CN104482469A - 一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法 - Google Patents

一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法 Download PDF

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张�浩
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Abstract

本发明公开了一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，基于城镇现有的道路灯杆、LED灯和维护口，在保证灯杆应有机械强度、密封性等技术要求的前提下，增配无线Wi-Fi发射器、交通信号灯、车辆超速拍照装置、摄像机、射频识别（RFID）装置、环境监测装置等装置；在提供无线Wi-Fi上网服务的基础上，集智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***这四大***于一体。由于路灯延伸到城镇的每一个角落，该智慧灯塔组建方法充分利用现有城镇路灯占用的土地资源，在于解决当前智慧城市建设中信息感知***的重新组网和重复建设等困难。

Description

一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法
技术领域
本发明涉及一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，在提供无线Wi-Fi上网服务的基础上，集智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***这四大***于一体，属于智慧城市、物联网技术领域。
背景技术
智慧城市作为未来城市发展的新理念和新实践，成为目前学术界和实业界关注的焦点。智慧城市是继数字城市和智能城市之后城市信息化的高级形态，是信息化、工业化和城镇化的深度融合。从本质上看，智慧城市理念反映的是城市发展既要在技术上实现透彻感知、互联互通和深入智能，更要实现城市经济、生活和管理上的全面“智慧”。然而在全世界的智慧城市建设风潮中,城市中的教育、医疗、交通、市政、环保、城管、公安等各部门间的信息是割裂的，各种智能***多是单独搭建，并未形成统一的组网平台。建设高度信息化和智慧化的新型城市，就是要将上述各种智能***整合到一个平台上，需要花费大量人力物力重新组网，这样便需要对城市进行改建，重新铺设通信线路，在实际实施过程中极为不便。
城市的路灯照明***由市政部门统一规划，能够延伸到城市的每一个角落。对现有城市路灯实行升级，充分利用所占用的土地资源，可以方便快捷地建立起覆盖范围足够广的信息感知网络，从而构建智慧城市的信息感知网络基础，解决了当前智慧城市建设中信息感知***的重新组网和重复建设等困难。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，在现有的路灯***基础上进行升级改造，提供一个服务和四大***，即无线Wi-Fi上网服务、智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***，避免智慧城市建设中信息感知***的重新组网和重复建设。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，包括若干灯杆，在灯杆上设置Wi-Fi上网服务、智能照明***、智能交通***、智能安防***、智能环境监测***；在提供无线Wi-Fi上网服务的基础上，集智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***于一体。
所述的Wi-Fi上网服务由无线Wi-Fi发射器提供，通过光纤或者无线公网、无线专网连接到主干通信网, 包括Wi-Fi广域网通信服务和Wi-Fi局域网数据传输服务，无线Wi-Fi发射器不需要在每个灯杆上都安装，安装布点选择应保证Wi-Fi覆盖范围的连续性。
所述的智能照明***包括LED路灯、单灯控制器、集中控制器和远方照明控制中心，远方照明控制中心通过控制柜中的集中控制器控制单个路灯的单灯控制器，进而调节路灯的开关、亮度状态，控制中心与集中控制器之间采用Wi-Fi广域网通信方式，集中控制器与单灯控制器之间采用Wi-Fi局域网数据传输方式，智能照明***在每个灯杆上都需安装。
所述的智能交通***包括交通信号灯、超速拍照装置、RFID装置和远方交通控制中心，交通信号灯、超速拍照装置与远方交通控制中心的通信采用Wi-Fi广域网通信方式，智能交通***只需在路口或事故易发段的灯杆上进行安装。
所述的智能安防***包括摄像头和远方安防控制中心，摄像头和远方安防控制中心之间的通信采用Wi-Fi广域网通信方式，采用实时上传和固定时段上传两种数据上传方式，智能安防***只需在安防重点区域的灯杆上进行安装。
所述的智能环境监测***包括环境监测装置和远方环境监测控制中心，环境检测装置包含噪声检测传感器、空气污染检测器、湿度传感器、烟雾感应器、风速测量仪和一个主控制器，主控制器采集到噪声检测传感器、空气污染检测器、湿度传感器、烟雾感应器的值后通过Wi-Fi广域网通信方式上传至环境检测控制中心，智能环境监测***只需在环境监测点的灯杆上进行安装。
