專利名稱：一種基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)與處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它將無(wú)處不在的終端設(shè)備，包括傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及攜帶無(wú)線終端的個(gè)人與車(chē)輛等，通過(guò)各種形式的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。十八大報(bào)告明確提出了 2020年全面建成小康社會(huì)的主要目標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)走中國(guó)特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。智慧城市就是利用各種的感知設(shè)備和智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市管理各方面監(jiān)測(cè)和全面感知，并與業(yè)務(wù)流程智能化集成，繼而主動(dòng)做出響應(yīng)，促進(jìn)城市各個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)和諧高效地運(yùn)行。物聯(lián)網(wǎng)是智慧城市建設(shè)的一個(gè)重要基石和環(huán)節(jié)。然而，在智慧城市物聯(lián)網(wǎng)的具體實(shí)施中，面臨著以下兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題:(I)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的供電問(wèn)題；(2)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題。盡管目前存在著許多關(guān)于這兩個(gè)問(wèn)題的解決方案，例如，采用能量收集方法來(lái)為傳感器節(jié)點(diǎn)收集能源，又或者采用超低功耗的芯片來(lái)延長(zhǎng)傳感器的工作壽命，然而，這些方法都面臨著能量需求和供給的缺口問(wèn)題，將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)僅僅停留在學(xué)術(shù)研究的水平。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)。該物聯(lián)網(wǎng)包括:遍布全市的智能路燈，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和中央監(jiān)控服務(wù)器。所述的智能路燈，裝備有智能傳感模塊和無(wú)線通信模塊。其中智能傳感模塊用于感知周?chē)h(huán)境條件和實(shí)現(xiàn)故障診斷；無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)路燈之間組網(wǎng)和通信。所述的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，用于路燈之間組網(wǎng)和通信，并且與中央監(jiān)控服務(wù)器通信。所述的中央監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控中心可按照地理信息系統(tǒng)(GeographicInformation System, GIS)的方式查詢/控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一蓋路燈的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)路燈的智能化控制；另一方面，路燈上安裝的智能傳感模塊可以采集路燈周?chē)男畔ⅲ瑸槌鞘泄芾砗头?wù)提供精確的、網(wǎng)格化的/[目息。所述的智能傳感模塊包括溫度傳感器、光照度傳感器、集成化風(fēng)速/風(fēng)向傳感器等，可以提供城市道路的精確的氣象信息。所述的智能傳感模塊還包括噪聲傳感器、交通流量傳感器等，可以提供城市道路的精確的交通信息。所述的無(wú)線通信模塊可以采用Zigbee無(wú)線通信協(xié)議，通過(guò)自組織和無(wú)線線路的功能可以提供多個(gè)數(shù)據(jù)通路。當(dāng)最優(yōu)路徑出現(xiàn)故障時(shí)，冗余的其他通路提供相應(yīng)的路徑。因此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縮短了信息傳輸?shù)难舆t并提高了通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
所述的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，可以采用GRPS和3G通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)與路燈物聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)Zigbee子網(wǎng)的路由器通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)路燈的尋址和通信。本發(fā)明一方面可以使得城市的路燈管理部門(mén)能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控每一盞路燈，對(duì)路燈的運(yùn)行狀況了如指掌；另一方面，通過(guò)在路燈上加裝智能傳感模塊，能夠獲得整個(gè)城市范圍內(nèi)精確的、網(wǎng)格化的氣象、交通和環(huán)境等信息，為構(gòu)建智慧城市提供精細(xì)的數(shù)字化信息。


