本发明涉及智慧城市技术领域，具体涉及一种智慧路灯路段照明控制系统。
背景技术
随着社会经济快速发展，现代城市中的路灯建设高速发展，主要城市的路灯总量在几十万盏左右，近几年每年新增路灯15％-20％，2016年全国城市照明的年用电量约占中国总发电量的6％至7％。虽然路灯建设高速发展，但是在现有的路灯管控体系中存在着能源浪费、管理混乱、维护成本高、灵活性差等问题，急需现代化的路灯管理手段来提高路灯照明的工作效率。
可自主控制的智能化城市照明系统是最具潜力的现代化节能研究领域。通过合理地规划路灯的布局，合理地控制路灯的开关时间，融入智能化的路灯管理手段，比如光控、流控、场景分析等手段，进一步调整路灯的照明策略，可以节约路灯的能耗达30％以上。
近两年，随着云计算技术的飞速发展与应用，物联网技术得到了迅速的推广普及，智慧城市的概念已经从理论阶段逐步发展到实现的阶段，智慧照明的需求便也应运而生。随着国家节能减排的目标的确定,政府对城市照明的降耗等也都提出了明确的要求，因此，将城市路灯全面纳入新型的城市物联网体系，运用先进的云计算技术，实现智能化照明控制的发展路线，将高新技术与传统的运行管理模式相结合是实现绿色照明、提高管理效率和降低运行成本的关键，单灯控制系统就是基于此而提出的。
单灯控制系统通过在路灯上安装移动传感器(如被动红外传感器)，通过传感器感应是否有人或车辆在道路的路灯下通过，然后根据需求对照明灯进行相应的控制，例如，当检测到有人或车辆通过时，则将路灯的照明亮度由20％升至100％，但是在实际应用中效果并不理想，实用性较低，原因如下：
1、传感器和控制电路的工作组合必然有动作延时，尤其在速度较快的车辆通过时，经常出现车辆进入照明区域一半时，路灯才点亮，起不到实际照明作用；
2、一个街灯的照明区域有限，快速行驶的汽车，会在短时间内经过多个路灯照明区域，此时，前方连续的路灯打开(或调亮)容易使驾驶人员感到不适，影响驾驶安全。
如何解决单灯控制系统的上述缺陷，既保证在需要照明时产生良好而又安全的照明效果，又在没有车辆、行人通过时避免能源的浪费，一直是本领域技术人员追求解决的技术问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的发明人突破了单灯自动控制系统的束缚，创造性地提供了一种智慧路灯路段照明控制系统，所述控制系统包括路段控制器和若干个路灯，其中所述若干个路灯沿公路按顺序排成一条直线或曲线，其中，每个所述路灯均包括移动感应设备和网关设备，所述移动感应设备感应物体沿公路移动的方向，所述移动感应设备感应物体移动的感应范围为以其所在路灯灯杆轴向为圆心以相邻路灯之间距离为直径的圆；所述网关设备包括无线网络组网单元，所述无线网络组网单元包括射频收发部件，所述射频收发部件向所述路段控制器发送信号a，所述信号a为所述移动感应设备感应到的物体移动方向；所述路段控制器向沿物体移动方向上所述发出信号a的路灯的下游其它路灯发送点亮指令，并向在物体移动方向上所述路灯的上游其它路灯发送熄灭指令；当同一个路灯同时接收到路段控制器发出的点亮指令和熄灭指令时，执行点亮指令。
在本发明的一个实施方式中，每个所述路灯还包括路灯控制设备，所述路灯控制设备包括路灯开关单元，所述路段控制器向路灯发送的点亮指令和熄灭指令由射频收发部件接收并由路灯开关单元执行。
在本发明的一个实施方式中，所述路灯控制设备还包括功率调节单元、电压监测单元、电流监测单元，其中所述电压监测单元和电流监测单元用于监测路灯当前的电压、电流是否超过设定值，如果电流和/或电压超出设定值，则启动功率调节单元，对电流和/或电压进行调整，以使电流和/或电压恢复正常范围。
在本发明的一个实施方式中，所述路灯还包括数据采集处理设备和数据存储设备。
