CN105007655B - 一种智能节能路灯控制*** - Google Patents

一种智能节能路灯控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能节能路灯控制***,本发明的节能路灯控制***通过检测道路上是否有行人或车辆以及行人或车辆的前进方向来控制路灯的开启或关闭(调暗)，能够在无人或无车时自动关闭路灯，有效地节省了电能，降低了路灯运行成本；本发明中的车辆行人检测装置采用红外传感器和地磁检测电路联合判断是否有行人和车辆，提高检测的准确性。

Description

一种智能节能路灯控制***
技术领域
本发明涉及交通路灯照明节能控制领域，尤其涉及一种智能节能路灯控制***。
背景技术
目前公知的城市路灯都是白天不工作，入夜后一直完全点亮的，这在大中城市完全没问题，但在小城市或市郊就不合理了，小城市或市郊车辆行人较少，尤其是在后半夜，车辆行人极少，在这种情况下，路灯一直完全亮着对电能是一种极大的浪费。探索路灯的智能节能一直是一个重要的热门课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种智能节能路灯控制***，能够在路面没有行人或车辆时自动切断路灯或将路灯调暗，达到节能的目的。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种智能节能路灯控制***，包括车辆行人检测装置和路灯开启关断控制装置；
所述路灯开启关断控制装置设置在行车道一侧的各个路灯上；相邻两个路灯之间的行车道上沿车辆行驶方向前、后设置两个所述车辆行人检测装置；
所述车辆行人检测装置包括车辆行人检测电路和无线发射电路，所述路灯开启关断控制装置包括无线接收电路和路灯开关控制电路；所述车辆行人检测电路与所述无线发射电路通过串行接口连接，所述路灯开关控制电路与所述无线接收电路和其所在的路灯均连接；
相邻两个路灯之间的两个车辆行人检测装置中的每个车辆行人检测装置，分别通过其内部设置的无线发射电路与所述相邻两个路灯上设置的路灯开启关断控制装置经由所述无线接收电路进行无线通信；
定义相邻两个路灯、其上的路灯开启关断控制装置以及两者之间的两个车辆行人检测装置构成一个路灯控制单元；
每个所述路灯控制单元中的各个车辆行人检测装置用于检测行人或车辆，当检测到有行人或车辆通过时，将检测结果分别发送给本单元中的两个路灯开关控制电路；
针对一个路灯控制单元中的任意路灯L上的路灯开关控制电路，根据从两个车辆行人检测装置接收的检测结果判断是否打开路灯L：
1)、当在设定的时间T1内接收到两个检测结果时，再判断接收到两个检测结果的顺序：
①当先接到距离路灯L较远的车辆行人检测装置的检测结果时，满足灯L的开启条件，所述路灯开关控制电路控制路灯L，维持一段设定时间T2后：如果此时已不满足路灯L的开启条件，将该路灯关闭或者调暗；如果此时仍满足路灯L的开启条件，保持路灯L的开启状态，直到开启条件不满足；
②、当先接到距离路灯L较近的车辆行人检测装置的检测结果时，不满足开启条件；
2)、当在设定的时间T1内接收到1个检测结果或未接收到检测结果时，判定没有车辆或行人通过，不打开路灯L；
所述T1等于两个车辆行人检测装置之间距离除以行人平均行走速度；
所述T2等于两相邻路灯之间距离除以行人平均行走速度。
较佳的，所述路灯开关控制电路接收到同一个路灯控制单元的两个车辆行人检测装置的检测结果后，根据两个车辆行人检测装置之间的距离和接收到两个检测结果的时间差，得到通过两个车辆行人检测装置的车辆或行人的运行速度，并将该运行速度与设定的车辆速度阈值进行比对：当比对结果显示是行人通过时，路灯开关控制电路控制前方的同属于一个路灯控制单元的路灯点亮；当比对结果显示是车辆通过时，路灯开关控制电路通知前方的多个路灯控制单元，使其控制各自对应的路灯点亮。
较佳的，所述路灯开关控制电路通知前方的路灯控制单元的个数根据所述运行速度确定，速度越大，通知前方的路灯控制单元的个数越多。
较佳的，所述车辆行人检测电路包括红外检测电路和地磁检测电路，红外检测电路和地磁检测电路分别对有无行人或车辆进行检测，当任何一个检测电路检测到有车辆或行人经过时，即认为确有车辆或行人。
