一种基于智慧路灯云平台的管理系统

技术领域

本发明涉及智慧路灯技术领域，更具体地涉及一种基于智慧路灯云平台的管理系统。

背景技术

城市公共照明系统是与人们生活息息相关的重要公共基础设施，关系到夜间行人和交通的安全，随着城市化进程的加快，城市公共照明基础设施的需求量日益增大，但是目前所采用的城市公共照明设施能源消耗量非常大，如果仍然使用目前的照明设施会大大增大所需要的能源，同时，城市照明工作的建设、维护和管理存在很大的不足，路灯日常使用过程中常因各种原因出现损坏而导致不能正常工作，而城市照明要求实时性强，如果路灯损坏不能及时解决，影响城市交通状况，易造成交通事故。现有的路灯管理方法简单、能源浪费、缺乏灵活多变的操作系统与功能，不便于检测维修，无法满足现代照明的需求。因此，有必要提供一种基于智慧路灯云平台的管理系统，以克服上述问题。

发明内容

本发明提供了一种基于智慧路灯云平台的管理系统，以解决现有的路灯管理方法简单、能源浪费、缺乏灵活多变的操作系统与功能，不便于检测维修，无法满足现代照明的需求的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于智慧路灯云平台的管理系统，包括云平台、控制系统、传感器组、路灯控制器、图像采集装置、视频车辆检测器、后台服务器监控设备和路灯，传感器组、路灯控制器和图像采集装置均安装在路灯上，路灯控制器与路灯连接并用于控制路灯的工作，传感器组、路灯控制器、后台服务器监控设备和云平台均与控制系统连接；

图像采集装置安装在路灯所在区域以采集该区域车辆运行状况图像数据；视频车辆检测器与图像采集装置通过数据线连接，根据车辆运行状况图像数据分析得出车流量和车速数据；后台服务器监控设备与视频车辆检测器通过无线或有线网络连接，根据车流量和车速数据向控制系统下发第一路灯调节指令；

传感器组采集路灯所在区域的环境信息并输送到控制系统；控制系统与后台服务器监控设备通过无线或有线网络连接，并结合环境信息将第一路灯调节指令转变为第二路灯调节指令再下发给路灯控制器；路灯控制器与控制系统通过电力载波通讯连接，根据第二路灯调节指令控制路灯的开关和亮度。

进一步地，控制系统包括供电模块、无线通信模块、存储器和中央控制器，中央控制器分别与供电模块、无线通信模块、存储器连接。

进一步地，路灯控制器内设有GPS模块、电源调整模块、电流检测器和继电器，GPS模块和电源调整模块均与控制系统连接，电流检测器和继电器均与路灯连接。

进一步地，中央控制器分别与GPS模块、电源调整模块、电流检测器和继电器连接。

进一步地，云平台内设有报警单元，报警单元通过无线通信模块与中央控制器连接。

进一步地，传感器组包括温度传感器、湿度传感器和光敏传感器，温度传感器、湿度传感器和光敏传感器均通过无线通信模块与中央控制器连接。

进一步地，路灯控制器采集路灯运行状况数据反馈给中央控制器，中央控制器将路灯运行状况数据反馈给后台服务器监控设备和云平台。

进一步地，光敏传感器通过RS485数据线与中央控制器连接，光敏传感器安装在路灯所在区域以采集该区域的光亮数据，并传输给中央控制器以调节该区域内路灯的亮度。

进一步地，控制系统还包括用电计量装置，用电计量装置通过RS485数据线与中央控制器连接，用电计量装置计量该中央控制器所管理的所有路灯的电量。

进一步地，图像采集装置为摄像头，无线通信模块的无线网络为2G通信网络或3G通信网络或4G通信网络或5G通信网络。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过传感器能够实时掌握路灯周围的环境，并根据车流量远程控制进行路灯的开关及亮度调节，可避免资源的浪费，同时控制系统实时记录每个路灯的工作状态，便于发现路灯是否出现故障，并通过云平台显示报警信息，及时进行故障的处理。对路灯进行直接故障监测，避免人工巡检，减低营运成本。本发明对路灯的监控和管理更加的智能。

