CN117387046B - 一种集成传感器的led灯具状态监控终端 - Google Patents

一种集成传感器的led灯具状态监控终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，包括灯杆和其上设置的灯体，灯杆的一侧设有用于监测灯体运行状态的摄像头，灯杆上固定连接有弧形座，弧形座上设有摆向座，摆向座通过调向组件使其在弧形座上以弧形轨迹自由运动，摄像头设置在摆向座上，摆向座上设有调节其摄像头垂直方向朝向的俯仰组件，灯杆上设有改变摄像头水平朝向的转向组件，灯杆上设有电流传感器，电流传感器还电连接有动态监控设备，动态监控设备电连接有温度传感器，本发明实现对灯具一对一、一对多的多重监控，通过对多个监控数据进行整合分析，避免一个灯具造成的偶发性误差，提高监控的准确性和可靠性，同时提高了灯具的安全性，可以及时发现和预防故障。

Description

一种集成传感器的LED灯具状态监控终端
技术领域
本发明涉及灯具监控技术领域，具体为一种集成传感器的LED灯具状态监控终端。
背景技术
LED灯具是一种利用半导体发光二极管作为光源的照明设备，具有节能、环保、寿命长、体积小、色彩丰富等优点，广泛应用于家庭、商业、工业等领域，然而，LED灯具在使用过程中也可能出现各种故障，如短路、过热、灯泡破裂等，影响灯具的正常工作和使用寿命，甚至造成安全隐患。因此，对LED灯具的运行状态进行实时监测和记录，及时发现和处理故障，是提高LED灯具的安全性和维护效率的重要措施。
现有的LED灯具状态监控装置、终端或设备难以实现一对一或一对多的多重监控，因此难以避免一个灯具造成的偶发性误差，因此，没有进一步提高对LED灯具状态监控的准确性和可靠性，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集成传感器的LED灯具状态监控终端，具备对多个监控数据进行整合分析，提高对灯具监控的准确性和可靠性的优点，解决了难以实现一对一或一对多的多重监控，没有进一步提高对LED灯具状态监控的准确性和可靠性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，包括灯杆和其上设置的灯体，所述灯杆的一侧设有用于监测灯体运行状态的摄像头；
所述灯杆上固定连接有弧形座，弧形座上设有摆向座，摆向座通过调向组件使其在弧形座上以弧形轨迹自由运动，摄像头设置在摆向座上，摆向座上设有调节其摄像头垂直方向朝向的俯仰组件；
所述灯杆上设有改变摄像头水平朝向的转向组件，灯杆上设有电流传感器，电流传感器与灯体电性连接，电流传感器还电连接有动态监控设备，动态监控设备电连接有温度传感器，温度传感器固定连接在灯体的内部，动态监控设备电连接服务器。
优选的，所述俯仰组件包括侧支撑板，侧支撑板固定连接在摆向座上，侧支撑板上设有由电机驱动在垂直方向自由转动的L形上摆座，L形上摆座下方设有在水平方向上自由转动的L形下摆座，L形上摆座和L形下摆座之间设有球体，球体上设有避免L形上摆座和L形下摆座两者造成运动干涉的让位组件，球体通过支撑柱固定连接有圆盘，圆盘上方固定连接有摄像头，支撑柱通过圆槽转动连接L形上摆座。
优选的，所述让位组件包括定位柱，定位柱固定连接在L形下摆座靠近球体的一侧面上，定位柱通过球体上开设的竖向弧槽滑动接触球体。
优选的，所述调向组件包括弧形座上开设有弧形滑槽，摆向座通过弧形滑槽，灯杆内定轴转动有水平自由转动的凸盘，凸盘上设有连杆，连杆的两端分别通过转动销轴转动连接在凸盘和摆向座上，灯杆对应连杆运动方向设有通槽。
优选的，所述转向组件包括固定连接在灯杆上的滑框，滑框套设在齿条的中部，齿条沿滑框纵向自由运动，齿条的末端啮合有调向齿轮，调向齿轮通过二号转动轴固定连接L形下摆座，二号转动轴通过轴承转动连接摆向座。
优选的，所述灯杆内设有由电机驱动在水平方向自由转动的一号转动轴，一号转动轴上固定连接有一号不完全齿轮和二号不完全齿轮，一号不完全齿轮啮合有调位齿轮，调位齿轮通过连接柱固定连接在凸盘上，二号不完全齿轮啮合齿条的首端。
