專利名稱：一種基于智能路燈的城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種路燈，特別是一種智能路燈，基于該路燈可以方便快捷的組建城市物聯(lián)網(wǎng)，從而為智慧城市提供支持平臺。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全國的城市化進(jìn)程迅速發(fā)展，大量人員涌入城市，各個城市的規(guī)模日益龐大，使得交通、環(huán)境等問題越來越凸顯，而智慧城市物聯(lián)網(wǎng)是解決這一問題的有效途徑之一。當(dāng)前的各大中城市中，環(huán)境、交通、能耗、治安這幾大問題受到人們的高度重視。為了應(yīng)對這些問題，人們相應(yīng)的建立的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，交通監(jiān)控系統(tǒng)，道路照明系統(tǒng)，社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)等措施來解決，然而就總體而言，這些措施效率并不高，在花費(fèi)了大量資金的情況下，并沒有取得應(yīng)有的成效。究其原因，主要是各個系統(tǒng)均是單獨(dú)搭建，沒有一個統(tǒng)一的組網(wǎng)平臺，所以需要花費(fèi)大量人力物力從新組網(wǎng)，這樣便需要對城市進(jìn)行改建，鋪設(shè)線路，在實際實施過程中極為不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以基于將傳感器，中央控制器，通信接口等模塊置于路燈內(nèi)部的智能路燈為基礎(chǔ)，組建出一個智能的城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，無需要對城市進(jìn)行改建，無線單獨(dú)鋪設(shè)線路，具有覆蓋范圍廣、建設(shè)成本低、智能化程度高的特點(diǎn)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目標(biāo)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括智能路燈、路段控制器以及控制中心，其特征在于，智能路燈包括中央控制單元、路燈驅(qū)動電路、第一 PLC通信模塊、電源模塊、發(fā)光單元以及傳感器，所述傳感器將采集到的信號發(fā)送至中央控制器，該中央控制器將這些信號進(jìn)行處理后，獲得的信號通過所述PLC通信模塊發(fā)送至路段控制器，再發(fā)送至所述控制中心；同時，所述控制中心發(fā)送路燈控制信號，經(jīng)所述路段控制器傳輸至所述PLC通信模塊，通過該P(yáng)LC通信模塊發(fā)送至中央控制單元，該中央控制單元控制路燈驅(qū)動電路，以驅(qū)動路燈，完成對路燈的控制。作為本發(fā)明的改進(jìn)，路段控制器包括調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)接口電路以及第二 PLC 通信模塊，智能路燈發(fā)送的信號通過該第二 PLC通信模塊接收并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)所述以太網(wǎng)接口電路和調(diào)制解調(diào)器后，通過因特網(wǎng)傳輸?shù)剿隹刂浦行?；所述控制中心發(fā)送的路燈控制信號，通過因特網(wǎng)傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)器和所述以太網(wǎng)接口電路，并通過所述第二 PLC通信模塊輸入到所述智能路燈。本發(fā)明的路燈除了具有單純照明功能之外，還具備多種傳感器、通信接口、中央控制單元等模塊。
本發(fā)明中的傳感器可以包括攝像頭、噪聲檢測傳感器、空氣污染檢測器、溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器、亮度傳感器、紅外感應(yīng)器、城市汽車ETC讀卡器等，但不僅限于上述傳感器?；诒景l(fā)明中的傳感器，可以組建智慧城市四大系統(tǒng)的智能感知系統(tǒng)。包括智能交通系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)、智能環(huán)境檢測系統(tǒng)?；诨诒景l(fā)明中的攝像頭和ETC讀卡器，可以感知行駛在馬路上的汽車速度， 以及某區(qū)域內(nèi)的汽車數(shù)量。將這些信息上傳至給智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心或者城市智能交通監(jiān)控中心，可以有效改善城市交通。基于基于本發(fā)明中的亮度傳感器和紅外感應(yīng)器，可以根據(jù)光線情況和行人車輛情況，自動判斷馬路是否需要照明，并能對路燈亮度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。