CN117156641B - 一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置 - Google Patents

一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，包括灯杆、灯体和其上设置的直流载波通讯装置，灯杆上设有用于识别行人的人像红外追踪模块，人像红外追踪装置电连接灯光控制系统，灯光控制系统电连接有追踪照明结构，追踪照明结构中控制灯体照明方向朝向行人运动方向，追踪照明结构包括固定连接在灯杆上的侧容纳框，侧容纳框上设有驱动灯体以行人运动方向为基准水平运动的平移组件，L形滑架上设有自由转动的摆动座，本发明通过设置人像红外追踪模块，结合计算机视觉和机器学习等技术，实现对行人的运动轨迹预测和跟踪，根据行人的实际需求，动态调整路灯的角度、位置和亮度，提高路灯的使用效率。

Description

一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置
技术领域
本发明涉及载波通讯技术技术领域，具体为一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置。
背景技术
灯光照明控制系统是一种基于KNX总线技术设计的控制系统，它可以通过电力线传输数据和媒体信号，实现对照明灯具的远程集中控制和就近控制功能；照明直流载波控制系统是一种利用LED灯具内部的直流电源作为载波通讯装置，实现对LED灯具的无线控制的系统，其中，直流载波通讯装置是一种利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。
现有的景观灯光控制系统在利用直流载波通讯装置进行通信时，难以根据行人的运动轨迹的预测和跟踪，以及根据行人的实际需求为行人最佳的照明视线，因此没有进一步提高路灯的使用效率，因此，存在一定的改进空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，具备根据行人的实际需求，提高路灯的使用效率的优点，解决了难以根据行人的实际需求为行人最佳的照明视线的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，包括灯杆、灯体和其上设置的直流载波通讯装置，直流载波通讯装置主要由DSP、AFE以及高压耦合电路组成，所述灯杆上设有用于识别行人的人像红外追踪模块；
所述人像红外追踪装置电连接灯光控制系统，灯光控制系统电连接有追踪照明结构，追踪照明结构中控制灯体照明方向朝向行人运动方向，追踪照明结构包括固定连接在灯杆上的侧容纳框，侧容纳框上设有驱动灯体以行人运动方向为基准水平运动的平移组件；
平移组件包括在侧容纳框上水平运动的L形滑架，L形滑架上设有自由转动的摆动座，灯体设置在摆动座上，L形滑架上设有在其水平运动时改变灯体照明方向的调向组件。
优选的，所述侧容纳框上内设有自由转动的花键轴，花键轴上套设有蜗杆，蜗杆处于L形滑架一侧开设的让位槽中，蜗杆啮合有蜗轮，蜗轮定轴转动在L形滑架上，L形滑架通过滑槽滑动连接横滑座，横滑座固定连接在侧容纳框上，蜗轮的一侧设有限制其运动方向的摆杆组件。
优选的，所述摆杆组件包括短连杆，短连杆的一端固定连接在蜗轮上，短连杆的另一端通过转动销轴转动连接有长连杆的一端，长连杆的另一端定轴转动在支撑架上，支撑架固定连接在侧容纳框内壁上。
优选的，所述调向组件包括在L形滑架上自由转动的一号齿轮，一号齿轮啮合有齿圈，齿圈固定连接在摆动座的外环上，摆动座通过圆形槽转动连接在L形滑架上，L形滑架通过柱座固定连接灯座，灯座为倾斜设置，灯座的下表面固定连接灯体。
