一种智能路灯、其控制方法及由其组建的无线网络系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能组网技术领域，特别涉及一种智能路灯、其控制方法及由其组建 的无线网络系统，该系统可广泛适用于城市公共设施、居民生活区、学校校园、工业生产园 区等区域的智能组网。
【背景技术】
[0002] 中国城市和经济的迅速发展，使路灯自动化、智能化、节能照明、安防监控、居民公 众场合无线上网及城市信息化成为迫切的需求。目前这几个方面的需求是由各自独立的设 备来实现的，这样会造成工程施工重复，工程布线复杂，工程安装难度大，并导致经济资源 和社会资源的极大浪费。更重要地，各系统之间缺乏互联、互通，产品系统功能弱化，系统工 作效率低。
[0003] 中国专利CN204180364U公开了一种基于ZigBee的智能路灯双向控制系统，该系 统仅单一地实现了街道路灯智能照明功能；中国专利CN204153611U公开了一种带摄像头 的灯具，该灯具可用于实现单个路灯WiFi无线安防监控功能。上述专利公开的技术方案未 考虑WiFi和ZigBee无线通信的距离限制、街道照明的组网需求、城市3G/4G无线热点网络 负载等实际问题。例如：在城市网络化、信息化建设过程中，需要安装大量的WiFi、3G/4G无 线热点，而WiFi、3G/4G无线热点需要专门布线及工程安装，工程实施难度大，并且容易造 成城市无线通信信号拥堵。
[0004] 在网络架构方面，传统智能路灯采用电力线通信技术（PLC，PowerLine Communication)实现路灯联网。但是，由于电力线通信技术自身的缺陷，如通信信号稳定 性、通信距离、带宽、组网规模等限制，使得PLC在实际应用中除了用于远程抄表以外，其他 应用十分有限。
[0005] 在路灯光源选择方面，目前LED路灯采用单一白光光源，控制上采用定时开关及 恒亮度照明，在日出、日落，晚间及凌晨人流少时光源亮度一致，造成用电的浪费；另外，路 灯无法根据环境实时情况对路灯亮度、颜色以及色温进行动态调整，例如：在大雾、雾霾天 气时，路灯灯光可调节为弱黄色光，在增强路灯灯光照射距离的同时，可大大提高道路交通 安全；在炎热的夏季夜晚，可采用冷色温照明，可提升城市照明视觉效果及环境舒适度。
【发明内容】
[0006] 为了解决传统路灯照明缺乏自动化、智能化的管理，路灯光源单一，以及城市网络 化和信息化建设工程实施难度大等问题，本发明提供了一种智能路灯，所述智能路灯包括 灯头和灯架，所述灯头固定连接在所述灯架顶端，所述灯架底端固定安装在街道上；所述灯 头包括嵌入式中央处理器、照明光源、以及分别与所述嵌入式中央处理器相连的电源管理 模块、照明控制模块、照明故障检测模块、摄像头模块、第一无线通信模块、第二无线通信模 块、第一天线、第二天线、第三无线通信模块、内存及闪存模块、硬盘、交通传感器模块、加解 密模块、烟雾探测器模块、人体移动红外传感器模块和报警模块；所述照明控制模块和所述 照明故障检测模块分别与所述照明光源连接，所述照明光源与所述电源管理模块连接。
[0007] 所述摄像头模块包括摄像头和视频处理器；所述摄像头包括全景摄像头和/或定 向摄像头，所述全景摄像头和/或定向摄像头与所述视频处理器连接；所述视频处理器通 过USB接口与所述嵌入式中央处理器采用即插即用方式连接。
[0008] 所述照明控制模块通过I2C接口与所述嵌入式中央处理器相连；所述照明故障检 测模块通过SPI接口与所述嵌入式中央处理器相连；所述报警模块包括蜂鸣器和报警按 钮；所述蜂鸣器通过GPIO接口与所述嵌入式中央处理器相连；所述报警按钮安装在所述灯 架上，并通过GPIO接口与所述嵌入式中央处理器相连。
[0009] 所述第一无线通信模块为WiFiAP模块；所述WiFiAP模块包括WiFiAP2. 4GHz 模块和WiFiAP5.8GHz模块，所述WiFiAP2.4GHz模块和所述WiFiAP5.8GHz模块分 别与所述嵌入式中央处理器连接；所述第二无线通信模块为WiFiClient模块，所述WiFi Client模块为WiFiClient5.8GHz模块，所述WiFiClient5.8GHz模块与所述嵌入式中央 处理器连接；所述第三无线通信模块为ZigBee模块，所述ZigBee模块与所述嵌入式中央处 理器连接。
[0010] 本发明提供了另一种智能路灯，所述智能路灯包括灯头和灯架，所述灯头固定连 接在所述灯架顶端，所述灯架底端固定安装在街道上；所述灯头包括照明光源；所述灯架 包括嵌入式中央处理器、以及分别与所述嵌入式中央处理器相连的电源管理模块、照明控 制模块、照明故障检测模块、摄像头模块、第一无线通信模块、第二无线通信模块、第一天 线、第二天线、第三无线通信模块、内存及闪存模块、硬盘、交通传感器模块、加解密模块、烟 雾探测器模块、人体移动红外传感器模块和报警模块；所述照明控制模块和所述照明故障 检测模块分别与所述照明光源连接，所述照明光源与所述电源管理模块连接。
