TWI726662B - 智慧路燈監控系統 - Google Patents

Abstract

一種智慧路燈監控系統用以監控路燈周圍之物體，其包含燈泡模組、傳輸模組、光感測器、亮度感測器、紅外線感測器以及微處理器。燈泡模組設置於路燈。傳輸模組電性連接於燈泡模組。光感測器設置於路燈，用以偵測環境亮度。亮度感測器設置於路燈，用以偵測燈泡模組的運作狀態。紅外線感測器設置於路燈並用以感應物體。微處理器電性連接於光感測器、亮度感測器及紅外線感測器。其中，微處理器依據環境亮度控制傳輸模組啟閉燈泡模組。藉此，微處理器接收並分析各感測器偵測的訊號，進而控制燈泡模組的開關，有利於減少路燈的電能損耗。

Description

智慧路燈監控系統

本發明係關於一種監控系統，且特別是關於一種用以主動監控路燈之無線能量傳輸的智慧路燈監控系統。

在夜間時段時，道路上的路燈皆為全時點亮，以保障行車與路人的安全，然而在一些較偏僻或山區路段之路燈仍會持續點亮，這將造成許多能源的損耗與浪費。除此之外，習用的路燈若發生損壞而熄燈時，大多為民眾發現後並通知相關人員到場進行維修，不只呈現出維修人員在控管路燈上並不完善，且增加行車與路人在無亮燈路段之危險性。

此外，維修人員到場進行維修時，習用的路燈更換較耗時，若是在高速道路上的路燈進行維修時，更是相當不便利。針對上述習知路燈所存在之問題點，如何開發一種具實用性之監控路燈系統，實為民眾所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。

因此，本發明之目的在於提供一種智慧路燈監控系 統，其利用紅外線感測器判斷人車是否經過，而由微處理器控制路燈點亮，改善以往路燈在特定時段點亮時所耗費的能源，且透過網站來監控路燈是否正常運作，用以快速維修，在路燈與燈泡模組之間採用磁吸方式來做安裝，減少維修人員的安裝時間及施工上的困難。

依據本發明一態樣之一實施方式提供一種智慧路燈監控系統，用以監控一路燈周圍之一物體。智慧路燈監控系統包含一燈泡模組、一傳輸模組、一光感測器、一亮度感測器、一紅外線感測器以及一微處理器。燈泡模組設置於路燈。傳輸模組設置於路燈，傳輸模組電性連接於燈泡模組。光感測器設置於路燈，用以偵測一環境亮度。亮度感測器設置於路燈，用以偵測燈泡模組的運作狀態。紅外線感測器設置於路燈並用以感應物體。微處理器設置於路燈，且電性連接於光感測器、亮度感測器及紅外線感測器。其中，微處理器依據環境亮度控制傳輸模組啟閉燈泡模組。

藉此，微處理器接收並分析各感測器偵測的訊號，進而控制燈泡模組的開關，有利於減少路燈的電能損耗。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中當環境亮度大於一額定亮度時，微處理器控制傳輸模組關閉燈泡模組。當環境亮度小於等於額定亮度並紅外線感測器感應到物體時，微處理器控制傳輸模組啟動燈泡模組。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中智慧路燈監控系統更包含一擴充模組及一伺服器。擴充模 組連接於微處理器、光感測器及亮度感測器之間。伺服器連接於微處理器，微處理器分析光感測器、亮度感測器及紅外線感測器之數據並上傳至伺服器，以監控路燈。

藉此，維修人員可透過伺服器上的網站來監控路燈是否正常運作，以達到快速維修。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中傳輸模組包含一半橋諧振轉換器及一發射線圈，半橋諧振轉換器電性連接發射線圈。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中燈泡模組包含一接收線圈、一整流器及一負載。整流器電性連接接收線圈。負載電性連接整流器。其中，接收線圈感應流入發射線圈之電流而對應產生一感應電流，整流器將感應電流整流並提供一電壓予負載。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中智慧路燈監控系統更包含一第一磁鐵及一第二磁鐵。第一磁鐵設置於燈泡模組。第二磁鐵設置於路燈，第二磁鐵可拆卸地吸附於第一磁鐵，藉以令將燈泡模組可拆卸地固定於路燈。

