一種具有環(huán)境和路況監(jiān)測功能的led路燈系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市照明用LED路燈技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及是具有環(huán)境和路況監(jiān)測功能的LED路燈系統(tǒng)，用于提高了城市管理效力，降低了城市管理成本。
【背景技術(shù)】
[0002]2014年8月，國家八部委印發(fā)《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進城市規(guī)劃。建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新概念和新模式。作為智慧城市建設(shè)推進和發(fā)展最為迫切的城市道路照明、路況和環(huán)境監(jiān)測，受到了業(yè)界高度的關(guān)注。
[0003]隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，融合先進制造工藝技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等信息技術(shù)與智能化控制調(diào)度理念的相應(yīng)功能模塊化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。如智能化高效LED路燈、智能化環(huán)境監(jiān)測傳感器和路況監(jiān)視攝像頭等?；谶@些設(shè)備構(gòu)建的功能系統(tǒng)，提高了城市管理效力，降低了城市管理成本。但是這些系統(tǒng)自成一體，資源信息共享能力差且建設(shè)成本較高，不利于智慧城市建設(shè)信息融合的理念。基于城市LED路燈基礎(chǔ)設(shè)施，集城市照明、路況和環(huán)境實時監(jiān)測與一體，同時具有高度信息融合與共享的裝置，對于構(gòu)建城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，推進智慧城市建設(shè)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為提高了城市管理效力，降低了城市管理成本，提高資源信息共享能力，本發(fā)明提供一種具有環(huán)境和路況監(jiān)測功能的LED路燈系統(tǒng)。
[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種具有環(huán)境和路況監(jiān)測功能的LED路燈系統(tǒng)，包括一前端路燈系統(tǒng)，所述前端路燈系統(tǒng)能夠完成高效節(jié)能城市照明及其智能開關(guān)控制、實時環(huán)境監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸、實時路況監(jiān)測與告警信息發(fā)布；
一中央服務(wù)器，所述中央服務(wù)器完成前端路燈系統(tǒng)的信息收集匯總、控制指令推送和信息資源共享接入；
所述前端路燈系統(tǒng)包括LED照明模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、實時路況監(jiān)測與告警模塊、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊和中央處理器模塊;所述中央處理器模塊同時連接LED照明模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、實時路況監(jiān)測與告警模塊、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊;所述LED照明模塊包括供燈頭、供電驅(qū)動單元、開關(guān)控制單元、光照強度控制單元，實現(xiàn)LED照明的供電驅(qū)動、開關(guān)控制、光照強度控制等智能化LED照明功能；
所述環(huán)境監(jiān)測模塊主要完成裝置周圍PM2.5、氣溫、氣壓、濕度和風(fēng)速風(fēng)向環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測；
所述實時路況監(jiān)測與告警模塊完成當前路況圖像信息(包括視頻和照片)的采集和危險路段路況警示功能；
所述4G通信模塊完成前端裝置與中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信功能，傳送的數(shù)據(jù)信息包括將整臺裝置自身的工作狀態(tài)、環(huán)境監(jiān)測模塊采集的環(huán)境信息、實時路況監(jiān)測畫面； 所述中央處理器模塊是整個裝置的控制中心，主要完成裝置各個功能模塊工作模式的調(diào)度與控制功能。
[0006]所述中心服務(wù)器包括4G通信模塊管理系統(tǒng)和綜合信息接入管理系統(tǒng)，所述4G通信模塊管理系統(tǒng)通過公共互聯(lián)網(wǎng)端口與完成前端各個前端路燈系統(tǒng)的通信，綜合信息接入管理系統(tǒng)除完成對前端路燈系統(tǒng)的工作狀態(tài)的監(jiān)測和控制功能外，還負責(zé)完成前端路燈裝置傳回信息的存儲、處理與分發(fā)功能。
