CN206923110U - 一种智能路灯及其管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及路灯领域，具体涉及一种智能路灯及其管理系统。该管理系统包括若干路灯、集中控制器和云端服务器，该路灯包括计量模块和节点控制器，该云端服务器包括一照明管理平台，该集中控制器通过电力线分别与各路灯连接，该集中控制器通过移动通信或有线通信接入互联网并与云端服务器进行通信交互。本实用新型通过设计一种智能路灯及其管理系统，节能降耗，改善环境，设备合理的开关灯时间方案，智能动态控制和亮度调节，在满足对城市照明的需求时，有效地减少了开灯时间；节省城市照明运营和维护成本，通过自适应的亮度控制，降低电网电压波动对灯具造成的损伤，并减少开灯时间，能够有效延长照明设备的使用寿命。

Description

一种智能路灯及其管理系统

技术领域

本发明涉及路灯领域，具体涉及一种智能路灯及其管理系统。

背景技术

城市路灯照明作为城市建设中必备的公共基础设施，直接反应了城市形象及城市现代化水平。城市公共照明不仅照亮城市、减少城市夜间交通事故、保护市民的安全，而且在美化城市方面起着非常重要的作用。据国际气候组织(TheClimateGroup)统计，全球路灯的保有量约为3.04亿盏，并将在2025年达到3.52亿盏。城市中随处可见的路灯，在为人们的生活带来便利的同时，然而其巨大的能耗和高昂的管理费用等问题也让城市管理者煞费苦心。

因此，在全球范围内，迫切需要一种绿色节能、智能高效管理的智慧照明解决方案，为城市管理者排忧解难。

我国地广人多，随着我国城市化进程的快速发展，城市照明设施的需求量和建设规模不断增大，城市照明面临的问题也日益严峻起来，其主要表现在以下几个方面：

1、我国城市照明耗电大、浪费严重。近年来，一些城市单纯追求高亮度、大规模、超豪华的照明工程，不但浪费了能源，更加加剧了紧张的电力局面。总体而言，我国路灯耗电量惊人，巨大的电能消耗不仅增加了费用，消耗了宝贵的能源，同时造成巨大的二氧化碳排放、环境污染和光污染，导致生态不平衡等诸多问题。

2、路灯照明信息化程度低、管理落后。我国城市路灯照明采用大功耗灯具，如高压钠灯，这种灯具依靠高压放电原理，具有耗电量大、寿命短、散热大等问题。同时，我国传统的城市照明一般采用定时和人工定期巡检的方式对路灯进行管理和控制，受季节、天气和人为因素影响较大，自动化水平低，处理效率低，而且实时控制能力差、容易出错。普遍采用人工巡检管理模式，工作量大，浪费人力、物力和财力，且故障预警缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城地路灯运行状况。由于缺乏远程智能控制策略，经常以不必要的高亮度进行彻夜地照明，或者在人烟稀少的地方高亮度照明，大大浪费了电能。同时，由于不能做到信息化监控，维护人员必须定期到现场进行人工巡测故障情况，故障响应速度慢，漏检率高、处理效率低、依靠人工的方式维护成本也非常高。缺乏有效的信息化支撑，单纯依靠人工巡检的管理方式，导致路灯管理效率低、容易出错、故障响应慢、人力成本高、不可分时分区域控制、缺乏运行数据支撑、无法科学决策等问题，难以满足现代城市路灯管理的需要，迫切需要新的技术手段，实现远程、精细化、智能化管理，提升管理水平和管理效率。