另外，當(dāng)需要照明但路燈無法提供照明時，將自動向智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心或者供電部門報警，以便工作人員及時對路燈進(jìn)行維護(hù)。基于基于本發(fā)明中的攝像頭和紅外感應(yīng)器，可以實時監(jiān)測路燈范圍內(nèi)人員和車輛情況，并能將視頻資料實時上傳給智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心，從而組建一個覆蓋面更廣的智能安防系統(tǒng)?；诨诒景l(fā)明中的噪聲檢測傳感器、空氣污染檢測器、濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器等系列傳感器，有效監(jiān)測城市環(huán)境情況，并將相關(guān)信息上傳給智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心，從而組建一個覆蓋面更廣的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。為了能將位于路燈上各類傳感器采集到的信息上傳到智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心， 可以采取多種組網(wǎng)方式，最優(yōu)選的方案是采用電力載波技術(shù)PLC。這樣可以在改建智慧城市物聯(lián)網(wǎng)過程中，對原有設(shè)施的破壞降到了零，即不需對原有路燈線路進(jìn)行任何改造，只需更換新型智能路燈即可。多種組網(wǎng)方式還包括采用無線的方式。本發(fā)明可以通過僅僅更換新型智能路燈，輕松組建智慧城市物聯(lián)網(wǎng)，整個組網(wǎng)方案具有破壞程度低、覆蓋范圍廣、建設(shè)成本低、智能化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。


圖1本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖。圖2是圖1中的路段控制器的結(jié)構(gòu)圖。圖3是圖1中新型智能路燈的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式圖1是由控制中心、路段控制器以及智能路燈組成的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)。其中，一個路燈終端控制一個路燈，因此有多少個路燈就有多少個路燈終端。每個路段內(nèi)有一個路段控制器，路段控制器與智能路燈之間通過電力網(wǎng)通信?？刂浦行耐ㄟ^因特網(wǎng)與路段控制器通信?？刂浦行氖钦麄€網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，功能有三方面第一，控制中心根據(jù)需要采集的信息，發(fā)送控制信號，使得智能路燈上相應(yīng)的傳感器工作；第二，控制中心接受各個路燈的各種數(shù)據(jù)，實時顯示整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作情況，使人們可以清晰直觀的掌握城市的各項數(shù)據(jù)；第三，控制中心將接受的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出路燈控制的最佳方案，并將控制信號發(fā)送至智能路燈。整個網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)就是采用兩級網(wǎng)絡(luò)，路段控制器作為網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)。智能路燈與路段控制器之間采用電力線網(wǎng)絡(luò)通信，只需要在路燈上添加PLC通信模塊，并利用電力線網(wǎng)絡(luò)即可，從而實現(xiàn)對現(xiàn)有電力線網(wǎng)絡(luò)最大的利用，而不需要另外鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路。而路段控制器與控制中心之間采用因特網(wǎng)連接，因特網(wǎng)覆蓋范圍廣泛，接入靈活，傳輸距離遠(yuǎn)，相較于單獨(dú)在城市鋪設(shè)大量通信線路而言，采用因特網(wǎng)可保證成本低廉。圖2中的路段控制器由調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)接口電路以及PLC通信模塊組成，作為網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)，其功能主要為數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，使得通過電力線網(wǎng)絡(luò)接受的數(shù)據(jù)經(jīng)過因特網(wǎng)傳送到控制中心，同時還負(fù)責(zé)將控制中心傳輸?shù)目刂菩盘栟D(zhuǎn)發(fā)至路燈控制終端。