CN215001276U - 一种适配路灯的智能控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种与路灯(杆)配套使用的智能控制设备，该设备配置有更为丰富多样的电气功能，能够在保证稳定照明的前提下实现道路监测管理的自动化控制，从而满足对路灯设备和交通管理设备的智能化改造整合。本实用新型适配路灯的智能控制设备安装于所述路灯的灯杆底座或灯杆本体上的任何其它适当部位，具有路侧模组，所述路侧模组的电力输入端耦接到交流电力网络而电力输出端耦接到所述灯杆本体上装设的照明模组，以及耦接到安装于灯杆本体上的其它设备以提供电力控制管理。

Description

一种适配路灯的智能控制设备

技术领域

本实用新型主要是关于一种与路灯(杆)配套组装使用的控制设备的智能化改进结构。

背景技术

路灯及灯杆作为城市道路建设的重要组成部分，其实际用途已经超出了原本简单的道路照明功能并且逐步向智能化改善。这些改善主要涉及在路灯照明光源的控制、灯杆上合杆安装的监控摄像机、增设环境监测设备、多媒体屏、照度仪等方面，并且在道路照明方面，可以通过例如结合天气、环境照度等信息来适应性地启动或关闭照明光源，从而提高生产生活用光的效率。而随着城市发展进程的不断加快，对道路交通管理的要求也随之趋于智能化和高效化方向提高。目前，仍然没有利用路灯(杆)这样的物理载体对道路交通实施有效的识别管控，路灯设备和机动车、专门的交通管理设备(例如交通指示牌(灯)、道路诱导指引电子指示牌等)是相互独立的设施，彼此间并无互通性，造成较大改进难度。

实用新型内容

本实用新型为了解决以上提出的技术缺陷，提出了一种与路灯(杆)配套使用的智能设备，该智能设备配置有更为丰富多样的电气功能，能够在保证稳定照明的前提下实现道路监测管理的自动化控制，从而满足对路灯设备和交通管理设备的智能化改造整合。本实用新型的这些效果是通过以下技术方案来实现：

一种适配路灯的智能控制设备，安装于所述路灯的灯杆底座或灯杆本体上的任何其它适当部位，具有路侧模组(或可称之为网关设备)，所述路侧模组的电力输入端耦接到交流电力网络而电力输出端耦接到所述灯杆本体上装设的照明模组，以及耦接到安装于灯杆本体上的其它设备以提供电力控制管理。

具体来说，所述路侧模组具有一外壳，在该外壳内装设有电源、电力检测电路、通讯电路和处理器，其中所述处理器分别耦接到电力检测电路和通讯电路，所述电源包括构成至少两路电源通路的分立电源，其中一路电源通路是由第一电源通过所述电力检测电路向基站模组提供常通供电电力(即可定义为电源通路I)，另一路电源通路是由第二电源通过电力检测电路向所述处理器、照明模组等提供常通或间歇供电电力(即电源通路II)。例如，所述间歇供电是指设置在该任一电源通路上的旁路电路，受所述处理器根据电力检测电路的检测电信号的判断和驱动而通/断。以及，间歇供电也可以是指对单个路灯和/或整个输供电线路上接通的路灯进行时间段供电以实现照明，在此过程中，也可以通过电力检测电路来确定对该输供电线路上的某一个路灯进行单独照明、通讯等的电力控制。

所述第二电源分别耦接到电力检测电路、处理器以向处理器提供不同于照明模组的电力等级的工作电流/电压，所述处理器用于接收和识别处理来自该电力检测电路的检测电信号，所述电力检测电路还包括用于响应该处理器执行对第一或第二电源通路通断控制的电力组件。例如，电力检测电路可包含用于对电源通路上的电力指标(诸如电压、电流值)的感测元件，或者是在电源通路上的模拟脉冲指标执行监测的模拟/数字电路元件，这些电路元件可以是压敏元件、整流/滤波元件和/或分压元件等。

