一种基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统的制作方法

本实用新型属于城市照明系统技术领域，特别是涉及一种基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统，尤其涉及一种基于GNSS高精度定位与通信的多功能智慧灯杆系统。

背景技术：

科技的不断发展进步，以及近些年来产品智能化，多功能化，系统集成化的改变趋势，对各行各业的产品都提出了更高的要求，也带来了很大的挑战；而且随着城市化速度的不断加快，城市规模的扩大，要求城市的功能也要更加完备。

目前，国内城市道路照明系统大部分没有采用网络化监控管理，“三遥（遥控、摇信、遥测）”智能化控制系统只能以区域为单位对照明设备进行远程开关控制，多数城市路灯的开、关控制仍由每台变压器（配电箱）分散控制，这种控制方法缺乏灵活性，并不能实时获取每盏路灯的开关状态、时间等信息，而且现有技术中，城市信息基础网络落后严重制约了新技术应用和新经济发展，严重影响了智慧城市建设进程。

随着科技不断的发展进步，国家对北斗导航系统的应用推广，以及各行各业、人们对高精度，稳定，可靠的位置、导航和授时服务的需求越来越迫切，但原有的软硬件设备及相关服务不能兼容国家正在推广的北斗导航定位系统，所以在城市里建立起北斗/GPS多基站系统显得尤为重要。

城市通信基站建设将向微小化发展以及人们对日益普及的智能手机等产品，未来5G网络以及免费、速度快、无处不在的WIFI网络建设优势将更加凸显，利用城市已有的公共杆塔设施如路灯杆、监控杆、交通指示杆等，统筹微小基站建设的主动权，扩大自有杆塔资源基础，创新智慧路灯杆部署微小基站，提高网络覆盖，已是未来通信网络建设的必然选择。

因此，如何提高能源利用，强化公共服务功能，整合空间资源优化高端公共设施布局，提高城市运行的智能化水平，已成为全社会共同思考和注意的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统，该系统集成智能照明控制、智能感知、3G/4G/5G移动基站、WIFI网络、GNSS定位基站、充电桩、环境传感监测、视频监控、公共广播与应急求助等功能，为城市整合空间资源优化高端公共设施布局，提高城市运行的智能化水平提供必要的照明、无处不在的位置与通信、便捷的市民出行服务等进行数据采集与布局。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统，包括多个集中控制器、与集中控制器通过Zigbee网络连接的至少一个Zigbee控制器和由Zigbee控制器通过Zigbee网络控制的多个智能路灯；所述智能路灯包括灯杆、Zigbee收集器、照明模块、GNSS定位模块和供电避雷模块，所述GNSS定位模块选自厘米级北斗/GPS定位模块或米级北斗/GPS定位模块中的一种，设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯与设有米级北斗/GPS定位模块的智能路灯交错设置，至少设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括移动通信模块，所述供电避雷模块与Zigbee收集器、移动通信模块、照明模块和GNSS定位模块电连接，所述Zigbee收集器与照明模块和GNSS定位模块电连接，所述厘米级北斗/GPS定位模块与移动通信模块电连接。

在本实用新型实施例的另一实施方式中，设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括充电桩模块，所述充电桩模块与Zigbee收集器和供电避雷模块电连接。

在本实用新型实施例的另一实施方式中，设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括多媒体信息发布模块，所述多媒体信息发布模块与移动通信模块和供电避雷模块电连接。

在本实用新型实施例的另一实施方式中，设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括环境监测模块，所述环境监测模块与Zigbee收集器和供电避雷模块电连接。

在本实用新型实施例的另一实施方式中，设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括视频监控模块，所述视频监控模块与移动通信模块和供电避雷模块电连接。

在本实用新型实施例的另一实施方式中，设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括紧急求助模块，所述紧急求助模块与Zigbee收集器和供电避雷模块电连接。

其中，本实用新型实施例中的供电避雷模块包括避雷单元、太阳能供电单元和市电供电单元，所述市电供电单元与充电桩模块、多媒体信息发布模块、移动通信模块和视频监控模块电连接，所述太阳能供电单元与照明模块、GNSS定位模块、环境监测模块和紧急求助模块电连接，所述避雷单元与厘米级北斗/GPS定位模块和移动通信模块电连接。

进一步地，本实用新型实施例中的充电桩模块设于灯杆底部，所述环境监测模块、避雷单元、太阳能供电单元和照明模块设于灯杆顶部，所述移动通信模块、GNSS定位模块、视频监控模块、多媒体信息发布模块、紧急求助模块和市电供电单元由上至下依次设于灯杆上。

优选地，本实用新型实施例中的灯杆为并排设置的双管结构，分别为供市电供电单元走线的强电管和供太阳能供电单元走线的弱电管。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果为：

1、本实用新型发明中智慧灯杆能集成智能照明控制、智能感知、3G/4G/5G移动基站、WIFI网络、GNSS定位基站、充电桩、环境传感监测、视频监控、公共广播与应急求助等功能，为城市整合空间资源优化高端公共设施布局，提高城市运行的智能化水平提供必要的照明、无处不在的位置与通信、便捷的市民出行服务等进行数据采集与布局。

