一种智能路灯道路监测系统及其监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于道路监测领域，具体涉及一种智能路灯道路监测系统及其监测方法。
【背景技术】
[0002]仔细观察现今的道路不难发现，各种监测装置的安装十分繁琐，并且横跨道路两侦U，看起来十分杂乱，影响道路美观。在信息技术飞速发展的今天，采用传统方式进行道路监测不能符合当今时代发展的潮流，这些方式不仅浪费人力，操作繁琐，而且不易集中管理，功能单一。计算机技术发展的日新月异，给人们生活带来了极大的便利性，以城市路灯为载体的智能化控制监测系统将会是现代计算机技术运用于城市市政建设中有效的产物。
[0003]通过智能监测系统，将使得操控人员只需依靠计算机即可了解整个系统的工作状态，并可通过计算机采用人工或自动的方式对所有的路灯及监测设备进行远程监控。
[0004]随着社会的高速发展，使得基础设施的合理分配与利用成为了亟待解决的问题，多功能化以及高度集成化的道路控制监测将会逐渐成为主流。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种智能路灯道路监测系统及其监测方法，在实现智能照明控制的前提下，集成了环境监测，道路监控，车速测量以及车流量统计功能，减少了交通基础设施的复杂度，提升了照明控制与道路监测的协调性。
[0006]为了实现上述目的，本发明的智能路灯道路监测系统采用如下技术方案:
[0007]在分组后的路灯中设置一个主路灯模块及若干个从路灯模块；主路灯模块中包括单独与操控中心相连的摄像头，与内部处理器相连的照明子模块、环境监测子模块以及测速和车流量统计子模块，从路灯模块中包括照明子模块；
[0008]所述的主路灯模块与从路灯模块相互连接，且各组的主路灯模块内部处理器还与远程的操控中心进行无线互联。
[0009]所述的主路灯模块与从路灯模块以RS485总线或电力载波线相互连接。
[0010]所述的主路灯模块内部处理器通过Zigbee网络与远程的操控中心进行无线互联，Zigbee网络由Zigbee协调器和Zigbee路由器提供，Zigbee协调器安装至操控中心，Zigbee路由器安装至各组主路灯模块上。
[0011]各组的主路灯模块间距不超过1.5公里，且在道路转弯和拐角处均布设有主路灯模块。
[0012]所述的主路灯模块内部处理器为MSP430微处理器。
[0013]所述的照明子模块包括LED灯，光照传感器与PWM调光器；PWM调光器的输入端连接主路灯模块内部处理器，输出端连接至LED灯，光照传感器连接主路灯模块内部处理器。
[0014]所述的环境监测子模块包括传感器和模数转换器；模数转换器将采集到的环境参数发送给主路灯模块内部处理器。
[0015]所述的传感器包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器、灰尘传感器和紫外线传感器。
[0016]所述的测速和车流量统计子模块包括用于检测是否有车辆经过的光电传感器和电平转换器，光电传感器的回应信号经电平转换器传输至内部处理器，再通过内部处理器计算出车速。
[0017]本发明的智能路灯道路监测方法采用的技术方案为:
[0018]a.系统启动后，自动完成各个模块的初始化工作，并开启用于照明控制的PWM调光器，安装于灯杆中的气体采样风机和所有传感器，以及用于检测车辆经过的光电传感器；
[0019]b.系统进行照明控制，环境监测，道路监控以及测速和车流量统计；
[0020]( I )照明控制；
[0021]步骤一:操控中心根据所处地的经玮度位置计算出日落日出时间并保存；
[0022]步骤二:步骤一完成后，操控中心判断是否到达开关灯时间，若到达，则执行步骤三，否则再次执行步骤二；同时判断非开灯时间是否有外部因素影响照明，若有，则执行步骤四，否则再次执行步骤二；
[0023]步骤三:到达开关灯时间后，操控中心根据渐变式开关灯的原则向各个主路灯传输光照参数，从而提高照明亮度与环境的协调性；
[0024]步骤四:外部环境因素影响时，主路灯模块内部处理器将光照传感器采样的数据回传至操控中心，操控中心将根据环境的实际亮度调节光照参数；
[0025]( II )环境监测；
[0026]步骤一:主路灯模块内部处理器中的对应程序每隔I秒对环境参数采样一次，采样数据经模数转换后回传至操控中心；
[0027]步骤二:步骤一完成后，操控中心接收到环境参数，将信息显示在操作界面对应的位置处或绘制成以时间为自变量，环境参数为因变量的二维曲线图，从而得出环境参数的变化趋势；同时判断是否有环境参数超标，若超标则在告警框处显示告警信息，参数恢复正常后清除告警信息；系统每隔30秒存储一组环境参数至数据库中，同时将参数的采样时间一并保存；
[0028]步骤三:再次执行步骤一和步骤二 ；
[0029](III )测速和车流量统计；