优选的，所述蜗轮固定连接有同轴的一号转动轴，一号转动轴通过轴承转动连接在L形滑架上，一号转动轴上固定连接有主动锥齿轮，主动锥齿轮啮合有从动锥齿轮，从动锥齿轮上固定连接有二号转动轴，二号转动轴上固定连接有二号转动轴，二号转动轴贯穿L形滑架且固定连接一号齿轮，二号转动轴通过轴承转动连接L形滑架。
优选的，所述一号齿轮的一侧设有齿条，齿条与一号齿轮啮合，齿条通过滑槽滑动连接L形滑架，齿条的一侧固定连接有衔接柱，衔接柱上设有改变灯体亮度的调光组件。
优选的，所述调光组件包括固定连接在L形滑架上的滑动变阻器，滑动变阻器中的滑片固定连接在衔接柱上，滑动变阻器与灯体串联。
优选的，所述人像红外追踪模块包括红外摄像机和红外光源，红外摄像机通过安装架固定连接在灯杆的靠近灯体的一侧面上，红外光源设置在灯体的一侧且固定连接在灯座的下表面。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过设置人像红外追踪模块，结合计算机视觉和机器学习等技术，实现对行人的运动轨迹预测和跟踪，根据行人的实际需求，动态调整路灯的角度、位置和亮度，提高路灯的使用效率。
2、本发明通过设置追踪照明结构，包括平移组件和调向组件，通过蜗杆、蜗轮、齿轮、齿圈、齿条等机械传动装置，实现灯体的水平运动和偏转运动，使灯体的照明方向与行人的运动方向一致，保证行人在夜晚行走时有足够的照明视线，减少因为黑暗而导致的安全隐患。
附图说明
图1为本发明景观灯光控制系统的直流载波通讯装置的流程示意图；
图2为本发明整体结构立体示意图；
图3为本发明整体结构侧视图；
图4为本发明蜗轮和蜗杆所在部件示意图；
图5为本发明L形滑架所在部件示意图；
图6为本发明图2中A处放大图；
图7为本发明主动锥齿轮和从动锥齿轮啮合关系示意图；
图8为本发明滑动变阻器和灯体所在串联线路示意图。
图中：1、灯杆；2、侧容纳框；3、横滑座；4、L形滑架；5、让位槽；6、花键轴；7、蜗杆；8、蜗轮；9、短连杆；10、长连杆；11、一号转动轴；12、主动锥齿轮；13、从动锥齿轮；14、二号转动轴；15、一号齿轮；16、齿圈；17、摆动座；18、灯座；19、灯体；20、红外光源；21、齿条；22、衔接柱；23、滑动变阻器；24、红外摄像机。
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、完整的描述，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。
请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，包括灯杆1、灯体19和其上设置的直流载波通讯装置，直流载波通讯装置主要由DSP、AFE以及高压耦合电路组成，灯杆1上设有用于识别行人的人像红外追踪模块；
人像红外追踪装置电连接灯光控制系统，灯光控制系统电连接有追踪照明结构，追踪照明结构中控制灯体19照明方向朝向行人运动方向，追踪照明结构包括固定连接在灯杆1上的侧容纳框2，侧容纳框2上设有驱动灯体19以行人运动方向为基准水平运动的平移组件；
平移组件包括在侧容纳框2上水平运动的L形滑架4，L形滑架4上设有自由转动的摆动座17，灯体19设置在摆动座17上，L形滑架4上设有在其水平运动时改变灯体19照明方向的调向组件。
如图1-图4所示，在景观灯光为行人提供照明时，在行人经过路灯时，人像红外追踪模块捕捉人体的红外图像，并传递信号给灯光控制系统，灯光控制系统根据人像红外跟踪的数据控制灯体19的朝向与位置。
