專利名稱：一種光控自治路燈系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)、群體決策、光照控制、路燈控制等技術(shù)領(lǐng)域，為ー種光控自治路燈系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
路燈控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了從有線到無線，從集中式控制到分布式控制的歷程。使用控制電纜的有線控制存在系統(tǒng)設(shè)備成本高、安裝復(fù)雜、維護(hù)不便、故障檢測(cè)困難等缺點(diǎn)，因此無線控制方法被應(yīng)用到了路燈控制系統(tǒng)中。無線控制路燈系統(tǒng)安裝維護(hù)容易，控制靈活。集中式控制需要控制中心，并需要人員管理， 進(jìn)行開關(guān)燈控制。分布式控制采用單個(gè)路燈安裝光照傳感器等感知環(huán)境信息從而完成單個(gè)路燈的自主控制。單純使用無線控制的路燈系統(tǒng)其智能性和自主能力不夠高，需要人為監(jiān)控等。單純使用光照傳感器等的分布式控制容易受到環(huán)境因素如障礙物遮擋、汽車或周圍建筑物等燈光的干擾而出現(xiàn)誤動(dòng)作。隨著物聯(lián)網(wǎng)理念的發(fā)展，其在各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)開始得到應(yīng)用。光照傳感器提供的光照信息是路燈這種照明設(shè)備進(jìn)行反饋控制的有用信息。如中國專利CN201120355872. I和中國專利CN201120179739. 5均將光控的方法應(yīng)用在其路燈控制系統(tǒng)中，但它們都沒有考慮實(shí)際實(shí)用環(huán)境的復(fù)雜，光照傳感器被障礙物遮擋，被其它照明物體干擾等的現(xiàn)實(shí)情況。本發(fā)明將路燈節(jié)點(diǎn)上光照傳感器的光照信息進(jìn)行路燈節(jié)點(diǎn)和整個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)層面的融合，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和群體決策方法，實(shí)現(xiàn)路燈系統(tǒng)的自治、穩(wěn)定開關(guān)燈控制，提升了光照控制的實(shí)用價(jià)值和智能性。這種分布式信息融合的控制方法也可為其它類似的控制系統(tǒng)所借鑒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的各種路燈控制系統(tǒng)及方法的缺陷和不足，設(shè)計(jì)ー種自治路燈控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種光控自治路燈系統(tǒng)，包括多個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)、ー個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)監(jiān)控中心，所述路燈節(jié)點(diǎn)安裝在路燈桿面對(duì)路面的ー側(cè)，安裝高度以不受路燈周圍地面綠化帶遮擋為準(zhǔn)，由節(jié)點(diǎn)盒、控制電路板、節(jié)點(diǎn)ZigBee無線收發(fā)模塊、節(jié)點(diǎn)ZigBee天線和光照傳感器組成，控制電路板、節(jié)點(diǎn)ZigBee無線收發(fā)模塊和光照傳感器設(shè)置在節(jié)點(diǎn)盒內(nèi)，光照傳感器的輸出連接控制電路板，控制電路板與節(jié)點(diǎn)Zigbee無線收發(fā)模塊連接，并與路燈控制裝置電連接，節(jié)點(diǎn)Zigbee無線收發(fā)模塊連接節(jié)點(diǎn)ZigBee天線；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)由安裝盒、網(wǎng)關(guān)電路板、GPRS無線收發(fā)模塊、GPRS天線、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊和網(wǎng)關(guān)ZigBee天線組成，網(wǎng)關(guān)電路板、GPRS無線收發(fā)模塊、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊設(shè)置在安裝盒內(nèi)，網(wǎng)關(guān)電路板與GPRS無線收發(fā)模塊、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊連接，GPRS無線收發(fā)模塊連接GPRS天線，網(wǎng)關(guān)Zigbee無線收發(fā)模塊連接網(wǎng)關(guān)ZigBee天線；所述監(jiān)控中心由服務(wù)器和顯示器組成；各路燈節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)以及備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過GPRS與監(jiān)控中心通信連接。所述路燈節(jié)點(diǎn)設(shè)有5個(gè)光照傳感器，節(jié)點(diǎn)盒為長方體，其中一個(gè)面為安裝面，另外五個(gè)面上分別安裝ー個(gè)光照傳感器，光照傳感器感測(cè)光照的表面朝節(jié)點(diǎn)盒向外并與節(jié)點(diǎn)盒
表面重合。所述光控自治路燈系統(tǒng)還設(shè)有備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件相同，備用網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)具有不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)之間通過Zigbee無線連接，通過GPRS與監(jiān)控中心通信連接。