一种失联后自动控制开关的智慧灯杆的制作方法

1.本发明涉及智慧城市领域，特别涉及一种失联后自动控制开关的智慧灯杆。


背景技术：

2.随着智慧城市的大力推广，智慧化成了城市的共同主题，路灯作为城市化的重要基石也慢慢增加了除照明之外的其他功能，随着智慧化的推进，智慧路灯及智慧路灯杆也慢慢代替了普通单元路灯。
3.现有的智慧灯杆通常是依靠物联网进行控制，但是，当物联网基站维修或者物联网流量卡欠费等其他因素产生通讯异常时，智慧灯杆与服务器失去连接，一直保持断网前的工作状态：1、若断网前是接收的是开灯指令，则灯会一直亮下去；2、若断网前接收的是关灯指令，则灯会一直处于关闭状态，会浪费电能。
4.针对这一情况，中国专利公开号为cn112004297a的文献中公开了一种失联后自动控制开关的智慧灯杆，包括有智慧灯杆以及安装在智慧灯杆上的智慧路灯，所述智慧灯杆和智慧路灯分别连接在电源输出端上，所述智慧灯杆与基站信号连接，所述智慧灯杆中设置有控制主板，所述控制主板与智慧灯杆电性连接，所述控制主板上设置有mcu、物联网模块以及光线检测模块，所述mcu与物联网模块通讯连接，所述物联网模块与基站通讯连接实现远程数据交互，所述光线检测模块与mcu信号连接，所述光线检测模块将所测周围环境的信号数值传输给mcu，该发明声称有效解决了智慧路灯物联网模块断网后路灯控制的技术问题，减少了白天灯关不掉带来用电费用，也避免晚上路灯不亮给行人带来的不便。
5.虽然上述方案在智慧路灯物联网模块断网后，能够由mcu和光线检测模块相互配合，实现断网后的基础控制，但是却也直接失去了智慧路灯本身能够远程控制的特点，属于是极端环境的应急控制。在实际应用过程中，物联网模块主要是与网络运营商的通讯基站信号交互，实现信息的远程交互的，且路灯本身的特点是固定间距（6-50米，与路灯的功率、灯杆的高度相关），通常物联网模块损坏并不是全部直接损坏，通常物联网模块的故障为单一故障或者部分物联网模块未及时缴费故障，以及较小概率的全部物联网模块为及时缴费的情况。
6.上述方案在实现时，由于智慧路灯是独立的根据光线检测模块检测到的数据并反馈至独立的mcu进行控制，很容易出现部分出现故障的智慧路灯与其他路灯工作状态不协调的情况，即物联网模块出现故障的智慧路灯与其他路灯的工作状态不一致，甚至如果存在两个及以上的智慧路灯的物联网模块故障，那么这两个智慧路灯也可能存在工作状态不一致的情况。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种失联后自动控制开关的智慧灯杆，能够解决智慧路灯的物联网模块出现故障后与其他智慧路灯工作状态不一致的问题。
8.为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
一种失联后自动控制开关的智慧灯杆，包括：发光部，用于在电源接通后发光；电源部，用于为与其供电连接的部件供电；光线检测模块，用于检测当前环境的亮度，并生成亮度信息；物联网模块，用于与基站信号连接，并检测物联网模块是否与基站连接成功；mcu，与光线检测模块、物联网模块信号连通，用于获取亮度信息、物联网模块接收的基站发送的信号以及物联网模块是否与基站连接成功的信息，若获取到物联网模块未与基站连接的信息，则生成第一组网请求，第一组网请求包含该mcu的识别信息和亮度信息；近距离通讯模块，与mcu信号连接，用于在接收到mcu的第一组网请求后向相邻的近距离通讯模块发送第一连接请求，还用于在接收到相邻的近距离通讯模块发送的第一连接请求后向mcu反馈第一连接信息，mcu还用于在接收到第一连接信息后确认物联网模块是否与基站连接成功，若成功连接，则mcu建立以该mcu为关键节点的局域控制网络，向发送第一组网请求的mcu反馈自身的工作计划信息，mcu还用于在接收到工作计划信息后若再接收到第一连接信息，则向发送第一组网请求的mcu反馈工作计划信息，mcu还用于根据接收到的工作计划信息控制发光部发光。
