一种市政道路智慧路灯的制作方法

本发明涉及路灯技术领域，具体涉及一种市政道路智慧路灯。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，城市规模不断壮大，路灯作为城市照明的公共基础设施，不但是城市建设的重要组成部分而且与人们的日常生活密不可分，在城市的社会治安、交通安全和市容市貌中扮演着不可估量的角色。与此同时，路灯管理和控制水平的先进与否，直接反应着城市现代化文明程度的高低。随着无线通信技术的发展，建设一套高自动化程度、高可靠运行的路灯照明系统已经成为建设现代化大都市的一个重要标志。

现有的路灯，大多仅具有照明功能，功能较为单一；部分连网的路灯，通常在每个路灯上连接网线或者光纤，由于城市中路灯设置密集且范围较广，为了使路灯连网，需要在大范围内铺设密集的传输网线，施工难度较高，同时在传输距离、稳定性、带宽等方面也受到限制，使得连网的路灯仅能执行较为单一的功能，智能化程度较低。

智慧路灯是未来智慧城市的重要组成部分，它的优势在于承载了照明的功能外，还承载其他智慧城市的功能，譬如智慧路灯上装载有充电桩、5g基站、wifi通讯设备、信息发布屏、环境监测等设备。

例如，申请号为cn201911048573.0的中国发明专利公开了一种智慧路灯控制系统及智慧路灯，包括：智慧路灯包括中央处理模块以及均与所述中央处理模块相连的供电模块、传感模块、图像采集模块、通信模块、发光模块、喷水模块、报警模块、除尘模块；所述传感模块采集到的传感数据和所述图像采集模块采集到的图像数据均上传至所述中央处理模块，所述中央处理模块将所述传感数据和图像数据上传至远程服务器；所述远程服务器对所述传感数据和图像数据进行分析，获取分析结果，并根据所述分析结果向所述智慧路灯发送控制指令；所述智慧路灯根据所述控制指令来控制一个或多个所述智慧路灯中相应模块的开启与关闭。采用本发明，可以对路灯亮度进行调节，还可以对路灯周围环境进行一定的改善。

又如，申请号为cn202010051891.9的中国发明专利公开了一种基于智慧路灯的控制系统，包括控制中心、云服务器、智慧路灯和普通路灯，所述控制中心通过传输网络与云服务器相连，所述智慧路灯通过传输网络与云服务器相连，所述普通路灯通过传输网络与智慧路灯相连，所述智慧路灯包括电源控制部分、通信部分、传感器部分和主控制器部分。本发明将智慧路灯与普通路灯结合，利用智慧路灯控制普通路灯，从而实现成本的降低，其次本申请可以实时根据天气状况完成对灯具亮度、功率的调节，以达到节能的目的。

目前虽有关于智慧路灯的相关产品出现，但由于相关技术均在研发初期阶段，使得智慧路灯的功能及其稳定性并不是特别完善，而需要进一步提高。

基于上述现有技术的启示，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种市政道路智慧路灯，能够有效改进现有技术中的不足之处。本发明人经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题和提出的技术方案是对现有技术进行改进，提供一种空市政道路智慧路灯，该路灯兼具高节能、高安全性、低成本、高可靠性以及通用性强的优势。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明的一个实施方式提供了一种市政道路智慧路灯，其特征在于：包括智慧路灯模块、通信模块、数据收集模块以及远程服务器模块，所述数据收集模块用于将收集到的由通信模块输入的智慧路灯模块信息输出到远程服务器模块，并通过远程服务器模块来控制智慧路灯模块的状态；所述智慧路灯模块包括单灯控制器模块、集中控制器模块、通信模块，所述集中控制器模块通过所述通信模块与所述远程服务器模块通信，所述单灯控制器模块通过所述通信模块与所述集中控制器模块通信，所述集中控制器模块接收所述远程服务器模块的指令，并传送至所述单灯控制器模块，所述集中控制器模块接收单灯控制器模块返回的数据信息，并传送至所述远程服务器模块。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述智慧路灯模块还包括发光模块、报警模块、传感器模块、空气质量采集模块、视频监控模块以及信息显示模块，所述传感器模块将采集到的传感数据、所述视频监控模块采集到的视频数据以及空气质量采集模块采集到的空气质量数据均上传至中央处理模块，所述中央处理模块通过所述通信模块将所述传感数据、视频数据和空气质量数据上传至所述远程服务器模块；