[0007]具體的，本發(fā)明一種具有環(huán)境和路況監(jiān)測功能的LED路燈系統(tǒng)，包括LED照明模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、實時路況監(jiān)測與告警模塊、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊和中央處理器模塊、4G通信模塊管理系統(tǒng)和綜合信息接入管理系統(tǒng);所述LED照明模塊中燈頭采用高效節(jié)能的發(fā)光LED燈珠為集成燈頭，所述供電驅(qū)動單元采用高效恒流源反饋控制電路，即保證對LED燈珠供電電流的穩(wěn)定，又保證中央處理器模塊對LED燈光強度和開啟關(guān)閉的實時控制，基于供電驅(qū)動單元，所述中央處理器模塊能夠根據(jù)環(huán)境監(jiān)測模塊采集的實時數(shù)據(jù)，對LED驅(qū)動電流大小、乃至供電開關(guān)進行實時控制，以使得LED的光照強度能夠根據(jù)環(huán)境參數(shù)的變化進行自適應(yīng)調(diào)整，以確保城市道路照明系統(tǒng)高效、智能化的管理，此外，所述前端照明系統(tǒng)中各個模塊的供電也依賴于供電驅(qū)動單元高效穩(wěn)定的供電輸出。
[0008]所述環(huán)境監(jiān)測模塊采用小型化，低功耗的氣壓、溫濕度、PM2.5能見度和風(fēng)速風(fēng)向高精度傳感器，并將其集成模塊化，安裝擺放在裝置的頂端位置，并使其與外部環(huán)境有充分的接觸面積，以保證傳感器所測試參數(shù)的準確性。模塊中的所有傳感器以并行掛載的形式連接在串行通信總線I2C總線上，通過總線出口與中央處理器模塊完成數(shù)據(jù)交互功能。
[0009]所述環(huán)境監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)上報有主動和被動兩種模式，主動模式下，路燈系統(tǒng)按照事先設(shè)定的上報頻次(包括定時上報，等時間間隔上報)主動地向中心服務(wù)器發(fā)送環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù);被動模式下，中心服務(wù)器向前端路燈系統(tǒng)發(fā)送上報參數(shù)指令，前端LED路燈裝置按照中心服務(wù)器的需求上報環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)?；谙到y(tǒng)設(shè)定的工作模式，所述環(huán)境監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)受控于中央處理器模塊，在不需要采集、上傳環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的情況下，該模塊處于待機或關(guān)閉低功耗狀態(tài)，待需要采集上報環(huán)境參數(shù)時，再由處理器喚醒環(huán)境監(jiān)測模塊，以此來降低模塊功耗。由于高精度傳感器對環(huán)境參數(shù)的敏感性，為保證采集數(shù)據(jù)的準確性，當模塊冷啟動后，延時2分鐘后再對其進行數(shù)據(jù)采樣上報。
[0010]所述實時路況監(jiān)測模塊選用結(jié)構(gòu)小巧、倍率靈活可變的高清數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)攝像頭作為該模塊的核心設(shè)備，所述中央處理器模塊通過攝像頭控制端口，實現(xiàn)對攝像頭開關(guān)、放大倍率和工作模式的實時控制。攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)端口傳送至中央處理器模塊，由中央處理器模塊對其進行編碼處理后，傳送至4G通信模塊，經(jīng)4G通信模塊傳送至中心服務(wù)器。當裝置所處路段出現(xiàn)交通事故或其他影響交通安全的情況時，裝置能夠根據(jù)交通監(jiān)控中心下發(fā)的指令，發(fā)出閃爍告警指示。
[0011]所述4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊集3G與WLAN技術(shù)于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量音視頻流媒體和圖像的第四代移動通信技術(shù)，即4G通信技術(shù)，傳輸速率以超過目前通用的有線網(wǎng)絡(luò)，達到百兆以上，完全能滿足該裝置對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。本裝置采用技術(shù)成熟的4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊，所述4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊包括4G通信天線，移動通信運營商S頂卡和4G通信芯片單元組成，所述4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊通過網(wǎng)口與中央處理器模塊相連，所述中央處理器模塊與中心服務(wù)器交互指令以及路燈系統(tǒng)采集到的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、路況監(jiān)測數(shù)據(jù)和路燈系統(tǒng)工作狀態(tài)信息都經(jīng)此端口傳輸?shù)?G通信模塊，最終經(jīng)4G網(wǎng)絡(luò)完成傳輸任務(wù)。
[0012]所述中央處理器模塊的核心器件選用性價比高且支持多種低功耗模式的ARM系列處理器芯片，中央處理器模塊具有豐富的對外接口資源，通過I2C總線與環(huán)境監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)交互功能;通過網(wǎng)口完成于路況監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)交互功能;通過網(wǎng)口完成與4G通信模塊的數(shù)據(jù)交互功能;通過通用I/O接口完成于LED照明模塊的數(shù)據(jù)交互功能。