9.基础方案原理及有益效果如下：在使用时，正常情况下，服务器与基站信号连接，工作人员通过服务器将相关的指令发送至基站，基站将相关指令发送至物联网模块，mcu通过物联网模块获取到相关的指令，然后通过控制发光部执行相关的操作。但是在物联网模块发生故障后，本方案中的物联网模块能够通过检测自身是否与基站成功信号连接，然后将网络连接状态反馈至mcu，mcu在接收到这个信号后，生成第一组网请求。第一组网请求中包含了mcu的识别信息和亮度信息。就类似于在mcu确定断网后，就将通讯模式从通过物联网模块与基站通讯切换至通过近距离通讯模块与临近的智慧灯杆通讯。
10.其他的mcu在接收到第一组网请求后，确认自身的物联网模块是否故障，如果没有故障，那么这个正常的mcu就将基站的工作计划信息（类似于工作指令，甚至包括时间校对信息等）发送至给故障的mcu（故障是指物联网模块发生故障）。这个故障的mcu在接收到工作计划信息后，就相当于以正常的mcu为关键节点实现了与基站的通讯，能够保证故障的mcu控制发光部正常工作，使得智慧灯杆的工作状态一致。
11.如果还有在后的故障的mcu发送第一组网请求，如果在先故障的mcu已经通过正常的mcu获取到了工作计划信息，那么在先故障的mcu也会将这个工作计划信息反馈至在后故障的mcu，即便只有一个正常的mcu，也能够使得智慧灯杆的工作状态一致。
12.本方案也考虑过直接用局域网组网的方式实现相应的控制，但是由于智慧灯杆正常的安装方式是沿着道路直线安装，间距在6-50米，一个智慧灯杆基本只能够和相邻的1-2个左右的智慧灯杆实现通讯，如果采用预先设计的局域网的方式，一方面是增加了安全成本和适应成本（不可能每个灯杆都进行全面的调试），另一方面是出现故障的不确定性，在几个智慧灯杆出现故障时，容易造成局域网瘫痪。本方案实质是在物联网模块出现故障后，以近距离通讯模块为备用手段，实现自主灵活的组网，智慧灯杆的工作状态一致。
13.进一步，所述mcu还用于在接收到第一连接信息后确认物联网模块与基站未成功连接且在预设时长内未接收到工作计划信息时，mcu进入自动控制状态，mcu生成第一计数请求并通过相应的短距离通讯模块向外第一次广播，mcu记录成功接收的第一计数请求的
数量，然后向外广播第二计数请求，第二计数请求中包括mcu的识别信息和相应的第一计数请求的数量信息，mcu记录成功接收到的第二计数请求，然后将第二请求中的第一计数请求的数量与自身的记录的第一请求的数量进行比对，若前者数值小于等于后者，则该mcu定义自身为中间节点；若前者数值大于后者，则mcu定义自身为端部节点；端部节点用于根据光线检测模块的反馈生成工作计划信息，中间节点用于接收工作计划信息。
14.这样的方式能够识别到端部节点，即位于两端或者转弯等特殊位置的智慧路灯，以他们的光线检测模块获取到的数据为依据，生成整体的工作计划信息，避免了因环境差异导致的智慧灯杆工作状态不一致的问题。
15.进一步，所述mcu若记录第一计数请求的数量为0，则该mcu定义自身为孤立节点，孤立节点光线检测模块的反馈生成工作计划信息。
16.能够解决未成功组网的智慧灯杆的工作状态的控制问题。