所述单灯控制器安装在灯杆根部维护口处。其它装置均以抱箍与法兰盘相结合的方式安装在灯杆上，不需要额外钻孔作为安装孔，兼顾了灯杆和装置的稳固性。各装置尽量安装至市民触碰不到的高度，并采用市面不常用螺钉进行安装，保证装置的防盗性。
在智慧城市的建设中，采用物联网的三层架构：应用层、网络层和感知层。应用层即为智慧城市控制中心，包括照明控制中心、交通控制中心、安防控制中心、环境控制中心等应用功能；感知层包括交通信号灯、车辆超速拍照装置、摄像机、射频识别（RFID）装置、环境监测装置等装置。无线Wi-Fi发射器充当网关机的角色，对应与控制中心之间所采用的网络通信方式，将其转换为Wi-Fi通信方式的协议，实现感知层与应用层之间的信息通信。
有益效果：本发明提供的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，具有如下优点：1、***性：本发明涉及到物联网三层架构中的感知层、网络层和应用层，适用于智慧城市建设的推广应用；2、集成性：在提供无线Wi-Fi上网服务的基础上，集智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***这四大***于一体，既满足市民全城Wi-Fi上网需求，又可实现照明、交通、安防、环境四个领域的监测和控制；3、易施性：基于原有的路灯照明***进行升级改造，无需智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***的重新组网和重复建设，节约了土地资源和人财物力，便于智慧城市建设的实施；4、统一性：Wi-Fi信号遍布全城，实现通信方式的统一性，市民可通过Wi-Fi上网，智慧城市建设中的信息感知***也可通过Wi-Fi实现广域网或局域网的数据交互。
附图说明
图1是本发明中通信方式示意图；
图2是本发明***架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图2所示，本发明在现有的路灯***基础上进行升级改造，提供一个服务和四大***，即无线Wi-Fi上网服务、智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***，避免智慧城市建设中信息感知***的重新组网和重复建设。在智慧城市的建设中，采用物联网的三层架构：应用层、网络层和感知层。应用层即为智慧城市控制中心，包括照明控制中心、交通控制中心、安防控制中心、环境控制中心等应用功能；感知层包括交通信号灯、车辆超速拍照装置、摄像机、射频识别（RFID）装置、环境监测装置等装置。无线Wi-Fi发射器充当网关机的角色，对应与控制中心之间所采用的网络通信方式，将其转换为Wi-Fi通信方式的协议，实现感知层与应用层之间的信息通信。
（1）无线Wi-Fi上网服务：所述的无线Wi-Fi发射器充当网关机的角色，对上可采用光纤、无线公网、无线专网的方式进行通信，具体采用何种方式需根据所在区域因地制宜；对下提供统一的Wi-Fi通信服务，Wi-Fi信号遍布全城，实现广域网和局域网的数据传输，同时满足市民无线上网需求和智慧城市建设的信息感知。无线Wi-Fi发射器不需要在每一根灯杆上都进行安装，安装布点选择应保证Wi-Fi覆盖范围的连续性。
（2）智能照明***：包括LED路灯、单灯控制器、集中控制器和远方照明控制中心，控制中心通过控制柜中的集中控制器监测、控制单个路灯的单灯控制器，根据采集到的路灯所在的环境状态或者预先设定好的参数，进而调节路灯的开关、亮度状态，控制中心与集中控制器之间采用Wi-Fi广域网通信方式，集中控制器与单灯控制器之间采用采用Wi-Fi局域网数据传输方式，该***在每个灯杆上都需安装。
（3）智能交通***：包括交通信号灯、超速拍照装置、RFID装置和远方交通控制中心，交通控制中心可远程调整信号灯的时间参数，超速拍照装置将存储的照片信息上传至控制中心，它们之间均采用（1）所述的无线Wi-Fi广域网通信方式。RFID装置提供所在灯杆的地理位置信息，采用标准方式向第三方提供服务。该***只需在路口或事故易发段的灯杆上进行安装。
（4）智能安防***：包括摄像头和远方安防控制中心，由于视频信息量比较大，考虑采用实时上传和固定时段上传两种数据上传方式，后者将摄像头当天的视频信息在凌晨网络较为通畅的时间段定时上传至远方安防控制中心。它们之间的通信采用（1）所述的无线Wi-Fi广域网通信方式，该***只需在安防重点区域的灯杆上进行安装。
（5）智能环境监测***：包含环境监测装置和远方环境监测控制中心，其中环境检测装置包含噪声检测传感器、空气污染检测器、湿度传感器、烟雾感应器、风速测量仪和一个主控制器，主控制器采集到各个传感器的值后通过（1）所述的无线Wi-Fi广域网通信方式上传至环境检测控制中心，该***只需在环境监测点的灯杆上进行安装。
以上所述四大***的感知层均采用统一的无线Wi-Fi通信方式接入智慧城市控制中心，无需重新组网和重复建设。除了单灯控制器安装在灯杆根部维护口处外，其它装置均以抱箍与法兰盘相结合的方式安装在灯杆上，不需要额外钻孔作为安装孔，兼顾了灯杆和装置的稳固性。各装置尽量安装至市民触碰不到的高度，并采用市面不常用螺钉进行安装，保证装置的防盗性。