附图说明

图1为本发明的一种基于智慧路灯云平台的管理系统的原理示意图。

图2为本发明的一种基于智慧路灯云平台的路灯的结构示意图。

图3为本发明的一种基于智慧路灯云平台的开合罩装置的结构示意图。

图4为本发明的一种基于智慧路灯云平台的收卷盘与收卷电机的连接示意图。

附图标记：1为基座，2为升降柱，3为螺纹杆，4为滑槽，5为升降电机，6为升降杆，7为螺纹槽，8为滑块，9为LED灯头，10为收卷电机，11为收卷盘，12为转动杆，13为缓冲装置，14为固定环，15为连接绳，16为半圆外壳体，17为弧形导轨，18为半圆挡光板，19为半圆透明板，20为滑动块，21为限位块，22为内板，23为外板，24为双层防撞弹簧，25为反射罩，26为透明灯罩。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

请参阅图1至图4，图中所示者为本发明所选用的实施例结构，此仅供说明之用，在专利申请上并不受此种结构的限制。

实施例一

如图1所示，一种基于智慧路灯云平台的管理系统，包括云平台、控制系统、传感器组、路灯控制器、图像采集装置、视频车辆检测器、后台服务器监控设备和路灯，传感器组、路灯控制器和图像采集装置均安装在路灯上，路灯控制器与路灯连接并用于控制路灯的工作，传感器组、路灯控制器、后台服务器监控设备和云平台均与控制系统连接；

图像采集装置安装在路灯所在区域以采集该区域车辆运行状况图像数据；视频车辆检测器与图像采集装置通过数据线连接，根据车辆运行状况图像数据分析得出车流量和车速数据；后台服务器监控设备与视频车辆检测器通过无线或有线网络连接，根据车流量和车速数据向控制系统下发第一路灯调节指令；

传感器组采集路灯所在区域的环境信息并输送到控制系统；控制系统与后台服务器监控设备通过无线或有线网络连接，并结合环境信息将第一路灯调节指令转变为第二路灯调节指令再下发给路灯控制器；路灯控制器与控制系统通过电力载波通讯连接，根据第二路灯调节指令控制路灯的开关和亮度。

控制系统包括供电模块、无线通信模块、存储器和中央控制器，中央控制器分别与供电模块、无线通信模块、存储器连接。

路灯控制器内设有GPS模块、电源调整模块、电流检测器和继电器，GPS模块和电源调整模块均与控制系统连接，电流检测器和继电器均与路灯连接。

中央控制器分别与GPS模块、电源调整模块、电流检测器和继电器连接。

云平台内设有报警单元，报警单元通过无线通信模块与中央控制器连接。

传感器组包括温度传感器、湿度传感器和光敏传感器，温度传感器、湿度传感器和光敏传感器均通过无线通信模块与中央控制器连接。

路灯控制器采集路灯运行状况数据反馈给中央控制器，中央控制器将路灯运行状况数据反馈给后台服务器监控设备和云平台。

光敏传感器通过RS485数据线与中央控制器连接，光敏传感器安装在路灯所在区域以采集该区域的光亮数据，并传输给中央控制器以调节该区域内路灯的亮度。

控制系统还包括用电计量装置，用电计量装置通过RS485数据线与中央控制器连接，用电计量装置计量该中央控制器所管理的所有路灯的电量。用电计量装置为IM1281单向互感式交流电能计量模块。

图像采集装置为摄像头，无线通信模块的无线网络为2G通信网络或3G通信网络或4G通信网络或5G通信网络。

实施例二

实施例二为实施例一的进一步优化。

控制系统还包括第一移动控制设备和第二移动控制设备，第一移动控制设备与后台服务器监控设备通过无线或有线网络连接，通过后台服务器监控设备向中央控制器下发监控管理指令。第二移动控制设备与中央控制器通过无线或有线网络连接，向中央控制器下发监控管理指令。

其中，第一移动控制设备和第二移动控制设备为具备移动通信功能的手机、笔记本或平板电脑。

用户可通过后台服务器监控设备发送指令到中央控制器，将中央控制器回路电灯开启间隔开关控制，还可根据路灯位置进行分组，单独控制每个分组开关灯(每个路灯控制均为独立的)可下发定时任务，在不同时间段对不同路段的路灯进行自动调节功率或开关灯用户根据实际情况，将中央控制器下的路灯控制器进行分组管理。可以对分组下的路灯控制器进行操作，用户可以进行设定中央控制器区域、中央控制器分组、路灯控制器定时开关、上电、断电、调光等操作。