在此基础上较佳地，所述电力组件包括装设在所述电源通路中的继电器元件。例如，磁保持继电器等。

在此基础上另选地，路侧模组还包括分别耦接到所述第一电源、第二电源和处理器的计量电路，用于测量在任一电源通路上的交流或直流电力耗用量。较佳地，计量电路还包括积分电路，用于对所述电源通路上的电功率变化量进行累加以确定例如基站模组、照明模组、处理器、通讯电路、传感器等的用电量。在此基础上另选地，所述计量电路还用于在确定该电力检测电路接通旁路通路时持续地对照明模组的用电量和/或瞬时功率执行检测计算。

进一步来说，所述通讯电路包括上行通讯模块、下行通讯模块、车路协同模块和分别耦接该上行通讯模块、下行通讯模块、车路协同模块的通讯控制处理模块，其中所述上行通讯模块包括4G/5G通讯组件，所述下行通讯模块包括PLC、ZigBee、WiFi、LoRa通讯组件中的一个或组合，所述车路协同模块包括LTE-V2X协议组件。较佳地，所述的通讯电路也可包含用于4G/5G-LTE基站等通讯业务的基站模组，该通讯控制处理模块与所述处理器耦接或者是处理器的一部分外围集成电路。其中，上述分立电源中的第一电源耦接到4G/5G-LTE基站模块而另一路耦接到上行通讯模块、下行通讯模块、车路协同模块以提供常通供电。

另外来说，该路侧模组还包括耦接所述处理器的GPS定位模块，用于提供表示该智能设备的地理位置的数据信息。

在以上列举的技术方案中，该路侧模组还包括耦接所述处理器的一个或多个环境传感器，用于对道路区域的周围环境执行实时感测并传输给所述处理器。

在以上列举的技术方案中，所述通讯电路中的一部分组件是分布在所述灯杆本体中的不同位置。

具体来说，所述外壳具有用于耦接外接设备模块的接口，其中至少一部分所述接口设有防水塞。

举例来说，所述外壳上设有悬挂结构，用于挂接在所述灯杆本体或底座内壁。

本实用新型的效果是显著的，通过在路灯灯杆中装设路侧模组化设备，能够对照明和道路监测功能实现集中一体化控制，增强了灯杆的电气化应用功能。在此基础上，可通过在该路侧设备内设置独立的两路或多路独立电源通路，能够把照明模组和通讯模组、控制模块等电路的供电隔离分路定义和控制，优化了多模块集成的分路控制。另外，通过路侧设备对灯杆进行间歇性独立控制而不会影响其它模组、电路的运行工作。结合以上设计，能够同时解决对车载设备、道路监测环境的实时检测和交互，显著增强了路灯杆的电气功能，节约了道路电气铺设成本。

附图说明

图1是本实用新型的智能控制设备的功能原理框图；

图2示意性描绘了本实用新型的路灯安装该智能化控制设备后的场景应用示意，其中局部地描绘了路侧模组的原理性立体构造图。

具体实施方式

在结合图1和2描绘的一个实际应用场景中，本实用新型适配路灯的智能设备较佳实施例是安装在道路100、200两侧的路灯1上并具有彼此预设的间距。例如，路灯1的主体外形用简化的线条方式来表达以突出主要特征，从而突出本实用新型所提供的路侧设备实施方案的显著优势。举例来说，路灯1具有一灯杆14、用于支承该灯杆的底座13和装载在该灯杆上的照明模组18。通常，照明模组18是被安装在灯杆14的顶端以尽可能地增加安装高度从而实现更广区域的照明，而有些灯杆实施例中该照明模组也可被对称对装设在灯杆的两个对置面上以提供不同空间区域照明。为了实现对路灯1上照明模组18的独立智能化控制，通过增设上述路侧设备来实现。其中，可在该灯杆14或底座13本体结构内装设一个或多个图2示出那样的路侧模组30，将所述路侧模组电力耦接到交流电力网络4又耦接到所述的照明模组18以提供照明电力控制，例如照明亮度、照明配光或照明区域的控制。

