专利名称：一种无线智能路灯控制方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，特别涉及基于嵌入式技术的无线智能路灯控制系统。
背景技术：
随着科学技术的发展和社会的进步，城市基础设施的完善对于经济发展的促进作 用越来越明显，落后的路灯管理系统却很难跟上时代的步伐，现行的路灯管理体制落后。路 灯的控制方式主要是人为控制和计时控制器控制。在科技飞速发展的今天这些控制方式的 不足慢慢显现出来。路灯管理系统急需进行改进和升级，以跟上21世纪信息化社会发展的需要。于是涌现出了许多发明专利谋求使用现有技术解决这个棘手的问题。如专利 200920135761. 2LED (light emitting diode发光二极管)路灯控制系统。该专利系统由三 级组成，即总控系统、总控制器、分控制器。总控系统包括总控PC(PerS0nalC0mputer个人 电脑)和手机。总控PC级别最高，总控PC通过INTERNET接入GSM网络控制总控制器，手 机直接接入GSM(Global System for MobileCommunications全球移动通讯系统)网络控 制总控制器，总控制器由GPRS (General Packet Radio Service通用分组无线服务技术) 模块、ZiGBee模块、输入装置、输出装置、总控处理器组成。GPRS模块与GSM网络相连接与 总控系统通信。总控制器与分控制器由ZiGBee无线网络连接。分控制器由ZiGBee模块、 分控制处理器、温度、电流、功率传感器组成。能够完成路灯状态的实时监控，和高效的树状 控制。基本满足了路灯发展的需要。但也有一些不足，该系统采用的三级结构复杂而且维 护起来很麻烦，在排查问题时非常不易，此系统不能为路灯内的分控制器进行授时服务，不 能提供路灯的位置参数，此系统也没有完善的安全体系，这是一个巨大的隐患。本发明为了弥补现有智能路灯控制系统所存在的不足，提出一种新的无线智能路 灯控制系统。
发明内容
本发明提出的无线智能路灯控制系统，是一种由控制管理设备和路灯内的控制终 端二级结构组成的系统。控制管理设备与控制终端之间通过无线网络传递控制和状态信 肩、ο控制终端又由终端控制单元、无线收发模块、GPS(Global Position System，全球 卫星定位系统)模块、存储器、温度传感器、SIM卡槽(Subscriber IdentityModule用户身 份识别模块)用户卡槽、指示灯、告警模块、以及电源组成；终端控制单元处理GPS模块、无线收发模块、存储器、温度传感器、告警模块、以及 SIM卡槽里的SIM卡和用户卡槽里用户卡传递来的信息。GPS模块用于获取路灯的位置信息和来自卫星的时间信息，获取的时间信息用于 系统校准时间，也称为授时。温度传感器将收集到的温度信息传递到终端控制单元并完成分析以得到温度信
4息，再通过无线收发模块发送到控制管理设备的控制管理器以上报控制终端的工作温度情 况。用户卡槽和SIM卡槽是用户卡和SIM卡的接口接入控制终端的接口，控制终端通 过该接口从用户卡读取路灯ID信息并完成用户验证；告警模块由重力传感器和报警提示 装置组成，报警提示装置将动力传感器传递出的信息以声音或光的形式发出提示信号。指 示灯连接终端控制单元的电源模块以检测终端控制单元的工作情况。控制管理设备又包括控制管理器、多个路灯ID (Identification身份信息)存储 器、无线收发模块。控制管理器接收并处理无线收发模块收到的信息，并且通过无线收发模 块将处理后的决策信息发送到控制终端；控制管理器还要将新接入的路灯ID分成多个部 分，将各个部分分别存入多个路灯ID存储器，以及通过查询的方式从各个路灯ID存储器中 获得完整的路灯ID信息每个路灯ID存储器分别放在不同的密室内，一个路灯ID被拆分成多份，分别存放 在多台路灯ID存储器之中。如果控制管理器需要调用某个路灯的ID，控制管理器会从各路 灯ID存储器中调用被拆分的ID组成一个完整的路灯ID。