一种智慧灯柱及其工作方法与流程

本发明属于路灯技术领域，特别是涉及一种智慧灯柱及其工作方法。

背景技术：

从煤油灯到led灯，路灯经历了漫长的进化史。而随着物联网技术的发展，路灯也升级从“照明”效果的优化转向感知、控制的“智慧化”；现在的路灯不仅能为行人、车辆照亮道路，还能充当监控设备，维护人们的安全，也能发挥商业价值和公益价值，比如发布广告和公益宣传。目前，国内市场还是一片蓝海，以江浙一带为代表的企业正在进军智慧路灯的市场；现在市场主流的智慧路灯包括微基站、智慧照明、微环境检测器、视频监控、led信息发布屏、公共广播、一键报警等等功能；从整体方案来说，智慧路灯方案大致分成感知层、网络层、平台层和应用层四个层次，感知层是指通过传感器获取环境信息并上传服务器或信息发布屏，网络层是指路灯与路灯，路灯与服务器组成的局域网系统，平台层是指管理路灯的服务器主机，应用层是指服务于服务器与路灯的应用软件系统，各个层协同运行就构成了智慧化路灯。微基站发射5g和wifi信号，供人们选择使用，也用于无线化布防控制；智慧照明可以通过服务器主机远程控制路灯的开关和明亮程度；微环境检测器俗称气象站，用于收集环境的温湿度、噪声、pm2.5、pm10等参数并发送到服务器主机；视频监控用于安防，监控灯柱所在区域的情况；led信息发布屏用于环境参数的显示、商业广告以及公益广告的发布；公共广播用于紧急告警和背景音乐和人声广播；一键报警用于平安城市，灯柱联接服务器和报警中心，只要存在有人呼救，就会立即响应。

纵观并总结各个厂商的产品，大多数产品都是通过拼凑的形式来达到智慧路灯的效果，不管是从外观还是维护使用都存在很大的隐患；灯柱上面外挂都是各个公司的产品，这样就导致服务器主机存在多台或安装多个软件，如有发生紧急情况，事件得不到立即响应，严重影响公共安全；如果其中一个灯柱上的一个设备出现问题，需要维修人员来排查问题，由于智慧灯柱是一个整体，问题的出现有些时候并不是单一存在的，有可能各个设备的兼容性出现了问题，那么在人员的安排或问题的排查都会存在很大的误区，由此看见，智慧灯柱集成化是未来的趋势。就功能而言，在而今这个提倡环保节约的社会，作为公共设施的智慧灯柱，节能环保就显得尤为重要，市面上的智慧灯柱绝大部分都只是一个照明的通与断，要么照明要么关闭，这样造成诸多不必要的浪费，不够智能化，供需关系严重扭曲；现在人们对安全的要求是越来越高，各个街道、工厂、超市等等公共区域都要求配备安防摄像头用于监控探查，作为公共安防的一部分智慧灯柱，在紧急事件发生时，人们要求有声光报警和监控记录，然而在光的报警方面，各个厂家都没有这个重要的设计，都不配备警报灯，以用于在危急情况下的威慑；虽然现在的各个大中小型企业的智慧灯柱参差不齐，不过在功能方面，都是大体相似，至于产品的优秀与否，就要看产品的人性化设计，随着智能化浪潮的推动，社会的各行各业都在向人工智能的方向奔跑着，ar和ai成为了这个新时代的宠儿，ai语音报警则成为了智慧路灯的重要组成部分，假设当事人在危机关头无法到达智慧路灯下进行手动报警，则一起不幸的事件就会发生。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种智慧灯柱及其工作方法，其集智慧照明、智能监控、公共广播、一键求助报警和语音识别求助报警于一体，能够更好地实现安全报警的智能化和人性化。

