CN206923109U

CN206923109U - 一种基于北斗卫星的路灯节能系统

Info

Publication number: CN206923109U
Application number: CN201720285748.XU
Authority: CN
Inventors: 李子煜; 冷雪飞; 杨凯铜; 张琪; 刘龙武
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2027-03-23

Abstract

本实用新型公开了一种基于北斗卫星的路灯节能系统，包括路灯，所述的路灯节能系统还包括车载北斗导航仪，北斗卫星系统，地面监控中心，城市路灯管控中心以及路灯控制箱；所述的车载北斗导航仪包括导航模块，信号接收与发送模块；所述的车载北斗导航仪安装于机动车终端；本实用新型路灯节能系统利用北斗卫星导航系统，通过车载北斗导航仪定位机动车实时位置，改变夜间车流量较少路段的路灯状态，大大降低了电能消耗，避免了人力物力耗费，使整个路灯控制系统更高效，更智能，符合未来城市建设需求；同时基于北斗卫星的路灯节能系统思路，解决夜间路灯亮度的自动调控问题，节约电能，同时能够延长路灯使用寿命。

Description

一种基于北斗卫星的路灯节能系统

技术领域

本实用新型属于一种北斗卫星的定位应用系统领域，具体是指一种基于北斗卫星的路灯节能系统。

背景技术

路灯是城市和乡村中公路、桥梁等公共设施基本的照明装置，随着国家的现代化进程推进，城市和乡村交通道路建设工作的完善，路灯的使用量大大增加，使得整个路灯系统的规模和复杂程度不断加大，因而对该系统的管理模式和自动化程度提高了要求。

据统计我国在路灯照明上年电费达数百亿元以上，但现阶段的路灯控制多以固定模式自动调整。在某些经济欠发达地区，依然依靠路灯控制箱的时钟来自动开启关闭相关道路路灯，此种方法无法满足在某些特殊天气情况下的提前开启或延时关闭。在此基础上，国家大力推进太阳能路灯，该系统能够根据自然光照强度和系统自带定时装置来确定灯光的开启和关闭时刻。但上述两种情况都无法在夜间调控路灯，无法满足实时化要求，在某些无机动车经过的道路上，依然维持高亮度状态的路灯会造成大量资源浪费，而且此类型对于人力、物力和财力的耗费都十分巨大，因此需要寻找一种新型管理模式系统，使路灯的调节可以更加智能化、高效化。

自2011年12月开始，中国自主研发的北斗卫星系统开始投入使用，并且已经开始逐步运用在车载导航系统中，而且使用范围还在持续扩大，因而将北斗卫星用于的路灯管控系统，从而去解决智能化控制路灯的问题，满足路灯的实时化要求,使得电资源的合理有效利用的路灯节能系统应运而生。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种基于北斗卫星的路灯节能系统，本实用新型的路灯节能系统利用北斗卫星准确定位机动车位置速度信息，通过一系列的处理、发送控制，最终达到合理调节路灯状态的系统。

本实用新型是这样实现的，一种基于北斗卫星的路灯节能系统，包括路灯，其特征在于，所述的路灯节能系统还包括车载北斗导航仪，北斗卫星系统，地面监控中心，城市路灯管控中心以及路灯控制箱，由于北斗卫星系统属于有源系统，地面监控中心能实时获取用户的位置等信息，之后地面监控中心将信息传送至路灯管控中心；进一步，所述的路灯内部包括一个单片机模块、信号接收模块、处理芯片，路灯中的设置的单片机模块、信号接收模块、处理芯片根据指令，从而调整路灯的亮度、隔灯亮灯或者路灯全亮；所述的车载北斗导航仪记录车载信息，北斗卫星系统通过精密授时获取其车载信息，北斗卫星系统将获取其车载信息传送至地面监控中心，地面监控中心获取信息后，经过处理发送至城市路灯管控中心；在各大城市建立路灯管控中心，此中心不仅需要连接该城市及郊区的所有路灯控制箱，还同时能向各个路段的路灯控制箱实时传递路面机动车行驶信息与控制指令，城市路灯管控中心将控制命令发送至路灯控制箱，路灯控制箱接收到控制命令，经MCU(微型处理器)计算后发送至控制区域，路灯随后根据指令调节路灯状态；即路灯管控中心将最终的调节指令发送至相关路段所有路灯控制箱，之后由路灯控制箱对各个路灯进行统一调节，以达到节能目的。