[0011] 所述摄像头模块包括摄像头和视频处理器；所述摄像头包括全景摄像头和/或定 向摄像头，所述全景摄像头和/或定向摄像头与所述视频处理器连接；所述视频处理器通 过USB接口与所述嵌入式中央处理器采用即插即用方式连接。
[0012] 所述照明控制模块通过I2C接口与所述嵌入式中央处理器相连；所述照明故障检 测模块通过SPI接口与所述嵌入式中央处理器相连；所述报警模块包括蜂鸣器和报警按 钮；所述蜂鸣器通过GPIO接口与所述嵌入式中央处理器相连；所述报警按钮安装在所述灯 架上，并通过GPIO接口与所述嵌入式中央处理器相连。
[0013] 所述第一无线通信模块为WiFiAP模块；所述WiFiAP模块包括WiFiAP2.4GHz 模块和WiFiAP5.8GHz模块，所述WiFiAP2.4GHz模块和所述WiFiAP5.8GHz模块分 别与所述嵌入式中央处理器连接；所述第二无线通信模块为WiFiClient模块，所述WiFi Client模块为WiFiClient5.8GHz模块，所述WiFiClient5.8GHz模块与所述嵌入式中 央处理器连接；所述第三无线通信模块为ZigBee模块，所述ZigBee模块与所述嵌入式中央 处理器连接。
[0014] 本发明提供了一种上述智能路灯的控制方法，包括：
[0015] 根据智能路灯预先存储的地理位置信息和智能路灯所在地的当前时间，计算出当 日的日出时间和日落时间；
[0016] 选取当日的日出时间或日落时间作为与智能路灯所在地当前时间最近的下一个 时间点，并将所述时间点与智能路灯所在地当前时间的时间差，设置为智能路灯下次自动 关闭或开启的等待时间；
[0017] 根据智能路灯所在地在所述等待时间内的空气气象信息，调整所述等待时间，并 将调整后的等待时间设置为等待计时器的预设阈值，启动所述等待计时器；
[0018] 当所述等待计时器达到所述预设阈值时，开启或关闭智能路灯。
[0019] 本发明还提供了一种由上述智能路灯组建的无线网络系统，包括智能路灯、路灯 配电站、WiFi路由器、ZigBee路由器、上位机和路灯云服务平台；所述智能路灯安装在街道 上，并且通过电缆与所述路灯配电站连接；所述WiFi路由器和所述ZigBee路由器均安装在 所述路灯配电站，并且通过网络与所述路灯云服务平台连接；所述上位机通过网络与所述 路灯云服务平台连接。
[0020] 本发明提供的智能路灯及由其组建的无线网络系统，实现了路灯照明自动化和智 能化的管理、道路的安防视频和交通信息的实时监控及自动报警、火灾消防的预警及自动 报警、以及街道路灯的互联、互通、WiFi无线上网，为城市网络化、信息化的建设提供了一种 低成本的工程实施方案。另外，本发明提供的智能路灯的控制方法，采用日落/日出时间与 气象信息相结合的方式，完成了对智能路灯的开关及亮度调节的自动化控制，有效地节省 了智能路灯的用电消耗，提高了智能路灯的使用效率，增强了道路交通的安全性及可靠性。
【附图说明】
[0021] 图1是本实施例1提供的全景摄像头智能路灯外部结构示意图；
[0022] 图2是本实施例1提供的定向摄像头智能路灯外部结构示意图；
[0023] 图3是本实施例1提供的智能路灯灯头的电路原理框图；
[0024] 图4是图1所示智能路灯灯头的外部结构示意图；
[0025] 图5是本实施例3提供的智能路灯的控制方法流程图；
[0026]图6是本实施例4提供的由智能路灯组建的无线网络系统结构示意图；
[0027] 图7是本实施例4提供的街道智能路灯组网的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。
[0029] 实施例1
[0030]参见图1至图3,本实施例提供了一种智能路灯，该路灯包括灯头1和灯架2,灯头 1固定连接在灯架2顶端，灯架2底端固定安装在街道上。其中，灯头1包括嵌入式中央处 理器101、照明光源102、以及分别与嵌入式中央处理器101相连的电源管理模块103、照明 控制模块104、照明故障检测模块105、摄像头模块、WiFiAP模块、WiFiClient模块、定向 天线109、全向天线110、ZigBee模块111、内存及闪存模块112、硬盘113、交通传感器模块 114、烟雾探测器模块115、人体移动红外传感器模块117、报警模块118和加解密模块119; 照明控制模块104和照明故障检测模块105分别与照明光源102连接，照明光源102与电 源管理模块103连接。
[0031] 其中，嵌入式中央处理器为32位MIPS工业处理器，运行32位嵌入式Linux操作 系统，支持WiFib/g/n网络通信协议和WiFiac网络通