阅读说明：本技术 智慧路灯用数据采集及处理方法 (Data acquisition and processing method for intelligent street lamp ) 是由 徐博 何勇 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智慧路灯用数据采集及处理方法,网关采集自身和外设的数据后先对数据进行处理,然后再发送给服务器；本方法包括气象数据采集及处理方法,该方法包括以下步骤：网关向气象仪发送气象环境查询命令,在接收气象仪反馈的数据后进行校验和真实性判断,校验成功且数据真实则进入下一步骤；重复获得多组气象数据；对同一参数的多个数据进行平均和方差运算,网关将计算后数据发送给服务器；对其它不同参数的多个数据进行处理后发送给服务器。本发明通过网关对自身和外设数据进行采集并处理后再发送给服务器,大大节约了服务器的运算能力,有利于服务器的扩展和兼容；通过平均和方差计算规避了采集数据的波动误差,提高了外设监测精度。(The invention discloses a data acquisition and processing method for an intelligent street lamp, wherein a gateway acquires data of the gateway and peripheral equipment, processes the data and then sends the processed data to a server; the method comprises a meteorological data acquisition and processing method, and comprises the following steps: the gateway sends a meteorological environment query command to the meteorological instrument, verification and authenticity judgment are carried out after data fed back by the meteorological instrument are received, and the next step is carried out if the verification is successful and the data are real; repeatedly obtaining a plurality of groups of meteorological data; carrying out average and variance operation on a plurality of data with the same parameter, and sending the calculated data to a server by a gateway; and processing a plurality of data of other different parameters and then sending the processed data to the server. The invention collects and processes the data of the gateway and the peripheral equipment and then sends the data to the server, thereby greatly saving the computing capacity of the server and being beneficial to the expansion and compatibility of the server; the fluctuation error of the collected data is avoided through average and variance calculation, and the peripheral monitoring precision is improved.)

智慧路灯用数据采集及处理方法

技术领域

本发明涉及一种路灯系统的数据采集及处理方法，尤其涉及一种智慧路灯用数据采集及处理方法。

背景技术

路灯系统在城镇建设中的地位越来越重要，其智能化设计也越来越精细化。

智慧路灯就是现代路灯系统的重要智能化设备之一。智慧路灯的定义包含狭义和广义两种，狭义：通过物联网通信技术实现灯具的远程控制和管理，包含亮度调节、开关控制、报警等；广义：包含智慧路灯狭义范围及以智慧路灯为载体搭载多种物联网设备，如显示屏、无线AP、环境采集器等。

实际应用中，智慧路灯不仅仅只是对灯具进行控制，还需兼顾对周围环境的状况及网关连接的各个外设进行数据采集，比如，通过搭载在智慧路灯上面的气象仪，对周围气象环境进行检测，从而获得PM2.5、PM10、风向、风速等气象数据。所以，目前实际应用中的智慧路灯是一种广义的智慧路灯。

如图1所示，智慧路灯的基本电气结构包括外设和网关，外设包括气象仪、音响、显示屏和无线AP等，网关在采集自身数据和外设的相关数据后传送给服务器，其中的无线AP即无线接入设备，如无线路由器，是无线网和有线网之间沟通的桥梁。

传统的智慧路灯，其网关对于自身和外设的数据仅有采集和传送功能，没有对数据进行处理的功能，都是将数据传送给服务器后在服务器进行集中处理，这种方式存在如下弊端：因为需要很多数据以提高检测精度，所以数据信息量很大，会浪费服务器大量的运算能力用于数据的筛选等预处理，严重减弱了服务器的负载能力，对服务器的扩展和兼容性都有很大的限制，随着数据接入越多，服务器的处理能力越低下，直至平台崩溃。另外，现有的外设数据采集中缺少真实性判断流程，可能导致采集的数据和监测结果是错误的；现有的外设数据处理中没有进行取方差计算，对于采集数据的波动误差没有很好地规避，降低了外设监测精度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够节省服务器算力并获得高精度监测结果的智慧路灯用数据采集及处理方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种智慧路灯用数据采集及处理方法，用于通过网关采集自身和外设数据并进行数据处理，所述网关采集自身和所述外设的数据后先对数据进行处理，然后再发送给服务器；所述智慧路灯用数据采集及处理方法包括针对气象仪进行的气象数据采集及处理方法，所述气象数据采集及处理方法包括以下步骤：

步骤1.1、网关向气象仪发送气象环境查询命令，在接收气象仪反馈的数据后进行校验和真实性判断，如果校验成功且数据真实，则进入下一步骤，否则重新发送气象环境查询命令；