17.进一步，还包括图像采集模块和光照图形改变模块，图像采集模块用于采集现场图像信息，并通过mcu和物联网模块反馈至基站；mcu还用于将现场图像信息与预存的图像进行对比，若存在异常且未移动的物体，则表征路面存在障碍，生成图形改变信号，mcu还用于将现场图像信息与预存的图像进行对比，若不存在异常且未移动的物体，则生成取消预警指令，光照图形改变模块用于在接收到图形改变信号后移动至发光部下方以改变发光部发出的光线在地面上的图案。
18.能够在出现障碍或者其他情况时进行及时的预警。
19.进一步，所述mcu还用于在生成图形改变信号通过近距离通讯模块向外广播图形改变信号，mcu在通过近距离通讯模块接收到图形改变信号后发送至对应的光照图形改变模块。
20.能够提升预警的距离。
21.进一步，所述光照图形改变模块包括安装座、驱动电机、遮挡片，遮挡片包括外框和若干反射条，反射条间隔固定在外框上，反射条的反射面倾斜向上，反射面与垂直方向的夹角为0-45
°
，反射面的背面固设有液压缸，液压缸内设有活塞和受热膨胀的工质，活塞将工质密封在液压缸内且与液压缸滑动密封；外框的端部设有齿条，安装座上设有滑轨，外框与滑轨滑动连接，安装座固定在发光部的侧下方，且反射条在滑轨上移动后与发光部滑动接触，驱动电机固定在安装座上，驱动电机与mcu信号连接，驱动电机与电源部之间设有供电线路，供电线路上设有受按压后断开的过热保护开关，过热保护开关与mcu信号连接，过热保护开关固定在外框的端部，过热保护开关位于活塞被推动后可接触的位置，mcu还用于在生成图形改变信号后向驱动电机发送向外驱动指令，在接收到过热保护开关反馈的信号时向驱动电机发送向内驱动指令，在未接收到过热保护开关反馈的信号时再次向驱动电机发送向外驱动指令，直至生成取消预警指令。
22.提供了具体的预警结构，而且由于遮挡片的反射面与垂直方向的夹角为0-45
°
，能够将发光部的光线通过反射的方式提醒过往的车辆。又由于液压缸内设有活塞和受热膨胀的工质，遮挡片在位于路灯下方时，由于热传导的作用会导致温度上升（虽然发光部通常为led光源，即冷光源，但是发光部本身的问题还是比较高的，正常情况下能够到70℃左右，功率不同甚至更高）。然后工质膨胀，使得活塞触发过热保护开关，此时向内收回，避免损坏。
并且在mcu未生成取消预警指令时，是一个驱动电机相当于是驱动外框是往复的运动，能够进一步提升预警效果。
附图说明
23.图1为一种失联后自动控制开关的智慧灯杆实施例一的逻辑框图；图2为一种失联后自动控制开关的智慧灯杆实施例一的结构示意图；图3为一种失联后自动控制开关的智慧灯杆实施例三的光照图形改变模块的正视图；图4为一种失联后自动控制开关的智慧灯杆实施例三的外框的俯视图。
具体实施方式
24.下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的标记包括：光照图形改变模块1、图像采集模块31、控制柜4、安装座2、驱动电机3、外框5、反射条51。
25.实施例一本实施例的一种失联后自动控制开关的智慧灯杆（如图1、图2所示），包括：发光部（本实施例选用的是led光源），用于在电源接通后发光；电源部（本实施例采用的将市电整流后的低压直流电源），用于为与其供电连接的部件供电；光线检测模块（本实施例采用的是光敏感传感器），用于检测当前环境的亮度，并生成亮度信息；物联网模块（本实施例采用的是4g模块），用于与基站信号连接，并检测物联网模块是否与基站连接成功；mcu（本实施例采用的是stm的单片机，主要是考虑整体的运算量并不大，单片机的主频能够解决），与光线检测模块、物联网模块信号连通，用于获取亮度信息、物联网模块接收的基站发送的信号以及物联网模块是否与基