具体参照图1来说，路侧模组30具有一立体(例如大致上立方体)外壳141，在该外壳内装设有电源、电力检测电路、通讯电路和处理器，其中所述处理器分别耦接到电源通路II上的电力检测电路和通讯电路，所述处理器用于接收和识别处理来自该电力检测电路的检测电信号，电力检测电路还设有用于响应该处理器执行对电源通路通断控制的电力组件。

其中较佳地，所述电力组件包括装设在所述电源通路中的继电器元件。所述电源包括设置在所述电源通路上的至少两路分立电源，其中一路用于向通讯电路提供常通供电电力，另一路用于通过电力检测电路向所述处理器、照明模组提供常通/间歇供电电力。

较佳地，所述电力组件包括装设在所述电源通路中的一个或多个继电器元件。所述电源包括至少两路分路电源，其中一路用于向基站模组提供常通供电电力，另一路用于向处理器、通讯电路以及其它后级电路元件提供常通供电电力，或者是通过电力检测电路向所述照明模组提供间歇式选通供电电力。基站(也被称为eNB)具有其通常技术含义的全部承载宽度,并至少包括被安装在固定位置处(诸如灯杆外部一定高度)并且用于作为无线蜂窝通信系统的一部分进行通信的无线通信主站或子站。上述基站模组可为收发器基站(BTS)或小区站点并可包括实现与外部设备的无线通信硬件。基站模组还可被装设成与射频网络(例如蜂窝服务提供方的核心网、电信网络、公共交换电话网(PSTN)和/或互联网以及各种可能的无线网络)进行通信。因此,基站模组可促进路灯灯杆设备与外部车联网设备之间的通信。在其他具体实施方案中,基站模组可被配置为通过一种或多种总线技术(诸如支持一种或多种WLAN协议的接入点AP)来提供通信,该WLAN协议诸如802.11和/或许可频段(LAA)中的长期演进LTE。

进一步来说，所述的通讯电路包括LTE-V2X模块、上行通讯模块和下行通讯模块，其中所述上行通讯模块包括4G/5G通讯模块，所述下行通讯模块包括PLC、ZigBee、WiFi、LoRa通讯模块中的一个或组合。在此基础上，路侧模组还包括耦接到所述电源、处理器的计量电路，用于测量所述电源通路上的交流或直流电力耗用量。

具体来说，路侧模组30中处理器的硬件配置主要可包括数据处理器、存储器、有线/无线接口、控制器I/O接口及其互连件。其中数据处理器通过互连件可访问以上类似于电力检测电路、电源、通讯电路等在内的有源部件。数据处理装置可操作以执行已存储在数据存储装置中的监测指令。在一些具体实施方案中，数据处理器是具有例如随机存取、暂态存储功能的处理器。其中随机存取(RAM)存储器用于在执行例如道路车辆监测或通过车联网模块发送/接收指令时暂时存储从数据存储器读取的控制指令。

例如，路侧模组30的存储器可以是诸如硬盘驱动器或固态驱动器。上述通讯电路的无线接口用于与灯杆14外部其他设备(例如另一个灯杆内的路侧设备、行驶在道路100上的车辆8设置的车载设备)可通讯数据交互，该无线接口可经诸如Wi-Fi、5G-LTE网络与车辆8的乘客所持的车载设备或个人通讯设备执行通信。此外，无线接口经V2X协议与该路灯1所处定位位置临近的车载无线设备通信。控制器接口允许向车辆8内的其他系统输入和输出信息，以帮助实现车辆8行进的自动化控制。互连件可包括传感器系统总线，或者敷设在灯杆14内部的有线网络/无线传感传输网络。

在一个较佳例子中，上述路侧模组30另外还包括一种或多种传感器(例如与所述处理器总成、分组/分立形态)。例如，该传感器可包括定位仪设备，该定位仪设备被配置为确定车辆的当前位置。例如，定位仪设备可包括耦接所述处理器的GPS定位组件，用于提供表示该路灯设备的地理位置的数据信息。所述通讯控制处理模块用于处理1.5～2.0GHz范围内的GPS卫星导航信号或类似定位信号。以及，通讯控制处理模块还用于通过调制介于2.0～2.5GHz的无线局域频带以驱动上述WiFi组件发射和接收基于IEEE 802.11协议的无线信号给其它路侧模组。