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种智慧灯柱，其包括灯柱本体，所述灯柱本体的内部设有终端处理器、网络通信模块、音频编解码模块、语音识别模块和电源，所述灯柱本体的顶部设有路灯模组、监控摄像头、报警灯和环境监测装置，所述灯柱本体的中段设有广播扬声器、信息发布屏、对讲机和一键求助按钮，其中，所述终端处理器分别与网络通信模块、音频编解码模块、语音识别模块、路灯模组、监控摄像头、报警灯、环境监测装置、信息发布屏、一键求助按钮和电源连接，所述音频编解码模块分别与所述对讲机和广播扬声器连接，所述网络通信模块通过局域网与服务器主机连接。

作为上述智慧灯柱的优选方案，所述语音识别模块包括拾音单元、语音降噪单元、特征提取单元、关键词存储单元和特征匹配单元；

所述拾音单元，对安装环境中的语音数据进行采集；

所述语音降噪单元，与所述拾音单元连接，对所述拾音单元采集到的语音数据进行降噪滤波；

所述特征提取单元，与所述语音降噪单元连接，对降噪滤波后的语音数据进行分析并提取语言特征；

所述关键词存储单元，存储有能与所述特征提取单元中提取的语言特征进行比对的特征关键词，

所述特征匹配单元，分别与所述特征提取单元和所述关键词存储单元连接，将特征提取单元中提取的语言特征与所述关键词存储单元中存储的特征关键词进行比对匹配，若匹配成功，向所述终端处理器发出警报指令，若匹配不成功，则不向所述终端处理器发出警报指令。

作为上述智慧灯柱的优选方案，所述对讲机包括对讲麦克风和对讲扬声器，所述对讲麦克风和对讲扬声器分别与所述音频编解码模块连接，所述对讲麦克风又为所述语音识别模块的拾音单元。

作为上述智慧灯柱的优选方案，所述灯柱本体的中段还设有人体红外感应器，所述人体红外感应器与所述终端处理器连接。

作为上述智慧灯柱的优选方案，所述灯柱本体的中段设有对讲摄像头，所述对讲摄像头与所述终端处理器连接。

作为上述智慧灯柱的优选方案，所述环境监测装置包括光照度传感器、温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器和噪音传感器。

作为上述智慧灯柱的优选方案，所述灯柱本体为方管形柱体结构，所述灯柱本体的顶部形成有侧向伸出的悬置部，所述路灯模组安装在所述悬置部远离所述灯柱本体的一端底部，所述报警灯安装在所述悬置部远离所述灯柱本体的一端端部，所述监控摄像头安装在所述悬置部靠近所述灯柱本体的一端底部，所述环境监测装置安装在所述悬置部靠近所述灯柱本体的一端顶部。

另外，本发明的第二个方面提供了一种应用上面各项内容所述的智慧灯柱的工作方法，其包括照明方法、环境质量公布方法、多媒体播放方法、安防监控方法、一键求助方法和语音识别求助方法，

所述照明方法如下：环境监测装置实时检测环境光照度数据，并将该环境光照度数据发送至终端处理器，当终端处理器接收并判断出该环境光照度数据低于预设值时，终端处理器控制路灯模组开启；

所述环境质量公布方法如下：环境监测装置实时检测温度数据、湿度数据、粉尘数据和噪音数据，并将这些数据发送至终端处理器，当终端处理器接收并处理这些数据后，终端处理器控制信息发布屏公布温度数据、湿度数据、粉尘数据和噪音数据，并通过网络通信模块将温度数据、湿度数据、粉尘数据和噪音数据上传至服务器主机；

所述多媒体播放方法如下：服务器主机通过局域网向终端处理器发出多媒体播放指令，同时向终端处理器传送多媒体数据，终端处理器响应于该多媒体播放指令，同时接收服务器主机传送来的多媒体数据，并控制信息发布屏定时播放多媒体数据，所述多媒体数据包括时政要闻、股市行情、天气预报、体育新闻、公益广告和商业广告；