初始状态下，灯体19位置处于灯杆1的正前方，在行人路过被人像红外追踪模块捕捉后，灯光控制系统控制L形滑架4朝向行人运动方向水平运动，并在L形滑架4带动灯体19追随行人运动的同时，逐步驱动摆动座17朝向行人运动方向偏转，进而带动灯体19朝向行人运动方向的一侧偏转，
需要说明的是，在行人路过被人像红外追踪模块捕捉后，结合计算机视觉和机器学习等技术，实现对行人的运动轨迹和行为意图的预测和跟踪，其主要包括以下步骤：
场景解析：将输入视频帧解析为行人(边框)和目标(二值掩码)，去除无关的信息，提取所需的实体。
图卷积：在每帧建立行人为中心或位置为中心的图，将行人与周围环境连接起来，用行人与目标之间的空间关系以及行人的外观信息来定义边。
时域连接：将每帧的行人节点与GRU或LSTM等循环神经网络连接，将时间关系编码为节点特征。
预测：用观察帧的表示，试图预测未来感兴趣行人的横穿行为或横穿概率，可以用预测GRU等神经网络模型实现。
通过红外人像红外追踪模块识别行人，并结合计算机视觉和机器学习对行人的运动轨迹进行预测和跟踪，在为行人提供照明时，通过灯光控制系统控制灯体19的照明方向，使其与行人的位置及运动趋势方向相对应，根据行人的实际需求，动态调整路灯的角度，避免浪费电能，提高路灯的使用效率，且此方式保证行人在夜晚行走时有足够的照明视线，减少因为黑暗而导致的安全隐患。
其中，人像红外追踪模块包括红外摄像机24、红外光源20、图像处理器和显示器，其主要作用分别为：
红外摄像机24：用于捕捉人脸或人体的红外图像的设备，它可根据不同的应用场景选择合适的型号和参数。
红外光源20：用来照射人脸或人体的设备，可以产生特定波长的红外光，使得红外摄像机24能够更清晰地捕捉到目标区域的热信息，其中，红外光源20可以是固定的或可调节的，也可以是点阵投影器等特殊形式的，根据不同的应用场景选择合适的型号和参数。
图像处理器：用来对红外图像进行分析和处理的设备，通过运行各种算法来检测和跟踪人脸或人体的位置、姿态、表情、动作等特征，并输出相应的数据或信号，其图像处理器可以是专用的硬件设备，也可以是通用的计算机设备，根据不同的应用场景选择合适的型号和参数。
显示器：用来显示红外图像或跟踪结果的设备，帮助用户或操作者观察和控制人像红外跟踪过程，并提供反馈和指示，显示器可以是普通的屏幕设备，也可以是虚拟现实或增强现实等特殊形式的设备，根据不同的应用场景选择合适的型号和参数。
其中，直流载波通讯装置是一种利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式，主要由主要由DSP、模拟前端(AFE)以及高压耦合电路组成，直流载波通讯装置在灯光控制系统中使用时，初始化灯光控制系统和通讯装置，并通过人像红外追踪模块检测是否存在人像红外追踪，存在人像红外追踪时发出控制命令，主机通过UART发送数据给DSP，DSP对数据进行编码和调制，后续AFE对OFDM信号进行滤波和放大，高压耦合电路将OFDM信号加载到直流电力线上，从机通过高压耦合电路接收OFDM信号，此时，AFE对OFDM信号进行滤波和调理，DSP对OFDM信号进行解调和解码，从机通过UART输出数据给灯光控制系统，灯光控制系统根据所接收数据控制灯具的角度和位置等参数，进而达到为行人追踪照明的目的，为过往行人提供更加的视线。
其中一个较为优选的实施例，侧容纳框2上内设有自由转动的花键轴6，花键轴6上套设有蜗杆7，蜗杆7处于L形滑架4一侧开设的让位槽5中，蜗杆7啮合有蜗轮8，蜗轮8定轴转动在L形滑架4上，L形滑架4通过滑槽滑动连接横滑座3，横滑座3固定连接在侧容纳框2上，蜗轮8的一侧设有限制其运动方向的摆杆组件。
