高低位传感器交替跟踪节能路灯系统及其控制方法技术方案

技术编号:10753220 阅读:159 留言:0更新日期:2014-12-11 11:00
本发明专利技术公开了一种高低位传感器交替跟踪节能路灯系统及其控制方法,包括分列于路面两侧的若干路灯、路灯控制模块、无线通信模块、无线传感器网络、传感器控制模块和中央控制单元,无线传感器网络包括高位传感器、设置在高位传感器下方的低位传感器。本发明专利技术通过移动目标运动速度和运动方向计算前方或后方亮灯盏数及持续亮灯时间,相邻路灯之间传送点灯数据指令,减少了通信距离,节约了能耗,采用高位传感器、低位传感器相互间隔工作模式构成优势互补,充分延长路灯系统使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
高低位传感器交替跟踪节能路灯系统及其控制方法
本专利技术涉及一种路灯系统,尤其涉及一种高低位传感器交替跟踪节能路灯系统,还涉及一种高低位传感器交替跟踪节能路灯系统的控制方法。
技术介绍
目前我国现有的路灯控制多采用半光点亮和间隔点亮等方法:半光点亮的方案是:道路繁忙的时候保持原有照度,当人车稀少时,通过人为控制降低电网的电压来控制路灯保持较低的亮度,这种方法在一定程度上节约了电能,但存在一些缺陷:(1)光通量不足;(2)降压技术不够成熟,电压不稳定,影响了灯具的寿命;(3)对交通的安全构成了威胁。间隔点亮的方案是:在后半夜车稀人少的时候开一盏灯关一盏灯,这种控制方式的主要缺陷为:容易造成斑马效应,使部分路段存在光线死区,缩短了行人和驾车司机的视野和视距,增加了很多安全隐患。为解决上述技术问题,中国专利数据库中公开号为101267703的专利技术专利《一种节能的路灯亮度随需动态调节系统及控制方法》,通过路灯向街道控制中心发送检测到车辆/行人的时间值来计算运动方向两边高亮灯盏数,由控制中心来发送高亮信号指令给各路灯,而不是由路灯自己及时发现移动目标、及时点亮,因此其中存在因通信机制造成的通信延时和可能由通信故障引起的亮灯信号发送失误而造成交通照明滞后,存在交通安全隐患;并且不能根据移动目标的速度、方向信息来精确计算各路灯高亮延迟时间,从而不能最大限度的节约能耗。另一方面,现有路灯系统中,无线传感器已被广泛使用,无线传感器网络(WSN)一般由感知单元、控制单元、无线收发单元和电源管理单元及辅助单元组成,能耗和通信范围是无线传感器网络中主要受限条件之一。在各组成单元中,无线通信模块的能量消耗最大,通信模块各状态的能耗依次是:发送>接收>空闲>休眠;处理器模块和传感器模块的能耗均为工作状态大于休眠状态。因此,在处理器模块工作能耗不变的情况下,减少无线通信模块的发送和接收次数,减少传感器模块的工作时间,可以进一步节省系统能耗,延长系统工作寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种高低位传感器交替跟踪节能路灯系统,解决了现有路灯系统中路面存在光线死区、能耗大、故障率高的技术问题。为解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是:高低位传感器交替跟踪节能路灯系统,所述路灯系统包括:分列于路面两侧的若干路灯:用于路面照明;路灯控制模块:用于控制路灯的点亮与熄灭;无线传感器网络:包括高位传感器、设置在高位传感器下方的低位传感器:用于采集进入检测范围内的目标信号;传感器控制模块:用于控制高位传感器、低位传感器的工作状态;中央控制单元:用于接收高位传感器、低位传感器传输的移动目标相关信号,记录传感器连续使用次数,输出点灯数据指令,并通过无线通信模块发送点灯数据指令给路灯控制模块;无线通信模块:用于相邻路灯之间的点灯数据指令的传输,及无线传感器网络与中央控制单元的通信。所述高位传感器的检测半径、低位传感器的检测半径均不小于道路同侧相邻路灯之间的距离的一半,且均不小于道路宽度的一半。所述路灯系统还包括用于监控传感器是否损坏的监控终端和损坏报警装置。所述高位传感器的选用类别为红外传感器或超声波传感器,所述低位传感器的选用类别也为红外传感器或超声波传感器,同一路灯上的高位传感器和低位传感器选用上述类别中不同的传感器。