优选的，所述一号不完全齿轮中的啮合齿和二号不完全齿轮中的啮合齿在垂直方向上错位分布。
优选的，初始状态下，所述摄像头处于弧形座的一端且其镜头朝向所处灯杆上的灯体方向，且齿条的末端与调向齿轮处于啮合状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明实现对灯具一对一、一对多的多重监控，通过对多个监控数据进行整合分析，避免一个灯具造成的偶发性误差，提高监控的准确性和可靠性，同时提高了灯具的安全性，可以及时发现和预防故障。
2、本发明使采集灯具图像的摄像头能够在水平方向移动并且能够调节其俯仰角，实现了对灯具一对多的多重监控，提高了监控的效率和覆盖率，并能够根据不同的环境和需求，调整摄像头的角度和位置，使其能够拍摄到最清晰和最完整的图像数据，提高监控的准确性和可靠性。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明整体结构示意图；
图3为本发明摆向座所在部件示意图；
图4为本发明弧形座所在部件示意图；
图5为本发明调向齿轮所在部件示意图；
图6为本发明球体所在部件示意图；
图7为本发明图2中A处放大图；
图8为本发明图4中B处放大图。
图中：1、灯杆；2、灯体；3、弧形座；4、弧形滑槽；5、摆向座；6、一号转动轴；7、一号不完全齿轮；8、二号不完全齿轮；9、齿条；10、调向齿轮；11、二号转动轴；12、滑框；13、L形下摆座；14、球体；15、L形上摆座；16、竖向弧槽；17、定位柱；18、侧支撑板；19、调位齿轮；20、凸盘；21、连杆；22、圆盘；23、摄像头。
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：一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，包括灯杆1和其上设置的灯体2，灯杆1的一侧设有用于监测灯体2运行状态的摄像头23；
灯杆1上固定连接有弧形座3，弧形座3上设有摆向座5，摆向座5通过调向组件使其在弧形座3上以弧形轨迹自由运动，摄像头23设置在摆向座5上，摆向座5上设有调节其摄像头23垂直方向朝向的俯仰组件；
灯杆1上设有改变摄像头23水平朝向的转向组件，灯杆1上设有电流传感器，电流传感器与灯体2电性连接，电流传感器还电连接有动态监控设备，动态监控设备电连接有温度传感器，温度传感器固定连接在灯体2的内部，动态监控设备电连接服务器。
如图1－图4所示，在对灯体2的工作状态进行监测时，通过其上设置的温度传感器采集灯体2的温度数据，其中，在安装温度传感器使其靠近二极管或电路板位置，以便准确地测量灯体2的内部温度，动态监控设备定期读取温度传感器的输出信号，并将其转换为温度数据，动态监控设备将采集到的温度数据通过无线通信模块发送给服务器或手机，以便进行数据分析和处理，且动态监控设备利用AI算法对温度数据进行处理和分析，根据预设的阈值和规则，判断灯体2是否存在故障，如过热、短路、火花等，并给出故障等级和原因，如果发现故障，动态监控设备还会自动截取故障灯体2的图片，并将图片和故障信息通过无线通信模块发送给服务器或手机，以便及时通知维修人员或管理者。
与此同时，电流传感器是一种用于测量电流的设备，它可以检测灯体2的电流数据，以判断灯体2是否存在电流波动、漏电、断路等现象，以及灯体2是否正常工作等情况，电流传感器的原理是利用霍尔效应或磁阻效应等物理现象，将电流转换为可测量的电压或电阻信号。
电流传感器的安装位置在灯体2的电源线上，且与灯体2的电路串联。电流传感器可以实时监测灯体2的工作电流，并将电流数据通过无线通信模块发送给服务器或手机，如果发现异常的电流变化，控制单元会利用AI算法判断出故障的类型和原因，并给出相应的预警和反馈。