藉此，在路燈與燈泡模組之間採用磁吸方式來做安裝，使維修人員減少安裝時間及施工上的困難。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中智慧路燈監控系統更包含一輸入電源及一變壓器。輸入電源提供一交流電壓。變壓器電性連接於輸入電源與半橋諧振轉換器之間，以轉換交流電壓為一直流電壓。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中智慧路燈監控系統更包含一繼電器，其電性連接於微處理器與半橋諧振轉換器之間，且繼電器電性連接變壓器與半橋諧振轉換器之間。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中半橋諧振轉換器受繼電器開關，半橋諧振轉換器開關的一切換頻率為90千赫茲。

依據前述之智慧路燈監控系統之其他實施例，其中半橋諧振轉換器受繼電器開關，半橋諧振轉換器開關的一責任週期為40%。

100:智慧路燈監控系統

110:路燈

111:物體

112:燈泡模組

1121:接收線圈

1122:整流器

1123:負載

113:傳輸模組

1131:半橋諧振轉換器

1132:發射線圈

114:光感測器

115:亮度感測器

116:紅外線感測器

117:微處理器

118:擴充模組

119:繼電器

120:伺服器

130:輸入電源

140:變壓器

150:第一磁鐵

152:第二磁鐵

200:監控方法

300:檢測程序

s210,s220,s230,s240:步驟

s310a,s310b,s320a,s320b,s330:步驟

第1圖繪示依照本發明之一實施方式之智慧路燈監控系統的方塊圖；

第2圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統之燈泡模組與傳輸模組的電路示意圖；

第3圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統之監控方法的流程示意圖；

第4圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統之檢測程序的流程示意圖；以及

第5圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統之路燈與燈泡模組的示意圖。

以下將參照圖式示範說明本發明之複數個實施例，以利於本發明所屬領域之通常知識者，可在不需過度解讀與實驗的情形下完整利用並實踐本發明。然而，閱讀者應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明，也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示。

請一併參照第1圖及第2圖，其中第1圖繪示依照本發明之一實施方式之智慧路燈監控系統100的方塊圖，第2圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統100之燈泡模組112與傳輸模組113的電路示意圖。由第1圖可知，本發明之智慧路燈監控系統100用以監控一路燈110周圍之一物體111。智慧路燈監控系統100包含一燈泡模組112、一傳輸模組113、一光感測器114、一亮度感測器115、一紅外線感測器116以及一微處理器117。燈泡模組112設置於路燈110。傳輸模組113設置於路燈110，傳輸模組113電性連接於燈泡模組112。光感測器114設置於路燈110，用以偵測一環境亮度。亮度感測器115設置於路燈110，用以偵測燈泡模組112的運作狀態。紅外線感測器116設置於路燈110並用以感應物體111。微處理器117設置於路燈110，且電性連接於光感測器114、亮度感測器115及紅外線感測器116。其中，微處 理器117依據環境亮度控制傳輸模組113啟閉燈泡模組112。藉此，微處理器117接收並分析各感測器偵測的訊號，進而控制燈泡模組112的開關，有利於減少路燈110的電能損耗。

此外，當環境亮度大於一額定亮度時，微處理器117控制傳輸模組113關閉燈泡模組112。當環境亮度小於等於額定亮度並紅外線感測器116感應到物體111時，微處理器117控制傳輸模組113啟動燈泡模組112。再者，智慧路燈監控系統100可更包含一擴充模組118及一伺服器120。擴充模組118連接於微處理器117、光感測器114及亮度感測器115之間，用以傳遞光感測器114及亮度感測器115的訊號至微處理器117。微處理器117透過擴充模組118電性連接於光感測器114與亮度感測器115。伺服器120連接於微處理器117，微處理器117分析光感測器114、亮度感測器115及紅外線感測器116之數據並上傳至伺服器120，以監控路燈110。

具體來說，微處理器117可為一樹莓派，樹莓派用來傳輸訊號之連接埠(I2C)較少，故外接擴充模組118(TCA9548A I2C)，用以同時連接光感測器114與亮度感測器115。詳細地說，智慧路燈監控系統100使用光感測器114來判斷天色的明暗狀況(即量測路燈110周圍的環境亮度)；紅外線感測器116判斷路燈110周圍是否有物體111(即行車或路人)，並透過將紅外線感測器116架設於路燈110的側邊且偵測方向傾斜於道路，以使 紅外線感測器116可以提前感應，令路燈110於行車或路人經過之前就已點亮；微處理器117分析兩者之訊號並適時啟動燈泡模組112；而亮度感測器115判斷路燈110是否正常運作，再將各感測器之數據傳送至伺服器120的網站後台。藉此，維修人員可透過伺服器120上的網站來監控路燈110是否正常運作，以達到快速維修，並使行車或路人能看清前方路況，在可視範圍內提前將路燈110由微亮緩慢變成全亮，以防產生眩光而發生意外。