与现有技术相比,本专利技术提供的高低位传感器交替跟踪节能路灯系统所达到的有益效果是:1、同一路灯设置了位置高度不同的两个传感器,其中一个出现故障,另一个仍可正常运行,解决了因传感器损坏导致路面存在光线死区的技术问题;2、选用了红外传感器、超声波传感器两种不同类型的传感器,红外传感器功耗小而超声波传感器检测精度高,两者协同工作可以构成优势互补,且能够充分延长路灯系统使用寿命;3、设置了传感器损坏监控终端和损坏报警装置,检修人员可及时发现传感器故障,便于后期检修维护。本专利技术的另一目的在于提供一种高低位传感器交替跟踪节能路灯系统的控制方法,包括如下步骤:步骤一:判断先启用的传感器:地址分配:沿路灯排列次序依次递增,增加步进值为1,即相邻路灯Ln和Ln+1的地址具有关系:|An-An+1|=1;判断被启用传感器:根据路灯地址对二取模,若对二取模结果为1表示对应路灯先启用高位传感器;对二取模结果为0表示对应路灯先启用低位传感器;步骤二:检测移动目标:被启用传感器实时检测移动目标,一旦检测到移动目标,则将移动目标的运动速度v,运动方向以及当前路灯地址传送至当前路灯的中央控制单元,当前路灯为被启用传感器所在的路灯;步骤三:路灯启用:S01:当前路灯启用:当前路灯的中央控制单元接收被启用传感器发送的信息,控制当前路灯的路灯控制模块点亮当前路灯,当前路灯的当前工作传感器进入休眠状态,并计算当前路灯持续点亮时间△t=[L+R]/v;S02:前方路灯启用:当前路灯的中央控制单元发送点灯数据指令给当前路灯的无线传感器模块,所述点灯数据指令至少包含当前路灯地址、接收路灯地址、运动速度、运动方向、前方或后方最少亮灯盏数、剩余亮灯盏数、启用传感器编号,其中:前方最少亮灯盏数F=v*△T/L;当前路灯的无线传感器模块将点灯数据指令发送至前方路灯的中央控制单元,前方路灯的中央控制单元收到点灯指令后,将前方路灯的当前工作传感器转入休眠状态,并通过前方路灯的路灯控制模块点亮前方路灯,并计算前方路灯持续点亮时间△tf=[L*(F-f)+L+R]/v,同时修改点灯数据指令,通过前方路灯的无线通信模块发送修改后的点灯数据指令至下一盏前方路灯;上述:△T为路灯系统预设的前方照明最小反应时间;f为前方剩余亮灯盏数,前方每点亮一盏路灯,则令f=f-1;R为被启用传感器的检测半径;L为相邻路灯之间的距离;S03:后方路灯启用:当前路灯的无线传感器模块同时将点灯数据指令发送至后方路灯的中央控制单元,后方路灯的中央控制单元收到点灯指令后,将前方路灯的当前工作传感器转入休眠状态,并通过后方路灯的路灯控制模块点亮后方路灯,并计算后方路灯持续点亮时间△tb=[L*(B-b)]/v,同时修改点灯数据指令,通过后方路灯的无线通信模块发送修改后的点灯数据指令至下一盏后方路灯;上述:B为预设的后方最少亮灯盏数,B不小于2;b为后方剩余亮灯盏数,b的初值为B,后方每点亮一盏路灯,则令b=b-1;步骤四:点灯结束:若点灯数据指令中剩余亮灯盏数为0,则仅点亮接收该点灯数据指令的路灯,并将该路灯的当前工作传感器转入休眠状态,不再修改、转发点灯数据指令。同一路灯的高位传感器或低位传感器的连续启用次数U不超过3次,操作方法如下:Step1:路灯系统初始化时,将路灯的高位传感器、低位传感器的连续启用次数U置0,本次启用传感器编号初始化为0;根据路灯地址对二取模:结果为1表示先启用高位传感器,U值更新为1,本次启用传感器编号为1,相应的低位传感器处于休眠状态;结果为0表示先启用低位传感器,U值更新为-1,本次启用传感器编号为-1,相应的高位传感器处于休眠状态;Step2:读取点灯数据指令,依据点灯数据指令判断先启用高位传感器还是低位传感器:对于先启用高位传感器,首先判断U是否大于等于3,若U≥3,则选用低位传感器,并令U=-1;否则,继续选用高位传感器,并继续判断U是本文档来自技高网
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高低位传感器交替跟踪节能路灯系统及其控制方法

