CN109640458A - 一种联动调光的智慧路灯照明系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联动调光的智慧路灯照明系统，包括灯头、单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块和联动模块；单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块、设置在灯头内部；灯头包括LED灯珠矩阵、恒流LED驱动电路和电流电压反馈电路，恒流LED驱动电路为AC‑DC电源，恒流LED驱动电路的输入端与单灯控制器连接其输出端与LED灯珠矩阵连接；环境侦测模块包括红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器。该联动调光的智慧路灯照明系统实现了车来灯亮车走灯暗/灭，减小误判，并随人/车自动调光特性，尽可能的节约能源。并且，具有结构紧凑，功能齐全，节能环保等优点。

Description

一种联动调光的智慧路灯照明系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及路灯照明技术领域，更具体地说涉及一种联动调光的智慧路灯照明系统及其控制方法。

背景技术

目前的实际道路上的路灯系统，基本都是固定亮度，人工或远程控制路灯供电的通断，即使没有人/车时，路灯也是常亮，这样非常耗电。

而目前也有不少路灯专利系统，也具有无车灯暗，有车灯亮，或灯随车动的联动点灯功能，但并未在路面上见到什么实际应用，究其原因，还是其系统规划与设计有可操作性问题，如下：

中国专利，专利号为：CN108419342A，一种无线智能路灯的联动控制系统及控制方法，此系统系统包括智能网关、光照传感器、感应器和N个路灯，利用联动模块读取相邻路灯的LQI值，自主决定联动路灯的数量和位置。但此专利的网关是zigbee组网，所以系统本身就是个局域网性质，组网范围不大，对于较快车速的情况是否能起合适的作用值得值得商榷。而以LQI值来判断邻近路灯的方法，则小于路灯间距的马路对面的路灯更有可能被判断为邻近灯被联动而不是顺序接下去的车行方向路灯。而且此专利中的LQI，并未说明是什么信号，其信号强度、产生规则都是让人怀疑的地方。所以此系统的可操作性本身值得怀疑。

中国专利，专利号为：CN107172779A，一种智能联动路灯控制器，此系统为单一移动侦测传感器检有效后点灯，同时通过有线方式通知到中央控制器，中央控制器判决后再通过有线方式通知到联动路灯。此专利有二个问题，一者中央控制器信号与传感器信号是线与，这导致二者有可能冲突。另外此方案为有线方式将移动侦测信号传递到中央控制器，这不仅导致施工问题，而且信号传递也非常有限。因此必然限制了此专利方法的实施。

中国专利，专利号为：CN108055726A，一种LED路灯节能照明系统及方法，此系统采用摄像头侦测人/车移动，并根据物体移动速度计算出需要联动的路灯数量，并将所有信息包括物体移动的图像全部通过无线传输至交通控制中心。此方案采用摄像头做移动侦测，而在实际道路上基本都有行道树，而且夜间行车的灯光变化非常复杂，摄像头被遮挡、误判的情况非常普遍，所以单纯的摄像头要同时侦测行人和车辆的可行性非常小，所以此方案理论上完美但实际上很少能用。同时此方案所有路灯都是到交通控制中心汇聚。这就使得每个路灯本身必须有宽带上行网络，交通控制中心还非常拥挤。所以，此方案理论上设想不错，但实际可实施性很低。

发明内容

本发明主要目的是解决以上不足，本发明以支持多种移动侦测并行的路灯为基础，以物联网三层结构的网络架构组成基本控制和通讯的路灯网络，可以远程指挥控制，同时又以路灯上的联动模块，局域自主级联，做到智能检测和跟随点灯功能，根据路上行人或车辆情况，自动调节灯的亮度，并提前于移动物体调亮前方的路灯以及动态调暗已通过路灯，做到灯随人/车动，人/车走灯灭。本发明的路灯支持多种移动侦测设备同时接入，通过对多个信号集合处理，解决了路灯动态调光应用方面移动侦测方案单一带来的误报误判问题。

