光强度阈值，设为Lmax，当
Figure BDA0003686745680000033
路灯状况数据系统驱动路灯进行照明。
作为本发明的一种优选技术方案，路灯状况数据系统持续获取路灯装置周围环境光线强度信息，将获取到的新的周围环境光线强度信息，顶替上一个周期时间ΔT内初始段的周围环境光线强度信息。
设路灯状况数据系统获取到新的周围环境光线强度信息为Ln+1，则替换上一个周期时间ΔT内初始段的周围环境光线强度信息L1，形成新的路灯装置周围环境光线强度信息集合[L2 L3 ... Ln+1]，并计算新的环境光线强度均值，与路灯照明最大环境光强度阈值进行比较，对应驱动路灯进行照明。
作为本发明的一种优选技术方案，路灯状况数据系统内预设照明-电能函数关系：
Figure BDA0003686745680000041
其中，Fzm(y)为路灯照明强度变化值，Fdn(x)为路灯装置电能变化值。系统内预设路灯照明强度的常态化波动范围值为δ。
作为本发明的一种优选技术方案，设路灯状况数据系统内实时获取到的路灯装置电能信息为Fdn(xs)、路灯装置照明强度信息为Fzm(ys)；根据路灯装置电能信息Fdn(xs)，对应匹配到常态的路灯照明强度值，设为Fzm(yc)。
路灯状况数据系统内：
判断Fzm(ys)∈[Fzm(yc)-δ，Fzm(yc)+δ]。
若满足上式，则判定为路灯照明处于常态照明；若不满足上式，则判定为路灯照明处于异常照明。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过大数据的实时采集、分析，进行路灯装置的照明状态监测，对路灯进行照明时的电能变化、照明强度变化进行匹配分析，判定当前路灯照明是否处于异常状态，能够在城市化网状分布的道路路灯中及时发现出现异常照明的路灯，并通过相应的位置信息，高效找到并进行维修维护。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的道路路灯状态系统的监测分析逻辑示意图；
图2为LED电流-光输出特性的关系示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
路灯打开状况时，路灯状况数据系统实时获取路灯运行功率参数以及路灯运行照明参数；
①路灯运行功率参数，包括路灯装置内路灯电路中的实时电压和实时电流；
②路灯运行照明参数，包括路灯向外产生的照明强度；
③路灯状况数据系统实时获取路灯周围环境光线强度信息；
④路灯打开后，路灯状况数据系统获取到当前发生照明的路灯位置信息。其中，路灯装置内配置GPS模块或位置编码器。
若采用GPS定位，GPS模块通过GPS定位方式与路灯状况数据系统连接。
若采用位置编码器定位，可以通过与供电电缆同步预铺设的信号线缆与路灯状况数据系统连接。路灯状况数据系统内配置路灯位置模块，路灯位置模块内通过对各路灯位置进行位置信息编码设定，确定各路灯在实际道路中的精准位置信息。
实施例二
路灯状况数据系统，根据路灯装置周围环境光线强度信息，为当前路灯发生照明进行准确驱动控制；
其中，光照强度传感器布置在路灯装置上，位于照明灯照明区域中，光照强度传感器传感接受面朝向路灯照明灯方向。
路灯状况数据系统在一定时间内连续多次获取路灯装置周围环境光线强度信息，根据一定时间内的环境光线强度均值，驱控路灯照明。
设在一定时间ΔT内，路灯状况数据系统采集到的路灯装置周围环境光线强度信息依次为[L1 L2 ... Ln]；
则存在环境光线强度均值为
Figure BDA0003686745680000061
㈡路灯状况数据系统内预设路灯照明最大环境光强度阈值，设为Lmax，当
Figure BDA0003686745680000062
路灯状况数据系统驱动路灯进行照明。
路灯状况数据系统持续获取路灯装置周围环境光线强度信息，将获取到的新的周围环境光线强度信息，顶替上一个周期时间ΔT内初始段的周围环境光线强度信息；
设路灯状况数据系统获取到新的周围环境光线强度信息为Ln+1，则替换上一个周期时间ΔT内初始段的周围环境光线强度信息L1，形成新的路灯装置周围环境光线强度信息集合[L2 L3 ... Ln+1]，并计算新的环境光线强度均值，与路灯照明最大环境光强度阈值进行比较，对应驱动路灯进行照明。
实施例三
路灯状况数据系统，将照明路灯的实时照明强度与照明路灯的实时电压电流信息进行匹配对比，输出当前照明路灯照明状态；
其中，照明路灯照明状态分为常态照明和异常照明；
①常态照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系符合系统内预设的照明-电能函数关系，并处于常态化波动范围内；
②异常照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系脱离系统内预设的照明-电能函数关系，并超出常态化波动范围。
路灯状况数据系统内预设照明-电能函数关系：
Figure BDA0003686745680000071
其中，Fzm(y)为路灯照明强度变化值，Fdn(x)为路灯装置电能变化值。系统内预设路灯照明强度的常态化波动范围值为δ。
作为本发明的一种优选技术方案，设路灯状况数据系统内实时获取到的路灯装置电能信息为Fdn(xs)、路灯装置照明强度信息为Fzm(ys)；根据路灯装置电能信息Fdn(xs)，对应匹配到常态的路灯照明强度值，设为Fzm(yc)。
路灯状况数据系统内：
判断Fzm(ys)∈[Fzm(yc)-δ，Fzm(yc)+δ]。
若满足上式，则判定为路灯照明处于常态照明；若不满足上式，则判定为路灯照明处于异常照明。
实施例四
