本发明涉及智能照明设备技术领域，特别是涉及智慧路灯、智慧路灯系统及其控制无人机的方法。
背景技术：
目前，路灯已不再是仅作为照明的公共设施，作为城市中密度大和分布广的设备，其已被装配各传感部件、通信部件、处理系统等以实现对其覆盖范围内的安防、信息收集、管理、信息发布以及其他基于该些数据、节点提供服务，这就是智慧路灯的概念，而智慧路灯之间组建无线通信网络则形成了智慧路灯系统。
虽然智慧路灯系统能覆盖较大的范围，但是由于其并不能移动以及传感设备的局限，还存在死角和未覆盖的范围。另外路灯分布在城市各个角落中，无法进行大规模的人工检修，现有的系统中控制中心可以通过网络对每个路灯的工作参数进行读取，从而远程获得其工作情况。该方法也具有相当的局限性，无法得到故障现场的详细信息，特别是故障同时出现在通信功能的部分时，控制中心无法得知故障详情。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供智慧路灯、智慧路灯系统及其控制无人机的方法，通过将无人机接入智慧路灯系统的网络以对其控制来完成各种飞行任务，从而扩大智慧路灯系统的覆盖范围。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种智慧路灯，包括：通信单元，用于与无人机建立通信连接，以发送指令至无人机，用于控制无人机完成对应飞行任务。
于本发明的一实施例中，所述智慧路灯设有供无人机停放的停靠点。
于本发明的一实施例中，所述智慧路灯包括位置传感器，用于采集其停靠点是否空置并产生对应的停靠点使用状态信息；所述通信单元，用于将所述停靠点使用状态信息向其无线信号覆盖范围内的无人机发送。
于本发明的一实施例中，所述的智慧路灯，包括：设备箱；所述设备箱包括：箱体，其内部形成有供容纳所述无人机的容纳舱；盖体，可活动地设于所述箱体顶部，供开启以供所述无人机出入。
于本发明的一实施例中，所述箱体呈笼状结构。
于本发明的一实施例中，所述无人机的壳体设有能被磁吸引的金属材质的连接部；所述智慧路灯包括：固定装置，设于所述智慧路灯灯杆，其包括用于吸附固定所述连接部的电磁吸附机构。
于本发明的一实施例中，所述智慧路灯的灯杆内设有供容纳所述无人机的容纳舱，所述灯杆侧面设有舱门。
于本发明的一实施例中，所述无人机通过卡合结构设置于所述舱门内表面，所述舱门开启时作为所述无人机的停机平台。
于本发明的一实施例中，所述智慧路灯包括：设备盒，固定设于所述智慧路灯灯杆侧面，其内部具有供容纳所述无人机的容纳舱且其向外侧面设有舱门。
于本发明的一实施例中，所述停靠点设有无人机充电器。
于本发明的一实施例中，所述无人机充电器为接触式，其结构包括以下中的任意一种：所述无人机充电器包括充电插座，所述无人机包括对应的充电插头；所述无人机充电器包括第一导电触点，所述无人机设有供与该第一导电触点电性接触的第二导电触点；所述无人机充电器包括电池装置，其包括：双充电接口、以及一一对应与所述充电接口电性相连的一对轮换充电电池。
于本发明的一实施例中，所述无人机充电器为无线充电器。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种智慧路灯系统，包括：组成无线通信网络的多个智慧路灯，其中至少部分设有供设置无人机的停靠点；所述无线通信网络与无人机通信连接，以发送指令至无人机，用于控制无人机完成对应飞行任务；其中，所述智慧路灯为如权利要求1～12中任一项所述的智慧路灯。
于本发明的一实施例中，同一区域内的各智慧路灯中的一个作为智慧主灯，其它智慧路灯连接于所述智慧主灯；所述智慧路灯系统包括：控制中心，连接各所述智慧主灯，生成并通过所述无线通信网络传输所述指令以控制无人机完成对应飞行任务。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种控制无人机的方法，通过所述智慧路灯系统向无人机发出指令，控制无人机完成飞行任务。
