具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

图1为本发明提供的一种应用于公共交通的智慧灯箱控制系统的组成示意图，如图1所示，本发明实施例提出的一种智慧照明灯具的综合控制系统包括：综合控制中心、智能网关以及设于不同区域的多个集中管控子系统，集中管控子系统通过智能网关与综合控制中心通信连接；集中管控子系统包括：集中管控器以及与集中管控器连接的多个单灯控制器；各个单灯控制器设于为灯具供电的配电箱处，用于依据综合控制中心通过集中管控器发送的控制指令对灯具进行控制，以实现智慧照明灯具的电路回路控制和用电参数采集；综合控制中心用于生成各个单灯控制器的控制策略和/或查询策略，并通过集中管控器发送至单灯控制器；也用于对各个集中管控子系统上传的路灯信息进行汇总处理和综合监控。

本发明基于路灯、隧道灯、景观灯、商业照明、学校机关、医院、工厂、车站及机场等城市中各类场所的照明需求，创造性将为每个灯具配置的单灯控制器采用ZigBee/LoRa网络与集中管控器形成自组网，而集中管理器采用GPRS通信方式(或其他3G/4G/NET互联网Internet方式)与综合控制中心联网。本发明通过如上物联网构造实现对各类灯具的远程集中控制与管理，能够有效提升公共照明管理水平，降低维护和管理成本，同时还通过实时监控每个集中管理器和灯具的运行情况，其在发现异常情况时及时上报到综合控制中心，以便于工作人员快速定位异常装置并进行检修。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

进一步地，综合控制中心包括：多链路通信模块，用于通过GPRS/3G/4G/RJ45与各个集中管控器进行通信；策略生成模块，用于依据各个单灯控制器的上传信息和/或用户需求生成对应的控制策略，并通过集中管控器下发到对应的单灯控制器。其中，控制策略包括：亮度控制策略、用电参数采集策略、环境信息采集以及信息查询策略；监测控制模块，用于对各个单灯控制器的上传信息进行汇总处理和综合监控，在单灯控制器的上传信息超过设定的阈值时，判定该单灯控制器对应的灯具为异常工作状态；可视化模块，用于以图像和/或表格的形式显示各个单灯控制器的上传信息以及标明处于异常工作状态的灯具；存储模块，用于保存各个单灯控制器的上传信息以及依据上传信息所生成的控制策略。基于上述模块，综合控制中心可以实现以下功能：

(1)综合控制中心通过集中管控器发布命令可以任意控制箱内的每一个回路；(2)综合控制中心通过集中管控器可以任意zigbee/LoRa网络中的每一个单灯。并对每个灯具的关键用电参数(电压、电流、电能耗、功率、功耗等)进行采集和分析处理；(3)综合控制中心地图上添加集中管控器后可以很方便的监控到每个箱变的运行情况；(4)通过与国网电表连接，可以从综合控制中心直接发送抄表指令，读取当前电表的用电情况；(5)平台实时监控能源消耗情况，做到节约看得见；(6)实时监控每个集中管理器运行情况，发现异常情况即时上报，做到检修快速化、准确化；(7)实时监控道路每个灯具运行情况，发现异常情况即时上报，做到检修快速化、准确化；(8)通过控制综合控制中心设置可以自动控制回路开关、电表抄表，实现无人运行；(9)存储运行信息，实现平台历史记录可追溯。

同时，综合控制平台可以根据用户预设间隔时间向集中管控器查询运行情况，并把数据存入存储模块，以便以后查询并生成各种图表。在GIS的基础上，以图形窗口、分层分区的形式，对设备进行管理。具体包括对设备档案的管理，管理所有路灯系统设备档案和用户档案；统计报表，自动生成路灯管理所需用的各种生产月、年报表如亮灯率报表、故障分类统计报表、设备资产统计报表等。综合控制平台能够提供一组完整的工具软件，帮助工作人员通过对集中管控器采集的数据进行分析，快速而准确的确定路灯设备所发生的故障，在电气接线图上以闪烁和动画的形式显示出故障电气点的位置，并给出处理故障的基本方法，用以形成故障抢修的安排，并在故障恢复后可以生成一定时间周期内的故障报告。