[0030]步骤一:主路灯模块内部处理器中的程序会实时监测光电传感器A和光电传感器B的信号跳变，若有信号跳变，则执行步骤二，否则再次执行步骤一；
[0031]步骤二:步骤一完成后，主路灯模块内部处理器根据测得的车辆经过时间计算出车速，同时将车速信息回传至操控中心；
[0032]步骤三:步骤二完成后，操控中心将车速信息和车辆经过测速装置时刻的具体时间一并保存至数据库中，同时将车速信息显示在操作界面对应的位置，若车辆超速，则在告警框处提示一次；若需要查询当日或某日的车流量信息，则执行步骤四，否则结束；
[0033]步骤四:系统接收到查询车流量指令后，根据操作人员指定的日期信息查询数据库，并将查询结果绘制成以时间为自变量，车流量为因变量的二维曲线图，从而直观的观察车流量变化，同时自动生成查询报告文本。
[0034]与现有技术相比，本发明智能路灯道路监测系统具有如下的有益效果:
[0035]首先通过将已有路灯分组，并在每组路灯中设置一个主路灯模块及若干个从路灯模块，主路灯模块与从路灯模块相互连接，主路灯模块中包括单独与操控中心相连的摄像头，与内部处理器相连的照明子模块、环境监测子模块以及测速和车流量统计子模块，内部处理器还与远程的操控中心进行无线互联，实现了照明控制与道路监测的集成整合。在交通基础设施的建设中，路灯及各式各样的监控设备是工程量较大，比较繁琐的项目，形形色色的监测设备在路段中需要重新建立支架，使得道路上设施十分杂乱且影响美观，不利于各部门之间的协调运作。本发明将监测设备集成到路灯上，减少了交通基础设施的复杂度，提高了部门工作效率，有利于资源的最大化合理分配。
[0036]进一步的，本发明主路灯模块内部处理器通过Zigbee网络与操控中心进行无线互联，Zigbee网络由Zigbee协调器和Zigbee路由器提供，Zigbee协调器安装至操控中心，Zigbee路由器安装至各组的主路灯模块上，各组的主路灯模块间距不超过1.5公里，且在道路转弯和拐角处均布设有主路灯模块，确保了 Zigbee网络的连续性，提高了系统的运行稳定性。
[0037]与现有技术相比，本发明智能路灯道路监测方法具有如下的有益效果:
[0038]1、传统路灯的照明采用人工操作或者定时开启且不能调光，这种方法的开关灯时间并不能很好的适应实际的照明环境，人为影响因素过大。本发明采用日落日出时间的经玮度算法能够精确得出开关灯时间，并采用渐变式开关灯，亦能根据实际环境自动调整亮度，必要时可手动控制照明参数，提高了照明系统与环境的协调性。
[0039]2、传统监测设施安装零散，且需要重新布线，本发明将环境监测与测速设备融合到路灯中，将数据实时回传，保存并显示在操作软件中，还可通过曲线图直观地观察环境参数的变化趋势，减少了传统监测设备的安装和布线过程，实现了监测设备的合理布局分配。
【附图说明】
[0040]图1本发明智能路灯道路监测系统结构框图；
[0041]图2本发明智能路灯道路监测系统通信方式框图；
[0042]图3本发明智能路灯道路监测系统照明控制流程图；
[0043]图4本发明智能路灯道路监测系统测速子模块结构框图；
[0044]图5本发明智能路灯道路监测系统环境监测流程图；
[0045]图6本发明智能路灯道路监测系统测速和车流量统计流程图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0047]参见图1，本发明智能路灯道路监测系统包括操控中心和若干组路灯，每组路灯包括一个主路灯模块和若干个从路灯模块，各从路灯模块与主路灯模块之间以RS485总线或电力线载波实现通信，各主路灯模块与操控中心之间以Zigbee网络为媒介实现通信。本发明系统实现了智能照明、环境监测、道路监控、车辆测速和车流量统计等功能，在操作终端界面上能够实时查看环境参数、车辆速度、监控画面和车流量统计信息，并对路灯进行控制。
[0048]参见图2，本发明的Zigbee网络由Zigbee协调器和Zigbee路由器提供，Zigbee协调器安装至操控中心，Zigbee路由器安装至各主路灯模块，为保证Zigbee网络的连续性，各主路灯模块的间距不应超过1.5公里，且在转弯和拐角处应布设主路灯模块。其中主路灯模块与从路灯模块之间可采用RS485总线互连，亦可通过电力线载波的方式互连。
[0049]本发明照明子模块包括LED灯，光照传感器与PWM(Pulse Width Modulat1n:脉冲宽度调制)调光器。其中调光器的输入端连接至微处理器，输出端连接至LED灯，光照传感器连接主路灯模块内部处理器。参见图3，本发明根据日落日出时间的经玮度算法计算出当天的日落日出时间并保存，当到达日落或日出时间时，操控中心向各主路灯模块传输照明亮度参数并最终反馈到各个路灯。为了更好地与照明环境相协调，本发明采用渐变式开关灯的方式，即每次开灯或关灯时LED的亮度是逐渐增加或降低的，整个过程持续约20分钟。同时，若在非开灯时间内有外部因素导致道路照明不足，系统会根据环境亮度自动调节照明参数。
[0050]本发明环境监测