智慧灯塔结上，包括LED路灯、单灯控制器、无线Wi-Fi发射器、交通信号灯、车辆超速拍照装置、摄像机、射频识别（RFID）装置、环境监测装置、维护口等装置。除了路灯***原有的LED路灯和维护口外，在其他的设备当中，单灯控制器安装在灯杆根部维护口里面，其余装置均以抱箍与法兰盘相结合的方式安装在灯杆上，减少在灯杆上的钻孔个数和大小，确保不破坏灯杆应有的机械强度、密封性。各装置尽量安装至市民触碰不到的高度，处于最低位置的RFID装置安装于距离地面2.5m处，并采用市面不常用螺钉进行安装，保证装置的防盗性。无线Wi-Fi发射器的外壳采用蜂窝状的非金属制品，保证无线信号的传输。各装置要求保证防水、防尘，并用颜色醒目的标签在灯杆上进行标识，保证易辨识性。以12m高的双臂灯杆为例，各设备的一种高度选择不一，单位为mm。
应用的通信方式如图1，无线Wi-Fi发射器作为本地Wi-Fi通信与远程通信的临界点，充当网关的角色，负责将远程的光纤、无线公网、无线专网通信方式转换为本地的Wi-Fi通信方式。光纤包括专网、中国电信等有线形式；无线公网包括***、***、中国电信的2G、3G、4G无线通信方式；无线专网可由政府统一搭建。远程通信方式的选择因地制宜，由市政部门统一规划，也可同时采用三种通信方式，只需在智慧城市控制中心的前置机处匹配相应的通信接口机进行不同通行方式的融合。无线Wi-Fi发射器提供两种通信服务：广域网Wi-Fi通信和局域网Wi-Fi通信。前者通过本地Wi-Fi通信方式采集到感知信息后，通过远程通信方式传递给远方应用层，属于感知层与应用层之间的广域网数据交互；后者通过本地Wi-Fi通信方式实现感知层不同设备之间的通信，属于感知层内部之间的局域网数据交互。同时，市民可通过手机、平板、电脑等设备连接Wi-Fi进行广域网数据访问。
四大***的***架构如图2，包括智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***。四大***对应的控制中心同属于智慧城市控制中心，对应的感知层设备均采用统一的本地Wi-Fi通信接入方式，实现广域网或者局域网Wi-Fi通信。智能照明***中的单灯控制器与集中控制器之间采用所述的局域网Wi-Fi通信方式，集中控制器与照明控制中心之间采用广域网Wi-Fi通信方式。其余三个***的感知层设备均采用广域网Wi-Fi通信的方式连接到相应的控制中心。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，包括若干灯杆，其特征在于：在灯杆上设置Wi-Fi上网服务、智能照明***、智能交通***、智能安防***、智能环境监测***；在提供无线Wi-Fi上网服务的基础上，集智能照明***、智能交通***、智能安防***和智能环境监测***于一体。
2.根据权利要求1所述的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，其特征在于：所述的Wi-Fi上网服务由无线Wi-Fi发射器提供，通过光纤或者无线公网、无线专网连接到主干通信网, 包括Wi-Fi广域网通信服务和Wi-Fi局域网数据传输服务，无线Wi-Fi发射器不需要在每个灯杆上都安装，安装布点选择应保证Wi-Fi覆盖范围的连续性。
3.根据权利要求1所述的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，其特征在于：所述的智能照明***包括LED路灯、单灯控制器、集中控制器和远方照明控制中心，远方照明控制中心通过控制柜中的集中控制器控制单个路灯的单灯控制器，进而调节路灯的开关、亮度状态，控制中心与集中控制器之间采用Wi-Fi广域网通信方式，集中控制器与单灯控制器之间采用Wi-Fi局域网数据传输方式，智能照明***在每个灯杆上都需安装。
4.根据权利要求1所述的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，其特征在于：所述的智能交通***包括交通信号灯、超速拍照装置、RFID装置和远方交通控制中心，交通信号灯、超速拍照装置与远方交通控制中心的通信采用Wi-Fi广域网通信方式，智能交通***只需在路口或事故易发段的灯杆上进行安装。
5.根据权利要求1所述的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，其特征在于：所述的智能安防***包括摄像头和远方安防控制中心，摄像头和远方安防控制中心之间的通信采用Wi-Fi广域网通信方式，采用实时上传和固定时段上传两种数据上传方式，智能安防***只需在安防重点区域的灯杆上进行安装。
6.根据权利要求1所述的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，其特征在于：所述的智能环境监测***包括环境监测装置和远方环境监测控制中心，环境检测装置包含噪声检测传感器、空气污染检测器、湿度传感器、烟雾感应器、风速测量仪和一个主控制器，主控制器采集到噪声检测传感器、空气污染检测器、湿度传感器、烟雾感应器的值后通过Wi-Fi广域网通信方式上传至环境检测控制中心，智能环境监测***只需在环境监测点的灯杆上进行安装。
7.根据权利要求3所述的一种适用于智慧城市建设的多功能智慧灯塔组建方法，其特征在于：所述单灯控制器安装在灯杆根部维护口处。
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