所述远程服务器模块对所述传感数据和视频数据进行分析，获取分析结果，并根据所述分析结果向所述智慧路灯模块发送控制指令，所述控制指令包括调光指令、报警指令；

所述智慧路灯模块接收到所述控制指令之后，根据所述控制指令来控制一个或多个所述智慧路灯模块中的发光模块、报警模块的开启与关闭。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述信息显示模块用于显示由所述空气质量采集模块采集到的空气质量信息，包括温度、湿度以及pm2.5。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述远程服务器模块对所述传感数据和视频数据进行分析，获取分析结果，并根据所述分析结果向所述智慧路灯模块发送控制指令包括：

对所述传感数据和视频数据进行分析，获取所述智慧路灯周围的能见度状况，所述能见度状况分为：能见度良好、能见度弱和能见度差；

当所述能见度状况为能见度良好时，所述远程服务器模块向所述智慧路灯模块发送关闭发光模块的指令；

当所述能见度状况为能见度弱时，所述远程服务器模块向所述智慧路灯模块发送开启发光模块的指令；

当所述能见度状况为能见度差时，所述远程服务器模块向所述智慧路灯模块发送增强发光模块发光强度的指令。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述远程服务器模块对所述视频数据进行分析，获取分析结果，并根据所述分析结果向所述智慧路灯模块发送控制指令包括

所述远程服务器模块对所述视频数据进行分析，获取所述智慧路灯模块周围的车流量状况，所述车流量状况包括所述视频数据中车辆的密度；

当所述车辆的密度大于预设车辆阈值时，所述远程服务器模块发送增强发光模块发光强度的指令；

当所述车辆的密度小于预设车辆阈值时，所述远程服务器模块发送减小发光模块发光强度的指令。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述通信模块包括2g、3g、4g或nb-iot。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述数据收集模块包括通讯服务器集群模块、业务服务器集群模块以及数据库集群模块，所述通讯服务器集群模块和业务服务器集群模块通过将通信模块传输来的数据传送至数据库集群模块，所述数据库集群模块通过nginx/fx负载将数据传送至远程服务器模块。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述单灯控制器模块还包括电能采集模块和光敏传感模块，所述电能采集模块用于采集发光模块运行状态信息；所述光敏传感模块用于采集自然环境亮度值并发送给远程服务器模块，所述远程服务器模块对亮度值数据进行分析，并判断某一预设区域内环境亮度综合评估值低于设定阈值，即发送开启发光模块的指令。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述运行状态信息包括电能统计、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。

根据本发明的上述一个实施方式提供的一种市政道路智慧路灯，其特征在于：所述中央处理模块包括mcu。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

（1）高节能性：本发明的智慧路灯的灯具与传统的钠灯相比，节电比例提高了85.4%，本发明的智慧路灯智能系统与led灯相比，节电比例提高了41.7%。

（2）高安全性：本发明的智慧路灯集成通用传感器接口，实时采集环境信息；可根据需求选装各类环境传感器；可对路灯系统工作状态实时精确监测，包括电流、电压、功耗、亮度等；可对道路沿线环境实时采集、统计及分析，包括温度、湿度、风力、噪音、光照、空气质量、交通流量等；本发明的一个集中控制器可稳定管理100~200盏路灯，单灯/集中控制器集成度高，体积小，适应目前绝大多数路灯腔体；硬件兼容目前主流调光方式，兼容性好；通过大数据分析以及远程调控，公共照明系统具有防盗，延长灯具寿命；提升路面安全性和防止触电的性能。

（3）低成本：免布线且无需更改原有路灯供电系统，施工成本低；本发明的控制器产品集成度高，体积小。单灯控制器和网关均可安装于led路灯内部，设备成本低，而且大大简化了安装难度；系统固件可远程升级，运维成本低；模块化设计可针对不同需求快速匹配硬件方案；一台网关可控制100~200盏路灯，大幅节约2g/3g无线网络通信费用。