上述一種光控自治路燈系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟I)、將所述路燈節(jié)點(diǎn)安裝在已有路燈控制裝置的路燈控制裝置上，根據(jù)路燈所處的周圍環(huán)境情況確定該路燈的投票權(quán)重，得到n個(gè)路燈的投票權(quán)重值Xi=O. 2*Mp i = 1，2…，n，n為路燈節(jié)點(diǎn)總數(shù)，Mi為路燈節(jié)點(diǎn)i的輸出正 常的光照傳感器的數(shù)目，Mi大于等于0，小于等于5，、大于等于0，小于等于1，Xi保存到監(jiān)控中心的路燈節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫里面，同時(shí)保存在網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)的存儲(chǔ)芯片里面；2)、開啟監(jiān)控中心服務(wù)器，開啟網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)，開啟所有路燈節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)與備用網(wǎng)關(guān)組成基于ZigBee協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)；3)、所有n個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)在五個(gè)面上的光照傳感器感知五個(gè)方向來的光照度，路燈節(jié)點(diǎn)將這五個(gè)方向的光照信息進(jìn)行融合從而確定開燈或者關(guān)燈的投票值(i，i = 1，2…，n，ら為0或者1，0表示關(guān)燈，I表示開燈，所述融合的方法是若有一個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)上有3個(gè)及3個(gè)以上的光照傳感器感知的光強(qiáng)低于設(shè)置的開燈的光強(qiáng)的閾值,則j為I,若有3個(gè)及3個(gè)以上的傳感器都感知的光強(qiáng)高于設(shè)置的關(guān)燈的光強(qiáng)的閾值，則ら為0 ;4)、所有路燈節(jié)點(diǎn)循環(huán)檢測(cè)光照傳感器數(shù)據(jù)，并周期性的通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送各自的開關(guān)燈投票值給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)融合這些投票信息，決定所連接的路燈開燈還是關(guān)燈，具體方法為計(jì)算投票數(shù)，V= E (，入i，并將V與閾值T相比，T是預(yù)先在網(wǎng)關(guān)中設(shè)置的一個(gè)開關(guān)燈票數(shù)的閾值；5)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)根據(jù)投票數(shù)V與T的比較結(jié)果決定開燈或者關(guān)燈，如果V大于T，則開燈，反之則關(guān)燈，此時(shí)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將開關(guān)燈的決策命令通過Zigbee廣播給所有在該網(wǎng)絡(luò)中的路燈節(jié)點(diǎn)，路燈節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的開關(guān)燈命令控制其所在路燈的相應(yīng)動(dòng)作。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，切換至備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的切換具體為所有路燈節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)與備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是A，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是B，開始工作時(shí)，所有路燈節(jié)點(diǎn)先加入到網(wǎng)絡(luò)號(hào)為A的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路燈控制工作，如果網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，所有路燈節(jié)點(diǎn)在嘗試加入到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)失敗設(shè)定的次數(shù)后，開始嘗試加入到網(wǎng)絡(luò)號(hào)為B的備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)所組成的網(wǎng)絡(luò)中，與備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路燈控制工作；監(jiān)控中心服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的周期性通信，獲取它們的工作狀態(tài)，以及所有路燈節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，如果網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或者備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心服務(wù)器失去聯(lián)系，則服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的聲音警告，提示監(jiān)控人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，更換網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)只需要設(shè)置與原來網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)即可；如果有路燈節(jié)點(diǎn)長時(shí)間不將投票數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或者備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，則網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將該路燈節(jié)電的工作狀態(tài)發(fā)送給監(jiān)控中心服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的聲音警告，提示監(jiān)控人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)；如果備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)代替?zhèn)溆镁W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)路燈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維修或者更換。
