一种基于物联网的太阳能灯电量监测系统及方法与流程

本发明涉及太阳能灯监测领域，具体为一种基于物联网的太阳能灯电量监测系统及方法。

背景技术：

1、随着网络技术的不断发展，物联网逐渐被广泛使用。物联网是一种基于互联网的技术，它通过在物理世界中的物品上植入数字技术来实现对这些物品的远程监测、控制和管理。这些物品可以是传感器、智能手表、智能家居设备、车辆和其他设备，它们通过互联网连接到一个中央数据库或服务器。物联网技术的应用需要考虑设备的安全性、隐私保护、数据准确性等问题，同时需要保证设备之间的互通性和数据的一致性。通过物联网技术，人们可以远程监测和控制这些设备，从而实现对这些设备的自动化管理和优化，提高生产效率、降低成本、提高服务质量等。太阳能灯是一种利用太阳能供电的照明设备，它可以将太阳能转换为电能，并在夜间或阴天使用。蓄电池是太阳能灯的电源部分，它可以储存太阳能电池板转换的电能，并在需要时提供给太阳能电池板，太阳能路灯具有节能、环保、安全、无噪音等优点，同时不会产生电磁污染和辐射污染，对环境和人体健康没有任何影响；此外，太阳能路灯还具有安装简便、可靠性高、使用寿命长等优点，可以有效地节约能源和保护环境。

2、太阳能路灯在使用过程中，存在线路老化、故障的情况，不同位置的太阳能路灯存在不同程度的故障情况，现有技术解决太阳能路灯故障的方法是检测路灯的实际用电数据，利用网络通讯将定位数据发送给检修，然而，当出现多个路灯同时出现故障，故障路灯之间的距离相隔很远时，检修人员虽然能够获取故障路灯位置，但是却不能同时进行检修，在这个检修的过程中，极有可能在未检修的路灯处发生交通事故。

3、由此看来，如何根据太阳能路灯的电量情况，对路灯的故障进行监测预警，如何优先对故障程度严重的太阳能灯进行检修是十分有必要的。因此，需要一种基于物联网的太阳能灯电量监测系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的太阳能灯电量监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的太阳能灯电量监测方法，其特征在于：包括下列步骤：

3、s1、通过电量传感器，对太阳能灯的电量进行监测，通过光照传感器对太阳能路灯的光照强度进行监测，对太阳能路灯的相关基础信息进行录入，通过车速监测设备，对经过太阳能路灯的车辆速度和数量进行监测，通过道路安全摄像头，对周围村庄住户在路灯使用时亮灯的住户数量和距离进行采集；

4、s2、根据采集的太阳能灯数据，对太阳能灯的照射范围进行分析；

5、s3、根据s2中的分析结果，对太阳能灯的故障影响程度进行分析；

6、s4、根据s3中的分析结果，按照太阳能灯的故障情况，对用户进行维修提醒。

7、进一步的，在步骤s2中，包括下列步骤：

8、s201、根据采集的太阳能灯数据信息，得到太阳能灯的电量为q，光照强度为e；

9、s202、通过下列公式对太阳能灯的照射范围s进行计算：

10、

11、其中，s标表示为太阳能路灯正常工作时的标准照射范围，α和β表示为系数，c表示为常数，均由相关技术人员进行预设；

12、s203、设置照射范围阈值s阈，当s≥s阈时，表示该太阳能路灯正常工作，不对相关技术人员进行维修提醒，当s<s阈时，说明该太阳能路灯的照射范围变小，表示该太阳能路灯照出现故障，进入步骤s3。

13、进一步的，在步骤s3中，包括下列步骤：

14、s301、根据s2的分析结果，对太阳能路灯的故障程度进行分析；

15、s302、根据采集的数据信息，对故障路灯的环境影响程度进行分析；

16、s303、根据s301和s302的分析结果，构建五维雷达图，对故障路灯之间的关系进行判断。

17、进一步的，在步骤s301中，包括下列步骤：

18、s301-1、采集所有故障路灯的照射范围，形成故障集合a＝{s1，s2，…，sn}，其中，n表示为故障路灯数量，故障路灯的标准照射范围形成集合a标＝{s1标，s2标，…，sn标}；

19、s301-2、通过下列公式对故障路灯照射范围减小程度指数ω进行计算：

20、

21、其中，si表示为故障集合中编号为i的太阳能路灯的照射范围，si标表示为编号为i的太阳能路灯的标准照射范围，ω∈[0,1]；

22、s301-3、将故障路灯按照分析得到的路灯照射范围减小程度指数由小到大进行排序并编号，得到排序后的故障路灯集合a'＝{a1，a2，…，an}，路灯照射范围减小程度指数小，表示路灯照射范围大，故障程度轻，反之路灯照射范围减小程度指数大，表示路灯照射范围小，故障程度重。