3、照明灯具耗电高、能效低。

目前我国路灯主要使用高压钠灯和LED灯。高压钠灯具有穿透性好、易于维护、价格便宜等特点，是目前道路照明的主流。LED灯是一种通过直流低压点亮发光二极管组来实现照明需求的一种新型照明方式，具有发光效率较高、亮度高、显色性好、寿命长、环保无污染等特点，在家用照明领域广泛应用。但是在路灯领域，LED路灯产品的水平、质量参差不齐，尚无标准予以规范，普遍存在产品能效不高、价格贵、穿透性差、存在眩光、散热问题、光衰大、使用寿命不长、缺乏通用的灯具配光等问题，还不能普及推广。综合起来，高压钠灯穿透性好，能看清远方，在有雾、多尘的空气条件下具有明显优势，特别适用于机动车行驶的快速道、主干道，对于人行道、商业步行街、居住小区等道路，LED的显色性好、绿色节能。因此，尽管国家出台了一系列的刺激LED产业的政策，高压钠灯依然是城市道路照明的主流，数量巨大。目前国内使用的高压钠灯，主要有功率为150W、250W、400W、500W等型号，目前最常用的是250W和400W两种。路灯照明消耗的能源主要包括：光源能耗、器件能耗和其它线路等损耗组成。光源能耗是电能转化为光能的部分，器件能耗包括补偿电容、镇流器、起辉环节的能耗。高压钠灯大功率灯管(250～400W)光效较高，但是考虑镇流器损耗、灯具效率以及光道利用率等因素，综合效率只有0.55左右，整体能效低。因此，研发新型的节能、易用、低成本的照明材料和灯具，是一项重要的课题。

4、无效的照明导致光污染

当前路灯采用人工控制方式，路灯的亮度是固定的，不能根据需要自动调节，导致无效的照明。比如在设计方面，考虑到光衰，我国的道路照明大多是超标设计，实际的道路亮度大大超出了国家标准。在时间方面，后半夜行人稀少时，在非主干道、支路等地的照明亮度高，未产生实际价值，应该要降低照明程度。此外，电网的供电电压随着负载的变化而波动变化，前半夜电压低，路灯亮度暗，后半夜路灯照明的供电电压会明显升高，路灯变亮，耗电增加，降低了路灯的寿命，然而人员的活动规律正好相反，路灯产生无效照明。这些不合理的照明不但造成能源的严重浪费，而且还引发了一系列光污染、温室效应等环境问题，对人文环境造成了严重的危害，严重影响了人们居住和生态自然环境的和谐与平衡。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能路灯的管理系统，提高路灯管理水平，实现智能管理。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能路灯，提高路灯管理水平，实现智能管理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能路灯的管理系统，该管理系统包括若干路灯、集中控制器和云端服务器，该路灯包括计量模块和节点控制器，该云端服务器包括一照明管理平台，该集中控制器通过电力线分别与各路灯连接，该集中控制器通过移动通信或有线通信接入互联网并与云端服务器进行通信交互；其中，该计量模块获取对应路灯的数据信息，该集中控制器通过电力线采用宽带电力载波通信获取各路灯的数据信息，并上传至照明管理平台中，该照明管理平台对数据信息存储、处理，获取各路灯的使用状态；该集中控制器根据照明管理平台的控制信号，发送控制命令到各节点控制器中，该节点控制器根据控制命令控制对应的路灯工作。

其中，较佳方案是：该照明管理平台包括云计算基础单元和业务管理单元，该云计算基础单元至少包括实体操作模型模块、分布式事务模块、多租户引擎模块和报表定制引擎模块，对采集的数据信息进行相关处理；该业务管理单元包括用户交互界面，通过用户交互界面接入互联网并访问及控制管理系统。