當(dāng)電力線有電信號發(fā)送過來時，PLC通信模塊接受該信號，并進(jìn)行相應(yīng)處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后通過MII接口，將信號發(fā)送至以太網(wǎng)接口電路。以太網(wǎng)接口電路可以將PLC通信模塊傳遞的信號轉(zhuǎn)換為在以太網(wǎng)上通信的信號，這樣調(diào)制解調(diào)器則可以識別該信號，最后調(diào)制解調(diào)器將信號發(fā)送到因特網(wǎng)，從而路段控制器與控制中心實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。圖3顯示了智能路燈的結(jié)構(gòu)。智能路燈包括中央控制單元、路燈驅(qū)動電路、PLC通信模塊、電源模塊、路燈、以及各種傳感器；中央控制單元用作與周圍各個模塊之間的數(shù)據(jù)交互；中央控制單元與PLC通信模塊之間采用SPI接口通信；PLC通信模塊用于智能路燈與路段控制器之間的信息交互，中央控制單元將要發(fā)送的信號發(fā)送到PLC通信模塊，由PLC通信模塊通過電力線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到路段控制器以完成通信；各個傳感器將各自采集到的信號發(fā)送至中央控制器，中央控制器將這些信號進(jìn)行相應(yīng)處理、分析，得到需要發(fā)送的信號，再通過PLC通信模塊發(fā)送至路段控制器，再發(fā)送至控制中心；控制中心發(fā)送路燈控制信號，經(jīng)路段控制器傳輸至智能路燈，PLC通信模塊接受控制信號，并發(fā)送至中央控制單元，中央控制單元再控制路燈驅(qū)動電路。路燈驅(qū)動電路接受中央控制單元的控制信號，以電力線提供的電能驅(qū)動路燈，同時可實現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。智能路燈可實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、城市安防、路燈控制、維修報警5個功能。環(huán)境監(jiān)測利用智能路燈上的噪聲檢測傳感器、空氣污染檢測器、濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器等系列傳感器，有效監(jiān)測城市環(huán)境情況，并將相關(guān)信息上傳給智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心，從而組建一個覆蓋面更廣的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。交通監(jiān)控利用智能路燈上的攝像頭和ETC讀卡器可以識別出行駛在馬路上的汽車速度，以及某區(qū)域內(nèi)的汽車數(shù)量，經(jīng)過信號處理，控制中心可以判斷出路面交通狀況，只能改善交通狀況。例如控制中心通過智能路燈發(fā)送的信號，判斷出某條路段的車流量較大， 為了防止交通堵塞，在十字路口通過合理控制交通燈，將該路段的通行時間延長，使得道路更加通暢，從而實現(xiàn)智能交通。城市安防攝像頭和紅外感應(yīng)器，可以實時監(jiān)測路燈范圍內(nèi)人員和車輛情況，并能將視頻資料實時上傳給智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心，從而組建一個覆蓋面更廣的智能安防系統(tǒng)。當(dāng)城市發(fā)生搶劫、交通肇事逃逸等情況時，控制中心可以控制各路段的攝像頭，全方位監(jiān)控嫌疑人，實時跟蹤，為警察抓捕對象提供準(zhǔn)確詳細(xì)的信息，從而實現(xiàn)智能安防。路燈控制利用智能路燈上的亮度傳感器、紅外感應(yīng)器和ETC讀卡器，智能路燈可以識別當(dāng)前光線以及行人車輛情況，根據(jù)情況的不同智能路燈可以合理的打開或關(guān)閉路燈，實現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)夜晚降臨時，各路燈進(jìn)入照明準(zhǔn)備狀態(tài)。在一個路段內(nèi)的智能路燈通過ETC 讀卡器識別當(dāng)前路段的交通情況，將信息發(fā)送至控制中心匯總。當(dāng)?shù)缆仿房谟熊囕v駛?cè)霑r， 控制中心發(fā)送路燈控制信號，將路段內(nèi)的路燈打開，智能路燈根據(jù)亮度傳感器，判斷當(dāng)前需要的照明亮度，然后提供照明。這種控制方式很適合深夜車輛較少的情況，不僅節(jié)省電能， 同時還保證了車輛正常通行，從而實現(xiàn)了智能照明。維修報警這個功能主要是路燈損壞時提醒城市相關(guān)管理部門及時進(jìn)行修理。