于本发明的一实施例中，所述的控制无人机的方法，包括以下步骤：所述智慧路灯系统确定飞行任务目标信息或飞行路径；所述智慧路灯系统将目标信息或飞行路径发送至所述无人机，以令无人机根据所述目标信息进行跟随，或根据所述飞行路径进行飞行，并采集数据。
于本发明的一实施例中，所述智慧路灯系统接收所述无人机在飞行任务中采集到的数据。
于本发明的一实施例中，智慧路灯系统控制所述无人机完成飞行任务方式包括以下中的任意一种或多种组合：1)所述智慧路灯通信连接的控制中心生成控制指令，并通过所述通信单元发送至无人机以进行控制；2)所述智慧路灯所具有的控制单元所生成触发指令，并通过所述通信单元发送至无人机以触发预存任务方案的执行；3)所述智慧路灯所具有的控制单元根据触发条件，将预设在智慧路灯中的控制指令通过通信单元发送至无人机执行。
于本发明的一实施例中，在所述无人机以按预设编码模式所设定的频率闪烁其所具有光源的方式向智慧路灯设备发送信息的情况下，智慧路灯通过其设有的光电传感器接收所述信息，根据调制在所述信息中的指令进行执行。
于本发明的一实施例中，所述智慧路灯在接收到通信连接的控制中心的切换控制模式指令时，所述智慧路灯停止生成对无人机的控制指令，且将控制中心的控制指令发送至无人机。
如上所述，本发明的智慧路灯、智慧路灯系统及其控制无人机的方法，所述智慧路灯、智慧路灯系统及其控制无人机的方法能与无人机进行通信以发送指令至无人机，用于控制无人机完成对应飞行任务；从而利用无人机扩大了智慧路灯系统的监视范围，对外界事件的反应和处理手段更加机动灵活，例如可通过遥控无人机来进行监控或进行故障检测及处理等。
附图说明
图1显示为本发明于一实施例中的智慧路灯系统的结构示意图。
图2显示为本发明于一实施例中的智慧路灯的电路功能模块的结构示意图。
图3a及3b显示为本发明于一实施例中的智慧路灯的无人机停靠点的结构示意图。
图4a及4b显示为本发明于又一实施例中的智慧路灯的无人机停靠点的结构示意图。
图5a及5b显示为本发明于再一实施例中的智慧路灯的无人机停靠点的结构示意图。
图6a至6c显示为本发明于另一实施例中的智慧路灯的无人机停靠点的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的技术方案应用于智慧路灯系统中，包含了多种传感器设备、处理器，能对其系统覆盖的范围内的安防、信息收集、管理、信息发布以及其他基于该些数据、节点提供服务；关于智慧路灯系统，可参考例如中国专利申请号201510056985.4、201510056980.1、201620202236.8、201610214685.9的多件专利中，其中分别介绍了在智慧路灯系统范围内对覆盖范围内的环境信息的收集、携带标签物或人的管理、作为通信节点以及车辆导航的应用。
本发明的技术方案，是鉴于对现有智慧路灯由于其本身是固定设置而在其覆盖范围外的区域无法实现功能的缺陷，故可结合无人机的灵活特点来克服所述缺陷。
如图1所示，展示本发明的智慧路灯系统的结构示意图；如图所示，所述智慧路灯系统包括：分布于同一区域或不同区域的多个智慧路灯101，所述智慧路灯101之间无线通信相连而组成无线网络，所述组网可以是基于zigbee协议、wi-fi协议等进行；无人机103接入所述无线通信网络，接受智慧路灯101传送的无人机103控制指令、或者由接入所述无线通信网络的控制中心102生成并发送的无人机103控制指令。
优选的，在一实施例的智慧路灯101系统的网络构架中，一定区域内的智慧路灯101与该区域的一智慧路灯101(智慧主灯)通信连接，各智慧主灯和控制中心102之间相互通信连接，每盏智慧路灯101作为信息采集以及外部设备(例如控制中心102)的接入节点。
但需说明的是，所述控制中心102并非必须，各所述智慧路灯101间亦能自行组网来分别控制无人机103，例如各自在自身无线通讯信号覆盖区域内控制无人机103来完成任务等，并非以上述为限。
如图2所示，展示所述智慧路灯201的结构，其包括：通信单元202；