23、进一步的，在步骤s302中，包括下列步骤：

24、s302-1、将太阳能路灯位置置于坐标系中，该坐标系由相关技术人员进行预设，采集所有太阳能路灯的照射范围，形成集合所有路灯的标准照射范围形成集合其中，r表示为路灯的总数量；

25、s302-2、通过下列公式对故障太阳能路灯的路灯影响指数γ进行计算：

26、

27、其中，表示为编号为pb的故障太阳能路灯的照射范围，表示为编号为pb的故障太阳能路灯的标准照射范围，表示为编号为(p-1)b的故障太阳能路灯的照射范围与故障太阳能路灯pb的标准照射范围的相交范围，表示为编号为(p+1)b的故障太阳能路灯的照射范围与故障太阳能路灯pb的标准照射范围的相交范围，表示为编号为(p-1)b的故障太阳能路灯的照射范围与故障太阳能路灯pb的照射范围的相交范围，表示为编号为(p+1)b的故障太阳能路灯的照射范围与故障太阳能路灯pb的照射范围的相交范围；

28、对所有故障太阳能路灯的路灯影响指数进行计算，故障太阳能路灯的路灯影响指数γ大，说明故障太阳能路灯两边的路灯的照射范围与故障路灯的标准照射范围相交范围小，表示故障太阳能路灯两边的路灯对故障路灯的影响小；故障太阳能路灯的路灯影响指数γ小，说明故障太阳能路灯两边的路灯的照射范围与故障路灯的标准照射范围相交范围大，表示故障太阳能路灯两边的路灯对故障路灯的影响大。

29、s302-3、根据故障太阳能路灯在正常使用时的历史数据，在时间段t内，监测到的车辆速度形成集合v＝{v1，v2，…，vl}，其中，l表示为时间段t内的车辆数量，时间段t由相关技术人员进行预设；

30、通过下列公式对经过车辆的平均速度v平进行计算：

31、

32、对所有故障太阳能路灯的经过车辆平均速度进行计算；

33、s302-4、根据安全摄像头，采集在时间段t内，周围村庄住户在路灯使用时亮灯的平均住户数量，形成集合z＝{z1，z2，…，zn}，通过图像测距技术，对村庄与路灯之间的距离进行监测，形成集合g＝{g1，g2，…，gn}，图像测距技术是指使用图像处理技术来测量物体之间的距离或者测量图像中不同物体之间的距离的技术，图像测距技术广泛应用于机器人导航、自动驾驶、智能监控、安全巡逻、三维建模等领域；通过下列公式对居住影响指数τ进行计算：

34、

35、其中，zy表示为集合z中编号为y的亮灯村庄平均住户数量，gy表示为集合g中编号为y的村庄与路灯之间的距离，k1和k2表示为权重参数，c*表示为常数，权重参数和常数均由相关技术人员进行预设得到；对所有故障太阳能路灯的居住影响指数进行计算；居住影响指数大，表示周围村庄对太阳能路灯的影响小，反之，居住影响指数小，表示周围村庄对太阳能路灯的影响大。

36、进一步的，在步骤s303中，根据分析的故障路灯照射范围减小程度指数、路灯影响指数、车辆的平均速度、采集的故障太阳能路灯处的车流量和居住影响指数，绘制路灯故障评价雷达图；雷达图也称为网络图、蜘蛛图、星图、蜘蛛网图，它被认为是一种表现多维数据的图表。它将多个维度的数据量映射到坐标轴上，每一个维度的数据都分别对应一个坐标轴，雷达图的优点是可以同时展示多个指标，用来判断同一个对象的多个指标之间的强弱或显示不同对象的相同指标的对比情况，通常用于综合分析多个指标，具有完整、清晰和直观的优点。

37、通过下列公式对雷达图中标识形状的面积x进行计算：

38、

39、x＝x1+x2+x3+x4+x5；

40、其中，xu和xw表示为两个相邻参数的值，μu和μw表示为相邻参数的权重，由相关技术人员预设得到，xd表示为两个相邻参数构成的图形面积，d表示为雷达图中评价指标的编号，θ表示为两个相邻参数之间的夹角；对所有故障太阳能路灯的路灯故障评价雷达图面积进行比较，按照由大到小进行排序，路灯故障评价雷达图面积大，表示故障程度严重，反之，路灯故障评价雷达图面积小，表示故障程度轻。