當(dāng)路燈開關(guān)打開時，亮度傳感器并沒有檢測到亮度改變，則可視為路燈出現(xiàn)故障，無法提供照明，此時智能路燈將自動向智慧城市物聯(lián)網(wǎng)控制中心或者供電部門報警，以便工作人員及時對路燈進(jìn)行維護(hù)。上述各個傳感器使得智慧城市物聯(lián)網(wǎng)對城市的智能感知，加上兩級組網(wǎng)方案，由此可以組建智能交通系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)、智能環(huán)境檢測系統(tǒng)。同時，本發(fā)明介紹的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)的功能并不局限于此，可以通過傳感器的擴(kuò)展，實現(xiàn)更多參數(shù)的測量，從而擴(kuò)展其功能，應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。本發(fā)明中路段內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)采用電力載波通信，目的是為了實現(xiàn)對現(xiàn)有城市電力線網(wǎng)絡(luò)的最大利用，然而實際情況并不僅限于此，還可以采用無線傳輸?shù)姆桨浮o線傳輸可采用 WIFI、ZigBee的傳輸方式，具體實施過程中，根據(jù)不同的路段，可以靈活采用用WIFI模塊或 ZigBee替換PLC通信模塊。
權(quán)利要求
1.一種基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括智能路燈、路段控制器以及控制中心，其特征在于，所述智能路燈包括中央控制單元、路燈驅(qū)動電路、第一 PLC通信模塊、電源模塊、發(fā)光單元以及傳感器，所述傳感器采集現(xiàn)場信號，并發(fā)送至中央控制器，該中央控制器將采集的信號進(jìn)行處理后，再通過所述PLC通信模塊發(fā)送至路段控制器，并進(jìn)而發(fā)送至所述控制中心；所述控制中心發(fā)送路燈控制信號，經(jīng)所述路段控制器后傳輸至所述第一 PLC通信模塊，再通過該第一 PLC通信模塊發(fā)送至中央控制單元，該中央控制單元控制所述路燈驅(qū)動電路，以驅(qū)動路燈工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所述路段控制器包括調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)接口電路以及第二 PLC通信模塊，所述智能路燈發(fā)送的信號通過該第二 PLC通信模塊接收并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)所述以太網(wǎng)接口電路和調(diào)制解調(diào)器后，通過因特網(wǎng)傳輸?shù)剿隹刂浦行模凰隹刂浦行陌l(fā)送的路燈控制信號，通過因特網(wǎng)傳輸?shù)剿稣{(diào)制解調(diào)器和以太網(wǎng)接口電路，再通過所述第二 PLC通信模塊輸入到所述智能路燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括噪聲傳感器、空氣污染檢測器、濕度傳感器、溫度傳感器、煙霧感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器和亮度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器還包括ETC讀卡器和/或攝像頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于智能路燈的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括智能路燈、路段控制器以及控制中心，智能路燈包括中央控制單元、路燈驅(qū)動電路、第一PLC通信模塊、電源模塊、發(fā)光單元以及傳感器，傳感器將采集到的信號發(fā)送至中央控制器，該中央控制器將這些信號進(jìn)行處理后，獲得的信號通過所述PLC通信模塊發(fā)送至路段控制器，再發(fā)送至控制中心；同時，控制中心發(fā)送路燈控制信號，經(jīng)路段控制器傳輸至所述PLC通信模塊，通過該P(yáng)LC通信模塊發(fā)送至中央控制單元，該中央控制單元控制路燈驅(qū)動電路，以驅(qū)動路燈，完成對路燈的控制。本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有破壞程度低、覆蓋范圍廣、建設(shè)成本低、智能化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H05B37/02GK102437868SQ20111039942
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者楊陽, 毛小鷗, 鄒志革, 鄒雪城, 雷鑑銘 申請人:華中科技大學(xué)