其中，较佳方案是：该业务管理单元还包括路灯监控模块、资产管理模块、运维管理模块和统计报表分析模块。

其中，较佳方案是：该照明管理平台还包括一自动节能单元，该自动节能单元根据预设的照明控制策略，定时通过集中控制器实现各路灯的开关以及分时段调光。

其中，较佳方案是：该照明管理平台还包括报警单元，该报警单元根据数据信息的异常，实现故障自动检测、故障主动报警、故障处理情况追踪。

其中，较佳方案是：该集中控制器还包括外部接口，该集中控制器通过外部接口接入外部传感器的传感数据。

其中，较佳方案是：该外部传感器至少包括光照度传感器、红外感应传感器和视频检测传感器中的任意一种。

其中，较佳方案是：该计量模块设置在节点控制器中，该节点控制器为路灯的灯具提供电源，并控制灯具的开关和调光；该计量模块实时采集路灯的电流、电压、功率、电能以及传感器的状态参数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能路灯，该智能路灯包括灯具、节点控制器和计量模块，该节点控制器为灯具提供电源，并控制灯具的开关和调光，该计量模块实时采集路灯的电流、电压、功率、电能以及传感器的状态参数；该智能路灯通过电力线与外部的集中控制器连接，并通过集中控制器与互联网进行通信交互；该智能路灯还包括环境气象传感、LED显示屏、停车位监测摄像头。

其中，较佳方案是：该智能路灯还包括实现一键报警的报警模块。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种智能路灯及其管理系统，节能降耗，改善环境，设备合理的开关灯时间方案，智能动态控制和亮度调节，在满足对城市照明的需求时，有效地减少了开灯时间；节省城市照明运营和维护成本，通过自适应的亮度控制，降低电网电压波动对灯具造成的损伤，并减少开灯时间，能够有效延长照明设备的使用寿命，减少设备替换和安装费用，以及通过远程监控、自动报警、智慧分析等功能，节约人工劳动时间及人力成本；提高路灯管理水平，细化城市路灯照明监控粒度，做到精细管理、智慧控制，进一步提高城市照明管理部门的管理水平，为智慧城市建设与发展打下基础。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明管理系统的结构框图；

图2是图1的具体结构框图；

图3是本发明照明管理平台的结构框图；

图4是本发明集中控制器与传感器的结构框图；

图5是本发明智能路灯的结构框图；

图6是本发明智能路灯的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供一种智能路灯的管理系统的优选实施例。

一种智能路灯10的管理系统，该管理系统包括若干路灯10、集中控制器20和云端服务器30，该路灯10包括计量模块11和节点控制器12，该云端服务器30包括一照明管理平台31，该集中控制器20通过电力线分别与各路灯10连接，该集中控制器20通过移动通信或有线通信接入互联网并与云端服务器30进行通信交互。

具体地，该计量模块11获取对应路灯10的数据信息，该集中控制器20通过电力线采用宽带电力载波通信获取各路灯10的数据信息，并上传至照明管理平台31中，该照明管理平台31对数据信息存储、处理，获取各路灯10的使用状态；该集中控制器20根据照明管理平台31的控制信号，发送控制命令到各节点控制器12中，该节点控制器12根据控制命令控制对应的路灯10工作。

在本实施例中，计量模块11设置在节点控制器12中，该节点控制器12为路灯10的灯具提供电源，并控制灯具的开关和调光；该计量模块11实时采集路灯10的电流、电压、功率、电能以及传感器的状态参数。优选地，路灯10包括一智能镇流器，该智能镇流器分别与计量模块11和节点控制器12连接，计量模块11和节点控制器12通过智能镇流器与集中控制器20实现交互，作为连接桥梁。智能电子镇流器集成宽带电力载波、电能计量、镇流控制等多种功能与一体，具有自组网中继远距离通信能力，无需布线，可扩展好，支持大规模网络，非常适合城市路灯10控制应用。

在本实施例中，集中控制器20安装于路灯10开关控制箱中，在整个智能化管理系统中承担数据采集、开关控制、异常报警以及与单灯设备进行通讯等功能。进一步地，集中控制器20是管理系统的网关设备，是承上启下的中间设备。集中控制器20在本地作为网络的控制中心，发起和组网本地的宽带载波网络，将分散的数量众多的智能镇流器统一管理系统，并根据系统的命令自动采集镇流器的状态信息，并下发控制命令，实现系统的节能控制。优选地，集中控制器20还通过移动通信网络2G/3G/4G，接入到Internet，与互联网的照明管理平台31交互，作为云平台的中间代理，执行云平台下发的各种指令。