所述安防监控方法如下：监控摄像头实时拍摄视频数据，并将该视频数据发送至终端处理器，当终端处理器接收并处理该视频数据后，终端处理器通过网络通信模块将该视频数据上传至服务器主机；

所述一键求助方法如下：当行人按下一键求助按钮时，终端处理器通过网络通信模块向服务器主机发出求助请求，服务器主机响应于该求助请求并提醒工作人员接通对讲机；当工作人员接通对讲机并理解到行人情况属于紧急或受到人身威胁情况后，工作人员通过服务器主机输入警报指令，并通过局域网将该警报指令发送至终端处理器，终端处理器响应于该警报指令并控制报警灯开启、控制信息发布屏显示警报信息、控制广播扬声器播放警报语音和控制监控摄像头进行运动拍摄；

所述语音识别求助方法如下：当行人在紧急或受到人身威胁情况下发出的求助声音时，语音识别模块的拾音单元对该求助声音进行采集，语音识别模块的语音降噪单元对采集到的求助声音进行降噪滤波，语音识别模块的特征提取单元对降噪滤波后的语音数据进行分析并提取语言特征，语音识别模块的特征匹配单元将特征提取单元中提取的语言特征与关键词存储单元中存储的特征关键词进行比对匹配，若匹配成功，向终端处理器发出警报指令，终端处理器响应于该警报指令并控制报警灯开启、控制信息发布屏显示警报信息、控制广播扬声器播放警报语音和控制监控摄像头进行运动拍摄，同时通过网络通信模块向服务器主机发出求助请求，服务器主机响应于该求助请求并提醒工作人员有紧急情况发生；若匹配不成功，则不向所述终端处理器发出警报指令。

作为上述智慧灯柱的工作方法的优选方案，所述灯柱本体的中段还设有人体红外感应器，所述人体红外感应器与所述终端处理器连接；

所述照明方法具体如下：环境监测装置实时检测环境光照度数据，并将该环境光照度数据发送至终端处理器；人体红外感应器实时检测其安装环境中是否存在行人，并将是否存在行人的结果数据发送至终端处理器；当终端处理器接收并判断出该环境光照度数据低于预设值，且判断出存在行人时，终端处理器调高路灯模组亮度，当终端处理器接收并判断出该环境光照度数据低于预设值，且判断出不存在行人时，终端处理器调低路灯模组亮度。

作为上述智慧灯柱的工作方法的优选方案，所述灯柱本体的中段还设有对讲摄像头，所述对讲摄像头与所述终端处理器连接；

所述一键求助方法具体如下：当行人按下一键求助按钮时，终端处理器通过网络通信模块向服务器主机发出求助请求，服务器主机响应于该求助请求并提醒工作人员接通对讲机；当工作人员接通对讲机并理解到行人情况属于紧急或受到人身威胁情况后，工作人员通过服务器主机输入警报指令，并通过局域网将该警报指令发送至终端处理器，终端处理器响应于该警报指令并控制报警灯开启、控制信息发布屏显示警报信息、控制广播扬声器播放警报语音、以及控制监控摄像头进行运动拍摄。

实施本发明提供的一种智慧灯柱及其工作方法，与现有技术相比较，其有益效果在于：

本智慧灯柱通过在灯柱本体上集成报警灯、监控摄像头、广播扬声器、信息发布屏、对讲机和一键求助按钮等部分，各部分通过终端处理器实现协调控制；当行人发生紧急或人身威胁情况时，可立即跑到灯柱下面，按下一键求助按钮，进行呼叫求救，这时在另一边的控制中心(即服务器主机)就会被呼叫求救，提醒工作人员有紧急情况发生，工作人员接通来电，与之进行通话，待工作人员与当事人交流知晓情况后，可根据当事人的实际情况，通过服务器主机进行远程控制报警灯开启、控制广播扬声器播放警报语音、控制信息发布屏显示警报信息和控制监控摄像头进行运动拍摄，威慑并警告违法人员停止违法行为，而且能够及时安排安保人员赶赴现场，对当事人进行帮助与解救。