如图4所示，通过电机驱动花键轴6在垂直方向上自由转动，花键轴6在转动的同时带动其上的蜗杆7同步转动，蜗杆7在转动过程中带动与其啮合的蜗轮8在垂直方向上同步转动，蜗轮8定轴转动在L形滑架4上，因此，在花键轴6转动的过程中，通过摆杆组件的限制，使蜗轮8和蜗杆7带动L形滑架4在水平方向运动，进而改变L形滑架4上的灯体19水平运动，使灯体19的运动方向与行人的运动方向一致。
进一步的，摆杆组件包括短连杆9，短连杆9的一端固定连接在蜗轮8上，短连杆9的另一端通过转动销轴转动连接有长连杆10的一端，长连杆10的另一端定轴转动在支撑架上，支撑架固定连接在侧容纳框2内壁上。
如图4所示，在蜗轮8在垂直方向自由转动的过程中带动其上的短连杆9同步转动，短连杆9的一端定轴转动在长连杆10上，且长连杆10定轴转动在支撑架上，因此，当蜗轮8转动时，在长连杆10的限制下，蜗轮8和蜗杆7带动L形滑架4在横滑座3上水平往复运动。
在摆杆组件实施例的基础上，调向组件包括在L形滑架4上自由转动的一号齿轮15，一号齿轮15啮合有齿圈16，齿圈16固定连接在摆动座17的外环上，摆动座17通过圆形槽转动连接在L形滑架4上，L形滑架4通过柱座固定连接灯座18，灯座18为倾斜设置，灯座18的下表面固定连接灯体19。
蜗轮8固定连接有同轴的一号转动轴11，一号转动轴11通过轴承转动连接在L形滑架4上，一号转动轴11上固定连接有主动锥齿轮12，主动锥齿轮12啮合有从动锥齿轮13，从动锥齿轮13上固定连接有二号转动轴14，二号转动轴14上固定连接有二号转动轴14，二号转动轴14贯穿L形滑架4且固定连接一号齿轮15，二号转动轴14通过轴承转动连接L形滑架4。
如图4-图7所示，当蜗杆7带动蜗轮8在垂直方向自由转动时，蜗轮8通过一号转动轴11带动主动锥齿轮12与其同步转动，主动锥齿轮12在转动过程中带动与其啮合的从动锥齿轮13在水平方向自由转动，从动锥齿轮13通过二号转动轴14带动一号齿轮15与其同步转动，一号齿轮15转动过程时带动与其啮合的齿圈16转动，由于齿圈16的啮合齿数量多于一号齿轮15的啮合齿数量，因此，齿圈16带动摆动座17以弧形轨迹转动，进而改变摆动座17上的灯体19的照明方向，使灯体19的偏转方向与行人运动方向一致，进而更好地为行人提供照明视线。
在调向组件实施例的基础上，一号齿轮15的一侧设有齿条21，齿条21与一号齿轮15啮合，齿条21通过滑槽滑动连接L形滑架4，齿条21的一侧固定连接有衔接柱22，衔接柱22上设有改变灯体19亮度的调光组件。
调光组件包括固定连接在L形滑架4上的滑动变阻器23，滑动变阻器23中的滑片固定连接在衔接柱22上，滑动变阻器23与灯体19串联。
如图4和图8所示，在一号齿轮15水平转动带动齿圈16和摆动座17以弧形轨迹定轴转动时，一号齿轮15带动与其啮合的齿条21在水平方向上运动，齿条21在水平运动时调节滑片的位置，进而改变滑动变阻器23的电阻值，从而改变与滑动变阻器23串联线路上的电流值大小，进而改变与其串联的灯体19两端的电流值，达到改变灯体19亮度的目的。
值得说明的是，当行人从灯杆1位置逐步远离灯杆1时，由于行人相距灯体19的距离逐步增加，因此，在为行人提供照明时，灯体19在朝向行人运动方向水平运动的同时，逐步偏转照明方向至行人的运动方向，并随着行人的距离逐步远离而逐步增强灯体19的亮度，达到动态照明的目的，进而保证行人在夜晚行走时有足够的照明视线，减少因为黑暗而导致的安全隐患。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，其特征在于：包括灯杆(1)、灯体(19)和其上设置的直流载波通讯装置，直流载波通讯装置主要由DSP、AFE以及高压耦合电路组成，所述灯杆(1)上设有用于识别行人的人像红外追踪模块；