较佳的，所述红外检测电路包括红外检测传感器、红外检测传感器驱动电路和信号滤波放大电路。
较佳的，所述地磁检测电路包括磁传感器、磁驱动芯片和辅助电路。
较佳的，所述路灯为LED路灯。
较佳的，所述车辆行人检测装置由壳体密封后半埋或全埋在行车道上。
较佳的，所述壳体采用抗压高强度ABS或PC材料制成，能承受10吨以上压力。
较佳的，所述车辆行人检测装置采用电子密封胶灌封。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的节能路灯控制***通过检测道路上是否有行人或车辆以及行人或车辆的前进方向来控制路灯的开启或关闭(调暗)，能够在无人或无车时自动关闭路灯，有效地节省了电能，降低了路灯运行成本。
(2)本发明中的车辆行人检测装置采用红外传感器和地磁检测电路联合判断是否有行人和车辆，提高检测的准确性。
附图说明
图1为本发明的节能路灯控制***的原理框图。
图2为本发明的节能路灯控制***的使用场景图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明的一种智能节能路灯控制***，包括车辆行人检测装置和路灯开启关断控制装置；
所述路灯开启关断控制装置设置在行车道一侧的各个路灯上；相邻两个路灯之间的行车道上沿车辆行驶方向前、后设置两个所述车辆行人检测装置；
所述车辆行人检测装置包括车辆行人检测电路和无线发射电路，所述路灯开启关断控制装置包括无线接收电路和路灯开关控制电路；所述车辆行人检测电路与所述无线发射电路通过串行接口连接，所述路灯开关控制电路与所述无线接收电路和其所在的路灯均连接；
相邻两个路灯之间的两个车辆行人检测装置中的每个车辆行人检测装置，分别通过其内部设置的无线发射电路与所述相邻两个路灯上设置的路灯开启关断控制装置经由所述无线接收电路进行无线通信；
定义相邻两个路灯、其上的路灯开启关断控制装置以及两者之间的两个车辆行人检测装置构成一个路灯控制单元；
每个所述路灯控制单元中的各个车辆行人检测装置用于检测行人或车辆，当检测到有行人或车辆通过时，将检测结果分别发送给本单元中的两个路灯开关控制电路；
针对一个路灯控制单元中的任意路灯L上的路灯开关控制电路，根据从两个车辆行人检测装置接收的检测结果判断是否打开路灯L：
1)、当在设定的时间T1内接收到两个检测结果时，说明有车辆经过行车道，再判断接收到两个检测结果的顺序：
①当先接到距离路灯L较远的车辆行人检测装置的检测结果时，说明车辆从第二车辆行人检测装置向第一车辆行人检测装置行驶，因此需要将该车辆前方的路灯打开，路灯开关控制电路控制路灯L，维持一段设定时间T2后：如果此时已不满足路灯L的开启条件，将该路灯关闭或者调暗；如果此时仍满足路灯L的开启条件，保持路灯L的开启状态，直到开启条件不满足；
②、当先接到距离路灯L较近的车辆行人检测装置的检测结果时，说明车辆或行人从第一车辆行人检测装置向第二车辆行人检测装置行驶(即向远离路灯L的方向行驶)，路灯L不需要打开，即路灯开关控制电路不动作。但是需要打开第二路灯关断控制装置的路灯，即本路灯控制单元中的另外一个路灯。而另外一个路灯根据两个检测结果可判断出其本身需要控制其所在的路灯开启，由此可照亮车辆或行人前方的路面。
2)、当在设定的时间T1内接收到1个检测结果或未接收到检测结果时(说明没有行人或车辆，其中一个检测有车辆出现的结果可能是错误的)，判定没有车辆或行人通过，不打开路灯L；
需要说明的是，设置两个车辆行人检测装置的目的是为了确定行人或车辆的和前进方向，以确定开启哪个路灯。另外，两个车辆行人检测装置也是避免只使用一个车辆行人检测装置时，如果该装置出现问题，可能造成路灯不开启或长时间开启不关闭。路面上的行人或车辆先、后经过两个车辆行人检测装置时，由于车辆的速度高于行人的行走速度，则行人需要的时间较长，确定行人的平均速度后，可确定行人从一个车辆行人检测装置到另一个检测装置的时间T1；如果在时间T1内收到两个检测结果，则说明路面上有行人在行走，也可能是车辆，需要打开前方路灯，以便于照明。因此，设置T1的目的是：当收到一个检测结果(可能是动物等触发的该信号)，为避免路灯开关控制电路无限制的等待下一个检测装置的检测结果。如果T1时间内未收到两个检测结果，则认为没有车辆或行人通过，不开启路灯。