所述通信单元202，可以是所述智慧路灯201实现功能所需使用的各种无线通信电路模块的集合，例如wifi、zigbee、lora、gprs等各种通信协议的电路模块，其与无人机之间亦可通过例如wifi协议进行通信，当然，也可以采用例如mavlink协议进行通信，仅需有通信协议转换器即可实现。
优选的，所述智慧路灯201还可包括控制单元203，连接所述通信单元202，可以通过计算机系统或嵌入式处理系统实现，其可包括cpu或mcu及存储器(例如ram、rom)以及其它部件及接口，从而可运行应用程序来实现指令交互；当然，需说明的是，所述控制单元亦可设于智慧路灯以外，例如通过单独的控制器或电子处理装置来实现亦可，并非以图示为限。
所述智慧路灯201还能通过其通信单元202接收无人机反馈的数据信息，并通过所述控制单元203对接收到的数据信息进行处理，并按预设好的程序进行对应动作，也可根据控制中心的指令进行动作；在无人机在指令下进行动作时，至少保持和一盏智慧路灯201的网络连接。
于本发明的一实施例中，所述无人机的控制方式包括以下中的任意一种或多种组合：1)所述智慧路灯201通信连接的控制中心生成控制指令，并通过所述通信单元202发送至无人机以进行控制；2)所述智慧路灯201所具有的控制单元203所生成触发指令，并通过所述通信单元202发送至无人机以触发预存任务方案的执行；3)所述智慧路灯所具有的控制单元根据触发条件，将预设在智慧路灯中的控制指令通过通信单元发送至无人机执行。
具体的，以下以多个实施例介绍所述智慧路灯系统控制无人机所能实现的各种功能：
实施例1：
本实施例中提供可以实现控制无人机进行监控及跟踪的方案：
步骤s1：智慧路灯获取周边信息并据以获取监控对象。
每个所述智慧路灯设有环境传感器，其类型包括：图像传感器、音频传感器、超声波传感器、射频接收传感器、气体传感器、温度传感器、气象传感器、振动传感器、磁传感器、加速度传感器、及光电传感器中的任意一或多种；所述智慧路灯通过环境传感器即可采集周边数据。
进而，所述智慧路灯可以将该些采集数据通过通信单元发送至控制中心或通过其自有的控制单元分析是否存在异常，例如，对于窨井盖的监控功能，由于窨井盖被撬起，其上设置的有源rfid标签信号被对应的智慧路灯读到，智慧路灯系统开始对现场以及窨井盖位置进行监控，或者在其它情景中，例如智慧路灯的报警按键被触动、控制中心对特定目标的主动监控、传感器监测到烟雾、车祸等异常情况。
在分析存在异常的情况下，则可通过所述无线通信网络来遥控所述无人机进行特定目标、特定区域或特定事件的监控，其中，该些特定目标可以是任意携带有标示信息物品的人或物，所述标示信息可包括颜色、图案、人物特征、携带的特定信号源或其它类型中的任意一种或多种组合，此处不一一列举；所述特定事件包括：火灾或车祸，例如从气体传感器检测到烟雾可预判火灾发生，对车祸现场图像中的车辆图像进行识别可检测到车祸发生。在此步骤中，智慧路灯系统的控制单元则可确定飞行任务目标信息(例如前述信号源的特征、异常发生的坐标位置等)。
步骤s2：智慧路灯发送监控指令至无人机，以控制其执行监控任务。通过通信单元将前步骤中确认的飞行目标信息发送至无人机。
仍以窨井盖监控为例，在前代智慧路灯产品中，窨井盖上的rfid标签从不可读到被读到的情况下，智慧路灯灯杆上的图像传感器(如摄像头)转向窨井盖处，随后在窨井盖被移动至其他的路灯的感应范围内也被对应的智慧路灯监测到对应信息，这样根据路灯的位置和摄像头所采集到的图像可以追踪到异常情况的详细信息，在搭载了无人机的智慧路灯产品中，只需同时将指令和追踪目标的信号标志发送至待命的无人机，无人机可以根据该些数据在预设好的模式下进行追踪作业。
步骤s3：无人机移动至监控对象处进行监控。
具体的，无人机根据前述目标信息进行飞行，在移动至对象附近进行跟随，保持对象在监控范围内，并将采集到的信息(例如图像、音频、及地理位置数据等)反馈至智慧路灯或根据控制中心的即时指令进行飞行任务；这样，无人机可以根据智慧路灯的信号确定要追踪的目标，在智慧路灯探测范围之外的一定范围进行机动追踪。在智慧路灯上的设备达不到的范围或被遮蔽的情况下，智慧路灯系统还能获得相关的信息；另外，若无人机是按智慧路灯发送的触发指令自动在执行监控任务，例如对某个区域的巡逻任务，则在控制中心的介入控制下，智慧路灯可将其控制权转移给控制中心，而切换至手动控制模式，进一步的，所述无人机可以在搭载了扬声器或其他输出设备的情况下，所述控制中心可主动控制无人机的飞行轨迹，以及对外发布信息，例如通过搭载的扬声器在交警到达事故现场前进行指挥以及利用摄像头对现场监控，以及手动对于违规飞行的无人机的跟踪和迫降等应用。