[0013]整套系統(tǒng)采用星形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，中心服務(wù)器是系統(tǒng)的核心，所有前端節(jié)點裝置基于4G通信模塊，通過公共移動通信網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交互。中心服務(wù)器具有多信息系統(tǒng)融合接入端口?；谶@些端口通道，中心服務(wù)器一方面對入網(wǎng)的前端路燈裝置進行身份認證和實時監(jiān)控管理，另一方面將從前端裝置發(fā)回的數(shù)據(jù)按照要求傳送給指定的城市管理信息系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果:本發(fā)明集城市道路照明、實時路況監(jiān)視與告警和實時環(huán)境監(jiān)測功能與一體，在保證城市監(jiān)管相關(guān)功能的前提下，大大節(jié)約了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中成本投入。相比將路況監(jiān)管攝像頭安裝在城市道路路口和關(guān)鍵路段的傳統(tǒng)做法，路況監(jiān)測與路燈結(jié)合在一體，并能夠根據(jù)需要實時將路況信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的方案，使得道路監(jiān)管部門對城市路況監(jiān)測更全面，從而有助于其更科學(xué)快速地做出交通疏導(dǎo)策略，從而有效疏導(dǎo)交通。路燈與環(huán)境監(jiān)測模塊的結(jié)合，相比傳統(tǒng)的在城市關(guān)鍵地段設(shè)置環(huán)境監(jiān)測站的方法，使得環(huán)境氣象部門可以對城市各個角落的環(huán)境氣象參數(shù)進行實時監(jiān)控，從而使得環(huán)境監(jiān)測部門對整個城市的環(huán)境狀況有全面的把控，便于快速定位空氣污染源，以便及時采取抑制措施。采用4G無線通信技術(shù)實現(xiàn)環(huán)境和路況的監(jiān)測，相比傳統(tǒng)有線通信方式，不僅易于安裝調(diào)試、降低建設(shè)成本投入，而且也使得對路況和環(huán)境的監(jiān)測范圍延伸到有線網(wǎng)絡(luò)難以抵達的市郊和山區(qū)等地域。本裝置客戶機/服務(wù)器的構(gòu)架模式，使得接入系統(tǒng)的各個節(jié)點裝置都可以通過服務(wù)器接入城市管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，克服了城市不同職能部門數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)孤立的弊端，實現(xiàn)了智慧城市信息數(shù)據(jù)融合的需求。
【附圖說明】
[0015]圖1是前端路燈系統(tǒng)組成原理框圖。
[0016]圖2是中心服務(wù)器連接關(guān)系圖。
[0017]圖3是環(huán)境監(jiān)測模塊內(nèi)部傳感器連接關(guān)系圖。
[0018]圖4是系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1、2所示，一種具有環(huán)境和路況監(jiān)測功能的LED路燈系統(tǒng)，包括一前端路燈系統(tǒng)，所述前端路燈系統(tǒng)能夠完成高效節(jié)能城市照明及其智能開關(guān)控制、實時環(huán)境監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸、實時路況監(jiān)測與告警信息發(fā)布；
一中央服務(wù)器，所述中央服務(wù)器完成前端路燈系統(tǒng)的信息收集匯總、控制指令推送和信息資源共享接入；
所述前端路燈系統(tǒng)包括LED照明模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、實時路況監(jiān)測與告警模塊、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊和中央處理器模塊;所述中央處理器模塊同時連接LED照明模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、實時路況監(jiān)測與告警模塊、4G網(wǎng)絡(luò)通信模塊;所述LED照明模塊包括供燈頭、供電驅(qū)動單元、開關(guān)控制單元、光照強度控制單元，實現(xiàn)LED照明的供電驅(qū)動、開關(guān)控制、光照強度控制等智能化LED照明功能；
所述環(huán)境監(jiān)測模塊主要完成裝置周圍環(huán)境參數(shù)，包括PM2.5、氣溫、氣壓、濕度和風(fēng)速風(fēng)向的監(jiān)測功能；
所述實時路況監(jiān)測與告警模塊完成當前路況圖像信息(包括視頻和照片)的采集和危險路段路況警示功能；
所述4G通信模塊完成前端裝置與中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信功能，傳送的數(shù)據(jù)信息包括將整臺裝置自身的工作狀態(tài)、環(huán)境監(jiān)測模塊采集的環(huán)境信息、實時路況監(jiān)測畫面；中央處理器模塊是整個裝置的控制中心，主要完成裝置各個功能模塊工作模式的調(diào)度與控制功能。
[0020]所述中心服務(wù)器包括4G通信模塊管理系統(tǒng)和綜合信息接入管理