一种联动调光的智慧路灯照明系统，包括灯头、单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块和联动模块；单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块、设置在灯头内部；灯头包括LED灯珠矩阵、恒流LED驱动电路和电流电压反馈电路，恒流LED驱动电路为AC-DC电源，恒流LED驱动电路的输入端与单灯控制器连接其输出端与LED灯珠矩阵连接，LED灯珠矩阵的输入端与恒流LED驱动电路连接其输出端与电流电压反馈电路连接，电流电压反馈电路的输入端与LED灯珠矩阵连接其输出端与单灯控制器连接；远程通讯模块与单灯控制器之间的通讯方式为UART、USB或SDIO标准双向通讯接口；环境侦测模块与单灯控制器之间的通讯方式为UART、USB或485标准双向通讯接口；联动模块与环境侦测模块之间采用UART、USB或SDIO标准双向通讯接口；环境侦测模块包括红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器，红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器之间均为数字电平信号通讯。

进一步，该联动调光的智慧路灯照明系统的单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块、设置在灯头电路模块外部。

一种联动调光的智慧路灯照明系统的控制方法，其特征在于，所述联动调光的智慧路灯照明系统控制方法包括以下步骤：（1）当需要远程控制操作点亮/关闭或调节某盏路灯时，远程控制中心通过云平台，向本地网关发送数据报文，通知路灯按预设亮度值亮灯/关灯；远程网关将相关报文解析成短字节的命令报文，发送给单灯控制器；（2）联动调光的智慧路灯照明系统接报文后，根据报文内容调节路灯的亮度、色度值或开/关灯，同时向本地网关上报本路灯的电流、电压、功率因素等数据，以及路灯状态信息；（3）远程控制中心再按步骤（1）和（2）调整智慧路灯为节能状态，智慧路灯进入自主检测模式，轮循工作状态，检测是否有移动侦测告警、检测是否有远程控制命令；同时，周期性的发送心跳报文给本地网关，上报当前工作电流、电压、功率因素等数据；（4）环境侦测模块的红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器的一个或多个移动侦测传感器检测到有移动告警时，告警信号经过硬件防抖电路处理后，提供给处理器，处理器对输入的告警信号做软件防抖与识别后，对多个信号根据优先级和预设组合策略，给出并实施调灯方案，比如有摄像头告警但无红外移动告警，此时处理器判断为光影或树叶等其它非具有红外特征的干扰信号，不予采纳，而当摄像头和红外移动二者同时有告警信号时，处理器认为是有红外特征的人或车进入侦测范围，所以判定需调亮灯光；（5）智慧路灯调亮自身灯光的同时，向需要联动调光的路灯定向发送联动消息；（6）下级路灯接收到上级路灯发来的联动报文后，按照预设的联动点灯亮度值调节路灯亮度，同时启动延时计数，延时到规定时长后路灯调回原状态；延时期间如再有移动侦测或联动命令，则延时清零，重新开始延时计数。

相对于现有技术，本发明取得的有益技术效果为：该联动调光的智慧路灯照明系统及其控制方法以联动调光智慧路灯为核心，根据道路实际环境可选择单个或多个不同类型的移动侦测传感器，环境侦测模块综合处理后再驱动灯头调光功能，解决了单一传感器误判误报的问题；同时联动功能将多个路灯联合成一个独立子系统，本地智能化主动调光，无需控制中心参与，保证了即使来车再快也能及时响应，实现了车来灯亮车走灯暗/灭，减小误判，并随人/车自动调光特性，尽可能的节约能源。并且，具有结构紧凑，功能齐全，节能环保等优点。

附图说明

附图1为联动调光的智慧路灯照明系统硬件框图。

附图2为本发明系统整体网络架构图。

附图3为本发明环境侦测工作流程图。

附图4为多路灯的联动调光工作流程一图。

附图5为多路灯的联动调光工作流程二图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。智慧路灯内置处理器对移动侦测报警数据处理和分析后，给出调整路灯光照度的方案。同时，智慧路灯通过联动模块向相关路灯直接发送联动指令，在人/车到达之前提前点亮后续路灯，在人/车走后调暗路灯，达到节能效果。

一种联动调光的智慧路灯照明系统，包括灯头、单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块和联动模块；单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块、设置在灯头内部；灯头包括LED灯珠矩阵、恒流LED驱动电路和电流电压反馈电路，恒流LED驱动电路为AC-DC电源，恒流LED驱动电路的输入端与单灯控制器连接其输出端与LED灯珠矩阵连接，LED灯珠矩阵的输入端与恒流LED驱动电路连接其输出端与电流电压反馈电路连接，电流电压反馈电路的输入端与LED灯珠矩阵连接其输出端与单灯控制器连接；远程通讯模块与单灯控制器之间的通讯方式为UART、USB或SDIO标准双向通讯接口；环境侦测模块与单灯控制器之间的通讯方式为UART、USB或485标准双向通讯接口；联动模块与环境侦测模块之间采用UART、USB或SDIO标准双向通讯接口；环境侦测模块包括红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器，红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器之间均为数字电平信号通讯。