其中，管理系统为适用于公路、景区、园区、桥梁、隧道、码头等区域的基于新型白钠灯作为光源的技术先进、高效节能、智能管理、安全可靠的控制智能照明管理系统。

如图3所示，本发明提供一种照明管理平台的较佳实施例。

该照明管理平台31包括云计算基础单元311和业务管理单元312，该云计算基础单元311至少包括实体操作模型模块3111、分布式事务模块3112、多租户引擎模块3113和报表定制引擎模块3114，对采集的数据信息进行相关处理；该业务管理单元312包括用户交互界面3121，通过用户交互界面接入互联网并访问及控制管理系统。

具体地，照明管理平台31是整个系统的中枢，负责所有路灯10信息的采集、存储、处理等，并将处理结果直观的显示给用户。该软件平台分为云计算基础平台、业务管理软件系统两个部分，即云计算基础单元311和业务管理单元312；其中云计算基础平台安装在云端数据中心以保证系统永远在线、安全可靠，该系统主要包括实体操作模型、分布式事务、多租户引擎、报表定制引擎等多个通用的基础功能模块。业务管理软件系统提供给用户交互界面，操作者可以通过计算机接入Internet方式访问并控制照明系统，也可以通过智能手机或PAD通过无线方式访问并控制照明系统。

其中，该业务管理单元312还包括路灯监控模块3122、资产管理模块3123、运维管理模块3124和统计报表分析模块3125。较该照明管理平台31还包括一自动节能单元313，该自动节能单元313根据预设的照明控制策略，定时通过集中控制器20实现各路灯10的开关以及分时段调光。该照明管理平台31还包括报警单元314，该报警单元314根据数据信息的异常，实现故障自动检测、故障主动报警、故障处理情况追踪。

进一步地，明业务管理软件是一款基于云计算基础平台构件的基础上，采用B/S结合C/S架构的商业级企业应用软件，该系统主要应用于城市智能照明，实现远程监控，是为城市路灯10的管理和维护工作量身定做的一套智能监控和管理软件，它集通讯、信息管理、电气组态控制为一体。系统需要处理大量的业务操作请求，同时还需要提供多种交互方式给用户，由于业务系统的复杂性和快速开发的必要性，软件采用测试驱动系统开发技术。同时，业务管理软件采用模块化结构，用户可根据实际需求和财力、物力逐步投入，灵活配置。报警分析和显示模块、开关灯时间管理模块是路灯10监控和管理软件的核心，管理软件实时监测现场设备、输入输出线路和中间电器的运行状态，采用超强直观的图形结构，实时准确分析、判断、定位和标注故障，达到预测故障，保障亮灯率的目的。

进一步地，云计算基础构件平台包括工作流引擎、多租户引擎、角色和权限管理、分布式数据存储等多项通用模块或服务，屏蔽了计算资源底层细节，为上层软件开发提供统一的接口，易于上层业务系统快速开发。

如图4所示，本发明提供一种基于外部传感器的集中控制器的较佳实施例。

该集中控制器20还包括外部接口21，该集中控制器20通过外部接口21接入外部传感器40的传感数据。其中，该外部传感器40至少包括光照度传感器、红外感应传感器和视频检测传感器中的任意一种。

具体地，接入外部传感器40的主要功能是，扩展环境以及交通状况传感器，为系统节能控制策略提供参考依据，并支持智慧城市功能扩展；进一步地，红外感应探测路面状况、温湿度感应当地天气、光照度感应每天的亮度状况。