进行身份验证时终端控制单元 将从用户卡上得到的路灯ID通过控制终端的无线收发模块发送到控制管理设备中的控制 管理器，再由控制管理器处理并产生随机数发送回控制终端中的终端控制单元，终端控制 单元收到后向控制管理器发送响应，之后控制管理器为该路灯分配临时ID，将路灯ID与临 时ID分成多部分存储到多个路灯ID存储器中。再将临时ID发送到终端控制单元。在查 找某个路灯时，控制管理器从多个路灯ID存储器中获得一个完整路灯ID信息再完成相关 操作。当告警模块中的传感器检测到特定异常信号时，会将告警信息发送到控制管理设 备处，并由控制管理设备产生摧毁信息，发送到控制终端，控制终端接收后销毁控制终端存 储器中的所有信息。本发明还包括路灯身份验证过程、路灯身份查询过程、路灯控制过程，参数设置过 程，路灯防盗处理过程，系统注销等控制管理过程路灯身份验证过程操作人员将用户卡和SIM卡分别插入控制终端的和用户卡槽和SIM卡槽，同时输 入口令进行身份验证。如果连续三次输入错误口令，控制终端将摧毁终端控制单元内存储 器中的数据后，自动关机，如果三次中有一次正确，控制终端将从用户卡上得到的路灯ID 并发送到控制管理设备，控制管理设备产生随机数发送回控制终端，控制终端收到随机数 后向控制管理设备发送响应，控制管理设备为路灯分配临时ID，并将路灯ID与临时ID分成 多部分存储到多个ID存储器中，同时将临时ID发送到控制终端。路灯身份查询过程控制管理设备向控制终端发布查询信息，控制终端将路灯ID、临时ID、发送到控 制管理设备，控制管理器从多个ID存储器里合成出完整路灯ID和临时ID以来验证从控制 终端发送来的路灯ID和临时ID是否存在，若存在，表示合法，否则不合法。路灯控制过程控制管理设备中的控制管理器产生一个开或关的信息，然后控制管理器从多个路 灯ID存储器中合成出目标路灯的用户ID和临时ID，将路灯的用户ID和临时ID和开或关
5信息加密后一起发送到控制终端，控制终端将接收到的信息进行解密后得到路灯ID和临 时ID，控制终端将接收到的路灯ID与自身的路灯ID、接收到的临时ID与自身的临时ID分 别进行匹配，如果都匹配成功控制终端就对自身连接的路灯进行开或者关操作，否则就不 做任何操作。路灯防盗处理过程在路灯丢失、被盗、报废等情况下，控制终端的告警模块感应到路灯被丢失、被盗、 报废后将产生一个异常信号，控制终端收到异常信号后会产生告警信息，并将告警信息发 送到控制管理设备，控制管理设备根据预先设置的判断规则确定是否要摧毁控制终端里存 储器里保存的信息，如果要摧毁，则产生相应的摧毁的应答信号，发往控制终端，控制终端 收到应答信号后，由终端控制单元控制摧毁存储器中数据。系统注销过程如果该系统要取消则还要进行离网操作，控制管理器产生注销命令，然后在控制 管理器查找到目标ID后进行删除，之后循环注销所有路灯参数设置过程在日常工作中本系统支持对路灯工作参数、工作信息的实时配置与查询，首先控 制管理设备生成配置请求信息，包括配置对象和配置值，之后进行加密处理，并发送配置请 求到控制终端，控制终端进行解密后，并进行相应操作。发明实质与效果本专利运用GPS技术、无线控制方式和嵌入式技术实现路灯设备的集中、远程的 实时状态监控方法，能够很好的为控制终端进行授时服务，同时还能提供路灯的位置信息。 在设备运行体制中通过设置多ID存储器，实现了路灯信息的安全化，在系统运行中通过设 定用户卡系统实现管理上的安全化，在通信上控制终端和控制管理设备之间的通信均运用 加密措施，大大降低了信息被盗的可能性，在信息被盗取时还能启动远程摧毁机制，保证了 内部信息不被泄露。在结构上的两级结构，即控制管理设备和位于路灯内的控制终端，简化 了系统的结构。
图1本发明的系统结构总2是图1中的控制管理设备的结构3是图1中的控制终端的结构图1控制管理设备、2控制终端、3控制管理器、4路灯ID存储器、5无线收发模块、终 端控制单元7SIM卡槽8无线收发模块9GPS模块10电源11存储器12温度传感器 13用户卡槽14告警器模块15指示灯