所述人像红外追踪装置电连接灯光控制系统，灯光控制系统电连接有追踪照明结构，追踪照明结构中控制灯体(19)照明方向朝向行人运动方向，追踪照明结构包括固定连接在灯杆(1)上的侧容纳框(2)，侧容纳框(2)上设有驱动灯体(19)以行人运动方向为基准水平运动的平移组件；
平移组件包括在侧容纳框(2)上水平运动的L形滑架(4)，L形滑架(4)上设有自由转动的摆动座(17)，灯体(19)设置在摆动座(17)上，L形滑架(4)上设有在其水平运动时改变灯体(19)照明方向的调向组件；
所述侧容纳框(2)上内设有自由转动的花键轴(6)，花键轴(6)上套设有蜗杆(7)，蜗杆(7)处于L形滑架(4)一侧开设的让位槽(5)中，蜗杆(7)啮合有蜗轮(8)，蜗轮(8)定轴转动在L形滑架(4)上，L形滑架(4)通过滑槽滑动连接横滑座(3)，横滑座(3)固定连接在侧容纳框(2)上，蜗轮(8)的一侧设有限制其运动方向的摆杆组件；
所述调向组件包括在L形滑架(4)上自由转动的一号齿轮(15)，一号齿轮(15)啮合有齿圈(16)，齿圈(16)固定连接在摆动座(17)的外环上，摆动座(17)通过圆形槽转动连接在L形滑架(4)上，L形滑架(4)通过柱座固定连接灯座(18)，灯座(18)为倾斜设置，灯座(18)的下表面固定连接灯体(19)；
所述蜗轮(8)固定连接有同轴的一号转动轴(11)，一号转动轴(11)通过轴承转动连接在L形滑架(4)上，一号转动轴(11)上固定连接有主动锥齿轮(12)，主动锥齿轮(12)啮合有从动锥齿轮(13)，从动锥齿轮(13)上固定连接有二号转动轴(14)，二号转动轴(14)上固定连接有二号转动轴(14)，二号转动轴(14)贯穿L形滑架(4)且固定连接一号齿轮(15)，二号转动轴(14)通过轴承转动连接L形滑架(4)；
蜗杆（7）带动蜗轮（8）转动，蜗轮（8）通过一号转动轴（11）带动调向组件的主动锥齿轮（12）同步运动，实现平移组件带动灯体（19）水平运动的同时带动调向组件改变照明方向；
所述一号齿轮(15)的一侧设有齿条(21)，齿条(21)与一号齿轮(15)啮合，齿条(21)通过滑槽滑动连接L形滑架(4)，齿条(21)的一侧固定连接有衔接柱(22)，衔接柱(22)上设有改变灯体(19)亮度的调光组件；
所述调光组件包括固定连接在L形滑架(4)上的滑动变阻器(23)，滑动变阻器(23)中的滑片固定连接在衔接柱(22)上，滑动变阻器(23)与灯体(19)串联。
2.根据权利要求1所述的一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，其特征在于：所述摆杆组件包括短连杆(9)，短连杆(9)的一端固定连接在蜗轮(8)上，短连杆(9)的另一端通过转动销轴转动连接有长连杆(10)的一端，长连杆(10)的另一端定轴转动在支撑架上，支撑架固定连接在侧容纳框(2)内壁上。
3.根据权利要求1所述的一种基于景观灯光控制系统的直流载波通讯装置，其特征在于：所述人像红外追踪模块包括红外摄像机(24)和红外光源(20)，红外摄像机(24)通过安装架固定连接在灯杆(1)的靠近灯体(19)的一侧面上，红外光源(20)设置在灯体(19)的一侧且固定连接在灯座(18)的下表面。
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