（4）高可靠性：移动网络稳定可靠，通信覆盖好，管理方便；通过自主研发的无线局域网通信协议，为智慧路灯及智慧城市相关应用量身打造，采用符合iee802.15.4c，subghz公共频段；与433mhz、2.4ghz等常用无线公共频段相比，干扰源少、通信可靠性高；基于自主研发的局域网通信协议和独立开发的射频通信模块，不仅保证了局域网内信号传输温度且零延迟，提高了户外照明控制的一致性和可靠性；同时由于通信模块软硬件均为自主研发，系统具有很强的扩展性和适应性；本发明的产品经高温加速老化测试，确保硬件稳定工作10年以上；-40℃低温启动测试，确保寒地正常工作；4kv浪涌冲击测试，确保夏季雷雨天气稳定工作；7500次开关灯/调光测试，确保10年内开关灯/调光稳定工作。

（5）通用性强：硬件兼容性强，单灯控制器调光接口兼容市面主流led路灯驱动器；单灯控制器/网关硬件集成度高、设计紧凑、体积小巧、可以适配市场上绝大多数led路灯的灯腔结构；安装无需更改原有路灯供电系统，可快速实施城市原有路灯的智能化改造；产品可适应输入电压范围90v-265v，对电网品质适应能力强；控制器无线通信模块兼容北美915mhz以及欧洲868mhz无线物联网频段；模块化的硬件设计，为后续技术的发展预留更新空间。

综上所述，本发明特殊的市政道路智慧路灯兼具高节能、高安全性、低成本、高可靠性以及通用性强的优势。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品和方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的产品具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明，其中：

图1是根据本发明实施例的智慧路灯结构示意图；

图2是根据本发明实施例的系统框图；

图3是根据本发明实施例的智慧路灯模块框图；

图4是根据本发明实施例的数据收集模块框图。

其中，附图中各标示为：智慧路灯模块-1、通信模块-2、数据收集模块-3；远程服务器模块-4；中央处理模块-5；单灯控制器模块-11、集中控制器模块-12、通信模块-13；发光模块-14、报警模块-15、传感器模块-16、空气质量采集模块-17、视频监控模块-18；信息显示模块-19；通讯服务器集群模块-31、业务服务器集群模块-32；数据库集群模块-33。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。需要说明的是，附图仅为示例性说明，并未按照严格比例绘制，而且其中可能有为描述便利而进行局部放大、缩小，对于公知部分亦可能有一定缺省。

如图1所示，本发明的智慧路灯总高15米，主臂光源为led180w，附臂光源为led90w，色温3000k。加工时，需要清除毛刺、锐边倒钝，焊接保证强度、焊缝均匀牢固，无虚焊，假焊：先使用打磨机将路灯杆铁件打磨、除锈、整体酸洗后热镀锌钝化处理；热镀锌钝化处理后再次将路灯杆打磨光滑，待金属表面处理干燥、洁净后再使用汽车金属腻子刮涂，氟碳漆喷涂。路灯灯具位置加装只能控制器，每盏路灯加装两套，采用无线自组网技术（subghzzigbee）。集中控制器模块与单灯控制器模块均安装于灯具内部。

如图2-4所示，本发明的较佳实施例示出了一种市政道路智慧路灯，包括智慧路灯模块1、通信模块2、数据收集模块3以及远程服务器模块4。数据收集模块3用于将收集到的由通信模块2输入的智慧路灯模块1信息输出到远程服务器模块4，并通过远程服务器模块4来控制智慧路灯模块1的状态。智慧路灯模块1包括单灯控制器模块11、集中控制器模块12、通信模块13。集中控制器模块12通过通信模块13与远程服务器模块4通信，单灯控制器模块11通过通信模块13与集中控制器模块12通信。集中控制器模块12接收远程服务器模块4的指令，并传送至单灯控制器模块11，集中控制器模块12接收单灯控制器模块11返回的数据信息，并传送至远程服务器模块4。

智慧路灯模块1还包括发光模块14、报警模块15、传感器模块16、空气质量采集模块17、视频监控模块18以及信息显示模块19。传感器模块16将采集到的传感数据、视频监控模块18采集到的视频数据以及空气质量采集模块17采集到的空气质量数据均上传至中央处理模块5，中央处理模块5通过通信模块2将传感数据、视频数据和空气质量数据上传至远程服务器模块4。