具体实施例方式图1是由控制管理设备⑴和路灯内控制终端(2) 二级结构组成的系统。其中， 一个控制终端(2)控制一个路灯，因此有多少个路灯就有多少个控制终端(2)，控制管理设 备⑴与控制终端⑵之间通过无线网络传递控制和状态信息。控制终端又由终端控制单元(6)、无线收发模块⑶、GPS模块(9)、存储器(11)、温度传感器(12)、SIM卡槽(7)、用户卡槽(13)、指示灯(15)、告警模块(14)、以及电源(10) 组成。终端控制单元完成与GPS模块(9)、无线收发模块(8)、存储器(11)、温度传感器 (12)、用户卡槽(13)、告警器模块(13)、以及SIM卡槽(7)里的SIM卡和用户卡槽(13)里 用户卡中的数据交互；终端控制单元(6)与GPS模块(9)之间采用UART (异步通信收发机) 连接；GPS模块(9)用于路灯的定位和授时并且将接收到的信号传输到终端控制单元(6)； 无线收发模块⑶与终端控制单元(6)之间采用UART连接，无线收发模块⑶用于控制终 端(2)与控制管理设备(1)之间的信息交互，终端控制单元(6)将要发送的信号发送到无 线收发模块(8)，由无线收发模块(8)通过无线网络发送到控制管理器(3)以完成通信；温 度传感器(12)将收集到的信息通过串口传递到终端控制单元(6)以完成分析以得到温度 信息，再通过无线收发模块(8)发送到控制管理设备(1)的控制管理器(3)以上报控制终 端(2)的工作温度情况；用户卡可用SD卡，将SD卡插入到卡槽，SD卡卡槽(13)将读取到 的路灯ID信息发送到终端控制单元(6)以完成身份验证；告警器模块(14)中的重力传感 器收集异常信号时，报警器根据收集的数据适时发出警报，用以保护设备安全。指示灯(15) 连接终端控制单元(6)的电源模块(10)以检测终端控制单元(6)的工作情况。控制管理设备(1)又包括控制管理器(3)、多个路灯ID (路灯身份信息)存储器 ⑷、无线收发模块(5)。控制管理器(3)通过串口连接无线收发模块(5)来接收信息，并且 无线收发模块(5)通过无线网络将信息发送到终端控制单元(6)接收；控制管理器(3)与 路灯ID存储器(5)中使用光纤直接连接，来查询路灯ID存储器(4)中信息或者将新接入 的路灯ID与临时ID存入路灯ID存储器(4)。本发明中存放路灯ID的存储器(4)有3台，分别放在不同的密室内。一个路灯的 ID被拆分成3份，分别存放在3台存储器之中。每个路灯ID的录用都有缜密的操作流程， 首先操作人员将SD卡插入控制终端的SD卡槽完成身份认证，SD卡卡槽通过串口形式将信 息发送到控制单元(6)，之后终端控制单元(6)从用户卡上得到的路灯ID通过控制终端的 (2)无线收发模块(8)发送到控制管理设备(1)中的无线收发模块(5)接受，再由控制管 理器⑶处理并产生随机数发送回控制终端中⑵的终端控制单元(6)，终端控制单元(6) 收到后向控制管理器(3)发送响应，之后控制管理器(3)为该路灯分配临时ID，将路灯ID 与临时ID存储到多个ID存储器中(11)。再将临时ID发送到终端控制单元(6)，完成身份 认证当告警器模块(14)中的传感器检测到特定异常时，会将异常信号发送到终端控 制单元(6)，并由终端控制单元(6)产生告警信息，通过无线收发模块(8)发送到控制管理 器(1)，控制管理器(3)产生摧毁信息通过无线收发模块(5)发送回终端控制单元(6)，终 端控制单元(6)接收后销毁终端存储器(11)中的所有信息。
权利要求
一种无线智能路灯控制系统，其特点在于由控制管理设备和路灯内的控制终端二级结构组成的系统，控制管理设备与控制终端之间通过无线网络传递控制和状态信息，控制终端又由终端控制单元、无线收发模块、GPS模块、存储器、温度传感器、SIM卡槽用户卡槽、指示灯、告警模块、以及电源组成；控制管理设备又包括控制管理器、多个路灯ID存储器、无线收发模块，终端控制单元处理控制终端中其余各模块产生的信息；GPS模块用于获取路灯的位置信息和获取来自卫星标准时间信息，获取的时间信息用于系统校准时间；用户卡槽和SIM卡槽是用户卡和SIM卡的接口接入控制终端的接口，控制终端通过该接口从用户卡和SIM卡读取用户信息并完成路灯身份验证；告警模块由重力传感器和报警提示装置组成，报警提示装置将重力传感器传递出的信息以声音或光的形式发出提示信号，指示灯连接终端控制单元的电源模块以检测终端控制单元的工作情况；每个路灯ID存储器分别放在不同的密室内。