进一步地，如图2所示，智能网关支持4G、LoRa、zigbee、RS232、RS485、GPRS等多种通信方式，并且还设有数字输入输出端口。

进一步地，集中管控器包括：通信协调模块，用于与单灯控制器通信，将综合控制中心的控制策略下发到对应单灯控制器，并接收单灯控制器的上传信息；且通信协调模块支持Zigbee/LoRa通信方式；主控模块，用于依据控制策略和上传信息，实时监控单灯控制器的运行状态；策略存储模块，用于存储综合控制中心发出的控制策略和单灯控制的上传信息；历史数据查询模块，用于供用户对策略存储模块中的历史信息进行查询。

基于上述模块，集中管控器可以实现：接收和发送自组网内的所有路灯控制信号、数据记录、报警处理数据。负责控制自组网内的路灯控制器运行，将综合控制中心的命令下达给单灯控制器，将单灯控制器数据信息反馈给综合控制中心。集中管理器处于综合控制中心和单灯控制器的中间，向上通过GPRS/3G/4G/RJ45与综合控制中心通信，向下则是通过Zigbee通讯协议方式，同各个单灯控制器通信。接收服务器下发的定时策略存储在本地，上报服务器所要查询的数据；可实现本地或者远程的查询与配置；同时可实现策略的查询、修改；也可进行手动实时控制命令和查询命令；接收和发送控制信号、数据记录、报警处理等。较佳地，集中管控器还与国网电表连接，依据综合控制中心发出的抄表策略，读取指定电表的用电情况。

在具体实施例中，在配电箱内安装集中管理器及天线，集中管理器支持单相或三相供电；单灯控制器可以安装在灯头内，同时配置天线，单灯控制器一路输入(供电)，一路输出(开关灯)，单灯控制器串联在驱动电源(要求灯具配置电源支持0-10V调光接口)前端，单灯控制器的信号收发天线可以选用橡胶棒或吸盘天线，根据现场环境确定选用天线。集中管理器可以用螺丝固定安装在路灯配电箱合适位置，集中管控器回路控制开关根据实际负载情况，加装相应规格的交流接触器(根据现场电工安装确定)，保证回路用电安全。

如图3所示，单灯控制器通过Zigbee无线控制灯具，能采集灯具开关、电流、电压采集、计算功率以及功率因数等，支持1路开关和0-10V或者PWM调光接口，支持实时检测灯具状况、缺省亮灯等功能。并在有限的路由深度和网络容量的前提下，具有路灯控制器和中继路由的功能。还设有光照度传感器、气象传感器以及人车检测传感器。

更近一步地，灯具包括设于道路上的智慧路灯和设于楼体中的楼道照明灯。

进而，如图4所示，智慧路灯包括：路灯本体以及设置在路灯本体上的照明组件、无线网络装置、环境监控仪、视频监控装置、显示屏以及通信基站；照明组件、无线传感器、环境监控仪、视频监控装置、显示屏均与单灯控制器连接。通信基站为5G微基站，且搭载在路灯本体上；无线网络装置用于给与路灯连接的智能设备提供无线网络，通过路灯本体安装Wi-Fi的AP热点设备，周边用户可通过连接Wi-Fi热点，实现互联网浏览；环境监控仪用于在单灯控制器的控制下采集预设范围内的环境信息，内置包多种气象传感器，可检测空气温度、湿度，风速、风向，降雨量，紫外线强度，噪声强度，光照度等；显示屏用于在单灯控制器的控制下播放对应的视频资源，支持远程下发信息，譬如发布园区物业管理信息、显示实时气象信息、广告信息等；视频监控装置用于监控智慧路灯预设范围内的人和/或车流量，内置高清摄像头，用户可通过手机端或者PC端24小时远程监控道路画面。

智慧路灯还设有光敏传感器、人车探测传感应器，微波感应波长为大约在1毫米到1米之间，测量方法：微波测量；人体感应距离：0-20米，当行人距离20米，传感器感应到行人靠近(离开)，可根据20-0-20米距离，使灯在0-100-0区间调整亮度；车辆探测距离：0-50米，当行人距离50米，探测传感器感应到车辆行近(驶离)，可根据50-0-50米距离，使灯在0-100-0区间调整亮度。