如图5和图6所示，本发明提供一种智能路灯的优选实施例。

一种智能路灯50，该智能路灯50包括灯具、节点控制器52和计量模块51，该节点控制器52为灯具提供电源，并控制灯具的开关和调光，该计量模块51实时采集路灯50的电流、电压、功率、电能以及传感器的状态参数；该智能路灯50通过电力线与外部的集中控制器60连接，并通过集中控制器60与云端服务器70进行通信交互；该智能路灯50还包括环境气象传感53、LED显示屏54、停车位监测摄像头55。

其中，该智能路灯50还包括实现一键报警的报警模块56。

具体地，城市拥有数量众多的路灯50，是最密集的城市基础设施，便于信息的采集和发布。智慧路灯50未来是物联网重要的信息采集来源，城市智慧路灯50是智慧城市的一个重要组成部分和重要入口，可促进智慧市政和智慧城市在城市照明业务方面的落地，实现城市及市政服务能力的提升。进一步地，智慧路灯50通过集成传感器，采集城市的信息，在未来将产生智慧城市所需的各种大数据。数据上传到云端，在云端形成大数据。这些数据可与政府内部的交通系统、警务管理系统、财政管理系统和采购管理系统进行交互，为智慧城市的大数据应用提供多种数据支持。数据在分析和处理后，可以在路灯50上的电子显示屏发布，为市民提供服。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种智能路灯的管理系统，其特征在于：该管理系统包括若干路灯、集中控制器和云端服务器，该路灯包括计量模块和节点控制器，该云端服务器包括一照明管理平台，该集中控制器通过电力线分别与各路灯连接，该集中控制器通过移动通信或有线通信接入互联网并与云端服务器进行通信交互；其中，

该计量模块获取对应路灯的数据信息，该集中控制器通过电力线采用宽带电力载波通信获取各路灯的数据信息，并上传至照明管理平台中，该照明管理平台对数据信息存储、处理，获取各路灯的使用状态；

该集中控制器根据照明管理平台的控制信号，发送控制命令到各节点控制器中，该节点控制器根据控制命令控制对应的路灯工作。

2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：该照明管理平台包括云计算基础单元和业务管理单元，该云计算基础单元至少包括实体操作模型模块、分布式事务模块、多租户引擎模块和报表定制引擎模块，对采集的数据信息进行相关处理；该业务管理单元包括用户交互界面，通过用户交互界面接入互联网并访问及控制管理系统。

3.根据权利要求2所述的管理系统，其特征在于：该业务管理单元还包括路灯监控模块、资产管理模块、运维管理模块和统计报表分析模块。

4.根据权利要求2所述的管理系统，其特征在于：该照明管理平台还包括一自动节能单元，该自动节能单元根据预设的照明控制策略，定时通过集中控制器实现各路灯的开关以及分时段调光。

5.根据权利要求2所述的管理系统，其特征在于：该照明管理平台还包括报警单元，该报警单元根据数据信息的异常，实现故障自动检测、故障主动报警、故障处理情况追踪。

6.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：该集中控制器还包括外部接口，该集中控制器通过外部接口接入外部传感器的传感数据。

7.根据权利要求6所述的管理系统，其特征在于：该外部传感器至少包括光照度传感器、红外感应传感器和视频检测传感器中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于：该计量模块设置在节点控制器中，该节点控制器为路灯的灯具提供电源，并控制灯具的开关和调光；该计量模块实时采集路灯的电流、电压、功率、电能以及传感器的状态参数。

9.一种智能路灯，其特征在于：该智能路灯包括灯具、节点控制器和计量模块，该节点控制器为灯具提供电源，并控制灯具的开关和调光，该计量模块实时采集路灯的电流、电压、功率、电能以及传感器的状态参数；该智能路灯通过电力线与外部的集中控制器连接，并通过集中控制器与互联网进行通信交互；该智能路灯还包括环境气象传感、LED显示屏、停车位监测摄像头。

10.根据权利要求9所述的智能路灯，其特征在于：该智能路灯还包括实现一键报警的报警模块。