根据现实安装环境，单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块可以装在灯头内，也可以装在灯头外。单灯控制器，向灯头的恒流LED驱动电路提供220VAC和调光控制信号（根据灯头的驱动电路不同，可以是模拟的0-10V,也可以是PWM开关信号），具体选择哪种视灯头型号规格决定。环境侦测模块与单灯控制器，可根据实际需要集成为一个模块也可以分成二个模块，当集成为一个模块时，二者用同一个处理器，之间没有连接总线，当分为二个模块时，通讯方式为UART或USB标准双向通讯接口，或GPIO的电平信号，具体采用哪种取决于实际安装环境。红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器、雷达移动侦测传感器，与移动侦测模块之间均是数字电平信号，即0/1的数字电平，信号幅度取决于传感器的供电电平，在移动侦测模块内，此类接口信号均经过光耦等隔离器件做了保护，模块内部将外部电平信号转换为模块内部能用的数字电平信号，此类转换电路是标准的隔离接口电路。红外传感器是检测环境中的红外特征，只要在监测范围内检测到红外特征，传感器立即输出报警电平信号。红外移动侦测传感器，是一类移动侦测传感器，当其检测到监测范围内有红外特征信号时，并不立即报警，而是检测到此红外特征信号在其监测范围内有移动时（从一个微区域移动到另一个移区域），传感器立即输出报警电平信号。本发明仅是以本系统常用的4类传感器例举可外接多至4个传感器，并非特指本发明只支持这4种或必须4种同时在才有效，本发明的环境侦测模块可自动检测下挂传感器数量，动态判决。

一种联动调光的智慧路灯照明系统的控制方法，其特征在于，所述联动调光的智慧路灯照明系统控制方法包括以下步骤：（1）当需要远程控制操作点亮/关闭或调节某盏路灯时，远程控制中心通过云平台，向本地网关发送数据报文，通知路灯按预设亮度值亮灯/关灯；远程网关将相关报文解析成短字节的命令报文，发送给单灯控制器；（2）联动调光的智慧路灯照明系统接报文后，根据报文内容调节路灯的亮度、色度值或开/关灯，同时向本地网关上报本路灯的电流、电压、功率因素等数据，以及路灯状态信息；（3）远程控制中心再按步骤（1）和（2）调整智慧路灯为节能状态，智慧路灯进入自主检测模式，轮循工作状态，检测是否有移动侦测告警、检测是否有远程控制命令；同时，周期性的发送心跳报文给本地网关，上报当前工作电流、电压、功率因素等数据；（4）环境侦测模块的红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器的一个或多个移动侦测传感器检测到有移动告警时，告警信号经过硬件防抖电路处理后，提供给处理器，处理器对输入的告警信号做软件防抖与识别后，对多个信号根据优先级和预设组合策略，给出并实施调灯方案，比如有摄像头告警但无红外移动告警，此时处理器判断为光影或树叶等其它非具有红外特征的干扰信号，不予采纳，而当摄像头和红外移动二者同时有告警信号时，处理器认为是有红外特征的人或车进入侦测范围，所以判定需调亮灯光；（5）智慧路灯调亮自身灯光的同时，向需要联动调光的路灯定向发送联动消息；（6）下级路灯接收到上级路灯发来的联动报文后，按照预设的联动点灯亮度值调节路灯亮度，同时启动延时计数，延时到规定时长后路灯调回原状态；延时期间如再有移动侦测或联动命令，则延时清零，重新开始延时计数。

通过远程控制，用户可以在远程控制中心，通过控制界面可视化的查看路灯工作状态，可以操作调节路灯工作模式，也可以在本地控制网关处改变路灯工作模式。本地联动，检测到人/车移动时，及时调光，在尽可能合理的范围内联动后续多盏路灯，解决了当前路灯常亮或感应调节过慢，车过灯才亮的问题，通过调节联动方式与数量，可以尽可能合理的达到节能效果。多传感器移动侦测与判决，任何一种移动侦测设备都有可能产生误判误报，如摄像头对树叶和光影的误判，红外对动物的误判，雷达对空气波动甚至风、雨的误判，本发明通过多传感器检测，多信号联合判决，达到减少误判概率，进而节能和延长路灯的寿命。而且本智慧路灯系统，可以根据道路实际情况，合理运用多侦测设备，可以单一设备也可以多移动侦测设备，以最优的方案做出最优的结果。