此外，当行人发生突发事件或人身威胁，且无法抵达灯柱下面按下一键求助按钮进行远程求救时，由于本智慧灯柱还集成了语音识别模块，只要行人发出本能性的求助声音，灯柱的语音识别模块就会立即响应并向终端处理器发出警报指令，终端处理器响应于该警报指令并控制报警灯开启、控制信息发布屏显示警报信息、控制广播扬声器播放警报语音和控制监控摄像头进行运动拍摄，威慑并警告违法人员，直至紧急或危险情况解除；同时还向服务器主机发出求助请求，工作人员通过服务器主机获得求助请求后，能够及时安排安保人员赶赴现场，对当事人进行帮助与解救。

可见，本发明的智慧灯柱集智慧照明、智能监控、公共广播、一键求助报警和语音识别求助报警于一体，能够更好地实现安全报警的智能化和人性化，弥补了传统智慧路灯在公共安全方面的不足，提高了公共安全水平，为推动平安城市的建设做出了重大的进步和杰出的贡献。

附图说明

图1为本发明提供的一种智慧灯柱的主视图；

图2为本发明提供的一种智慧灯柱的侧视图；

图3为本发明提供的一种智慧灯柱的框线示意图；

图中：1、灯柱本体，2、终端处理器，3、网络通信模块，4、音频编解码模块，5、语音识别模块，6、电源，7、路灯模组，8、监控摄像头，9、报警灯，10、环境监测装置，11、广播扬声器，12、信息发布屏，13、对讲机，131、对讲麦克风，132、对讲扬声器，14、一键求助按钮，15、服务器主机，16、局域网，17、人体红外感应器，18、对讲摄像头，19、悬置部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明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发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，本发明提供的一种智慧灯柱的优选实施例，其包括灯柱本体1，所述灯柱本体1的内部设有终端处理器2、网络通信模块3、音频编解码模块4、语音识别模块5和电源6，所述灯柱本体1的顶部设有路灯模组7、监控摄像头8、报警灯9和环境监测装置10，所述灯柱本体1的中段设有广播扬声器11、信息发布屏12、对讲机13和一键求助按钮14，其中，所述终端处理器2分别与网络通信模块3、音频编解码模块4、语音识别模块5、路灯模组7、监控摄像头8、报警灯9、环境监测装置10、信息发布屏12、一键求助按钮14和电源6连接，所述音频编解码模块4分别与所述对讲机13和广播扬声器11连接，所述网络通信模块3通过局域网16与服务器主机15连接。

其中，所述环境监测装置10包括光照度传感器、温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器和噪音传感器。所述语音识别模块5包括拾音单元、语音降噪单元、特征提取单元、关键词存储单元和特征匹配单元；所述拾音单元，对安装环境中的语音数据进行采集；所述语音降噪单元，与所述拾音单元连接，对所述拾音单元采集到的语音数据进行降噪滤波；所述特征提取单元，与所述语音降噪单元连接，对降噪滤波后的语音数据进行分析并提取语言特征；所述关键词存储单元，存储有能与所述特征提取单元中提取的语言特征进行比对的特征关键词，所述特征匹配单元，分别与所述特征提取单元和所述关键词存储单元连接，将特征提取单元中提取的语言特征与所述关键词存储单元中存储的特征关键词进行比对匹配，若匹配成功，向所述终端处理器2发出警报指令，若匹配不成功，则不向所述终端处理器2发出警报指令。

基于本实施例的智慧灯柱，其工作方法包括照明方法、环境质量公布方法、多媒体播放方法、安防监控方法、一键求助方法和语音识别求助方法。其中，

所述照明方法如下：环境监测装置10实时检测环境光照度数据，并将该环境光照度数据发送至终端处理器2，当终端处理器2接收并判断出该环境光照度数据低于预设值时，终端处理器2控制路灯模组7开启；