站连接成功的信息，若获取到物联网模块未与基站连接的信息，则生成第一组网请求，第一组网请求包含该mcu的识别信息和亮度信息；近距离通讯模块（本实施例选用的是蓝牙模块），与mcu信号连接，用于在接收到mcu的第一组网请求后向相邻的近距离通讯模块发送第一连接请求，还用于在接收到相邻的近距离通讯模块发送的第一连接请求后向mcu反馈第一连接信息，mcu还用于在接收到第一连接信息后确认物联网模块是否与基站连接成功，若成功连接，则mcu建立以该mcu为关键节点的局域控制网络，向发送第一组网请求的mcu反馈自身的工作计划信息，mcu还用于在接收到工作计划信息后若再接收到第一连接信息，则向发送第一组网请求的mcu反馈工作计划信息，mcu还用于根据接收到的工作计划信息控制发光部发光。物联网模块、mcu和近距离通讯模块均安装在控制柜4内。
26.具体使用时：正常情况下，服务器与基站信号连接，工作人员通过服务器将相关的指令发送至基站，基站将相关指令发送至物联网模块，mcu通过物联网模块获取到相关的指令，然后通过控制发光部执行相关的操作。但是在物联网模块发生故障后，本方案中的物联
网模块能够通过检测自身是否与基站成功信号连接，然后将网络连接状态反馈至mcu，mcu在接收到这个信号后，生成第一组网请求。第一组网请求中包含了mcu的识别信息和亮度信息。就类似于在mcu确定断网后，就将通讯模式从通过物联网模块与基站通讯切换至通过近距离通讯模块与临近的智慧灯杆通讯。
27.其他的mcu在接收到第一组网请求后，确认自身的物联网模块是否故障，如果没有故障，那么这个正常的mcu就将基站的工作计划信息（类似于工作指令，甚至包括时间校对信息等）发送至给故障的mcu（故障是指物联网模块发生故障）。这个故障的mcu在接收到工作计划信息后，就相当于以正常的mcu为关键节点实现了与基站的通讯，能够保证故障的mcu控制发光部正常工作，使得智慧灯杆的工作状态一致。
28.如果还有在后的故障的mcu发送第一组网请求，如果在先故障的mcu已经通过正常的mcu获取到了工作计划信息，那么在先故障的mcu也会将这个工作计划信息反馈至在后故障的mcu，即便只有一个正常的mcu，也能够使得智慧灯杆的工作状态一致。
29.本方案也考虑过直接用局域网组网的方式实现相应的控制，但是由于智慧灯杆正常的安装方式是沿着道路直线安装，间距在6-50米，一个智慧灯杆基本只能够和相邻的1-2个左右的智慧灯杆实现通讯，如果采用预先设计的局域网的方式，一方面是增加了安全成本和适应成本（不可能每个灯杆都进行全面的调试），另一方面是出现故障的不确定性，在几个智慧灯杆出现故障时，容易造成局域网瘫痪。本方案实质是在物联网模块出现故障后，以近距离通讯模块为备用手段，实现自主灵活的组网，智慧灯杆的工作状态一致。
30.实施例二本实施例和实施例一的区别在于，mcu还用于在接收到第一连接信息后确认物联网模块与基站未成功连接且在预设时长内未接收到工作计划信息时，mcu进入自动控制状态，mcu生成第一计数请求并通过相应的短距离通讯模块向外第一次广播，mcu记录成功接收的第一计数请求的数量，然后向外广播第二计数请求，第二计数请求中包括mcu的识别信息和相应的第一计数请求的数量信息，mcu记录成功接收到的第二计数请求，然后将第二请求中的第一计数请求的数量与自身的记录的第一请求的数量进行比对，若前者数值小于等于后者，则该mcu定义自身为中间节点；若前者数值大于后者，则mcu定义自身为端部节点；端部节点用于根据光线检测模块的反馈生成工作计划信息，中间节点用于接收工作计划信息；mcu若记录第一计数请求的数量为0，则该mcu定义自身为孤立节点，孤立节点光线检测模块的反馈生成工作计划信息。