进一步，所述的地面监控中心传送的信号要进行加密处理，据已有相关技术，可采用PSK(相移键控调制)变换载波相位完成此过程，以防止用户信息泄露。

进一步，所述的城市路灯管控中心接收到地面监控中心的信息数据后，经过解码获取用户信息，随后得出相应路段所有机动车运行状况，根据其速度分布情况得出相应的速度期望值，以此反应整体路段畅通程度。根据此期望值，调节相应路段的路灯控制模式，同时计算调节时间t。

进一步，所述的各路段机动车速度的期望值的计算如下：

式中，n_j为各个速度区间机动车的数量(j＝1，2，3，4，5，6，7)，n为路段机动车总数，v_j为各个速度区间平均值，v为路段机动车速度的期望值。

下一路段路灯的调节时间t计算公式如下：

t＝d/v

式中，d为下一路段的路灯控制箱与本路段路灯控制箱之间的距离。

进一步，所述的速度期望值大于40Km/h，则降低亮度且采用隔灯亮灯的形式；速度期望值介于20Km/h～40Km/h之间，则降低亮度或者隔灯亮灯；当速度期望值低于20Km/h，则路灯全亮。

进一步，所述的车载北斗导航仪包括导航模块，信号接收与发送模块，所述的车载北斗导航仪安装于机动车终端；

本实用新型相对于现有技术的有益效果在于：

(1)本实用新型的有益效果是，利用北斗卫星导航系统，通过定位机动车实时位置，改变夜间车流量较少路段的路灯状态，大大降低了电能消耗，避免了人力物力耗费，使整个路灯控制系统更高效，更智能，符合未来城市建设需求。

(2)本实用新型可以避免传统路灯系统在夜间无人行驶道路上，长时间、高亮度状态所造成的资源浪费，本实用新型基于北斗卫星的路灯节能系统思路，解决夜间路灯亮度的自动调控问题，节约电能，同时能够延长路灯使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型一种基于北斗卫星的路灯节能系统的机动车定位信息传送示意图；

图2是本实用新型一种基于北斗卫星的路灯节能系统的地面监控中心与城市路灯管控中心信息传递示意图；

图3是本实用新型一种基于北斗卫星的路灯节能系统的城市路灯管控中心向各路段路灯控制箱传递控制信号示意图；

图4是本实用新型一种基于北斗卫星的路灯节能系统的路灯控制箱控制路灯状态示意图；

图5是本实用新型一种基于北斗卫星的路灯节能系统的道路机动车数据采集处理示意图；

图6是本实用新型一种基于北斗卫星的路灯节能系统中路灯控制系统流程示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种基于北斗卫星的路灯节能系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以参照附图并举实例的方式对本实用新型进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为北斗卫星系统的机动车定位信息传送示意图，其中，在机动车中安装车载北斗导航仪，其中应包含有导航模块，信号接收与发送模块等，利用机动车终端的车载北斗导航仪记录机动车的位置、速度信息，北斗卫星系统通过精密授时实时获取用户位置速度信息，之后传送信息至地面监控中心。

如图2所示，为地面监控中心与城市路灯管控中心信息传递示意图，机动车的位置、速度信息通过地面监控中心获取后，经过处理发送至城市路灯管控中心，期间传送的信号利用PSK(相移键控调制)进行加密处理，以防止用户信息泄露。

如图3所示，是城市路灯管控中心向各路段的路灯控制箱传递控制信号示意图，城市路灯管控中心接收到地面监控中心的数据后，经过解码获取用户信息，随后得出相应路段所有机动车运行状况，根据其速度分布情况得出相应的速度期望值，以此反应整体路段畅通程度。根据此期望值，调节相应路段的路灯控制模式，同时计算调节时间。根据不同速度期望值，可以适度降低亮度且/或者采取隔灯亮灯、全亮的形式，并将控制命令发送至路灯控制箱；另外城市路灯管控中心还可以根据相关路段日常夜间机动车行驶情况评定一个相关阈值，对于每一个路段设置一个数据值以描述车流量情况，在不大于该阈值的情况下，据实际情形设计出最优路灯控制模式，之后将该控制命令发送至各个路段路灯控制箱。