需说明的是，步骤s3和s4中，监控指令的发送和反馈信息的回传可以是实时进行的，控制中心或智慧路灯的控制单元可以根据所述反馈信息调整监控指令的内容，例如被监控对象是在移动的，则可以根据智慧路灯或所述无人机实时反馈的地理位置信息和图像信息进行导航路径的变化等。当然在任务方案预存在无人机的方案中，信息的传输也可以是异步的，例如可以将飞行过程中采集的数据暂存在无人机本地的存储空间中，待无人机回归后再将数据传输至智慧路灯。
步骤s4：无人机回归。
可通过对预设的指令完成条件(例如窨井盖盗窃者被捕的图像被采集到、特定标识消失或特定区域巡逻完成)是否达成进行判断，或控制中心的手动确认在完成飞行任务后，或达成返回条件时(电量、飞行范围或通信范围极限以及其他影响飞行安全的情况，或控制中心手动召回)，无人机回归至无人机停靠点。
优选的，所述无人机停靠点可以设于所述智慧路灯系统中的至少部分智慧路灯上，所述停靠点可设置有位置传感器，以用于判断其是否有停靠无人机的停靠点使用状态信息，并可通过所述通信单元发送给无人机，并且，在网络数据包中会带有该智慧路灯自身预先分配的id(例如网络地址、编号等，无人机可通过预先关联存储的信息表来根据该id查询关联的地理位置信息)或地理位置信息给无人机；所述无人机对应智慧路灯上设置的在区域内无人机数目小于无人机停靠点的情况下，可以根据电量、天气等影响飞行距离的因素，就近选择任意空置的无人机停靠点。
实施例2：
本实施例中提供可以控制无人机进行故障巡检的方案：
步骤s1：智慧路灯系统传送故障巡检指令至无人机。
根据智慧路灯预设条件(例如定时)或控制中心手动控制，对无人机发出故障巡检的指令；在一实施例中，智慧路灯中预设了故障巡检的时间和路径指令，无人机按照该指令自动进行区域内智慧路灯的常规巡检作业；在其他情形下，例如特定设备故障，控制单元也可根据设备位置确定飞行目标的坐标或者直接确定飞行路径，当然控制中心也可获得控制权限而手动控制无人机飞行，以完成例如至故障设备处进行故障的初步信息收集和处理。
步骤s2：无人机执行巡检任务。根据所述飞行路径进行飞行，并采集数据。
无人机在控制中心的控制下、或沿预设飞行路径和拍摄角度，对智慧路灯设备进行数据收集或故障处理；通常该些数据包括直观的图像信息，供工程师判断现场的设备情况；在一些设定下也可以令无人机与智慧路灯之间进行一些特定的互动信息方式来完成信息交互，例如通过无人机上的led光源以一定频率闪烁，所述频率可以是由智慧路灯或控制中心根据任务要求来设定，也可以是无人机预存的配置信息，而检测智慧路灯的光学传感器的工作状态以及智慧路灯对该编码光源中携带的指令的反应情况来检测对应功能是否正常，或者通过对该编码光源发送简单的控制指令排除故障(例如在网络故障时无法通过网络指令排除简单故障时，通过无人机现场发送相关简单控制指令，例如设备模块重启指令)。
步骤s3，无人机回归。
与前一实施例原理基本相同，在完成任务后或达成返回条件时无人机回归。
优选的，如前述实施例中所述，智慧路灯系统中的部分智慧路灯可设有供无人机停放的停靠点，该停靠点可以有多种实施方式：
实施例3：
如图3a及3b所示，所述的智慧路灯，包括：设备箱301，其包括：箱体302、及盖体303。
所述箱体302内部形成有供容纳所述无人机304的容纳舱；所述盖体303，可活动地设于所述箱体302顶部，供开启以供所述无人机304出入。于本实施例中，所述盖体303可以是如图所示的一对可转动的活动盖板，以转动方式开启或关闭，开启状态下，所述无人机304即可从所述箱体302的顶部开口出入。
优选的，所述盖体303的活动可由电机提供动力来完成，所述电机可由所述控制单元控制。