在本发明的一个实施方式中，所述数据采集处理设备采集数据b，所述数据b包括移动感应设备感应范围内的光照强度、人口数量、车辆数量、人员信息、车辆信息、路灯运行过程中的功率、电压、电流数据，所述数据采集处理设备将所采集的数据b与采集时间相匹配形成最终数据信息c，数据存储设备存储所述数据信息c。
在本发明的一个实施方式中，所述移动感应设备包括第一摄像头，所述移动感应设备内置于路灯灯头的灯壳内。
在本发明的一个实施方式中，所述数据采集处理设备包括第二摄像头。
在本发明的一个实施方式中，所述射频收发部件包括天线，所述天线置于所述路灯灯杆上。
在本发明的一个实施方式中，移动感应设备和所述射频收发部件通过导线连接，所述导线为铜导线。
在本发明的一个实施方式中，所述物体感应部件能感应到的物体大小为所述物体上直线最远两点距离不小于1米。
在本发明的一个实施方式中，所述无线网络组网单元用于路灯与路段控制器之间进行数据传输。
在本发明的一个实施方式中，所述相邻路灯之间的距离为5至25米，优选为10米、15米或20米。
在本发明的一个实施方式中，所述路灯的所述移动感应部件感应物体移动的感应范围为以其所在路灯灯杆轴向为圆心半径为2米至15米的圆，优选5米、10米或12米。
在本发明的一个实施方式中，本发明的路灯为石墨烯散热led路灯，其路灯灯头内安装有小型化网关设备和石墨烯散热led模组。
在本发明的一个实施方式中，所述路灯还包括感光设备，所述感光设备感应其所在路灯感应范围内的光照强度，如果光照强度低于设定值，则功率调节单元对所述路灯照明电流进行调节，从而提高路灯照明强度；如果光照强度高于设定值，则功率调节单元使所述路灯照明电流强度降低，从而降低路灯照明强度。
在本发明的一个实施方式中，所述第一摄像头和第二摄像头优选可360°旋转的球形摄像头。
本发明路段控制器可以选择不同的照明模式。在本发明的一个照明模式中，所述数据采集处理设备通过无线网络组网单元将路段内路灯产生的数据信息c实时传送给路段控制器，路段控制器对接收到的数据信息c进行综合处理分析，根据路段内各路灯的照明范围，确定路灯内不同路灯的点亮和熄灭，并将点亮和熄灭指令分别发送给路段内相应的路灯。
本发明在路灯灯头内设置小型化网关设备，并基于这种结构开发出全新的智慧路灯路段控制系统。本发明路灯还能通过数据采集处理设备实时反馈感应范围内的当前的人口、车辆数量信息以及天气情况，通过计算路段内各路灯照明范围，控制区域内部分路灯开启关闭，保持路灯始终处于有效照明的情况，带来节能的有益效果。
在本发明的一个实施方式中，所述路灯灯头灯壳内还包括供电单元。所述供电单元与路灯电源相连接，为移动感应设备、网关设备、路灯控制设备、数据采集处理设备、数据存储设备以及感光设备供电。
在本发明的一个实施方式中，所述路段控制器置于该路段某个路灯灯杆内。
在本发明的一个实施方式中，所述路段控制器与控制中心远程服务器之间进行信息传递，实时将路段控制器收到的路段内数据信息c传递给控制中心远程服务器。
本发明采用无线组网方式，采用lora的方式组网，所采用的网关设备中的所述射频收发部件满足支持lora组网协议。本发明无需考虑布线问题，维护简单，并且通过与各种新型传感器、功率控制器的结合，可以远距离实现路灯智能控制，达到大量节约电力和能源的目的。
在本发明的一个实施方式中，本发明提供的控制中心远程服务器是云平台，所述路灯灯壳内的路灯控制设备与灯壳内的小型化网关设备通过无线通信协议与控制中心远程服务器云平台进行通讯。所述小型化网关设备与云平台通过3g/4g/wifi/以太网/光纤等广域网连接。
在本发明的一个实施方式中，如果电压数据信息、电流数据信息超过预设值或者没有数据，无线网络组网单元向路段控制器发送报警信息d，表明路灯发生故障，路段控制器经由无线网络组网单元向路灯开关单元发送熄灭指令，同时指令相邻路灯功率调节单元调整功率，弥补故障路灯关闭带来的亮度损失。