如图4所示，为路灯控制箱控制各个路灯状态示意图，路灯控制箱接收到控制命令，经MCU(微型处理器)计算后发送至控制区域路灯，路灯内部应包含一个单片机模块、信号接收模块、处理芯片等，随后根据指令调节路灯状态，以实现节能目的。

如图5所示，为某一路段确定时间内北斗卫星系统获取的机动车速度分布直方图，根据机动车速度的大小，将其划分为7个区间，并统计各个速度区间机动车的数量n_j(j＝1，2，3，4，5，6，7)，利用公式以及其中，n_j为各个速度区间机动车的数量(j＝1，2，3，4，5，6，7)，n为路段机动车总数，v_j为各个速度区间平均值，v为路段机动车速度的期望值，并求得该路段机动车速度的期望值。然后利用公式t＝d/v(其中d为下一路段的路灯控制箱与本路段路灯控制箱之间的距离)，计算得下一路段路灯的调节时间t。

如图6所示，为本实用型路灯控制系统流程图，首先通过地面监控中心对车辆的信息进行采集，之后计算当前路段的车流量，再统计车辆的数目以及速度区间，进而调节下一路段路灯所需的时间，该流程图主要实现两个功能，其一是根据北斗卫星系统获取的某一路段确定时间内机动车的速度值，计算出速度期望值，进一步计算出下一路段路灯的调节时间t；其二是根据该速度期望值v，确定下一路路段的路灯控制模式。以上海为例，当速度期望值大于40Km/h时，相关路段状况为稀少，调整路灯为隔灯亮灯且降低亮度；当速度期望值介于20Km/h与40Km/h之间时，相关路段状况为畅通，调整路灯为隔灯亮灯或降低亮度；当速度期望值低于20Km/h时，相关路段状况为拥挤，调整为路灯全亮。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于北斗卫星的路灯节能系统，包括路灯，其特征在于，所述的路灯节能系统还包括车载北斗导航仪，北斗卫星系统，地面监控中心，城市路灯管控中心以及路灯控制箱；所述的路灯内部包括一个单片机模块、信号接收模块、处理芯片；所述的车载北斗导航仪记录车载信息，北斗卫星系统通过精密授时获取其车载信息，北斗卫星系统将获取其车载信息传送至地面监控中心，地面监控中心获取信息后，再发送至城市路灯管控中心，城市路灯管控中心将控制命令发送至路灯控制箱，路灯控制箱接收到控制命令，经MCU计算后发送至控制区域路灯，调节路灯状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的路灯节能系统，其特征在于，所述的地面监控中心传送的信号利用PSK进行加密处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的路灯节能系统，其特征在于，所述的城市路灯管控中心接收到地面监控中心的信息数据后，经过解码获取用户信息，得出相应路段机动车行驶速度分布情况，根据速度分布情况得出相应的各路段的速度期望值，根据速度期望值调节路灯控制模式，以及根据速度期望值进一步计算出下一路段路灯的调节时间t。

4.根据权利要求3所述的一种基于北斗卫星的路灯节能系统，其特征在于，所述的各路段机动车速度的期望值的计算如下：

式中，n_j为各个速度区间机动车的数量(j＝1，2，3，4，5，6，7)，n为路段机动车总数，v_j为各个速度区间平均值，v为路段机动车速度的期望值；

下一路段路灯的调节时间t计算公式如下：

t＝d/v

5.根据权利要求4所述的一种基于北斗卫星的路灯节能系统，其特征在于，所述的速度期望值大于40Km/h，则调节路灯控制模式为降低亮度且采用隔灯亮灯的形式；速度期望值介于20Km/h～40Km/h之间，则调节路灯控制模式为降低亮度或者隔灯亮灯；当速度期望值低于20Km/h，则调节路灯控制模式为全亮。

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的路灯节能系统，其特征在于，所述的车载北斗导航仪包括导航模块，信号接收与发送模块；所述的车载北斗导航仪安装于机动车终端。