在本发明中，照明灯可采用节能的LED灯，根据LED的电流-光输出特性，对本发明中照明-电能函数关系进行实际场景化的系统预配置。在LED中，是通过向PN结施加正向电流使电子-空穴湮灭而发光的，光通量与电流成正比。若电流超过额定值，则会出现过热等问题，因此发光量也不再成比例增加，即出现饱和现象。但在额定值范围内，一般光输出量与电流几乎成正比(图X中给出了常温下正向电流驱使LED相对发光强度的电流-光输出特性曲线)，本发明中根据已经设计好的LED照明灯类型，在系统内对应匹配预设照明-电能函数关系，通过大数据的实时采集、分析，进行路灯装置的照明状态监测，便于及时发现出现异常照明的路灯，并通过相应的位置信息，高效找到并进行维修维护。
实施例五
在本发明中，照明灯可采用节能的LED灯，LED光输出几乎不受温度的影响，LED光输出在20～80℃的范围内几乎是不变的。
本发明中的常态化波动范围值，主要是受照明路灯装置内电路元件的电阻热变化影响，电路内的部分元件受温度变化，导致整个电路的阻抗发生微量波动，就可能导致LED的光输出量存在一定波动，但属于可接受和控制范围内，故预设一个常态化波动范围值，来降低照明系统的误判误报率。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，包括路灯状况数据系统，其特征在于：
路灯状况数据系统包括路灯实时运行状况，路灯实时运行状况分为路灯打开状态和路灯关闭状态；
㈠路灯打开状况时，路灯状况数据系统实时获取路灯运行功率参数以及路灯运行照明参数；
①路灯运行功率参数，包括路灯装置内路灯电路中的实时电压和实时电流；
②路灯运行照明参数，包括路灯向外产生的照明强度；
③路灯状况数据系统实时获取路灯周围环境光线强度信息；
④路灯打开后，路灯状况数据系统获取到当前发生照明的路灯位置信息；
㈡路灯状况数据系统，根据路灯装置周围环境光线强度信息，为当前路灯发生照明进行准确驱动控制；
路灯状况数据系统在一定时间内连续多次获取路灯装置周围环境光线强度信息，根据一定时间内的环境光线强度均值，驱控路灯照明；
㈢路灯状况数据系统，将照明路灯的实时照明强度与照明路灯的实时电压电流信息进行匹配对比，输出当前照明路灯照明状态；
其中，照明路灯照明状态分为常态照明和异常照明；
①常态照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系符合系统内预设的照明-电能函数关系，并处于常态化波动范围内；
②异常照明时，照明强度与路灯装置的电压电流之间的关系脱离系统内预设的照明-电能函数关系，并超出常态化波动范围。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
包括一种布置在路灯装置上、位于照明灯照明区域中的光照强度传感器；
其中，光照强度传感器传感接受面朝向路灯照明灯方向。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
包括配置在路灯装置内的GPS模块或位置编码器；
其中，GPS模块通过GPS定位方式与路灯状况数据系统连接；
其中，路灯装置内配置的位置编码器，通过与供电电缆同步预铺设的信号线缆与路灯状况数据系统连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
路灯状况数据系统内配置路灯位置模块，路灯位置模块内通过对各路灯位置进行位置信息编码设定，确定各路灯在实际道路中的精准位置信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
㈠设在一定时间ΔT内，路灯状况数据系统采集到的路灯装置周围环境光线强度信息依次为[L1 L2 ... Ln]；
则存在环境光线强度均值为
Figure FDA0003686745670000021
Figure FDA0003686745670000022
㈡路灯状况数据系统内预设路灯照明最大环境光强度阈值，设为Lmax，当
Figure FDA0003686745670000031
路灯状况数据系统驱动路灯进行照明。
6.根据权利要求5所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
路灯状况数据系统持续获取路灯装置周围环境光线强度信息，将获取到的新的周围环境光线强度信息，顶替上一个周期时间ΔT内初始段的周围环境光线强度信息；
设路灯状况数据系统获取到新的周围环境光线强度信息为Ln+1，则替换上一个周期时间ΔT内初始段的周围环境光线强度信息L1，形成新的路灯装置周围环境光线强度信息集合[L2 L3 ... Ln+1]，并计算新的环境光线强度均值，与路灯照明最大环境光强度阈值进行比较，对应驱动路灯进行照明。
7.根据权利要求1所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
路灯状况数据系统内预设照明-电能函数关系：
Figure FDA0003686745670000032
其中，Fzm(y)为路灯照明强度变化值，Fdn(x)为路灯装置电能变化值；
系统内预设路灯照明强度的常态化波动范围值为δ。
8.根据权利要求7所述的一种基于大数据监测的城市道路路灯状态系统，其特征在于：
设路灯状况数据系统内实时获取到的路灯装置电能信息为Fdn(xs)、路灯装置照明强度信息为Fzm(ys)；
根据路灯装置电能信息Fdn(xs)，对应匹配到常态的路灯照明强度值，设为Fzm(yc)；
路灯状况数据系统内：
判断Fzm(ys)∈[Fzm(yc)-δ，Fzm(yc)+δ]；
若满足上式，则判定为路灯照明处于常态照明；
若不满足上式，则判定为路灯照明处于异常照明。
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