有益效果(I)本發(fā)明將路燈節(jié)點(diǎn)的五個(gè)方向的光照強(qiáng)度進(jìn)行節(jié)點(diǎn)層的信息融合，對(duì)路燈周圍環(huán)境進(jìn)行全面檢測(cè)，從而確定開關(guān)燈的投票，這大大提升了單個(gè)方向光照信息控制路燈的抗干擾能力；(2)本發(fā)明的路燈系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和群體決策的方法，實(shí)現(xiàn)的路燈控制方法，將所有路燈節(jié)點(diǎn)的開關(guān)燈投票運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息融合，運(yùn)用群體決策的思想進(jìn)行路燈開關(guān)的最終投票表決，這大大減少了路燈開關(guān)燈的不一致性，并且多個(gè)路燈節(jié)電的光照傳感器擴(kuò)大了對(duì)光線的檢測(cè)范圍，提高了不易受到局部 環(huán)境干擾，路燈控制系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了路燈控制系統(tǒng)的自主性和智能性；(3)本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)使用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)網(wǎng)關(guān)同時(shí)工作的方法，避免因網(wǎng)關(guān)故障對(duì)整個(gè)路燈系統(tǒng)造成的影響，同時(shí)將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、以及路燈節(jié)點(diǎn)所可能出現(xiàn)的故障信息向監(jiān)控中心上報(bào)的方法保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的路燈系統(tǒng)組成示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的路燈節(jié)點(diǎn)組成示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的路燈節(jié)點(diǎn)立體示意圖I。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的路燈節(jié)點(diǎn)立體示意圖2。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)關(guān)組成示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)關(guān)立體示意圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例的路燈控制方法描述圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)自動(dòng)替換方法描述圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)組成、工作原理和工作過程作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1，一種基于物聯(lián)網(wǎng)和群體決策的光控自治路燈系統(tǒng)由多個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)I、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)3，監(jiān)控中心4組成。參照?qǐng)D2、圖3、圖4，所述的路燈節(jié)點(diǎn)I安裝在路燈桿面對(duì)路面的ー側(cè)，高度盡量高，要防止地面綠化帶的影響，由節(jié)點(diǎn)盒、控制電路板1-3、節(jié)點(diǎn)ZigBee無線收發(fā)模塊1-4、節(jié)點(diǎn)ZigBee天線1-5和5個(gè)光照傳感器1-6-1、1-6-2、1-6-3、1-6-4、1-6-5、組成，光照傳感器感測(cè)光照的表面朝節(jié)點(diǎn)盒向外并與節(jié)點(diǎn)盒表面重合，一方面保證光照傳感器的正常感光，一方面保證光照傳感器本體可以被節(jié)點(diǎn)盒所保護(hù)，節(jié)點(diǎn)盒由節(jié)點(diǎn)盒下蓋1-1、節(jié)點(diǎn)盒上蓋1-2組成，控制電路板、節(jié)點(diǎn)ZigBee無線收發(fā)模塊和光照傳感器設(shè)置在節(jié)點(diǎn)盒內(nèi)，光照傳感器的輸出連接控制電路板，控制電路板與節(jié)點(diǎn)Zigbee無線收發(fā)模塊連接，并與路燈控制裝置電連接，節(jié)點(diǎn)Zigbee無線收發(fā)模塊連接節(jié)點(diǎn)ZigBee天線。參照?qǐng)D5和圖6，所述的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2由安裝盒、電路板2_3、GPRS無線收發(fā)模塊2-4、GPRS天線2-5、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊2-6和網(wǎng)關(guān)ZigBee天線2-7組成，安裝盒包括安裝盒下蓋2-1及安裝盒上蓋2-2，網(wǎng)關(guān)電路板、GPRS無線收發(fā)模塊、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊設(shè)置在安裝盒內(nèi)，網(wǎng)關(guān)電路板與GPRS無線收發(fā)模塊、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊連接，GPRS無線收發(fā)模塊連接GPRS天線，網(wǎng)關(guān)Zigbee無線收發(fā)模塊連接網(wǎng)關(guān)ZigBee天線；所述監(jiān)控中心由服務(wù)器和顯示器組成；各路燈節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)以及備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過GPRS與監(jiān)控中心通信連接。所述的備用網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)的硬件組成相同，結(jié)果如圖5和圖6所示，它們的區(qū)別是網(wǎng)絡(luò)號(hào)不同，網(wǎng)絡(luò)號(hào)用來區(qū)分不同的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。參照?qǐng)D1，所述的監(jiān)控中心4由一臺(tái)服務(wù)器和顯示器組成。參照?qǐng)D7，所述基于物聯(lián)網(wǎng)和群體決策的光控自治路燈系統(tǒng)方法如下面幾個(gè)步驟所示步驟SI，步驟S1-1，將所設(shè)計(jì)的路燈節(jié) 點(diǎn)安裝在已經(jīng)有繼電器等常規(guī)路燈控制裝置的路燈上。