步骤1.2、重复步骤1.1获得多组气象数据；

步骤1.3、对同一参数的多个数据进行平均和方差运算，并据此确定该参数的最终数据，网关将此最终数据发送给服务器；

步骤1.4、对其它不同参数的多个数据按所述步骤1.3进行处理，直到完成所有参数数据的处理。

作为优选，所述步骤1.1包括以下步骤：

步骤1.1.1、网关通过RS485协议向气象仪发送第一次气象环境查询命令；

步骤1.1.2、网关接收到气象仪反馈的数据，该数据包括但不限于PM2.5数据、PM10数据、风向数据、风速数据；

步骤1.1.3、网关进行CRC校验，若校验两次均不成功，舍弃全部数据重新发送气象环境查询命令，当CRC检验成功后，按照字节解析协议并保存下来，每解析一个环境数据就进行数据真实性判断，数据不真实就舍弃全部数据并重新发送气象环境查询命令，数据全部真实则表示本次数据采集有效并进入下一步骤；

所述步骤1.3包括以下步骤：

步骤1.3.1、设同一参数的数据有n个，分别设为x1、x2…xn，计算n个数据的平均值，

；

步骤1.3.2、按以下公式计算n个数据的方差s²：

；

步骤1.3.3、将s²与预存在网关内的s¹进行比较，如果比s¹大，则去掉n个数据中的最大值和最小值，取剩下数据的平均值作为该参数的最终数据，若比s¹小，则取n个数据的平均值作为该参数的最终数据；s¹为通过前期大量数据计算出的方差。

上述RS485协议是典型的串行通讯标准协议，本发明中能更好的保证数据的可靠性和真实性；CRC即循环冗余校验码，简称循环码，是一种常用的、具有检错、纠错能力的校验码；上述数据真实性判断根据预设标准判断，具体的预设标准根据实际情况而定。

作为优选，所述步骤1.3中的n为5。

进一步，所述智慧路灯用数据采集及处理方法还包括针对网关自身以及音响、显示屏和无线AP进行的电流、电压数据采集及处理方法，所述电流、电压数据采集及处理方法包括以下步骤：

步骤2.1、网关通过第一采集芯片读取m次网关自身的电流数据，计算得到平均值a，再把平均值a与系数f1相乘得到当前电流值，将当前电流值与30mA比较，大于等于则判断为漏电异常，网关把漏电异常报警信息发送给服务器，小于则判断为正常，然后进入下一步骤；f1的计算公式是f

，其中z是预先利用稳压电源设备测出来的实际电流值，a是预先利用稳压电源设备测出来的多次电流值的平均值；

步骤2.2、网关再次通过第一采集芯片读取m次网关自身的电流数据，计算2m个电流数据的平均值得到总电流平均值b，再把总电流平均值b与电流阀值比较比较，大于阀值则判断为负载异常，网关把负载异常报警信息发送给服务器，小于等于则判断为正常，然后进入下一步骤；电流阀值为利用各个外设最大功率计算出来的最大电流值；

步骤2.3、网关再次通过第一采集芯片读取m次网关自身的电压数据，计算得到平均值c，再把平均值c与系数f2相乘得到当前电压值，若当前电压值在198V~235V之间，则判断当前电压正常，若高于235V或低于198V，则判断为电压异常，网关把漏电异常报警信息发送给服务器，然后进入下一步骤；f2的计算公式是

，其中v是预先利用稳压电源设备测出来的实际电压值，c是预先利用稳压电源设备测出来的多次电压值的平均值；

步骤2.4、网关通过第二采集芯片读取m次显示屏的电压数据，计算得到平均值d，再把平均值d与显示屏电压阀值对比判断是否电压异常，网关把显示屏电压异常或正常的信息发送给服务器，然后进入下一步骤；显示屏电压阀值根据显示屏的规格书获得；

步骤2.5、网关通过第三采集芯片读取m次音响的电压数据，计算得到平均值e，再把平均值e与音响电压阀值对比判断是否电压异常，网关把音响电压异常或正常的信息发送给服务器，然后进入下一步骤；音响电压阀值根据音响的规格书获得；

步骤2.6、网关通过第四采集芯片读取m次无线AP的电压数据，计算得到平均值g，再把平均值g与无线AP电压阀值对比判断是否电压异常，网关把无线AP电压异常或正常的信息发送给服务器，结束本次电流、电压数据采集及处理；无线AP电压阀值根据无线AP的规格书获得。

作为优选，所述m为5。

本发明的有益效果在于：

本发明通过网关对自身和外设数据进行采集并处理后再发送给服务器，大大节约了服务器的运算能力，有利于服务器的扩展和兼容；通过在接收气象仪反馈的数据后进行校验，并进行真实性判断后才确认数据真实，避免了将错误数据发送给服务器，而且在网关对每一个参数的多个数据进行平均和方差计算后再发送给服务器，很好地规避了采集数据的波动误差，提高了外设监测精度；通过对网关自身和外设的电流、电压数据进行多次采集后，取其平均值后判断其是否正常，再发送给服务器，实现了在网关内完成网关自身和外设的电流、电压状态监测的目的，进一步节约了服务器的运算能力。

附图说明

图1是本发明所述智慧路灯用数据采集及处理方法涉及的基本电气结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明所述智慧路灯的基本电气结构包括外设和网关，外设包括气象仪、音响、显示屏和无线AP等，各外设的信号输出端与网关的信号输入端连接，网关与服务器之间无线通信连接。