2、本实用新型发明中通过加装厘米级北斗/GPS定位模块来组建区域性多基站定位系统；通过加装米级北斗/GPS定位模块对单个智慧灯杆定位，实现对智慧灯杆因故障报警、应急求助等定向维护、广播、施救等作用。

3、本实用新型发明中通过3G/4G/5G移动基站、WIFI网络设备，为市民提供更加便捷、稳定、快速的网络服务。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统的网络连接图；

图2为不提供定位服务的智能路灯的原理框图；

图3为提供定位服务与数据通信服务的智能路灯的原理框图；

图4为仅提供数据通信服务的智能路灯的原理框图；

图5为本实用新型提供的智能路灯的详细原理框图；

图6为本实用新型提供的智能路灯的结构示意图。

图6中：1照明模块、2环境监测模块、3太阳能板、4移动通信模块和GNSS定位模块、5视频监控模块、6多媒体信息发布模块、7紧急求助模块、8充电桩模块、9灯杆。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1-3，本实用新型实施例提供了一种基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统，包括多个集中控制器、与集中控制器通过Zigbee网络连接的至少一个Zigbee控制器和由Zigbee控制器通过Zigbee网络控制的多个智能路灯等。集中控制器通过城市信息基础网络或通信基站与服务器和监控中心通信。即通过组建现有的城市信息基础网络，使各“孤岛”式的灯杆连接成统一规划控制的系统，实现智慧灯杆的统一监管及数据、信息的共享，以及智能管理平台的远程管理和控制。其中，智能路灯包括灯杆、Zigbee收集器、照明模块、GNSS定位模块和供电避雷模块等，GNSS定位模块选自厘米级北斗/GPS（双模）定位模块或米级北斗/GPS（双模）定位模块中的一种，即智能路灯上的GNSS定位模块只能二选其一，厘米级北斗/GPS定位模块可以获取智能路灯的位置信息并为一定区域提供更高精度的定位服务，米级北斗/GPS定位模块可以获取智能路灯的位置信息。设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯与设有米级北斗/GPS定位模块的智能路灯交错设置，如每隔多个设有米级北斗/GPS定位模块的智能路灯设置一个设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯，则本系统可以获取每个智能路灯的位置信息并为智能路灯覆盖的区域提供定位服务和通信服务。进一步地，至少设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯还包括移动通信模块，设有米级北斗/GPS定位模块的智能路灯不设置、部分设置或全部设置移动通信模块。进一步地，供电避雷模块与Zigbee收集器、移动通信模块、照明模块和GNSS定位模块电连接，Zigbee收集器与照明模块和GNSS定位模块电连接，厘米级北斗/GPS定位模块（如果有）与移动通信模块电连接，移动通信模块为区域内的用户提供定位服务和数据通信服务。优选地，移动通信模块和GNSS定位模块可以设置在一起。

其中，移动通信模块包含无线WIFI、3G、4G或未来5G网络等基站设备；Zigbee收集器通过Zigbee网络与Zigbee控制器进行数据交互，用于收发各模块的信息并通过Zigbee网络与Zigbee控制器通信；照明模块为LED灯照明控制模块，可实现LED灯的开关控制；供电避雷模块用于为各模块供电并为移动通信模块和GNSS定位模块（厘米级）等提供避雷功能。

具体地，本实施例中的智能路灯至少可分为两种，能提供定位服务的路灯和不能提供定位服务的路灯。参见图3，能提供定位服务的路灯包括灯杆、Zigbee收集器、照明模块、厘米级北斗/GPS定位模块、移动通信模块和供电避雷模块等；参见图2，不能提供定位服务的路灯包括灯杆、Zigbee收集器、照明模块、米级北斗/GPS定位模块和供电避雷模块等；当然根据需要还可以有第三种路灯，不能提供定位服务但是能提供数据通信服务，如图4所示包括灯杆、Zigbee收集器、照明模块、米级北斗/GPS定位模块、移动通信模块和供电避雷模块等。

其中，本实用新型实施例中的多个智能路灯组成的Zigbee网络分为多个定位区（采用物理区域划分），每个定位区中间位置的智能路灯为设有厘米级北斗/GPS定位模块的智能路灯为该区域提供定位服务和数据通信服务，该区域内的其余智能路灯（围绕中间位置的智能路灯设置）为设有米级北斗/GPS定位模块的智能路灯。

参见图5，在本实用新型实施例的另一实施方式中，该智能路灯还包括充电桩模块，充电桩模块可设于全部或者部分智能路灯上；如果部分智能路灯上设有充电桩模块，要求设有充电桩模块间隔设置。该充电桩模块与Zigbee收集器（与城市信息基础网络交互收费信息、状态信息等）和供电避雷模块电连接。具体地，充电桩模块可包括手机、电动车和汽车充电共三套充电单元。