步驟S1-2，根據(jù)路燈所處的周圍環(huán)境情況確定該路燈的投票權(quán)重，具體做法是路燈周圍有樹木等障礙物過多遮擋，導(dǎo)致有三個(gè)及三個(gè)以上的光照傳感器輸出比沒有障礙物遮擋的路燈節(jié)點(diǎn)的光照傳感器輸出偏小，則該路燈節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)重則小，反之則大；觀察預(yù)測(cè)路燈周圍建筑物燈光，會(huì)干擾夜晚路燈節(jié)點(diǎn)某個(gè)方向光照傳感器工作的路燈節(jié)點(diǎn)其投票權(quán)重則小，反之則大，最終得到n個(gè)路燈的投票權(quán)重值A(chǔ)i=O. 2*Mpi = 1，2丨11，1^為路燈節(jié)點(diǎn)i的輸出正常的光照傳感器的數(shù)目，Mi大于等于0，小于等于5，Xi大于等于0，小于等于I ;步驟SlUf、i保存到監(jiān)控中心的路燈節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫里面，同時(shí)將其保存在網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)的存儲(chǔ)芯片里面；步驟S2，步驟S2-1，開啟監(jiān)控中心服務(wù)器；步驟S2-2，開啟網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)與備用網(wǎng)關(guān)組成基于ZigBee協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)；步驟S2-3，開啟所有路燈節(jié)點(diǎn)；步驟S3，步驟S3-1，所有n個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)在五個(gè)面上的光照傳感器可以感知五個(gè)方向來的光照度；步驟S3-2，路燈節(jié)點(diǎn)將這五個(gè)方向的光照信息進(jìn)行融合從而確定開燈或者關(guān)燈的投票^パ=1，2丨11, ( i為0或者1,0表示關(guān)燈，I表示開燈,融合的方法是若有3個(gè)及3個(gè)以上的傳感器都感知到光線黑暗，低于設(shè)置的開燈的光強(qiáng)的閾值則し為1，若有3個(gè)及3個(gè)以上的傳感器都感知到光線很亮，高于設(shè)置的關(guān)燈的光強(qiáng)的閾值則ら為0 ;步驟S4，步驟S4-1，所有路燈節(jié)點(diǎn)循環(huán)檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)，并周期性的通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送它們的開關(guān)燈投票給網(wǎng)關(guān)；步驟S4-2，網(wǎng)關(guān)融合這些投票信息，結(jié)合各路燈節(jié)點(diǎn)的投票權(quán)重值，決定開燈還是關(guān)燈，具體方法是，計(jì)算投票數(shù)，V= E (，入i，并將V與閾值T相比，T是預(yù)先在網(wǎng)關(guān)中設(shè)置的一個(gè)開關(guān)燈投票數(shù)的閾值。步驟S5，步驟S5-1，網(wǎng)關(guān)根據(jù)投票數(shù)V與T的比較結(jié)果決定開燈或者關(guān)燈，如果V大于T，則開燈，反之則關(guān)燈；步驟S5-2，網(wǎng)關(guān)將開關(guān)燈的決策命令廣播給所有在該網(wǎng)絡(luò)中的路燈節(jié)點(diǎn)；步驟S5-3，路燈節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的開關(guān)燈命令控制其路燈的相應(yīng)動(dòng)作。參照?qǐng)D8，網(wǎng)關(guān)與備用網(wǎng)關(guān)的在系統(tǒng)中的交互工作方法步驟如下所示步驟PI，所有路燈節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)A和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)B，網(wǎng)絡(luò)號(hào)是固化在路燈節(jié)點(diǎn)的flash存儲(chǔ)器中的。網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)通過軟件設(shè)置為A，備用網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)通過軟件設(shè)置為B。步驟P2，開始工作時(shí)，所有路燈節(jié)點(diǎn)會(huì)先加入到網(wǎng)絡(luò)號(hào)為A的網(wǎng)關(guān)所建立的網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)關(guān)組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路燈控制工作。步驟P3，如果網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障，所有路燈節(jié)點(diǎn)多次嘗試加入到網(wǎng)關(guān)失敗后就開始嘗試加入到網(wǎng)絡(luò)號(hào)為B的備用網(wǎng)關(guān)所組成的網(wǎng)絡(luò)中，與備用網(wǎng)關(guān)組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路燈控制エ作。
步驟P4，監(jiān)控中心服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)的周期性通信，了解它們的工作狀態(tài)，以及所有路燈節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。如果網(wǎng)關(guān)或者備用網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心服務(wù)器失去聯(lián)系，則月艮務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的聲音警告，提示監(jiān)控人員需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查維護(hù)，若需要更換網(wǎng)關(guān)時(shí)只需要設(shè)置與原來網(wǎng)關(guān)相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)即可；如果有路燈節(jié)點(diǎn)長時(shí)間不將投票數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)或者備用網(wǎng)關(guān)，則它們將該消息發(fā)送給監(jiān)控中心服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的聲音警告，提示監(jiān)控人員需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。 步驟P5，如果備用網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障，則網(wǎng)關(guān)代替?zhèn)溆镁W(wǎng)關(guān)與路燈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行工作，而備用網(wǎng)關(guān)會(huì)被維修或者更換。