本发明采用zigbee无线网络通信技术，其结构简单、低功耗、低速率、低复杂度、低成本。
在本发明的一个实施方式，本发明提供的智慧路灯路段照明控制系统包括路段控制器和若干个路灯：所述路灯包括移动感应设备、网关设备、路灯控制设备、数据采集处理设备、数据存储设备、感光设备，其中所述网关设备包括无线网络组网单元，所述无线网络组网单元包括射频收发部件，所述路灯控制设备包括路灯开关单元、功率调剂单元、电压监测单元、电流监测单元。所述路段照明控制系统可实现如下照明模式的至少一种：
照明模式m。所述移动感应设备感应物体沿公路移动的方向，感应范围为以其所在路灯灯杆轴向为圆心以相邻路灯之间距离为直径的圆，所述射频收发部件向所述路段控制器发送信号a，所述信号a为所述移动感应设备感应到的物体移动方向，所述路段控制器向沿物体移动方向上所述发出信号a的路灯的下游其它路灯发送点亮指令，并向在物体移动方向上所述路灯的上游其它路灯发送熄灭指令；当同一个路灯同时接收到路段控制器发出的点亮指令和熄灭指令时，执行点亮指令。这种照明模式通常适合行人车辆移动且比较少的深夜时段。
照明模式n。所述数据采集处理设备通过无线网络组网单元将路段内路灯产生的数据信息c实时传送给路段控制器，路段控制器对接收到的数据信息c进行综合处理分析，根据路段内各路灯的照明范围，确定路灯内不同路灯的点亮和熄灭，并将点亮和熄灭指令分别发送给路段内相应的路灯。也即根据路段控制器根据数据信息c中显示的行人、车辆信息确定需要照明的位置，并根据每个路灯照明的范围，计算由哪些路灯开启可以以最少路灯开启的方案给予车辆和行人足够照亮。这种照明模式通常适合物体、车辆较分散且位置相对固定的情况。
照明模式m和照明模式n可以人工设置，也可以设置为自动切换，即当移动感应设备感应到物体沿公路移动方向时，启动照明模式m，当移动感应设备没有感应到物体沿公路方向移动时，启动照明模式n。
本发明的智慧路灯路段照明控制系统在傍晚人流车辆高峰时间段也可以人工或自动设置为路灯全部开启模式。
本发明提供的智慧路灯路段照明控制系统，通过以路段物联控制的方式可以实现多种照明模式，并能够在多种照明模式之间进行人工或自动切换，从而可以使该路段路灯在不同的情况下采取最为合理节约的照明模式。同时克服了传统单灯控制系统由于传感器和控制电路的工作组合的延时，在速度较快的车辆通过时，路灯点亮滞后，起不到实际照明作用，并且克服了短时间内经过多个路灯照明区域，前方连续的路灯打开(或调亮)容易使驾驶人员感到不适，影响驾驶安全。
以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
附图说明
附图1为本发明智慧路灯的组成示意图。
附图2为照明模式m运行示意图。
附图3为照明模式n运行示意图。
具体实施方式
实施例1
如附图1所示，在本发明的一个具体实施方式中，本发明提供的智慧路灯包括：移动感应设备、网关设备、路灯控制设备、数据采集处理设备、数据存储设备、感光设备。其中所述网关设备包括无线网络组网单元，所述无线网络组网单元包括射频收发部件。
所述移动感应设备感应物体(行人和/或车辆)沿公路移动的方向，感应范围为以其所在路灯灯杆轴向为圆心以相邻路灯之间距离为直径的圆。当移动感应设备感应到了物体沿公路移动的方向时，系统启动照明模式m，如图2所示，所述网关设备(射频收发部件)向所述路段控制器发送信号a，所述信号a为所述移动感应设备感应到的物体移动方向，所述路段控制器向沿物体移动方向上所述发出信号a的路灯的下游其它路灯发送点亮指令，并向在物体移动方向上所述路灯的上游其它路灯发送熄灭指令；当同一个路灯同时接收到路段控制器发出的点亮指令和熄灭指令时，执行点亮指令。这种照明模式通常适合行人车辆移动且比较少的深夜时段。