另外，路灯开启的保持时间也需要设定，不能时间过长，浪费电能，也不能在行人未走到下一个路灯照明范围就关闭路灯，因此，本发明设置路灯保持时间T2，为等于两相邻路灯之间距离除以行人平均行走速度。
当车辆通过时，由于速度很大，为保证路灯能提前打开未车辆照明，路灯开关控制电路接收到同一个路灯控制单元的两个车辆行人检测装置的检测结果后，根据两个车辆行人检测装置之间的距离和接收到两个检测结果的时间差，得到通过两个车辆行人检测装置的车辆或行人的运行速度，并将该运行速度与设定的车辆速度阈值进行比对：当比对结果显示是行人通过时，路灯开关控制电路控制前方的同属于一个路灯控制单元的路灯点亮；当比对结果显示是车辆通过时，路灯开关控制电路通知前方的多个路灯控制单元，使其控制各自对应的路灯点亮。所述路灯开关控制电路通知前方的路灯控制单元的个数根据所述运行速度确定，速度越大，通知前方的路灯控制单元的个数越多。
如图2所示，本发明***的工作流程为：在车道两个路灯之间安装两个车辆行人检测装置，分别为第一车辆行人检测装置、第二车辆行人检测装置，车辆行人检测装置包括红外和地磁双重检测，任何一种检测方式检测到有车辆行人经过时，即认为确有车辆行人，然后通过无线通讯电路将该信息发送给路灯开启关断控制装置，路灯开启关断控制装置分别接收到第一车辆行人检测装置和第二车辆行人检测装置发送过来的车辆行人信息后，根据收到信息的先后，判断车辆行人的前进方向，然后通过路灯开关控制电路控制车辆行人前进方向前方的LED路灯的工作。当确认有车辆行人通过时，控制LED路灯完全点亮，并维持该状态一段时间，一段时间后如果再无车辆行人通过，则调低LED路灯的亮度或关闭LED路灯。当车辆继续在路面前行，进入到下一个路灯控制单元的路面上后，根据上面的控制过程继续控制路灯的开启和关断，在保证对行人或车辆进行及时照明的同时，可节省能源，延长路灯的使用寿命。
车辆行人检测电路包括红外检测电路和地磁检测电路，红外检测电路和地磁检测电路分别对有无行人或车辆进行检测，当任何一种检测方式检测到有车辆行人经过时，即认为确有车辆行人。所述磁传感器采用AMR传感器或GMR传感器，体积小，检测灵敏度高。每个磁驱动芯片最多可以带3个磁传感器，每个磁传感器测量一个轴的磁场值，根据需要可以选择测单轴，两轴或三轴磁场值，磁场值解算后和设定的阈值比较，从而判断是否有车辆行人经过。
红外检测电路包括红外检测传感器、红外检测传感器驱动电路和信号滤波放大电路。路灯为LED路灯。车辆行人检测装置采用电子密封胶灌封，由壳体密封后半埋或全埋在行车道上，壳体采用抗压高强度ABS或PC材料制成，能承受10吨以上压力。
无线通讯电路既具有无线通讯功能，还具有信息汇总处理功能。
路灯开关控制电路由固态继电器或Photomos继电器及其辅助电路组成，该种类型的继电器无机械触点，使用寿命长。
所述车辆行人检测装置采用一次锂电池供电，为降低功耗，硬件上优化电路设计，采用微功耗技术；软件上采用休眠、I/O控制和节能算法等策略，整个装置无需外部供电，可以独立工作7-10年。
所述车辆行人检测装置与所述路灯开启关断控制装置通过无线的方式进行信息传递，通信频率为2.4GHz，信号穿透能力强。通信协议可采用Zigbee协议，稳定可靠。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (8)

1.一种智能节能路灯控制***，其特征在于，包括车辆行人检测装置和路灯开启关断控制装置；
所述路灯开启关断控制装置设置在行车道一侧的各个路灯上；相邻两个路灯之间的行车道上沿车辆行驶方向前、后设置两个所述车辆行人检测装置；
所述车辆行人检测装置包括车辆行人检测电路和无线发射电路，所述路灯开启关断控制装置包括无线接收电路和路灯开关控制电路；所述车辆行人检测电路与所述无线发射电路通过串行接口连接，所述路灯开关控制电路与所述无线接收电路和其所在的路灯均连接；
相邻两个路灯之间的两个车辆行人检测装置中的每个车辆行人检测装置，分别通过其内部设置的无线发射电路与所述相邻两个路灯上设置的路灯开启关断控制装置经由所述无线接收电路进行无线通信；