在对多组灯体2的工作状态进行监控时，通过动态监控设备中的调向组件改变摄像头23的照射位置，使其能够对附近的多组灯体2进行检测拍照，并通过设置的俯仰组件，增加摄像头23的检测范围，且能够在高低起伏不一的地形上使用，并能够对不处于同一高度的多组灯体2进行动态监控，其中，摄像头23用来采集灯体2的图像数据，用来检测灯体2是否存在破裂、变色、变暗等现象，以及灯体2周围是否有异物或障碍物等情况。
动态监控设备还包括无线通信模块和控制单元，动态监控设备可固定连接在灯杆1或具有支撑作用的支架上，其中：
无线通信模块：用于与服务器或手机进行数据传输，可以将采集到的图像数据、温度数据和电流数据发送到指定的服务器或手机上，以便进行数据分析和处理，也可以接收服务器或手机发送的控制指令或反馈信息。
控制单元：用于对各种数据进行处理和分析，利用AI算法判断灯体2是否存在故障，如短路、过热、灯泡破裂等，并给出故障等级和原因，控制单元还可以根据故障情况，自动截取故障灯具的图片，并将图片和故障信息通过无线通信模块发送到指定的服务器或手机上，以便及时通知维修人员或管理者。
其中，AI算法的具体概述如下：
AI算法的目的是利用摄像头23、温度传感器和电流传感器采集的图像数据、温度数据和电流数据，对灯体2的运行状态进行实时监测和记录，及时发现和处理故障，提高灯具的安全性和维护效率，AI算法的输入是动态监控设备通过无线通信模块发送到服务器或手机上的图像数据、温度数据和电流数据，以及服务器或手机发送的控制指令或反馈信息，AI算法的输出是服务器或手机上显示的灯具的运行状态、故障等级和原因、故障图片和预警信息，以及动态监控设备执行的控制动作或反馈动作。
AI算法的主要步骤如下：
第一步：数据预处理。对输入的图像数据、温度数据和电流数据进行清洗、标准化、归一化等操作，去除噪声和异常值，提高数据的质量和可用性。
第二步：数据分析。利用深度学习、图像处理、信号处理等技术，对预处理后的图像数据、温度数据和电流数据进行特征提取、特征选择、特征融合等操作，得到灯具的运行状态特征向量。
第三步：故障诊断。利用机器学习、模式识别、知识推理等技术，对第二步得到的运行状态特征向量进行分类、聚类、匹配等操作，得到灯具是否存在故障，以及故障的类型和原因。
第四步：故障预警。利用统计学、概率论、时间序列分析等技术，对第三步得到的故障类型和原因进行评估、排序、预测等操作，得到故障的等级和趋势，并根据预设的阈值和规则，给出相应的预警信息。
第五步：故障反馈。利用计算机视觉、图形学、多媒体技术等技术，对第一步得到的图像数据进行处理、压缩、编码等操作，得到故障灯具的图片，并将图片和第四步得到的预警信息通过无线通信模块发送到服务器或手机上，以便及时通知维修人员或管理者。
第六步：控制执行。利用人工智能、自动控制、优化算法等技术，根据第四步得到的预警信息和第五步得到的反馈信息，以及服务器或手机发送的控制指令或反馈信息，生成相应的控制动作或反馈动作，并通过无线通信模块发送到动态监控设备上，使其执行相应的控制动作或反馈动作。
本发明实现对灯具一对一、一对多的多重监控，通过对多个监控数据进行整合分析，避免一个灯具造成的偶发性误差，提高监控的准确性和可靠性，同时提高了灯具的安全性，可以及时发现和预防故障，并提高了灯具的维护效率，可以减少人工巡检的成本和时间，提高维修的准确性和速度。
其中一个较为优选的实施例，俯仰组件包括侧支撑板18，侧支撑板18固定连接在摆向座5上，侧支撑板18上设有由电机驱动在垂直方向自由转动的L形上摆座15，L形上摆座15下方设有在水平方向上自由转动的L形下摆座13，L形上摆座15和L形下摆座13之间设有球体14，球体14上设有避免L形上摆座15和L形下摆座13两者造成运动干涉的让位组件，球体14通过支撑柱固定连接有圆盘22，圆盘22上方固定连接有摄像头23，支撑柱通过圆槽转动连接L形上摆座15。
让位组件包括定位柱17，定位柱17固定连接在L形下摆座13靠近球体14的一侧面上，定位柱17通过球体14上开设的竖向弧槽16滑动接触球体14。