以上所述通过当路灯通电时，默认LED路灯点亮，单灯控制器检测灯的电压、电流、功率因数、温度等数据，通过远程通讯模块上传给指挥中心；灯延时预定时间后（指挥中心通过远程通讯模块预设好的时间参数，保存于单灯控制器内），如果未检测到有效移动侦测数据或联通数据，则灯自动调暗（预设）；移动侦测传感器检测到车（或人）等物体移动，经硬件防抖处理后，给联动模块发送报警信号；联动模块以一定格式发送报警给单灯控制器，单灯控制器根据预定策略，调整路灯的光亮度；联动模块同时根据预定联动规则，向相应的灯模块发送命令，命令格式为前导码+发送者ID+接收者ID+长度+数据段+校验；单灯控制器完成调光后，立即将所有最新状态通知远程通讯模块，远程通讯模块上报消息给控制中心的方式仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种联动调光的智慧路灯照明系统，其特征在于，所述联动调光的智慧路灯照明系统包括灯头、单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块和联动模块；所述单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块、设置在灯头内部；所述灯头包括LED灯珠矩阵、恒流LED驱动电路和电流电压反馈电路，所述恒流LED驱动电路为AC-DC电源，所述恒流LED驱动电路的输入端与单灯控制器连接其输出端与LED灯珠矩阵连接，所述LED灯珠矩阵的输入端与恒流LED驱动电路连接其输出端与电流电压反馈电路连接，所述电流电压反馈电路的输入端与LED灯珠矩阵连接其输出端与单灯控制器连接；所述远程通讯模块与单灯控制器之间的通讯方式为UART、USB或SDIO标准双向通讯接口；所述环境侦测模块与单灯控制器之间的通讯方式为UART、USB或485标准双向通讯接口；所述联动模块与环境侦测模块之间采用UART、USB或SDIO标准双向通讯接口；所述环境侦测模块包括红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器，所述红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器之间均为数字电平信号通讯。

2.根据权利要求1所述的联动调光的智慧路灯照明系统，其特征在于，所述单灯控制器、环境侦测模块、远程通讯模块、联动模块、设置在灯头外部。

3.一种联动调光的智慧路灯照明系统的控制方法，其特征在于，所述联动调光的智慧路灯照明系统控制方法包括以下步骤：

（1）当需要远程控制操作点亮/关闭或调节某盏路灯时，远程控制中心通过云平台，向本地网关发送数据报文，通知路灯按预设亮度值亮灯/关灯；远程网关将相关报文解析成短字节的命令报文，发送给单灯控制器；

（2）联动调光的智慧路灯照明系统接报文后，根据报文内容调节路灯的亮度、色度值或开/关灯，同时向本地网关上报本路灯的电流、电压、功率因素等数据，以及路灯状态信息；

（3）远程控制中心再按步骤（1）和（2）调整智慧路灯为节能状态，智慧路灯进入自主检测模式，轮循工作状态，检测是否有移动侦测告警、检测是否有远程控制命令；同时，周期性的发送心跳报文给本地网关，上报当前工作电流、电压、功率因素等数据；

（4）环境侦测模块的红外传感器、红外移动侦测传感器、摄像头移动侦测传感器和雷达移动侦测传感器的一个或多个移动侦测传感器检测到有移动告警时，告警信号经过硬件防抖电路处理后，提供给处理器，处理器对输入的告警信号做软件防抖与识别后，对多个信号根据优先级和预设组合策略，给出并实施调灯方案，比如有摄像头告警但无红外移动告警，此时处理器判断为光影或树叶等其它非具有红外特征的干扰信号，不予采纳，而当摄像头和红外移动二者同时有告警信号时，处理器认为是有红外特征的人或车进入侦测范围，所以判定需调亮灯光；

（5）智慧路灯调亮自身灯光的同时，向需要联动调光的路灯定向发送联动消息；

（6）下级路灯接收到上级路灯发来的联动报文后，按照预设的联动点灯亮度值调节路灯亮度，同时启动延时计数，延时到规定时长后路灯调回原状态；延时期间如再有移动侦测或联动命令，则延时清零，重新开始延时计数。