参见图5，在本实用新型实施例的另一实施方式中，该智能路灯还包括多媒体信息发布模块，多媒体信息发布模块可设于全部或者部分智能路灯上；如果部分智能路灯（要求设有移动通信模块）上设有多媒体信息发布模块，要求设有多媒体信息发布模块间隔设置。该多媒体信息发布模块与移动通信模块和供电避雷模块电连接。其中，多媒体信息发布模块包括LED电子显示屏、广播音箱等结构。LED电子显示屏包括保护外壳，保护外壳防雨防尘，保护等级为IP55。

参见图5，在本实用新型实施例的另一实施方式中，该智能路灯还包括环境监测模块，环境监测模块可设于全部或者部分智能路灯上；如果部分智能路灯上设有环境监测模块，要求设有环境监测模块间隔设置。该环境监测模块与Zigbee收集器（上传环境参数信息）和供电避雷模块电连接。环境监测模块包括温度、湿度、风速、风力、风向、降雨量及雨水酸碱性和/或PM2.5等传感器。

参见图5，在本实用新型实施例的另一实施方式中，该智能路灯还包括视频监控模块，视频监控模块可设于全部或者部分智能路灯上；如果部分智能路灯（要求设有移动通信模块）上设有视频监控模块，要求设有视频监控模块间隔设置。该视频监控模块与移动通信模块（上传监控信息）和供电避雷模块电连接。视频监控模块具体可以为高清摄像头。

参见图5，在本实用新型实施例的另一实施方式中，该智能路灯还包括紧急求助模块，紧急求助模块可设于全部或者部分智能路灯上；如果部分智能路灯上设有紧急求助模块，要求设有紧急求助模块间隔设置。该紧急求助模块与Zigbee收集器（上传求助信息）和供电避雷模块电连接。该紧急求助模块包括一键求助单元、警用呼叫对讲单元以及报警发声单元等。

上述各模块可以根据实际需求联合运作，也可以根据实际情况选择不同的模块进行组合应用。各模块分工合作，对灯杆周围的各项环境状况进行监管，并协助进行报警求助，提供移动通信和定位服务，并发布多媒体信息。具体地，参见图5，智能路灯包括灯杆、Zigbee收集器、照明模块、厘米级北斗/GPS定位模块、供电避雷模块、移动通信模块、充电桩模块、多媒体信息发布模块、环境监测模块、视频监控模块和紧急求助模块，供电避雷模块与Zigbee收集器、照明模块、厘米级北斗/GPS定位模块、移动通信模块、充电桩模块、多媒体信息发布模块、环境监测模块、视频监控模块和紧急求助模块电连接，Zigbee收集器与环境监测模块、紧急求助模块、厘米级北斗/GPS定位模块、照明模块和充电桩模块电连接，移动通信模块与厘米级北斗/GPS定位模块、视频监控模块和多媒体信息发布模块电连接。

其中，本实用新型实施例中的供电避雷模块包括避雷单元、太阳能供电单元和市电供电单元等，市电供电单元利用城市220V供电网的电能，市电供电单元与充电桩模块、多媒体信息发布模块、移动通信模块和视频监控模块电连接；太阳能供电单元包括太阳能电池板及其附属电路，太阳能供电单元与照明模块、GNSS定位模块、环境监测模块和紧急求助模块电连接；避雷单元与厘米级北斗/GPS定位模块（如果有）和移动通信模块电连接。另外，为了智能路灯稳定供电，照明模块、GNSS定位模块、环境监测模块和紧急求助模块等也同时与市电供电单元电连接，当太阳能电量不足以供电时，立即采用市电供电。

进一步地，参见图6，本实用新型实施例中的充电桩模块8设于灯杆9底部，环境监测模块2、避雷单元、太阳能供电单元（太阳能板3）和照明模块1设于灯杆9顶部，移动通信模块与GNSS定位模块4、视频监控模块5、多媒体信息发布模块6、紧急求助模块7和市电供电单元由上至下依次设于灯杆9上。Zigbee收集器根据需要设置在灯杆9任何位置。当然，根据设计需要可以稍微调整各模块的设置顺序。

优选地，本实用新型实施例中的灯杆为并排设置的双管结构，分别为供市电供电单元走线的强电管和供太阳能供电单元走线的弱电管。即灯杆一边走强电，另一边走弱电，双管内侧开槽，使强弱电分离。

本实用新型实施例提供了一种基于GNSS定位的多功能智慧灯杆系统，该系统具有如下有益效果：

1、本实用新型发明中智慧灯杆能集成智能照明控制、智能感知、3G/4G/5G移动基站、WIFI网络、GNSS定位基站、充电桩、环境传感监测、视频监控、公共广播与应急求助等功能，为城市整合空间资源优化高端公共设施布局，提高城市运行的智能化水平提供必要的照明、无处不在的位置与通信、便捷的市民出行服务等进行数据采集与布局。

2、本实用新型发明中通过加装厘米级北斗/GPS定位模块来组建区域性多基站定位系统；通过加装米级北斗/GPS定位模块对单个智慧灯杆定位，实现对智慧灯杆因故障报警、应急求助等定向维护、广播、施救等作用。

3、本实用新型发明中通过3G/4G/5G移动基站、WIFI网络设备，为市民提供更加便捷、稳定、快速的网络服务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。