本系统主要由视频车辆检测器、后台服务器监控设备、中央控制器、路灯控制器四大部分组成。视频车辆检测器通过摄像头实时监控道路情况，对视频信息进行分析、处理检测路面车流量、车速等信息，并将数据通过2/3g无线或有线网络传送给后台服务器监控设备，后台服务器监控设备根据路灯车辆信息进行策略调度、优先级处理，将需要开灯/调光路段下发到中央控制器，中央控制器处理完高优先级任务之后，立即响应后台服务器监控设备，将对应的数据包通过电力线发送到路灯控制器，路灯控制器响应中央控制器命令，检测当前路灯状态，然后执行动作。

后台服务器监控设备可以下达任务给中央控制器以管理各个路灯控制器上连接的路灯，中央控制器还可以根据路灯的具体环境情况智能控制各个节点控制器，以智慧管理路灯。

管理员通过后台服务器监控设备管理操作，后台服务器监控设备通过无线或有线网络将命令下发给中央控制器处理。

第一移动控制设备通过移动设备网络登陆，通过后台服务器监控设备转发到中央控制器处理。第二移动控制设备通过无线或有线网络将指令发送到中央控制器处理，比如短信控制等。

其中，光敏传感器检测当前亮度情况，中央控制器收到指令之后，检测当前系统时间，进行分析处理。

实施例三

实施例三为实施例二的进一步优化。

路灯控制器与路灯连接，用于控制路灯的打开或关闭，传感器组和路灯控制器均与控制系统连接，通过传感器组采集到的环境因素传输至控制系统，控制系统输出路灯的开闭状态及路灯的工作电压信息，并传输至路灯控制器，控制系统与云平台连接，云平台用于显示路灯的工作状态及位置；路灯控制器内设有GPS模块、电源调整模块、电流检测器和继电器，GPS模块与控制系统连接，GPS模块用于定位路灯的位置，并将路灯的位置传输给控制系统保存，电源调整模块与控制系统连接，控制系统根据环境因素将路灯的工作电压信息传输至电源调整模块，调整电源调整模块的输出电压，电源调整模块与路灯连接，用于提供路灯的工作电源，控制路灯的亮度，给人们的生活带来便利的同时也节约了能源。电流检测器和继电器均与路灯连接，电流检测器用于采集路灯打开状态时的工作电流，继电器用于控制路灯的打开与关闭。控制系统包括供电模块、无线通信模块、存储器和中央控制器，中央控制器分别与供电模块、无线通信模块、存储器连接，供电模块给中央控制器提供工作电源，存储器用于保存路灯的位置信息和工作状态数据，中央控制器分别与GPS模块、电源调整模块、电流检测器和继电器连接。云平台内设有报警单元，报警单元与中央控制器通过无线通信模块连接，当路灯发生故障(路灯打开时，路灯不亮，此时电流检测器检测通过路灯两端的电流可以忽落不计)时，报警单元将故障路灯的位置信息显示在云平台上，便于工作人员快速到达故障路灯位置，进行高效的维护。

温度传感器、湿度传感器和光敏传感器均与中央控制器通过无线通信模块连接，通过温度传感器、湿度传感器和光敏传感器采集到的环境因素通过无线通信模块传输至中央控制器中。

中央控制器为基于M处理器内核的32位闪存微控制器STM32。温度传感器的型号为T106，湿度传感器的型号为HR202L，光敏传感器的型号为PT850F3F，电流检测器的型号为MAX4172，继电器的型号为YM4143G002，路灯采用LED灯；通过安装在路灯顶端的温度传感器、湿度传感器和光敏传感器对路灯周围的环境进行监测并通过无线通信模块传输至中央控制器，中央控制器根据监测的环境信息输出路灯的开闭状态及路灯的工作电压信息，并将路灯的开闭状态传输至继电器从而控制路灯的打开或关闭，同时将路灯的工作电压信息传输至电源调整模块，电源调整模块调节其自身的输出电压，从而调节路灯的亮度，同时路灯控制器通过电流检测器实时采集路灯的工作电流，并将路灯的工作电流传输至中央控制器并存储在存储器中，路灯控制器内的GPS模块定位出的路灯的位置信息传输至中央控制器并存储在存储器中；中央控制器还将路灯的工作电流实时的显示在云平台上，当路灯在打开状态出现路灯不亮时，云平台上会显示出路灯此时的电流数据异常以及路灯的位置，并通过警报单元发出警报通知工作人员。