此外，智慧路灯还设有以供用户在发生紧急事件使用的紧急呼叫按钮和以供用户进行充电的充电桩。遇险民众可以通过一键报警，快速上报事故信息，后台管理中心在接收到信息后，可立即安排人员到现场处理。需要充电的用户则可以通过路灯已有线路取电、取网，实现PC端对充电桩的远程管理，支持手机端充电预约、线上支付等功能。智慧路灯还内置广播音箱，可远程下发音频和实现远程对讲。

智慧路灯还设有可自动跟踪的太阳能收集装置，如图5所示，可自动跟踪的太阳能收集装置包括：光伏组件板、感光装置、旋转平台、多路检测电路以及蓄电池组件；光伏组件板、感光装置、旋转平台、多路检测电路以及蓄电池组件均与单灯控制器连接。光伏组件板设置于旋转平台上；多个感光装置布设于光伏组件板的四周，用于获取实时光照信息。单灯控制器依据获取的实时光照信息，得到入射光线的高度角和方位角，进而依据入射光线的高度角和方位角通过控制方位角调整电机和高度角调整电机分别调整光伏组件板的高度角和方位角，以达到入射光照量最大。

进一步地，如图6所示，旋转平台包括：固定安装板10、支撑柱20以及轴承安装平台30；支撑柱20转动安装于轴承安装平台30上，且支撑柱20能够绕第一轴线旋转；固定安装板10转动安装于支撑柱20上，且固定安装板10能够绕第二轴线旋转；光伏组件板安装于固定安装板10上；轴承安装平台30给智慧路灯灯杆40留有容置空间。

其中，第一轴线的方向为竖直方向，第二轴线与第二轴线垂直。

较佳地，支撑柱20中设置有高度角调整电机、方位角调整电机、高度角感应装置以及方位角感应装置。在本发明实施例中，为防止旋转过度使得装置内部发生绞线等问题，因此通过高度角感应装置和方位角感应装置分别用于获取固定安装板10的高度角和方位角，并由单灯控制器控制高度角调整范围和方位角调整范围，或通过设置限位装置来控制高度角调整范围和方位角调整范围。

蓄电池组件设于智慧路灯的灯杆中或埋设于预设地下区域；单灯控制器优先分配光伏组件板给照明组件供电和蓄电池组件充电；在光伏组件板所提供功率低于照明组件和蓄电池组件所需功率时，若满足照明组件供所需功率，则单灯控制器仅分配光伏组件板给照明组件供电，且暂停分配光伏组件板给蓄电池组件充电；若不满足照明组件供所需功率，则单灯控制器仅分配蓄电池组件给照明组件供电。

在可自动跟踪的太阳能收集装置中，综合考虑日照强度和外界环境对光伏系统充电电流的影响，以及蓄电池的性能等。因此，在本发明实施例中采用阶段充电法对蓄电池组件进行充电，当发电过程时，蓄电池两端电压上升到过程电压之前，光伏组件板以最大电流给蓄电池组件充电，当到过充电压之后，再以恒流方式对蓄电池充电，这样不仅可以保证蓄电池既能充满电，而且也不会产生过充的现象，另外，还可以尽可能的延长蓄电池的寿命，从而降低整个装置成本。

另一方面，本发明还提供一种智慧照明灯具的综合控制方法，如图7所示，包括：

S1、综合控制中心通过智能网关获取设于不同区域内的各个集中管控子系统的上传的各个智慧路灯的用电参数、时区、位置信息、预设范围内的环境光信息、预设范围内的人和/或车的流量以及距离信息；

S2、综合控制中心分析时区和位置信息得到各个智慧路灯的不同时段的光照强度，基于先验经验设立不同光照强度对应的亮度调节方案，并将亮度调节方案存储于预设的方案匹配库中；

S3、综合控制中心依据各个智慧路灯的用电参数、预设范围内的环境光信息、预设范围内的人和/或车的流量以及距离信息，在方案匹配库中进行方案匹配；

S4a、在匹配到对应的亮度调节方案时，综合控制中心通过智能网关将该亮度调节方案下发至各个集中管控子系统中对应的单灯控制器；

S4b、在未匹配到对应的亮度调节方案时，综合控制中心依据各个智慧路灯的用电参数、预设范围内的环境光信息、预设范围内的人和/或车的流量以及距离信息，制定相应的亮度控制策略，并通过智能网关将亮度控制策略下发至各个集中管控子系统中对应的单灯控制器；同时，每一次制定亮度控制策略均保存至方案匹配库中。