优选的，所述箱体302呈图3a的笼状结构，便于散热。
优选的，所述箱体302内表面可设置卡合装置305，例如与无人机304下表面形状配合凹槽或支架，无人机304在落在凹槽上时沿凹陷形状的侧壁滑入凹槽，或设置供无人机脚架置入的滑轨，通过固定无人脚架来固定无人机304。
实施例4：
如图4a～4b所示，所述无人机401壳体设有能被磁吸引的金属材质的连接部402，例如铁、镍等；所述智慧路灯403包括：固定装置，设于所述智慧路灯灯杆404，其包括用于吸附固定所述连接部的电磁吸附机构405，优选的，所述电磁吸附机构405可由所述控制单元控制，在无人机401需要固定的时候，所述控制单元控制所述电磁吸附机构405通电而产生磁力以固定，或在无人机401需要飞行时，断开对所述电磁吸附机构405的通电而消除磁力。
优选的，所述智慧路灯灯杆侧向延伸的分支上设有的平台，所述电磁吸附机构405设于所述平台的上表面或下表面，本实施例中，其设于该平台下表面而令无人机401倒悬设置。
实施例5：
所述智慧路灯的灯杆501内部空间亦可用于设置无人机502。
如图5a及5b所示，所述智慧路灯的灯杆501内设有供容纳所述无人机502的容纳舱，所述灯杆501侧面设有舱门503，所述无人机502通过卡合结构设置于所述舱门503内表面，具体的，所述舱门503内表面可设置卡合装置504，例如与无人机502下表面形状配合凹槽或支架，无人机502在落在凹槽上时沿凹陷形状的侧壁滑入凹槽，或设置供无人机脚架置入的滑轨，通过固定无人脚架来固定无人机；所述舱门503开启时作为所述无人机502的停机平台。
如图5a所示，在无人机502停放时，其侧立地置于所述灯杆501内部；而如图5b所示，所述舱门503上端可活动，其下端定位于所述灯杆501且可进行自转运动，从而所述舱门503上端即可以下端为轴进行转动，当其向外转动打开至水平位置时，则舱门503形成所述无人机502的停机平台，舱门503的内表面作为无人机502的承载面，以供无人机502飞离或停放。
实施例6：
如图6a～6c所示，所述智慧路灯包括：设备盒601，固定设于所述智慧路灯灯杆602侧面，其内部可设有电路功能单元(例如通信单元、控制单元所包含的电路模块等，未图示)且具有供容纳所述无人机603的容纳舱且其向外侧面设有舱门604。
如图6b所示，所述无人机603在收纳状态下为侧放，所述舱门604上可设有例如挂钩等来挂设无人机603，以利用无人机603的重力作用而令其定位；如图6c所示，所述舱门604打开即可释放无人机603。
实施例5和6两种方案能够将无人机收纳在内部空间，同时不改变智慧路灯产品的外部构造。当然在平台的方案中也可以只提供供无人机停靠的平台，不在灯杆中镂空留出容纳无人机的空间，不影响灯杆的承重结构。
在上述实施例3～6中，均可在灯杆设置所述固定装置，例如与无人机下表面形状配合凹槽或支架，无人机在落在凹槽上时沿凹陷形状的侧壁滑入凹槽，或设置供无人机脚架置入的滑轨，通过固定无人脚架来固定无人机。
于本发明的一实施例中，所述停靠点设有无人机充电器。
具体的，所述无人机充电器可以为接触式，其结构包括以下中的任意一种：1)所述无人机充电器包括充电插座，所述无人机包括对应的充电插头；2)所述无人机充电器包括第一导电触点，所述无人机设有供与该第一导电触点电性接触的第二导电触点；3)所述无人机充电器包括电池装置，其包括：双充电接口、以及一一对应与所述充电接口电性相连的一对轮换充电电池。
或者，所述无人机充电器也可以是非接触式，例如无线充电器等。
综上所述，本发明的智慧路灯、智慧路灯系统及其控制无人机的方法，所述智慧路灯、智慧路灯系统及其控制无人机的方法能与无人机进行通信以发送指令至无人机，用于控制无人机完成对应飞行任务；从而利用无人机扩大了智慧路灯系统的监视范围，对外界事件的反应和处理手段更加机动灵活，例如可通过遥控无人机来进行监控或进行故障检测及处理等。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。