由第1圖及第2圖可知，傳輸模組113包含一半橋諧振轉換器1131及一發射線圈1132，半橋諧振轉換器1131電性連接發射線圈1132。燈泡模組112包含一接收線圈1121、一整流器1122及一負載1123。整流器1122電性連接接收線圈1121。負載1123電性連接整流器1122。其中，接收線圈1121感應流入發射線圈1132之電流而對應產生一感應電流，整流器1122將感應電流整流並提供一電壓予負載1123(即LED燈泡)。

具體來說，智慧路燈監控系統100可更包含一輸入電源130及一變壓器140。輸入電源130提供一交流電壓。變壓器140電性連接於輸入電源130與半橋諧振轉換器1131之間，以轉換交流電壓為一直流電壓。此外，智慧路燈監控系統100可更包含一繼電器119，其電性連接於微處理器117與半橋諧振轉換器1131之間，且繼電器119電性連接變壓器140與半橋諧振轉換器1131之間，藉以令微處理器117控制輸入電源130開關。再者，半橋 諧振轉換器1131受繼電器119開關，半橋諧振轉換器1131開關的一切換頻率可為90千赫茲，且半橋諧振轉換器1131開關的一責任週期可為40%。

請一併參照下列表一，其表列為本發明一實施方式的燈泡模組112及傳輸模組113之參數定義的數據，並如第2圖所繪示。

請一併參照第3圖及第4圖，其中第3圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統100之監控方法200的流程示意圖，第4圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統100之檢測程序300的流程示意圖。由第3圖可知，監控方法200可實現在如第1圖所示的智慧路燈監控系統100，且包含步驟s210、s220、s230、s240。在步驟s210中，智慧路燈監控系統100可為一初始狀態，其中微處理器117及各感測器皆啟動，各感測傳送數據至微處理器117，且微處理器117將數據上傳並儲存至伺服器120。接著，在步驟s220中，光感測器114偵測路燈110周圍的環境亮度，當環境亮度大於額定亮度時，返回步驟s210；當環境亮度小於等於額定亮度時，進行下一步驟s230。接續上述說明，在步驟s230中，紅外線感測器 116感應路燈110周圍之物體111並傳送訊號至微處理器117。

接續步驟s240，微處理器117控制繼電器119開關。詳細來說，當紅外線感測器116感應到物體111時，微處理器117控制繼電器119開啟，輸入電源130接通半橋諧振轉換器1131之一次側電源，且經由半橋諧振轉換器1131將能量(即感應電流)從發射線圈1132傳遞至接收線圈1121並經由整流器1122提供電壓予負載1123，最後經過約5秒後，微處理器117自動切斷繼電器119並返回步驟s210；當紅外線感測器116未感應到物體111時，微處理器117控制繼電器119關閉並返回步驟s210。

藉此，使用微處理器117配合多種感測器與半橋諧振轉換電路，完成具有可無線能量傳輸之智慧路燈監控系統100，可減少能源損耗並提升行車安全，讓行車與路人更加安全。

由第4圖可知，若需檢測路燈110是否發生故障，進入一檢測程序300。檢測程序300包含步驟s310a、s320a、s330及s210與步驟s310b、s320b、s330及s210。在步驟s310a中，微處理器117控制繼電器119開啟。接續步驟s320a，由亮度感測器115偵測燈泡模組112的亮度值，當燈泡模組112的亮度值大於額定亮度時，智慧路燈監控系統100正常運作並返回步驟s210；當燈泡模組112的亮度值小於等於額定亮度時，進入步驟s330。在步驟s330中，燈泡模組112為異常並立即通知維修人 員進行維護，維修完畢後返回步驟s210。

在步驟s310b中，微處理器117控制繼電器119關閉。接續步驟s320b，由亮度感測器115偵測燈泡模組112的亮度值，當燈泡模組112的亮度值小於額定亮度時，智慧路燈監控系統100正常運作並返回步驟s210；當燈泡模組112的亮度值大於等於額定亮度時，進入步驟s330。在步驟s330中，燈泡模組112為異常並立即通知維修人員進行維護，維修完畢後返回步驟s210。藉此，有利於維修人員即時監控，並迅速排除問題。