远程服务器模块4对传感数据和视频数据进行分析，获取分析结果，并根据分析结果向智慧路灯模块1发送控制指令，所述控制指令包括调光指令、报警指令；

智慧路灯模块1接收到所述控制指令之后，根据所述控制指令来控制一个或多个所述智慧路灯模块1中的发光模块14、报警模块15的开启与关闭。

信息显示模块19用于显示由空气质量采集模块17采集到的空气质量信息，包括温度、湿度以及pm2.5。

远程服务器模块4对传感数据和视频数据进行分析，获取分析结果，并根据所述分析结果向所述智慧路灯模块1发送控制指令包括：

对传感数据和视频数据进行分析，获取所述智慧路灯周围的能见度状况，所述能见度状况分为：能见度良好、能见度弱和能见度差；

当所述能见度状况为能见度良好时，所述远程服务器模块4向所述智慧路灯模块1发送关闭发光模块14的指令；

当所述能见度状况为能见度弱时，所述远程服务器模块4向所述智慧路灯模块1发送开启发光模块14的指令；

当所述能见度状况为能见度差时，所述远程服务器模块4向所述智慧路灯模块1发送增强发光模块14发光强度的指令。

远程服务器模块4对视频数据进行分析，获取分析结果，并根据所述分析结果向智慧路灯模块1发送控制指令包括

所述远程服务器模块对所述视频数据进行分析，获取所述智慧路灯模块1周围的车流量状况，所述车流量状况包括视频数据中车辆的密度；

当所述车辆的密度大于预设车辆阈值时，所述远程服务器模块4发送增强发光模块14发光强度的指令；

当所述车辆的密度小于预设车辆阈值时，所述远程服务器模块4发送减小发光模块14发光强度的指令。

通信模块2，13包括2g、3g、4g或nb-iot。

数据收集模块3包括通讯服务器集群模块31、业务服务器集群模块32以及数据库集群模块33。通讯服务器集群模块31和业务服务器集群模块32通过将通信模块2传输来的数据传送至数据库集群模块33，数据库集群模块33通过nginx/fx负载34将数据传送至远程服务器模块4。

单灯控制器模块11还包括电能采集模块和光敏传感模块。电能采集模块用于采集发光模块运行状态信息。光敏传感模块用于采集自然环境亮度值并发送给远程服务器模块4，远程服务器模块4对亮度值数据进行分析，并判断某一预设区域内环境亮度综合评估值低于设定阈值，即发送开启发光模块14的指令。

运行状态信息包括电能统计、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。

中央处理模块5包括mcu。

另外，本发明的智慧路灯基于成熟的gis系统，根据安装灯具时采集的信息，在地图上精确显示灯杆的位置（经纬度），同时可在地图上直观显示每盏路灯的运行状态；例如，正常开灯状态，正常调光状态，正常关灯状态和故障告警状态等。根据安装灯具时的采集信息及路灯管理部门提供的信息，对每条街道，每个回路，每根灯杆，每盏灯头建立数字化信息档案，实现无纸化管理。

本发明的智慧路灯还具备基于单灯或组的开关灯和调光的控制功能。包括（1）支持单灯自定义分组并支持多层组。如“a地区-b道路-c回路-路南侧灯”，对a区控制时，a区内所有单灯都响应控制，对路南侧灯控制时，只有路南侧灯响应控制。并且每盏单灯可属于多个自定义组。（2）时段方案控制。应具有根据设定的时段方案控制策略（由系统所处的地理位置、季节变化和管理部门的要求确定的开关灯时间）进行单灯或组的开关、调光等控制功能。（3）实时遥控。控制器应具备实时响应控制平台远程控制命令（开关或调光等）的能力；应支持单控(仅单个控制器响应遥控命令)和组控(同一组的控制器同时响应遥控命令)两种遥控方式。执行控制命令时，目标灯具需在2秒钟内响应。(4)针对特种车辆（救护车，消防车，警车，渣土车等）的按需照明：当路面照明系统处于深度节能模式时（例如，0点后调光至30%），通过使用定制智能终端软件app，可以在特种车辆行驶轨迹上实时将车辆周围灯具亮度恢复满功率100%，进一步保证特种车辆的通行安全。通过手机app，车辆前后亮灯半径可在30米~1000米之间任意调整，亮灯时间可根据具体需要任意设定。