如图2－图5所示，在改变摄像头23的俯仰角以对不同水平高度的灯体2进行拍照监控时，通过电机驱动L形上摆座15在垂直方向上转动，L形上摆座15在转动过程中带动球体14与其同步转动，进而带动L形上摆座15上的圆盘22和其上的摄像头23在垂直方向上与其同步转动，从而调节摄像头23的朝向，改变摄像头23的俯仰角，以适应不同高度的灯具并能够对其完成照片采集工作，增加其适用性。
与此同时，在L形上摆座15在垂直方向转动时，通过让位组件中的竖向弧槽16提供定位柱17的容纳区域，避免定位柱17的存在对球体14的垂直方向的转动过程造成运动干涉。
在俯仰组件实施例的基础上，调向组件包括弧形座3上开设有弧形滑槽4，摆向座5通过弧形滑槽4，灯杆1内定轴转动有水平自由转动的凸盘20，凸盘20上设有连杆21，连杆21的两端分别通过转动销轴转动连接在凸盘20和摆向座5上，灯杆1对应连杆21运动方向设有通槽。
如图2和图3所示，通过水平方向自由转动的凸盘20带动其上的连杆21摆动，由于连杆21的长度是不可变化的，且连杆21的两端分别定轴转动在凸盘20和摆向座5上，因此，当凸盘20水平转动时，能够带动摆向座5运动，并在弧形滑槽4的限制下，使摆向座5的运动轨迹为沿着弧形滑槽4的开设方向运动，从而改变摆向座5和其上的摄像头23的水平位置，进而改变摄像头23镜头的水平朝向，且摄像头23的镜头可在俯仰组件的驱动下在垂直方向上进行变化，通过俯仰组件和调向组件之间的相互配合，进一步扩大了摄像头23的图像采集面积，进而满足单组摄像头23对多个灯体2的图像采集过程，实现一对多的多重监控功能，提高监控的效率和覆盖率，并能够根据不同的环境和需求，调整摄像头23的角度和位置，使其能够拍摄到最清晰和最完整的图像数据，提高监控的准确性和可靠性，且增加摄像头23的灵活性和适应性，使其能够应对各种复杂和变化的光照条件和背景干扰，提高监控的稳定性和抗干扰性，通过多组摄像头23对单个灯体2进行图像采集，进一步提高对灯体2状态监控的准确性和可靠性。
在调向组件实施例的基础上，转向组件包括固定连接在灯杆1上的滑框12，滑框12套设在齿条9的中部，齿条9沿滑框12纵向自由运动，齿条9的末端啮合有调向齿轮10，调向齿轮10通过二号转动轴11固定连接L形下摆座13，二号转动轴11通过轴承转动连接摆向座5。
灯杆1内设有由电机驱动在水平方向自由转动的一号转动轴6，一号转动轴6上固定连接有一号不完全齿轮7和二号不完全齿轮8，一号不完全齿轮7啮合有调位齿轮19，调位齿轮19通过连接柱固定连接在凸盘20上，二号不完全齿轮8啮合齿条9的首端。
一号不完全齿轮7中的啮合齿和二号不完全齿轮8中的啮合齿在垂直方向上错位分布，初始状态下，摄像头23处于弧形座3的一端且其镜头朝向所处灯杆1上的灯体2方向，且齿条9的末端与调向齿轮10处于啮合状态。
如图1、图3、图4、图5和图8所示，通过灯杆1内的电机驱动一号转动轴6和其上设置的一号不完全齿轮7和二号不完全齿轮8同步水平转动，在一号转动轴6水平转动时，其上的二号不完全齿轮8与齿条9啮合并带动齿条9在滑框12上滑动，齿条9在滑动时带动与其末端啮合的调向齿轮10水平转动，进而带动与调向齿轮10固定连接的L形下摆座13同步水平转动，L形下摆座13水平转动过程中由于其上的定位柱17在竖向弧槽16的限制下带动球体14水平转动，进而带动其上的圆盘22和摄像头23定向转动。
初始状态下，摄像头23的镜头朝向该灯杆1上的灯体2方向，即对所处的灯体2进行监控，在对周边的多组灯体2进行监控时，首先需要改变摄像头23的水平朝向，使其镜头朝外，即处于远离所在灯杆1的一端，因此，在改变摄像头23的水平位置时，通过转向组件先行改变摄像头23的镜头朝向，避免摄像头23的采集范围受到灯杆1的遮挡。
与此同时，随着一号转动轴6的持续转动，一号不完全齿轮7逐步与调位齿轮19啮合，并带动调位齿轮19和其上设置的凸盘20在水平方向上转动，凸盘20在转动过程中通过连杆21带动摆向座5沿着弧形滑槽4运动，进行改变摄像头23的水平位置。