在一个示例性方案中，GPS定位组件具有卫星信号接收器和/或可用于帮助对当前位置的估计进行精细调节的其他辅助传感器，例如里程仪、加速计、陀螺仪等。在一些具体实施方案中，GPS定位模块可输出以例如经/纬度、海拔坐标表示的当前车辆8的实时位置。在另一些具体实施方案中，GPS定位模块可被配置成用于确定车辆9的前方行使驱向信息。例如，它可用来确定车辆9的前方指向。在此基础上，GPS定位模块还具有高精度陀螺仪(例如光纤陀螺仪)可用于相对于车辆9来确定面对此车辆每次到来的行进指向的微小变化。

上述通讯电路还包括若干个耦接上行、下行和/或LTE-V2X模块电连接的天线组件，其中所述天线组件可被部分地装设在外壳141中，所述天线组件是按照外壳内壁表面边缘周向地排布，而有些配置中，天线组件被设置在灯杆14中或者合适的绝缘曝露结构中以例如更好地定向发射上述所列的任何无线射频信号。在一些配置中，例如WiFi组件、蓝牙组件可共用同一天线组件，从而通过上述通讯控制处理模块切换到所需的协议组件，通过该天线组件接收或发射。在一个较佳方案中，所述通讯电路还设有耦接该天线组件的滤波调制电路(例如载波调谐元件、有源滤波器元件等)，例如包含可调电感、滤波电容以及串联的有源网络。

在另一个示例性方案中，上述传感器还包括相机11及其附接组件。每一路灯1、2、3的灯杆上可装设此类相机11，以相对于彼此安装固定方位布置以便跨越道路100的有效视野视场区域执行广域捕捉拍摄。在一些具体实施方案中，所布置的相机11组成一个设备组以使它们各自的有效视场的至少一部分构成重叠或者是道路100两侧布置的所述相机构成立体拍摄视野，以复合拼接成环境图像。相机11的附接部件可被装设在外壳141内，该附接部件可包含独立的图形处理模块，该图形处理模块进一步耦接到上述处理器。图形处理模块用于接收来自于相机11摄录的图形帧并进行图形算法解析，从而用于根据所述处理器的驱动指令来分析该图形中呈现的内容，例如车牌号图形、面部图形、人形等数据。在一些配置中，图形算法被存储在上述存储器中，或者相机11拍摄到的射频信息可按照预设格式存储在该存储器的存储区段中以便于该图形处理模块本地地调用访问和处理。

在又一些具体实施方案中，图1示出场景中的多个路灯的相机11的拍摄视野可根据上述传感器感测到车辆8临近而进行适应调整。例如，路灯1、2、3各自的相机通过第一云控中台6相互关联组成一个相机设备组，当其中路灯1的相机可能因临近车辆8的车体遮挡而无法拍到刚通过弯道并入的车辆9时，可控制距离当前车辆9更近和/或更理想视野(例如视野内足够空旷)的相机对车辆9进行拍摄。在此情况下，每个相机可具有预设角度(例如150～170°)的拍摄视野视场，其被布设成能够对面向道路100、200前面的全方位视野进行有效拍摄。例如当需要跟踪一个车辆的车辆信息时，可同时启动面向车辆前、后部进行同步拍摄和比对。在一些具体实施方案中，相机11可能配置具有广角镜头。

在以上列举的技术方案中，该路侧模组30还包括耦接所述处理器的环境传感器，用于对道路100区域的周围环境执行实时感测并传输给所述处理器。例如，环境传感器包括雷达模块，其可通过对道路100平面范围内的移动物体定向发射和接收雷达信号来确定道路当前的车辆流速、靠近距离等信号。此外，环境传感器还包括红外光(热)传感器，用于对道路100路面状况执行侦测以确定是否存在例如结冰、积水或具有任何障碍物。