本发明的智慧路灯还具备配置功能，包括：（1）支持基于地理位置的单灯控制器的添加和删除；（2）支持基于地位位置的灯具参数设置，包括：设置和查询灯具类型、灯具标称功率等灯具参数；（3）支持设置和查询灯具控制方式、时段方案配置等灯具控制参数；（4）支持设置和查询单灯控制器地址、控制器组地址等控制器通信参数；（5）支持设置和查询告警阈值和告警判断触发时间等告警参数；（6）支持设置和查询地理位置信息（经度、纬度等）；（7）支持控制器初始化，控制器收到初始化命令后，分别对硬件、参数区和数据区进行初始化。参数区置为缺省值，数据区清零。（8）集中控制器固件远程升级，并具备升级失败恢复原有固件的能力。

本发明的智慧路灯还具备告警功能，包括：（1）告警上报功能。控制器根据配置的常用告警类别（如高电压，低电压，功率异常及离线等），将所需上报的告警信息上报到系统，系统可根据用户的使用习惯，把告警信息转为邮件、手机客户端（app）、微信公众号推送消息发送给用户。（2）指定传感器告警功能。例如，控制器带有倾斜度传感器时，当灯头倾斜角度大于设置的报警阈值时，自动上报告警。

本发明的智慧路灯还具备数据采集功能，包括：（1）电能相关数据采集功能：采集电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数等。（2）用户主动下发采集命令时，所涉及的数据需在采集命令下发后60秒内返回管理平台。（3）系统可检索并统计相关数据生成报表。系统生成某个回路或某个区域的能耗报表、告警报表以及检修报表等，可根据时间，区域等不同的限制条件生成报表。

本发明的智慧路灯还具备巡检维修功能：系统管理人员和路灯维修人员使用此功能检修灯具及控制器，包括：（1）系统管理人员根据告警派发故障巡检任务；（2）路灯检修人员使用维修巡检手机app和专用手持设备，在现场对单灯及控制器进行修复或故障类型诊断；（3）系统管理人员根据巡检维修app上传的现场故障类型、数量及位置派发维修工单；（4）管理人员可通过远程管理平台即时查看当前路上故障的检修情况。

本发明的智慧路灯还具备系统安全性能，包括：（1）智能路灯控制系统可对用户的权限进行分级管理，能自定义每种权限可使用的系统功能；（2）管理平台和控制器之间的数据传输需加密；（3）系统与灯具失去通讯时，不影响灯具按传统方式实施开关控制，保证路面正常照明。即，在任意时间，现场可实现回路手动开关控制。

本发明的智慧路灯控制系统客户端软件（app）需具备如下功能模块：（1）安装及数据采集。即，app在安装路灯时采集灯具标识、安装时间、安装人员、路段、灯杆和灯具类型等相关参数，并自动上传至管理平台。（2）测试及调试。安装完成灯具上电后，需现场测试灯具是否安装正确工作正常，并辅助完成组网。（3）现场控制及管理。可实现前述基本的控制及查询功能。

本发明的智慧路灯还能够提供完整的系统服务器对外接口（api）：在第三方系统适用当前api规范后，支持第三方管理平台与当前路灯控制平台的无缝对接。可实现通过第三方管理平台对安装了当前单灯控制器的单灯或组的开关灯、调光、策略控制、故障告警等控制功能，及数据查询功能；也可实现当前系统对安装了第三方单灯控制器的单灯或组的开关灯、调光、策略控制、故障告警等控制功能，及数据查询功能；如此，可实现不同管理平台之间的兼容。

本发明的单灯控制器模块针对室外照明应用环境设计，适用于道路照明、景观照明及其他室外照明的远程管理及调控。具有远程开关、调光、能耗查询及故障报警等功能；搭配不同类型的传感器，可实现检测环境光照度、环境温度、灯杆倾斜角度等附加功能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为发明的具体实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于发明技术方案的范围内。