權(quán)利要求
1.一種光控自治路燈系統(tǒng)，其特征是包括多個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)、一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)監(jiān)控中心，所述路燈節(jié)點(diǎn)安裝在路燈桿面對(duì)路面的一側(cè)，安裝高度以不受路燈周圍地面綠化帶遮擋為準(zhǔn)，由節(jié)點(diǎn)盒、控制電路板、節(jié)點(diǎn)ZigBee無線收發(fā)模塊、節(jié)點(diǎn)ZigBee天線和光照傳感器組成，控制電路板、節(jié)點(diǎn)ZigBee無線收發(fā)模塊和光照傳感器設(shè)置在節(jié)點(diǎn)盒內(nèi)，光照傳感器的輸出連接控制電路板，控制電路板與節(jié)點(diǎn)Zigbee無線收發(fā)模塊連接，并與路燈控制裝置電連接，節(jié)點(diǎn)Zigbee無線收發(fā)模塊連接節(jié)點(diǎn)ZigBee天線；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)由安裝盒、網(wǎng)關(guān)電路板、GPRS無線收發(fā)模塊、GPRS天線、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊和網(wǎng)關(guān)ZigBee天線組成，網(wǎng)關(guān)電路板、GPRS無線收發(fā)模塊、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊設(shè)置在安裝盒內(nèi)，網(wǎng)關(guān)電路板與GPRS無線收發(fā)模塊、網(wǎng)關(guān)ZigBee無線收發(fā)模塊連接，GPRS無線收發(fā)模塊連接GPRS天線，網(wǎng)關(guān)Zigbee無線收發(fā)模塊連接網(wǎng)關(guān)ZigBee天線；所述監(jiān)控中心由服務(wù)器和顯示器組成；各路燈節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)以及備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無線連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過GPRS與監(jiān)控中心通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光控自治路燈系統(tǒng)，其特征是所述路燈節(jié)點(diǎn)設(shè)有5個(gè)光照傳感器，節(jié)點(diǎn)盒為長方體，其中一個(gè)面為安裝面，另外五個(gè)面上分別安裝一個(gè)光照傳感器，光照傳感器感測(cè)光照的表面朝節(jié)點(diǎn)盒向外并與節(jié)點(diǎn)盒表面重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種光控自治路燈系統(tǒng)，其特征是所述光控自治路燈系統(tǒng)還設(shè)有備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件相同，備用網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)具有不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)之間通過Zigbee無線連接，通過GPRS與監(jiān)控中心通信連接。
4.權(quán)利要求1-3所述的一種光控自治路燈系統(tǒng)的控制方法，其特征是包括以下步驟 1)、將所述路燈節(jié)點(diǎn)安裝在已有路燈控制裝置的路燈控制裝置上，根據(jù)路燈所處的周圍環(huán)境情況確定該路燈的投票權(quán)重，得到n個(gè)路燈的投票權(quán)重值A(chǔ)i=O. 2*Myi = 1，2…，n，n為路燈節(jié)點(diǎn)總數(shù)，Mi為路燈節(jié)點(diǎn)i的輸出正常的光照傳感器的數(shù)目，Mi大于等于0，小于等于5，^大于等于0，小于等于1，X 4保存到監(jiān)控中心的路燈節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫里面，同時(shí)保存在網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)的存儲(chǔ)芯片里面； 2)、開啟監(jiān)控中心服務(wù)器，開啟網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)，開啟所有路燈節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)與備用網(wǎng)關(guān)組成基于ZigBee協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)； 3)、所有n個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)在五個(gè)面上的光照傳感器感知五個(gè)方向來的光照度，路燈節(jié)點(diǎn)將這五個(gè)方向的光照信息進(jìn)行融合從而確定開燈或者關(guān)燈的投票值q，i = 1，2…，n，為0或者I，0表示關(guān)燈，I表示開燈，所述融合的方法是若有一個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)上有3個(gè)及3個(gè)以上的光照傳感器感知的光強(qiáng)低于設(shè)置的開燈的光強(qiáng)的閾值，則;i為I，若有3個(gè)及3個(gè)以上的傳感器都感知的光強(qiáng)高于設(shè)置的關(guān)燈的光強(qiáng)的閾值，則(i為0 ; 4)、所有路燈節(jié)點(diǎn)循環(huán)檢測(cè)光照傳感器數(shù)據(jù)，并周期性的通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送各自的開關(guān)燈投票值給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)融合這些投票信息，決定所連接的路燈開燈還是關(guān)燈，具體方法為計(jì)算投票數(shù)，V= E ( d X