所述环境质量公布方法如下：环境监测装置10实时检测温度数据、湿度数据、粉尘数据和噪音数据，并将这些数据发送至终端处理器2，当终端处理器2接收并处理这些数据后，终端处理器2控制信息发布屏12公布温度数据、湿度数据、粉尘数据和噪音数据，并通过网络通信模块3将温度数据、湿度数据、粉尘数据和噪音数据上传至服务器主机15；

所述多媒体播放方法如下：服务器主机15通过局域网16向终端处理器2发出多媒体播放指令，同时向终端处理器2传送多媒体数据，终端处理器2响应于该多媒体播放指令，同时接收服务器主机15传送来的多媒体数据，并控制信息发布屏12定时播放多媒体数据，所述多媒体数据包括时政要闻、股市行情、天气预报、体育新闻、公益广告和商业广告；

所述安防监控方法如下：监控摄像头8实时拍摄视频数据，并将该视频数据发送至终端处理器2，当终端处理器2接收并处理该视频数据后，终端处理器2通过网络通信模块3将该视频数据上传至服务器主机15；

所述一键求助方法如下：当行人按下一键求助按钮14时，终端处理器2通过网络通信模块3向服务器主机15发出求助请求，服务器主机15响应于该求助请求并提醒工作人员接通对讲机13；当工作人员接通对讲机13并理解到行人情况属于紧急或受到人身威胁情况后，工作人员通过服务器主机15输入警报指令，并通过局域网16将该警报指令发送至终端处理器2，终端处理器2响应于该警报指令并控制报警灯9开启、控制信息发布屏12显示警报信息、控制广播扬声器11播放警报语音和控制监控摄像头8进行运动拍摄；

所述语音识别求助方法如下：当行人在紧急或受到人身威胁情况下发出的求助声音时，语音识别模块5的拾音单元对该求助声音进行采集，语音识别模块5的语音降噪单元对采集到的求助声音进行降噪滤波，语音识别模块5的特征提取单元对降噪滤波后的语音数据进行分析并提取语言特征，语音识别模块5的特征匹配单元将特征提取单元中提取的语言特征与关键词存储单元中存储的特征关键词进行比对匹配，若匹配成功，向终端处理器2发出警报指令，终端处理器2响应于该警报指令并控制报警灯9开启、控制信息发布屏12显示警报信息、控制广播扬声器11播放警报语音和控制监控摄像头8进行运动拍摄，同时通过网络通信模块3向服务器主机15发出求助请求，服务器主机15响应于该求助请求并提醒工作人员有紧急情况发生；若匹配不成功，则不向所述终端处理器2发出警报指令。

由此，本实施例的智慧灯柱及其工作方法通过在灯柱本体1上集成报警灯9、监控摄像头8、广播扬声器11、信息发布屏12、对讲机13和一键求助按钮14等部分，各部分通过终端处理器2实现协调控制；当行人发生紧急或人身威胁情况时，可立即跑到灯柱下面，按下一键求助按钮14，进行呼叫求救，这时在另一边的控制中心(即服务器主机15)就会被呼叫求救，提醒工作人员有紧急情况发生，工作人员接通来电，与之进行通话，待工作人员与当事人交流知晓情况后，可根据当事人的实际情况，通过服务器主机15进行远程控制报警灯9开启、控制广播扬声器11播放警报语音、控制信息发布屏12显示警报信息和控制监控摄像头8进行运动拍摄，威慑并警告违法人员停止违法行为，而且能够及时安排安保人员赶赴现场，对当事人进行帮助与解救。此外，当行人发生突发事件或人身威胁，且无法抵达灯柱下面按下一键求助按钮14进行远程求救时，由于本智慧灯柱还集成了语音识别模块5，只要行人发出本能性的求助声音，灯柱的语音识别模块5就会立即响应并向终端处理器2发出警报指令，终端处理器2响应于该警报指令并控制报警灯9开启、控制信息发布屏12显示警报信息、控制广播扬声器11播放警报语音和控制监控摄像头8进行运动拍摄，威慑并警告违法人员，直至紧急或危险情况解除；同时还向服务器主机15发出求助请求，工作人员通过服务器主机15获得求助请求后，能够及时安排安保人员赶赴现场，对当事人进行帮助与解救。可见，本智慧灯柱集智慧照明、智能监控、公共广播、一键求助报警和语音识别求助报警于一体，能够更好地实现安全报警的智能化和人性化，弥补了传统智慧路灯在公共安全方面的不足，提高了公共安全水平，为推动平安城市的建设做出了重大的进步和杰出的贡献。