31.具体使用时，能够识别到端部节点，即位于两端或者转弯等特殊位置的智慧路灯，以他们的光线检测模块获取到的数据为依据，生成整体的工作计划信息，避免了因环境差异导致的智慧灯杆工作状态不一致的问题。且解决未成功组网的智慧灯杆的工作状态的控制问题。
32.实施例三与实施例二相比，不同之处仅在于，还包括图像采集模块31和光照图形改变模块1（具体的本实施例中mcu选用的是stm32103，与实施例一、二相比确定最终选型的原因是运算量要求上升了，其实stm32103和stm32104都差不多一样用，图像采集模块31为ov07725，及相应的驱动），图像采集模块31用于采集现场图像信息，并通过mcu和物联网模块反馈至
基站；mcu还用于将现场图像信息与预存的图像进行对比，若存在异常且未移动的物体，则表征路面存在障碍，生成图形改变信号，mcu还用于将现场图像信息与预存的图像进行对比，若不存在异常且未移动的物体，则生成取消预警指令，光照图形改变模块1用于在接收到图形改变信号后移动至发光部下方以改变发光部发出的光线在地面上的图案。
33.mcu还用于在生成图形改变信号通过近距离通讯模块向外广播图形改变信号，mcu在通过近距离通讯模块接收到图形改变信号后发送至对应的光照图形改变模块1。
34.光照图形改变模块1包括安装座2、驱动电机3、遮挡片，遮挡片包括外框5和若干反射条51（如图3），反射条51间隔固定在外框5上，反射条51的反射面倾斜向上，反射面与垂直方向的夹角为0-45
°
，反射面的背面固设有液压缸，液压缸内设有活塞和受热膨胀的工质（本实施例中选用的就是清水，当然也可以是其他沸点更低的液体），活塞将工质密封在液压缸内且与液压缸滑动密封；外框5的端部设有齿条，安装座2上设有滑轨，外框5与滑轨滑动连接，安装座2固定在发光部的侧下方，且反射条51在滑轨上移动后与发光部滑动接触，驱动电机3固定在安装座2上，驱动电机3与mcu信号连接，驱动电机3与电源部之间设有供电线路，供电线路上设有受按压后断开的过热保护开关，过热保护开关与mcu信号连接，过热保护开关固定在外框5的端部，过热保护开关位于活塞被推动后可接触的位置，mcu还用于在生成图形改变信号后向驱动电机3发送向外驱动指令，在接收到过热保护开关反馈的信号时向驱动电机3发送向内驱动指令，在未接收到过热保护开关反馈的信号时再次向驱动电机3发送向外驱动指令，直至生成取消预警指令。
35.在实际安装过程中，由于选用的摄像头的安装位置影响到了外框5和反射条51的安装，实际在外框5和反射条51上设置用在移动过程中用于适配摄像头的缺口。（如图4所示）具体使用时，能够在出现障碍或者其他情况时进行及时的预警，并保证预警的距离和范围。由于遮挡片的反射面与垂直方向的夹角为0-45
°
，能够将发光部的光线通过反射的方式提醒过往的车辆。又由于液压缸内设有活塞和受热膨胀的工质，遮挡片在位于路灯下方时，由于热传导的作用会导致温度上升（虽然发光部通常为led光源，即冷光源，但是发光部本身的问题还是比较高的，正常情况下能够到70℃左右，功率不同甚至更高）。然后工质膨胀，使得活塞触发过热保护开关，此时向内收回，避免损坏。由于光线是通过反射条51的间隙照射到地面上的，光线在地面上的投影就类似于明暗相间的人行横道线，起到初步的提醒效果，并且在mcu未生成取消预警指令时，是一个驱动电机3相当于是驱动外框5是往复的运动，能够进一步提升预警效果。
36.以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。