【技术保护点】
高低位传感器交替跟踪节能路灯系统,其特征在于,所述路灯系统包括:分列于路面两侧的若干路灯:用于路面照明;路灯控制模块:用于控制路灯的点亮与熄灭;无线传感器网络:包括高位传感器、设置在高位传感器下方的低位传感器:用于采集进入检测范围内的目标信号;传感器控制模块:用于控制高位传感器、低位传感器的工作状态;中央控制单元:用于接收高位传感器、低位传感器传输的移动目标相关信号,记录传感器连续使用次数,输出点灯数据指令,并通过无线通信模块发送点灯数据指令给路灯控制模块;无线通信模块:用于相邻路灯之间的点灯数据指令的传输,及无线传感器网络与中央控制单元的通信。

【技术特征摘要】
1.高低位传感器交替跟踪节能路灯系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:判断先启用的传感器:地址分配:沿路灯排列次序依次递增,增加步进值为1,即相邻路灯Ln和Ln+1的地址具有关系:|An-An+1|=1;判断被启用传感器:根据路灯地址对二取模,若对二取模结果为1表示对应路灯先启用高位传感器;对二取模结果为0表示对应路灯先启用低位传感器;步骤二:检测移动目标:被启用传感器实时检测移动目标,一旦检测到移动目标,则将移动目标的运动速度v,运动方向以及当前路灯地址传送至当前路灯的中央控制单元,当前路灯为被启用传感器所在的路灯;步骤三:路灯启用:S01:当前路灯启用:当前路灯的中央控制单元接收被启用传感器发送的信息,控制当前路灯的路灯控制模块点亮当前路灯,当前路灯的当前工作传感器进入休眠状态,并计算当前路灯持续点亮时间△t=[L+R]/v;S02:前方路灯启用:当前路灯的中央控制单元发送点灯数据指令给当前路灯的无线传感器模块,所述点灯数据指令至少包含当前路灯地址、接收路灯地址、运动速度、运动方向、前方或后方最少亮灯盏数、剩余亮灯盏数、启用传感器编号,其中:前方最少亮灯盏数F=v*△T/L;当前路灯的无线传感器模块将点灯数据指令发送至前方路灯的中央控制单元,前方路灯的中央控制单元收到点灯指令后,将前方路灯的当前工作传感器转入休眠状态,并通过前方路灯的路灯控制模块点亮前方路灯,并计算前方路灯持续点亮时间△tf=[L*(F-f)+L+R]/v,同时修改点灯数据指令,通过前方路灯的无线通信模块发送修改后的点灯数据指令至下一盏前方路灯;上述:△T为路灯系统预设的前方照明最小反应时间;f为前方剩余亮灯盏数,前方每点亮一盏路灯,则令f=f-1;R为被启用传感器的检测半径;L为相邻路灯之间的距离;S03:后方路灯启用:当前路灯的无线传感器模块同时将点灯数据指令发送至后方路灯的中央控制单元,后方路灯的中央控制单元收到点灯指令后,将后方路灯的当前工作传感器转入休眠状态,并通过后方路灯的路灯控制模块点亮后方路灯,并计算后方路灯持续点亮时间△tb=[L*(B-b)]/v,同时修改点灯数据指令,通过后方路灯的无线通信模块发送修改后的点灯数据指令至下一盏后方路灯;上述:B为预设的后方最少亮灯盏数,B不小于2;b为后方剩余亮灯盏数,b的初值为B,后方每点亮一盏路灯,则令b=b-1;步骤四:点灯结束:若点灯数据指令中剩余亮灯盏数为0,则仅点亮接收该点灯数据指令的路灯,并将该路灯的当前工作传感器转入休眠状态,不再修改、转发点灯数据指令。2.根据权利要求1所述的高低位传感器交替跟踪节能路灯系统的控制方法,其特征在于,同一路灯的高位传感器或低位传感器的连续启用次数U不超过3次,操作方法如下:Step1:路灯系统初始化时,将路灯的高位传感器、低位传感器的连续启用次数U置0,本次启用传感器编号初始化为0;根据路灯地址对二取模:结果为1表示先启用高位传感器,U值更新为1,本次启用传感器编号为1,相应的低位传感器处于休眠状态;结果为0表示先启用低位传感器,U值更新为-1,本次启用传感器编号为-1,相应的高位传感器处于休眠状态;Step2:读取点灯数据指令,依据点灯数据指令判断先启用高位传感器还是低位传感器:对于先启用高位传感器,首先判断U是否大于等于3,若U≥3,则选用低位传感器,并令U=-1;否则,继续选用高位传感器,并继续判断U是否大于0,若U>0,...

【专利技术属性】
技术研发人员:周娟陈秉岩郭宇燕王庆燕殷澄高远单鸣雷朱昌平陈华山王熠刘宪成
申请(专利权)人:河海大学常州校区
类型:发明
国别省市:江苏;32

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