示例性的，所述对讲机13包括对讲麦克风131和对讲扬声器132，所述对讲麦克风131和对讲扬声器132分别与所述音频编解码模块4连接，所述对讲麦克风131又为所述语音识别模块5的拾音单元，降低设备配置成本。

示例性的，所述灯柱本体1的中段还设有人体红外感应器17，所述人体红外感应器17与所述终端处理器2连接，进一步优化了智慧灯柱的照明方法，具体如下：环境监测装置10实时检测环境光照度数据，并将该环境光照度数据发送至终端处理器2；人体红外感应器17实时检测其安装环境中是否存在行人，并将是否存在行人的结果数据发送至终端处理器2；当终端处理器2接收并判断出该环境光照度数据低于预设值，且判断出存在行人时，终端处理器2调高路灯模组7亮度，当终端处理器2接收并判断出该环境光照度数据低于预设值，且判断出不存在行人时，终端处理器2调低路灯模组7亮度。可见，人体红外感应器17的设计，能够使本智慧灯柱除了具备自主开关路灯模组7的功能外，还具备了自主调节路灯模组7明暗的功能，相较传统的led路灯，本智慧灯柱在电能节约方面更加人性化和合理化，能够节约25％电能，达到节能减排的目的，响应了国家的节能减排政策。

示例性的，所述灯柱本体1的中段设有对讲摄像头18，所述对讲摄像头18与所述终端处理器2连接。该对讲摄像头18用于拍摄报警人的状态，以方便工作人员近距离理解报警人情况，进而采用相应措施进行救助，同时防止误报警、乱报警的现象。增设对讲摄像头18后的一键求助方法具体如下：当行人按下一键求助按钮14时，终端处理器2通过网络通信模块3向服务器主机15发出求助请求，服务器主机15响应于该求助请求并提醒工作人员接通对讲机13和对讲摄像头18；当工作人员接通对讲机13和对讲摄像头18并理解到行人情况属于紧急或受到人身威胁情况后，工作人员通过服务器主机15输入警报指令，并通过局域网16将该警报指令发送至终端处理器2，终端处理器2响应于该警报指令并控制报警灯9开启、控制信息发布屏12显示警报信息、控制广播扬声器11播放警报语音、以及控制监控摄像头8进行运动拍摄。

示例性的，所述灯柱本体1为方管形柱体结构，所述灯柱本体1的顶部形成有侧向伸出的悬置部19，所述路灯模组7安装在所述悬置部19远离所述灯柱本体1的一端底部，所述报警灯9安装在所述悬置部19远离所述灯柱本体1的一端端部，所述监控摄像头8安装在所述悬置部19靠近所述灯柱本体1的一端底部，所述环境监测装置10安装在所述悬置部19靠近所述灯柱本体1的一端顶部。进一步地，所述广播扬声器11、信息发布屏12、对讲机13和一键求助按钮14自上而下依次设置在所述灯柱本体1的中段。可见，各个部件布置合理，实现人性化的人机交互。

需要说明的是，上述各个部件除监控摄像头8和环境监测装置10为外装形式外，其余部件均嵌置于灯柱本体1，不会像市面上那些灯柱上面全是外挂的设备，简洁美观。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。