结合图1，本发明所述智慧路灯用数据采集及处理方法用于通过网关采集自身和外设数据并进行数据处理，所述网关采集自身和所述外设的数据后先对数据进行处理，然后再发送给服务器；本发明所述智慧路灯用数据采集及处理方法包括针对气象仪进行的气象数据采集及处理方法，所述气象数据采集及处理方法包括以下步骤：

步骤1.1、网关向气象仪发送气象环境查询命令，在接收气象仪反馈的数据后进行校验和真实性判断，如果校验成功且数据真实，则进入下一步骤，否则重新发送气象环境查询命令；

本步骤的具体方法包括以下步骤：

步骤1.1.1、网关通过RS485协议向气象仪发送第一次气象环境查询命令；

步骤1.1.2、网关接收到气象仪反馈的数据，该数据包括但不限于PM2.5数据、PM10数据、风向数据、风速数据；

步骤1.1.3、网关进行CRC校验，若校验两次均不成功，舍弃全部数据重新发送气象环境查询命令，当CRC检验成功后，按照字节解析协议并保存下来，每解析一个环境数据就进行数据真实性判断，数据不真实就舍弃全部数据并重新发送气象环境查询命令，数据全部真实则表示本次数据采集有效并进入下一步骤；

步骤1.2、重复步骤1.1获得多组气象数据；

步骤1.3、对同一参数的多个数据进行平均和方差运算，并据此确定该参数的最终数据，网关将此最终数据发送给服务器；

本步骤的具体方法包括以下步骤：

步骤1.3.1、设同一参数的数据有n个，分别设为x1、x2…xn，计算n个数据的平均值，

；

步骤1.3.2、按以下公式计算n个数据的方差s²：

；

步骤1.3.3、将s²与预存在网关内的s¹进行比较，如果比s¹大，则去掉n个数据中的最大值和最小值，取剩下数据的平均值作为该参数的最终数据，若比s¹小，则取n个数据的平均值作为该参数的最终数据；s¹为通过前期大量数据计算出的方差；

步骤1.4、对其它不同参数的多个数据按所述步骤1.3进行处理，直到完成所有参数数据的处理。

作为优选，所述步骤1.3中的n为5。

结合图1，本发明所述智慧路灯用数据采集及处理方法还包括针对网关自身以及音响、显示屏和无线AP进行的电流、电压数据采集及处理方法，所述电流、电压数据采集及处理方法包括以下步骤：

步骤2.1、网关通过第一采集芯片读取m次网关自身的电流数据，计算得到平均值a，再把平均值a与系数f1相乘得到当前电流值，将当前电流值与30mA比较，大于等于则判断为漏电异常，网关把漏电异常报警信息发送给服务器，小于则判断为正常，然后进入下一步骤；f1的计算公式是f ，其中z是预先利用稳压电源设备测出来的实际电流值，a是预先利用稳压电源设备测出来的多次电流值的平均值；

步骤2.2、网关再次通过第一采集芯片读取m次网关自身的电流数据，计算2m个电流数据的平均值得到总电流平均值b，再把总电流平均值b与电流阀值比较比较，大于阀值则判断为负载异常，网关把负载异常报警信息发送给服务器，小于等于则判断为正常，然后进入下一步骤；电流阀值为利用各个外设最大功率计算出来的最大电流值；

步骤2.3、网关再次通过第一采集芯片读取m次网关自身的电压数据，计算得到平均值c，再把平均值c与系数f2相乘得到当前电压值，若当前电压值在198V~235V之间，则判断当前电压正常，若高于235V或低于198V，则判断为电压异常，网关把漏电异常报警信息发送给服务器，然后进入下一步骤；f2的计算公式是

，其中v是预先利用稳压电源设备测出来的实际电压值，c是预先利用稳压电源设备测出来的多次电压值的平均值；

步骤2.4、网关通过第二采集芯片读取m次显示屏的电压数据，计算得到平均值d，再把平均值d与显示屏电压阀值对比判断是否电压异常，网关把显示屏电压异常或正常的信息发送给服务器，然后进入下一步骤；显示屏电压阀值根据显示屏的规格书获得；

步骤2.5、网关通过第三采集芯片读取m次音响的电压数据，计算得到平均值e，再把平均值e与音响电压阀值对比判断是否电压异常，网关把音响电压异常或正常的信息发送给服务器，然后进入下一步骤；音响电压阀值根据音响的规格书获得；

步骤2.6、网关通过第四采集芯片读取m次无线AP的电压数据，计算得到平均值g，再把平均值g与无线AP电压阀值对比判断是否电压异常，网关把无线AP电压异常或正常的信息发送给服务器，结束本次电流、电压数据采集及处理；无线AP电压阀值根据无线AP的规格书获得。

作为优选，所述m为5。

由于对网关自身和网关连接的各个外设数据的采集和处理全部集中在网关中进行，所以大大节约了服务器的运算能力，有利于服务器的扩展和兼容。

说明：与网关连接的外设不仅限于本实施例的气象仪、音响、显示屏和无线AP，还可以有其它更多外设，具体根据实际需要而定，对其它外设的监测方法与上类似。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。