传感器组还包括空气传感器，空气传感器与中央控制器连接，用于检测空气质量，包括对空气质量的检测、雾霾的检测，并将检测结果传输至中央控制器。空气传感器的设置，避免路灯处于定时关闭状态时污染物浓度升高能见度降低，而导致的市民出行不便以及交通事故率提高，此时管理人员可以查看空气质量提前打开路灯方便市民出行。空气传感器为GP2Y1014AU粉尘传感器模块。

控制系统还包括微信小程序，微信小程序用于通过云平台发送相关指令至中央控制器，控制路灯的开、关以及亮度调节。

微信小程序为路灯与用户之间的交互窗口，用户通过移动终端进入微信小程序，通过观察的电流、空气质量以及路灯区域亮度，控制的路灯的开光以及亮度调节；微信小程序包括用户操作与管理员操作两个端口，用户操作包括用户信息查询、路灯信息查询以及路灯状态控制，管理员操作包括用户信息管理、路灯信息管理以及路灯状态管理。路灯状态控制模块包括路灯亮、灭两种形式。用户可以根据当前道路车流量情况、当前路灯区域亮度以及空气质量情况来控制路灯的状态。

微信小程序部分可在任意平台通过微信开发者工具选择微信小程序开发，填写自己的APPID创建项目文件夹即可开始开发，微信小程序利用JavaScript语言编写，包括逻辑层、视图层、基础层等，分别是app.js、app.json、app.wxss文件，他们分别是小程序逻辑的实现、小程序公共配置、小程序公共样式表。操作人员可以通过微信在微信搜索栏中搜索微信小程序的名称进入微信小程序，操作人员根据不同身份可以在微信小程序界面进行信息注册，包括用户和管理员两种身份，注册完毕后操作人在微信小程序中根据自己身份进行登录操作。

用户信息查询包括用户个人信息查询和道路信息查询两个部分，用户个人信息包括密码、头像、联系方式以及工作地点；道路信息包括道路的名称、编号、道路上路灯的形式、每条道路上路灯的个数以及每一盏路灯的编号。

路灯信息查询包括电流查询、亮度调节查询以及空气质量查询。在电流中，用户可以输入道路的编号查询道路的总电流，当电流值出现异常时进行精确定位，及时进行维修。具体的，当电流出现异常情况，用户可以进行精确定位，此时用户将界面变为整条道路路灯情况，找到出现电流异常的路灯编号，让工人对路灯进行及时维修。在空气质量中，用户可以查看实时空气状况，包括PM2.5以及PM10的浓度，以防路灯处于定时关闭状态时污染物浓度升高能见度降低，而导致市民出行不便以及交通事故率提高的风险，此时用户可以提前打开路灯方便市民出行。在亮度调节中，用户可以根据目前的道路环境进行亮度调节，不仅可以减少电能的浪费而且可以降低交通事故率。

用户信息管理包括用户个人信息管理以及道路信息管理，用户个人信息管理包括添加用户、删除用户以及用户权限设置；道路信息管理包括添加道路、删除道路以及修改路灯编号。

微信小程序是一种新型的程序类型，它基于微信平台开发，开发成本低，享受微信本身自带的流量，且不用安装，即开即用，用完即走，降低了用户的使用难度，减小了用户的流量资费。更重要的是微信小程序可以跨Android和iOS平台，开发者无需考虑跨平台的问题，方便用户的使用。

实施例四

实施例四为实施例三的进一步优化。

如图2所示，路灯包括基座1、升降柱2、螺纹杆3、滑槽4、升降电机5、升降杆6、螺纹槽7和滑块8，基座1的顶部外表面固定安装有升降柱2，升降柱2为内部中空结构，升降柱2内设置有螺纹杆3，升降柱2的内壁开设有滑槽4，基座1的内侧底部固定安装有升降电机5，升降电机5的输出轴通过联轴器穿过基座1延伸至升降柱2的内部并与螺纹杆3固定连接，升降柱2的内部设置有升降杆6，升降杆6的内部开设有螺纹槽7，升降杆6的外壁固定安装有滑块8，滑块8与滑槽4滑动安装，螺纹杆3与螺纹槽7螺纹安装，升降杆6与升降柱2滑动连接，通过升降柱2、滑槽4、升降电机5、螺纹杆3、升降杆6、螺纹和滑块8的配合使用，使升降杆6能沿着滑槽4进行上下运动。