2.一种利用权利要求1的无线智能路灯控制方法，其特点在于路灯身份验证过程、路 灯身份查询过程，路灯控制过程，参数设置过程，路灯防盗处理过程，系统注销等控制管理 过程，其中路灯身份验证过程操作人员将用户卡和SIM卡分别插入控制终端的和用户卡槽和SIM卡槽，同时输入口 令进行身份验证。如果连续三次输入错误口令，控制终端将摧毁终端控制单元内存储器中 的数据后，自动关机，如果三次中有一次正确，控制终端将从用户卡上得到的路灯ID并发 送到控制管理设备，控制管理设备产生随机数发送回控制终端，控制终端收到随机数后向 控制管理设备发送响应，控制管理设备为路灯分配临时ID，并将路灯ID与临时ID分成多部 分存储到多个ID存储器中，同时将临时ID发送到控制终端。路灯身份查询过程控制管理设备向控制终端发布查询信息，控制终端将路灯ID、临时ID、发送到控制管 理设备，控制管理器从多个ID存储器里合成出完整路灯ID和临时ID以来验证从控制终端 发送来的路灯ID和临时ID是否存在，若存在，表示合法，否则不合法。路灯控制过程控制管理设备中的控制管理器产生一个开或关的信息，然后控制管理器从多个路灯ID 存储器中合成出目标路灯的用户ID和临时ID，将路灯的用户ID和临时ID和开或关信息加 密后一起发送到控制终端，控制终端将接收到的信息进行解密后得到路灯ID和临时ID，控 制终端将接收到的路灯ID与自身的路灯ID、接收到的临时ID与自身的临时ID分别进行匹 配，如果都匹配成功控制终端就对自身连接的路灯进行开或者关操作，否则就不做任何操 作。路灯防盗处理过程在路灯丢失、被盗、报废等情况下，控制终端的告警模块感应到路灯被丢失、被盗、报废 后将产生一个异常信号，控制终端收到异常信号后会产生告警信息，并将告警信息发送到 控制管理设备，控制管理设备根据预先设置的判断规则确定是否要摧毁控制终端里存储器 里保存的信息，如果要摧毁，则产生相应的摧毁的应答信号，发往控制终端，控制终端收到 应答信号后，由终端控制单元控制摧毁存储器中数据。系统注销过程如果该系统要取消则还要进行离网操作，控制管理器产生注销命令，然后在控制管理 器查找到目标ID后进行删除，之后循环注销所有路灯 参数设置过程在日常工作中本系统支持对路灯工作参数、工作信息的实时配置与查询，首先控制管 理设备生成配置请求信息，包括配置对象和配置值，之后进行加密处理，并发送配置请求到 控制终端，控制终端进行解密后，并进行相应操作。
全文摘要
一种无线智能路灯控制方法与系统，该方法为由控制管理设备和路灯内的控制终端二级结构组成的系统，而控制终端又由终端控制单元、无线收发模块、GPS(Global PositionSystem，全球卫星定位系统)模块、存储器、温度传感器、SIM卡槽(Subscriber IdentityModule用户身份识别模块)用户卡槽、指示灯、告警模块、以及电源组成，控制管理设备又包括控制管理器、多个路灯ID存储器、无线收发模块。由于加入了GPS模块，能够很好的为控制终端进行授时服务，同时还能提供路灯的位置信息，在管理上拥有用户卡机制保证了路灯只受到控制管理设备的控制，在通信上控制终端和控制管理设备之间的通信均运用加密措施，大大降低了信息被盗的可能性，在信息被盗取时还能启动远程摧毁机制，保证了内部信息不被泄露，此外在本发明中存储路灯ID的存储器有多个，一个路灯ID信息分成多部分分别存储，保证了ID信息的安全性。
文档编号H04W12/00GK101965082SQ20101026288
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者唐友喜, 沈莹, 郗望 申请人:电子科技大学