i，并將V與閾值T相比，T是預(yù)先在網(wǎng)關(guān)中設(shè)置的一個(gè)開關(guān)燈票數(shù)的閾值； 5)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)根據(jù)投票數(shù)V與T的比較結(jié)果決定開燈或者關(guān)燈，如果V大于T，則開燈，反之則關(guān)燈，此時(shí)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將開關(guān)燈的決策命令通過Zigbee廣播給所有在該網(wǎng)絡(luò)中的路燈節(jié)點(diǎn)，路燈節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的開關(guān)燈命令控制其所在路燈的相應(yīng)動(dòng)作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光控自治路燈系統(tǒng)的控制方法，其特征是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，切換至備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的切換具體為 所有路燈節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)網(wǎng)管節(jié)點(diǎn)與備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是A，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是B，開始工作時(shí)，所有路燈節(jié)點(diǎn)先加入到網(wǎng)絡(luò)號(hào)為A的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路燈控制工作，如果網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，所有路燈節(jié)點(diǎn)在嘗試加入到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)失敗設(shè)定的次數(shù)后，開始嘗試加入到網(wǎng)絡(luò)號(hào)為B的備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)所組成的網(wǎng)絡(luò)中，與備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路燈控制工作；監(jiān)控中心服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的周期性通信，獲取它們的工作狀態(tài)，以及所有路燈節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，如果網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或者備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心服務(wù)器失去聯(lián)系，則服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的聲音警告，提示監(jiān)控人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，更換網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)只需要設(shè)置與原來網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)即可；如果有路燈節(jié)點(diǎn)長時(shí)間不將投票數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或者備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，則網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)或備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將該路燈節(jié)電的工作狀態(tài)發(fā)送給監(jiān)控中心服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的聲音警告，提示監(jiān)控人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)；如果備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)代替?zhèn)溆镁W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)路燈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，備用網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維修或者更換。
全文摘要
一種光控自治路燈系統(tǒng)及其控制方法，所述路燈系統(tǒng)由路燈節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心組成；路燈節(jié)點(diǎn)由節(jié)點(diǎn)盒、控制電路板、ZigBee無線收發(fā)模塊、ZigBee天線和5個(gè)光照傳感器組成；網(wǎng)關(guān)和備用網(wǎng)關(guān)都是由安裝盒、控制電路板、GPRS無線收發(fā)模塊、GPRS天線、ZigBee無線收發(fā)模塊和ZigBee天線組成。另外還設(shè)有備用網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明將路燈節(jié)點(diǎn)光照傳感器的光照信息在路燈節(jié)點(diǎn)和整個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)層面融合，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和群體決策方法，實(shí)現(xiàn)路燈系統(tǒng)的自治、穩(wěn)定控制，提升了光控路燈的抗干擾能力，減少了各路燈之間開關(guān)燈的不一致性，增強(qiáng)了光照控制的實(shí)用價(jià)值和智能性。網(wǎng)關(guān)和備份網(wǎng)關(guān)故障時(shí)切換工作保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102769973SQ201210245310
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者喬貴方, 宋光明, 張軍, 王衛(wèi)國, 葛建 申請(qǐng)人:東南大學(xué)