当移动感应设备没有感应到物体(行人和/或车辆)沿公路移动的方向时，启动照明模式n，如图3所示，所述数据采集处理设备通过无线网络组网单元将路段内路灯产生的数据信息c实时传送给路段控制器，路段控制器对接收到的数据信息c进行综合处理分析，根据路段内各路灯的照明范围，确定路灯内不同路灯的点亮和熄灭，以确保所在路段人和车辆的照明，而对于没有人和车辆的地方不进行照明。路段控制器将点亮和熄灭指令分别发送给路段内相应的路灯，相应路灯经由网关设备将指令传送给路灯控制设备，实现点亮和熄灭指令。
所述数据采集处理设备采集的范围与移动感应设备感应范围相同，数据采集设备采集数据b，所述数据b包括采集范围内的光照强度、人口数量、车辆数量、人员信息、车辆信息、路灯运行过程中的功率、电压、电流数据等，所述数据采集处理设备将所采集的数据b与采集时间相匹配形成最终数据信息c，数据存储设备存储所述数据信息c。
基于实施例1的智慧路灯路段照明控制系统，本发明有利地实现了不同照明模式之间的切换，对于夜间快速行驶的行人车辆和相对固定人、车辆均能实现有效照明，同时又避免对不需要照明的地方的照明，从而达到节能和智能照明的效果。
实施例2
在本发明的一个具体实施方式中，本发明提供的智慧路灯包括：移动感应设备、网关设备、路灯控制设备。其中所述网关设备包括无线网络组网单元，所述无线网络组网单元包括射频收发部件。所述移动感应设备感应物体(行人和/或车辆)沿公路移动的方向，感应范围为以其所在路灯灯杆轴向为圆心以相邻路灯之间距离为直径的圆。当移动感应设备感应到了物体沿公路移动的方向时，系统启动照明模式m，如图2所示，所述网关设备(射频收发部件)向所述路段控制器发送信号a，所述信号a为所述移动感应设备感应到的物体移动方向，所述路段控制器向沿物体移动方向上所述发出信号a的路灯的下游其它路灯发送点亮指令，并向在物体移动方向上所述路灯的上游其它路灯发送熄灭指令；当同一个路灯同时接收到路段控制器发出的点亮指令和熄灭指令时，执行点亮指令。这种照明模式通常适合行人车辆移动且比较少的深夜时段。
基于实施例2的智慧路灯路段照明控制系统，本发明有利地实现了对于夜间快速行驶的行人车辆有效照明，同时又避免对不需要照明的地方的照明，从而达到节能和智能照明的效果。
实施例3
在本发明的一个具体实施方式中，本发明提供的智慧路灯包括：网关设备、路灯控制设备、数据采集处理设备、数据存储设备。其中所述网关设备包括无线网络组网单元，所述无线网络组网单元包括射频收发部件。
如图3所示，所述数据采集处理设备通过无线网络组网单元将路段内路灯产生的数据信息c实时传送给路段控制器，路段控制器对接收到的数据信息c进行综合处理分析，根据路段内各路灯的照明范围，确定路灯内不同路灯的点亮和熄灭，以确保所在路段人和车辆的照明，而对于没有人和车辆的地方不进行照明。路段控制器将点亮和熄灭指令分别发送给路段内相应的路灯，相应路灯经由网关设备将指令传送给路灯控制设备，实现点亮和熄灭指令。
所述数据采集处理设备采集的范围为以其所在路灯灯杆轴向为圆心以相邻路灯之间距离为直径的圆，数据采集设备采集数据b，所述数据b包括采集范围内的光照强度、人口数量、车辆数量、人员信息、车辆信息、路灯运行过程中的功率、电压、电流数据等，所述数据采集处理设备将所采集的数据b与采集时间相匹配形成最终数据信息c，数据存储设备存储所述数据信息c。
基于实施例3的智慧路灯路段照明控制系统，本发明有利地实现了对于夜间路段相对固定的人、车辆能实现有效照明，同时又避免对不需要照明的地方的照明，从而达到节能和智能照明的效果。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。