在以上列举的技术方案中，所述通讯电路中的一部分组件是分布在所述灯杆本体中的不同位置。

具体来说，所述外壳141具有用于耦接外接设备模块的外设接口144，其中至少一部分所述接口设有防水塞143。在一些配置中，外设接口144还包括有线接口，例如WLAN、PoE、MIDI接口中的一种或组合。这样，通讯电路中的一些通讯组件(诸如WiFi、ZigBee组件等)可不必从上述电源通路或任何耦接的处理器取电而直接地获取电力。此外，其中的一些外设接口用于和改造前的路灯设备上既有的电路模块电插拔耦接，例如可通过该外设接口144中的有线电视数字接口(CATV)连通挂接在例如路灯1灯杆上的显示屏12以用于传输多媒体流，诸如可视化交通指引、区段道路提示/警示信息、天气信息等。

作为改进举例来说，所述外壳141上设有悬挂结构142，用于挂接在所述灯杆本体或底座内壁的基架结构15中。此外，外壳141还设有散热结构145(诸如鳍片状板件)，用于对内部电路进行有效散热。

在另一个较佳例子中，所述路侧模组30还用于与车辆8、9间的车联网端通讯连接，路侧模组30的处理器可被配置为：

计算从所述路灯设备确定的各个子定位区域接收到的位置信息和数据流。在一些具体实施方案中，使运维管理平台7能够远程查看或共享其车辆信息视频。例如，路灯1被配置成查看车辆周围环境，通过多种方式远程查看或共享车辆信息视频。例如，来自车辆信息视频的静态全景图像可被作为传统图像查看器中查看，从而允许运维管理平台7观看当前场景周围。又例如，可通过路侧设备30获取和存储静止图像，该静止图像从路灯1选择设定的视场查看。可交互地查看全景车辆信息视频，从而允许驾驶者更预见性地观看场景周围环境，在此可交互地共享全景视频。

例如，可向另一显示从车任一路侧模组30导出的视频，该视频从共享选择的视场示出固定视图。例如，可向云控中台6上传另一路侧模组存储的车辆信息视频导出的视频，该视频示出自动控制的视频视场，例如跟踪车辆对象的行进。可通过选择由即时消息应用共享车辆信息视频，在正进行和车辆8建立视频呼叫过程中切换到车辆信息视频，云控中台6与通过经网络接口永久性地或临时与云控中台5共享该车辆信息视频，从而发起车辆信息视频的部分的共享。

在此基础上，根据该位置信息和数据流的内容来识别和选择本地或远程云控中台中的一个或多个来执行对所述数据流的识别标识和数据处理。车辆信息视频可以是通过合并用安装在灯杆14上的多个相机检测到的图像而确定的复合视频。例如，相机可布置成阵列，使得相机的视场重叠并且沿弧线共同跨越连续视场。在一些具体实施方案中，可将来自多个路灯的相机视场重叠的图像拼接在一起(例如使用图像拼接软件)以形成具有跨越该道路200的弯道弧线视场的复合视频。在一些具体实施方案中，所得复合视频是全景视频，因为复合视频的视场跨越了车辆转弯的的弧线方向上的视场。在另一些具体实施方案中，可从安装在灯杆14上的单个无线射频收发设备获取车载视频。例如，车辆信息视频可从一个或多个云控中台获取。

在一些具体例子中，由路侧模组30的图像处理单元获取多个车辆8、9各自的车辆信息视频。将数据处理后的内容反馈给所述车联网端。可将车辆信息视频存储在路侧模组30的数据缓存区中。在一些具体实施方案中，车辆信息视频可在缓存区中以压缩格式(例如MPEG-4)编码。缓存区中编码的车辆信息视频的帧可以与时间戳或与当前时间的偏移关联。存储车辆信息视频的缓存区中的数据结构可包括一个或多个字段，指定在何时获取车辆信息视频的帧。例如，在缓存区中编码的车载视频的帧可与获取帧所基于的一个或多个图像时车辆占用的位置相关联。另外，可带有关联用户许可而安全地存储车辆信息视频，用户许可仅授权特定一个或多个访问车辆信息视频的部分。可由图像处理单元在数据存储装置中设置的缓存区中存储车辆信息视频。其中，所述数据流可包含声、光、图形数据信息。在一些具体实施方案中，选择输入可指定时间偏移，例如，距车辆信息视频的最近帧的时间偏移。