S5、每一个单灯控制器依据接收到的亮度控制策略，在不同时间段依据人和/或车流量动态地调节智慧路灯的亮度；

其中，亮度控制策略包括：各个智慧路灯的开或关、照明时间以及照明亮度，且相邻的智慧路灯之前的亮度差值为λ，0＜λ≤0.1。

如图8所示，步骤S4包括：

S41、单灯控制器第一次接收到的亮度控制策略时，在照明时间内控制对应的智慧路灯调节至控制策略中指定的照明亮度；

S42、综合控制中心依据实时获取的人和/或车与智慧路灯的距离信息，得到人和/或车的行进趋势，进而依据人和/或车的行进趋势，输出更新的亮度控制策略至单灯控制器；

S43、单灯控制器依据更新的亮度控制策略，动态地调整智慧路灯的亮度，直至人和/或车与智慧路灯的距离满足预设距离，将智慧路灯关闭。

如图9所示，本发明的控制策略具体为：首先，初始化所有设备；其次，依据获取的日照时间和环境光信息判断智慧路灯否达到开灯条件；接着，若达到开灯条件就智慧路灯开启并保持预设亮度；继而，依据获取的人和/或车流量是否满足照明条件；若不满足，则将智慧路灯调节至控制策略中指定亮度；实时获取人和/或车的距离智慧路灯的距离信息，进一步得到人和/或车的行进趋势；依据人和/或车的行进趋势，动态调节智慧路灯亮度，并判断智慧路灯是否达到关灯条件；最后，若达到关闭条件，则将智慧路灯关闭。

其中，当智慧路灯的预设范围内同时存在人和车时，综合控制中心通过视频监控装置获取智慧路灯拍摄的多张人和车的图像。

综合控制中心对多张人和车的图像依据预设的视角变换参数进行视角转换，获得多张视角转换图；视角转换图包括：车占图像面积70％以上的第一视角转换图、人占图像面积70％以上的第二视角转换图以及人车占比相差不超过10％的第三视角转换图。

综合控制中心基于多张视角转换图经比对组合，得到车辆的视角盲区。此外，还可以针对多张视角转换图进行特征提取，以加快处理时间。

综合控制中心依据车辆的视角盲区并结合人和/或车的行进趋势，更新亮度控制策略，以使车辆视角盲区减少至预设范围。

应用如上控制方法，可实现：(1)道路路灯单灯开关、后半夜调光控制(需现有灯具支持0-10V或者PWM调光接口)等特殊情况下控制、季节开灯、灯具电压，电流，功率因数的采集，故障报警等功能；(2)可实现路灯灯具分开控制，精确控制到每个回路；(3)根据当地实际路灯管理的需求，通过路灯照明管理系统可以配置各种灵活的控制策略(如节假日模式、深夜模式)，支持根据经纬度或者定时控制实现楼体亮化及道路灯全开或全关等控制方法；(4)根据实际需求，可选增加相关传感器，满足灵活扩容灯控管理的需求；如可增加光照度采集系统实现对路灯开关时间与调光联动设置、增加智能电能可以现实配电箱的能耗统计，可跟据实际情况增设人流量、车流量传感器进行开关灯或实时调光的控制功能，根据天气、季节不同适时开灯等；(5)平板交互：提供可上网的平板电脑，通过登录软件，现场展示、控制现场设备。应用上述方法能根据智慧路灯的实际情况进行照明策略制定，能够实现各个路灯节点处的精确照明控制，提高电能的利用率。

综上所述，本发明提供了一种智慧照明灯具的综合控制系统以及控制方法，本发明采用集散式控制的监控方式提高了路灯控制的实时性，可以根据季节、气候以及特殊节假日的需要，控制全市区任何一盏路灯的开关，提高亮灯的一致性，又可避免由于钟控器走时不准或失控而造成的电能浪费，做到适时、适度照明。同时，采用综合控制平台后，每个单灯的状态可以及时反馈到控制中心，运行和管理人员足不出户即可了解到各处开关灯情况，既节省了巡灯运行费用，又大大缩短响应处理时间，并可通过完善的故障诊断功能，及时发现故障隐患，做到防患于未然。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。