因此，在对附近的其他灯体2进行检测及图像采集时，通过一号转动轴6的水平转动，首先驱动转向组件运行，通过转动组件改变摄像头23在初始位置的镜头朝向，最后驱动调向组件运动，通过调向组件改变摄像头23与灯杆1的相对位置，进而增加摄像头23的水平照射范围，并与摆向座5上设置的俯仰组件相互配合，进一步扩大摄像头23的视野范围，从而实现一对多的多重监控功能，提高监控的效率和覆盖率。
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 (4)

1.一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，包括灯杆(1)和其上设置的灯体(2)，其特征在于：所述灯杆(1)的一侧设有用于监测灯体(2)运行状态的摄像头(23)；
所述灯杆(1)上固定连接有弧形座(3)，弧形座(3)上设有摆向座(5)，摆向座(5)通过调向组件使其在弧形座(3)上以弧形轨迹自由运动，摄像头(23)设置在摆向座(5)上，摆向座(5)上设有调节其摄像头(23)垂直方向朝向的俯仰组件；
所述灯杆(1)上设有改变摄像头(23)水平朝向的转向组件，灯杆(1)上设有电流传感器，电流传感器与灯体(2)电性连接，电流传感器还电连接有动态监控设备，动态监控设备电连接有温度传感器，温度传感器固定连接在灯体(2)的内部，动态监控设备电连接服务器；
所述俯仰组件包括侧支撑板(18)，侧支撑板(18)固定连接在摆向座(5)上，侧支撑板(18)上设有由电机驱动在垂直方向自由转动的L形上摆座(15)，L形上摆座(15)下方设有在水平方向上自由转动的L形下摆座(13)，L形上摆座(15)和L形下摆座(13)之间设有球体(14)，球体(14)上设有避免L形上摆座(15)和L形下摆座(13)两者造成运动干涉的让位组件，球体(14)通过支撑柱固定连接有圆盘(22)，圆盘(22)上方固定连接有摄像头(23)，支撑柱通过圆槽转动连接L形上摆座(15)；
所述让位组件包括定位柱(17)，定位柱(17)固定连接在L形下摆座(13)靠近球体(14)的一侧面上，定位柱(17)通过球体(14)上开设的竖向弧槽(16)滑动接触球体(14)；
所述调向组件包括弧形座(3)上开设有弧形滑槽(4)，摆向座(5)通过弧形滑槽(4)，灯杆(1)内定轴转动有水平自由转动的凸盘(20)，凸盘(20)上设有连杆(21)，连杆(21)的两端分别通过转动销轴转动连接在凸盘(20)和摆向座(5)上，灯杆(1)对应连杆(21)运动方向设有通槽；
所述转向组件包括固定连接在灯杆(1)上的滑框(12)，滑框(12)套设在齿条(9)的中部，齿条(9)沿滑框(12)纵向自由运动，齿条(9)的末端啮合有调向齿轮(10)，调向齿轮(10)通过二号转动轴(11)固定连接L形下摆座(13)，二号转动轴(11)通过轴承转动连接摆向座(5)。
2.根据权利要求1所述的一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，其特征在于：所述灯杆(1)内设有由电机驱动在水平方向自由转动的一号转动轴(6)，一号转动轴(6)上固定连接有一号不完全齿轮(7)和二号不完全齿轮(8)，一号不完全齿轮(7)啮合有调位齿轮(19)，调位齿轮(19)通过连接柱固定连接在凸盘(20)上，二号不完全齿轮(8)啮合齿条(9)的首端。
3.根据权利要求2所述的一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，其特征在于：所述一号不完全齿轮(7)中的啮合齿和二号不完全齿轮(8)中的啮合齿在垂直方向上错位分布。
4.根据权利要求2所述的一种集成传感器的LED灯具状态监控终端，其特征在于：初始状态下，所述摄像头(23)处于弧形座(3)的一端且其镜头朝向所处灯杆(1)上的灯体(2)方向，且齿条(9)的末端与调向齿轮(10)处于啮合状态。
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