其中，所述本地是指当前路灯设备的临近空间区域或无线信号的有效辐射范围。所述通讯电路被配置为根据不同的射频信号频段给不同的车联网端发送所述内容。车辆8也可继续或开始从安装在灯杆14上的一个或多个无线射频信号19获取全景视频。车辆信息视频可以是通过安装在车辆上的若干个接收器检测到的图像而确定的复合视频。

在以上任何实施例中提及的“模块”、“模组”通常是指硬件电路元件或集成电路，有时也可以是固件、嵌入式软件或应用程序区块，从而驱动硬件电路更有序地运行。另外，上述处理器、处理模块是可以集成在同一个电路板上或者作为彼此的协同运行组件来执行控制指令。

Claims (10)

1.一种适配路灯的智能控制设备，安装于所述路灯的灯杆底座或灯杆本体上，其特征在于：所述智能控制设备包括路侧模组，所述路侧模组的电力输入端耦接到交流电力网络而电力输出端耦接到所述灯杆本体上装设的照明模组，以及耦接到安装于灯杆本体上的需供电设备。

2.根据权利要求1所述的智能控制设备，其特征在于：所述路侧模组具有一外壳，在该外壳内装设有电源、电力检测电路、通讯电路和处理器，其中所述处理器分别耦接到电力检测电路和通讯电路，所述电源包括构成至少两路电源通路的分立电源，其中一路电源通路是由第一电源通过所述电力检测电路向基站模组提供常通供电电力，另一路电源通路是由第二电源通过电力检测电路向所述处理器、照明模组提供常通或间歇供电电力。

3.根据权利要求2所述的智能控制设备，其特征在于：所述第二电源分别耦接到电力检测电路、处理器以向处理器提供不同于照明模组的电力等级的工作电流/电压，所述处理器用于接收和识别处理来自该电力检测电路的检测电信号，所述电力检测电路还包括用于响应该处理器执行对第一或第二电源通路通断控制的电力组件。

4.根据权利要求3所述的智能控制设备，其特征在于：所述电力组件包括装设在所述电源通路中的继电器元件。

5.根据权利要求2所述的智能控制设备，其特征在于：所述间歇供电是指在该电源通路上设置的旁路电路，受所述处理器根据电力检测电路的检测电信号的判断和驱动而通/断；以及，间歇供电是指对单个路灯和/或整个输供电线路上接通的路灯进行时间段供电以实现照明。

6.根据权利要求2或3所述的智能控制设备，其特征在于：所述路侧模组还包括耦接到所述电源、处理器的计量电路，用于测量任一所述电源通路上的交流或直流电力耗用量。

7.根据权利要求2所述的智能控制设备，其特征在于：所述通讯电路包括上行通讯模块、下行通讯模块、车路协同模块和分别耦接该上行通讯模块、下行通讯模块、车路协同模块的通讯控制处理模块，其中所述上行通讯模块包括4G/5G通讯组件，所述下行通讯模块包括PLC、ZigBee、WiFi、LoRa通讯组件中的一个或组合，所述车路协同模块包括LTE-V2X协议组件。

8.根据权利要求2所述的智能控制设备，其特征在于：所述路侧模组还包括耦接所述处理器的GPS定位模块，用于提供表示该智能设备的地理位置的数据信息。

9.根据权利要求2所述的智能控制设备，其特征在于：所述路侧模组还包括耦接所述处理器的环境传感器，用于对道路区域的周围环境执行实时感测并传输给所述处理器。

10.根据权利要求2所述的智能控制设备，其特征在于：所述外壳具有用于耦接外接设备模块的接口，其中至少一部分所述接口设有防水塞。

Images