41、进一步的，在步骤s4中，根据s3中的分析结果，通过显示设备，按照太阳能灯的故障严重程度，由重到轻显示太阳能灯的基本信息，对用户进行维修提醒，并进行语音报警。

42、一种基于物联网的太阳能灯电量监测系统，其特征在于：该太阳能灯监测系统包括：数据监测模块和故障分析模块；

43、所述数据监测模块的输出端与故障分析模块的输入端相连接；

44、所述数据监测模块用于对太阳能灯的数据进行监测采集，包括电量监测单元、光照监测单元、环境监测单元和基础录入单元；所述电量监测单元通过电量传感器，对太阳能灯的蓄电池的电量进行监测，所述光照监测单元通过光照传感器，对太阳能路灯的光照强度进行监测，所述环境监测单元通过车速监测设备，对经过太阳能路灯的车辆速度进行监测，并统计数量，通过道路安全摄像头，对周围村庄住户在路灯使用时亮灯的住户数量和距离进行采集，对所述基础录入单元用于在系统中预先录入太阳能路灯的相关基础信息；

45、所述故障分析模块用于对故障太阳能灯数据进行分析处理，包括故障筛选单元和程度评价单元，所述故障筛选单元用于根据采集的数据信息，对太阳能路灯中存在故障情况的路灯进行筛选，所述程度评价单元用于对不同程度故障的太阳能路灯进行评价分析，按照故障程度由重到轻进行排序。

46、进一步的，该太阳能灯监测系统还包括：数据库，所述数据库的输入端与数据监测模块的输出端相连接，数据库的输入端与故障分析模块的输出端相连接，数据库的输出端与故障分析模块的输入端相连接；

47、所述数据库用于对采集的数据和分析的结果进行加密存储，包括信息加密单元和信息存储单元，所述信息加密单元通过加盐哈希加密方式对数据进行加密，保障了数据的安全性，避免信息被篡改或删除，加盐哈希加密是一种混淆哈希加密方法，它通过将哈希函数中的盐值和密文中的明文进行异或运算，生成一个固定长度的密文，在加盐哈希加密中，密文的盐值是随机生成的，并且需要和明文的盐值进行异或运算，以保证每个密文的盐值都是不同的，这样可以增加密码的随机性和破解难度，从而提高数据的安全性，所述信息存储单元通过物联网存储系统对采集的数据和分析结果进行存储，物联网存储系统是一种用于存储和管理物联网设备产生的海量数据的技术体系，将数据存储在多个节点上，通过网络进行访问和处理，网络文件系统通常包括文件分片、负载均衡、数据备份、容错等功能，可以实现对信息的存储、访问、备份、恢复和管理，这种方式下，数据可以被安全地存储和处理，并且可以实现高效的并发访问和查询。

48、进一步的，该太阳能灯监测系统还包括：检修提示模块，所述检修提示模块的输入端与故障分析模块的输出单相连接；

49、所述检修提示模块用于对相关技术人员进行检修提醒，包括信息显示单元和声音报警单元，所述信息显示单元通过显示设备，按照太阳能灯的故障严重程度，由重到轻显示太阳能灯的基本信息，对相关技术人员进行维修提醒，所述声音报警单元用于通过语音对相关技术人员进行报警提示，保障了太阳能灯在故障时，能够及时被检修，减小太阳能灯故障造成的影响，提高相关技术人员的检修效率。

50、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

51、本发明通过电量传感器，对太阳能灯的蓄电池的电量进行监测，通过光照传感器对太阳能路灯的光照强度进行监测，对太阳能路灯的基本参数进行录入，通过车速监测设备，对经过太阳能路灯的车辆速度和数量进行监测，通过道路安全摄像头，对周围村庄住户在路灯使用时亮灯的住户数量和距离进行采集，根据采集的数据信息，对太阳能路灯的照射范围进行分析，从而获取太阳能路灯的故障情况，对故障路灯的故障程度进行分析，根据分析的故障路灯照射范围减小程度指数、路灯影响指数、车辆的平均速度、采集的故障太阳能路灯处的车流量和亮灯住户数量，绘制五维雷达图，对太阳能路灯发生故障的严重程度进行评价，便于直观了解到太阳能路灯发生故障后的影响情况，通过显示设备和声音对相关技术人员进行检修提醒，便于相关技术人员快速优先解决影响程度高的故障太阳能路灯，降低道路发生交通事故的风险程度，提高了系统的鲁棒性。