基座1内设置防撞装置，防撞装置有四个，四个防撞装置以升降电机5为中心十字分布，防撞装置包括设置在内侧且靠近升降电机5的内板22、设置在外侧且远离升降电机5的外板23以及设置在内板22与外板23之间双层防撞弹簧24，外板23形成基座1的外侧板。内板22、外板23和双层防撞弹簧24相互配合使用，当发生撞击时，双层防撞弹簧24发生形变，减小了撞击力，减轻撞击对灯杆产生的破坏，延长路灯的使用寿命。

如图2所示，路灯还包括LED灯头9、收卷电机10、收卷盘11、转动杆12和缓冲装置13，路灯的顶部的底侧设置有透明灯罩26，透明灯罩26内设置有反射罩25，LED灯头9设置在透明灯罩26上并紧贴着透明灯罩26，升降杆6靠近LED灯头9一端设置有转动杆12，转动杆12一端与升降杆6转动连接，另一端与LED灯头9固定连接，升降杆6远离LED灯头9一端转动连接有收卷盘11，收卷盘11收卷式缠绕有连接绳15，LED灯头9的背光侧固定设置有固定环14，连接绳15远离收卷盘11的一端与固定环14固定连接，如图4所示，收卷电机10与收卷盘11连接，收卷电机10用于驱动收卷盘11转动，缓冲装置13固定安装在路灯的顶部内，且位于转动杆12下方，以对转动杆12进行支撑和缓冲。

收卷盘11的高度高于升降杆6与转动杆12连接的位置的高度，且升降杆6远离LED灯头9一端的高度等于升降杆6靠近LED灯头9一端的高度加上转动杆12的长度。

如图3所示，路灯还包括灯杆，灯杆包括升降柱2和位于升降柱2上方的开合罩装置，升降柱2与开合罩装置固定连接，升降柱2和开合罩装置组成路灯的灯杆，开合罩装置包括半圆外壳体16、弧形导轨17、半圆挡光板18和半圆透明板19，半圆外壳体16的上下侧均设置有弧形导轨17，半圆挡光板18的上下两端分别与上下侧的弧形导轨17的滑动块20固定连接，半圆外壳体16与半圆挡光板18共同组成开合罩装置的外壳，半圆透明板19与半圆外壳体16固定连接，半圆透明板19与半圆挡光板18重叠设置，以使弧形导轨17的滑动块20带动半圆挡光板18转动时，显露出半圆透明板19。半圆挡光板18远离与滑动块20的连接处的一侧的上下端均设置有限位块21，当半圆挡光板18完全与半圆透明板19重叠时，限位块21卡在半圆外壳体16远离与半圆透明板19的连接处的一侧设置的内壁凹陷处。弧形导轨17设置有驱动弧形导轨17的驱动电机。

本实施中，LED灯头9、驱动电机、收卷电机10和升降电机5均与继电器连接，继电器有多个，分别控制LED灯头9、驱动电机、收卷电机10和升降电机5的工作。

当空气传感器检测到空气质量低于阈值，雾霾浓度高于阈值，即路灯所在的区域能见度低，通过实施例一至实施例三中的各种控制形式，通过继电器控制LED灯头9工作，通过继电器控制收卷电机10工作，收卷电机10驱动收卷盘11将连接绳15收卷，连接绳15拉起LED灯头9，LED灯头9在转动杆12的支撑下逐渐竖直，直至完全竖直；通过继电器控制升降电机5工作，升降杆6下降，LED灯头9随着下降至开合罩装置内；通过继电器控制驱动电机工作，弧形导轨17的滑动块20带动半圆挡光板18转动，显露出半圆透明板19，此时，下降的LED灯头9的光源侧正对着半圆透明板19，LED灯头9横向发出光照，从而有效照亮能见度低的路灯所在的区域。

LED灯头9可在下降后打开；驱动电机可在收卷电机10或升降电机5工作的同时工作。

以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。

由以上详细说明，可使本领域普通技术人员明了本发明的确可达成前述目的，实已符合专利法的规定。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。