第5圖繪示依照第1圖實施方式之智慧路燈監控系統100之路燈110與燈泡模組112的示意圖。由第5圖可知，智慧路燈監控系統100更包含一第一磁鐵150及一第二磁鐵152。第一磁鐵150設置於燈泡模組112。第二磁鐵152設置於路燈110，第二磁鐵152可拆卸地吸附於第一磁鐵150，藉以令將燈泡模組112可拆卸地固定於路燈110。藉此，在路燈110與燈泡模組112之間採用磁吸方式來做安裝，使維修人員減少安裝時間及施工上的困難。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:智慧路燈監控系統

110:路燈

111:物體

112:燈泡模組

113:傳輸模組

114:光感測器

115:亮度感測器

116:紅外線感測器

117:微處理器

118:擴充模組

119:繼電器

120:伺服器

130:輸入電源

140:變壓器

Claims (10)

1. 一種智慧路燈監控系統，用以監控一路燈周圍之一物體，該智慧路燈監控系統包含：一燈泡模組，設置於該路燈；一傳輸模組，設置於該路燈，該傳輸模組電性連接於該燈泡模組；一光感測器，設置於該路燈，用以偵測一環境亮度；一亮度感測器，設置於該路燈，用以偵測該燈泡模組的運作狀態；一紅外線感測器，設置於該路燈並用以感應該物體；一微處理器，設置於該路燈，且電性連接於該光感測器、該亮度感測器及該紅外線感測器；以及一繼電器，電性連接於該微處理器與該傳輸模組之間；其中，該微處理器控制該繼電器開啟，該亮度感測器偵測該燈泡模組之一亮度值，當該亮度值大於一額定亮度時，該燈泡模組正常運作，當該亮度值小於等於該額定亮度時，該燈泡模組為異常；其中，該微處理器控制該繼電器關閉，該亮度感測器偵測該燈泡模組之另一亮度值，當該另一亮度值小於該額定亮度時，該燈泡模組正常運作，當該另一亮度值大於等於該額定亮度時，該燈泡模組為異常；其中，該微處理器依據該環境亮度控制該傳輸模組啟閉該燈泡模組。
2. 如請求項1所述之智慧路燈監控系統，其中：當該環境亮度大於該額定亮度時，該微處理器控制該傳輸模組關閉該燈泡模組；及當該環境亮度小於等於該額定亮度並該紅外線感測器感應到該物體時，該微處理器控制該傳輸模組啟動該燈泡模組。
3. 如請求項1所述之智慧路燈監控系統，更包含：一擴充模組，連接於該微處理器、該光感測器及該亮度感測器之間；及一伺服器，連接於該微處理器，該微處理器分析該光感測器、該亮度感測器及該紅外線感測器之數據並上傳至該伺服器，以監控該路燈。
4. 如請求項1所述之智慧路燈監控系統，其中該傳輸模組包含一半橋諧振轉換器及一發射線圈，該半橋諧振轉換器電性連接該發射線圈。
5. 如請求項4所述之智慧路燈監控系統，其中該燈泡模組包含：一接收線圈；一整流器，電性連接該接收線圈；及一負載，電性連接該整流器； 其中，該接收線圈感應流入該發射線圈之電流而對應產生一感應電流，該整流器將該感應電流整流並提供一電壓予該負載。
6. 如請求項5所述之智慧路燈監控系統，更包含：一第一磁鐵，設置於該燈泡模組；及一第二磁鐵，設置於該路燈，該第二磁鐵可拆卸地吸附於該第一磁鐵，藉以令將該燈泡模組可拆卸地固定於該路燈。
7. 如請求項4所述之智慧路燈監控系統，更包含：一輸入電源，提供一交流電壓；及一變壓器，電性連接於該輸入電源與該半橋諧振轉換器之間，以轉換該交流電壓為一直流電壓。
8. 如請求項7所述之智慧路燈監控系統，其中，該繼電器電性連接於該微處理器與該半橋諧振轉換器之間，且該繼電器電性連接該變壓器與該半橋諧振轉換器之間。
9. 如請求項8所述之智慧路燈監控系統，其中該半橋諧振轉換器受該繼電器開關，該半橋諧振轉換器開 關的一切換頻率為90千赫茲。
10. 如請求項8所述之智慧路燈監控系統，其中該半橋諧振轉換器受該繼電器開關，該半橋諧振轉換器開關的一責任週期為40%。

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