定义相邻两个路灯、其上的路灯开启关断控制装置以及两者之间的两个车辆行人检测装置构成一个路灯控制单元；
每个所述路灯控制单元中的各个车辆行人检测装置用于检测行人或车辆，当检测到有行人或车辆通过时，将检测结果分别发送给本单元中的两个路灯开关控制电路；
针对一个路灯控制单元中的任意路灯L上的路灯开关控制电路，根据从两个车辆行人检测装置接收的检测结果判断是否打开路灯L：
1)、当在设定的时间T1内接收到两个检测结果时，再判断接收到两个检测结果的顺序：
①当先接到距离路灯L较远的车辆行人检测装置的检测结果时，说明车辆或行人向路灯L的方向行驶，满足灯L的开启条件，所述路灯开关控制电路控制路灯L打开，维持一段设定时间T2后：如果此时已不满足路灯L的开启条件，将该路灯关闭或者调暗；如果此时仍满足路灯L的开启条件，保持路灯L的开启状态，直到开启条件不满足；
②、当先接到距离路灯L较近的车辆行人检测装置的检测结果时，说明车辆或行人向远离路灯L的方向行驶，不满足开启条件，路灯L不需要打开，但是需要打开本路灯控制单元中的另外一个路灯；
2)、当在设定的时间T1内接收到1个检测结果或未接收到检测结果时，判定没有车辆或行人通过，不打开路灯L；
所述T1等于两个车辆行人检测装置之间距离除以行人平均行走速度；
所述T2等于两相邻路灯之间距离除以行人平均行走速度；
所述路灯开关控制电路接收到同一个路灯控制单元的两个车辆行人检测装置的检测结果后，根据两个车辆行人检测装置之间的距离和接收到两个检测结果的时间差，得到通过两个车辆行人检测装置的车辆或行人的运行速度，并将该运行速度与设定的车辆速度阈值进行比对：当比对结果显示是行人通过时，路灯开关控制电路控制前方的同属于一个路灯控制单元的路灯点亮；当比对结果显示是车辆通过时，路灯开关控制电路通知前方的多个路灯控制单元，使其控制各自对应的路灯点亮；
当车辆通过时，为保证路灯能提前打开未车辆照明，路灯开关控制电路接收到同一个路灯控制单元的两个车辆行人检测装置的检测结果后，根据两个车辆行人检测装置之间的距离和接收到两个检测结果的时间差，得到通过两个车辆行人检测装置的车辆或行人的运行速度，并将该运行速度与设定的车辆速度阈值进行比对：当比对结果显示是行人通过时，路灯开关控制电路控制前方的同属于一个路灯控制单元的路灯点亮；当比对结果显示是车辆通过时，路灯开关控制电路通知前方的多个路灯控制单元，使其控制各自对应的路灯点亮；所述路灯开关控制电路通知前方的路灯控制单元的个数根据所述运行速度确定，速度越大，通知前方的路灯控制单元的个数越多。
2.根据权利要求1所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于：所述车辆行人检测电路包括红外检测电路和地磁检测电路，红外检测电路和地磁检测电路分别对有无行人或车辆进行检测，当任何一个检测电路检测到有车辆或行人经过时，即认为确有车辆或行人。
3.根据权利要求2所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于：所述红外检测电路包括红外检测传感器、红外检测传感器驱动电路和信号滤波放大电路。
4.根据权利要求3所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于：所述地磁检测电路包括磁传感器、磁驱动芯片和辅助电路。
5.根据权利要求1或2所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于，所述路灯为LED路灯。
6.根据权利要求1或2所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于，所述车辆行人检测装置由壳体密封后半埋或全埋在行车道上。
7.根据权利要求6所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于，所述壳体采用抗压高强度ABS或PC材料制成，能承受10吨以上压力。
8.根据权利要求1或2所述的一种智能节能路灯控制***，其特征在于，所述车辆行人检测装置采用电子密封胶灌封。
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