圖1是本發(fā)明的一種基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的智能化路燈內(nèi)部功能模塊示意 圖3是本發(fā)明的中央監(jiān)控服務(wù)器的功能模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的路燈遠(yuǎn)程控制功能示意 圖5是本發(fā)明的路燈物聯(lián)網(wǎng)智慧城市數(shù)據(jù)處理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)100如圖1所示，包括由智能化路燈101、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)102和中央監(jiān)控服務(wù)器103。其工作流程描述如下:智能化路燈101中的每個(gè)路燈，獲取當(dāng)前位置的氣象、環(huán)境或交通等信息，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)102，發(fā)送到中央監(jiān)控服務(wù)器103上；另一方面，中央監(jiān)控服務(wù)器103，也可以通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)102，將控制指令發(fā)送到智能化路燈101中的每一盞路燈上。與現(xiàn)有的路燈遠(yuǎn)程控制技術(shù)不同，本發(fā)明采用Zigbee自組網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)I個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器即可控制上百盞路燈，大大降低了路燈網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本；另外，路燈作為物聯(lián)網(wǎng)傳感器的節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)城市中有路燈的地方就可獲得傳感器信息，為城市管理提供精細(xì)化的信息。如圖2所示，所述的智能化路燈101，包括:溫度傳感器201，用于采集周?chē)h(huán)境的氣溫；照度傳感器202，用于采集周?chē)h(huán)境的光照；集成化的風(fēng)速/風(fēng)向傳感器203，用于采集周?chē)h(huán)境的風(fēng)速/風(fēng)向；中央處理單元203，用于采集、控制和處理各種傳感器的信息；無(wú)線通信模塊205，用于實(shí)現(xiàn)與通信網(wǎng)絡(luò)的交互；以及路燈必備的電源驅(qū)動(dòng)模塊206等。顯而易見(jiàn)，本物聯(lián)網(wǎng)傳感器平臺(tái)還可以根據(jù)具體應(yīng)用需求，集成其他的傳感器204。所述溫度傳感器201可以是DS18B20單線智能溫度傳感器。該傳感器采用“單線”總線技術(shù)，通過(guò)串行接口可以直接輸出被測(cè)溫度值的數(shù)字信號(hào)，體積小巧，應(yīng)用簡(jiǎn)便。它的測(cè)溫范圍是-55 —+125°C。所述照度傳感器202可以是LX1970可見(jiàn)光亮度傳感器。它是一種能實(shí)現(xiàn)人眼仿真的集成化傳感器，峰值發(fā)光波長(zhǎng)為520 nm，非線性誤差小，重復(fù)性好。所述集成化風(fēng)速/風(fēng)向傳感器203可以是一種集成化的固態(tài)硅基風(fēng)速傳感器。這種傳感器采用微電子工藝加工制備，在芯片上集成了硅電阻加熱元件和溫度傳感器，通過(guò)測(cè)量溫度梯度來(lái)計(jì)算出風(fēng)速和風(fēng)向，風(fēng)速檢測(cè)范圍是0.l-25m/s，誤差為0.5m/s。所述的無(wú)線通信模塊205可以是一種Zigbee無(wú)線通信模塊。多個(gè)Zigbee無(wú)線通信模塊可以采用網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立數(shù)百個(gè)路燈之間的自組織網(wǎng)絡(luò)。它是一種高可靠性的AdHoc網(wǎng)絡(luò)(一種無(wú)中心自組織的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò))，與集群樹(shù)狀網(wǎng)不同的是，具有路由功能的節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行通訊，從而網(wǎng)狀網(wǎng)通過(guò)自組織和無(wú)線線路的功能可以提供多個(gè)數(shù)據(jù)通路。當(dāng)最優(yōu)路徑出現(xiàn)故障時(shí)，冗余的其他通路提供相應(yīng)的路徑。因此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)縮短了信息傳輸?shù)难舆t并提高了通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性。所述無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)102可以是無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS、第三代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)3G或第四代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)4G，用于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)傳感器信息的上行和下行傳輸。如圖3所示，中央監(jiān)控服務(wù)器103包括:物聯(lián)網(wǎng)信息接收模塊301，用于接收路燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的傳感器信息；路燈物聯(lián)網(wǎng)信息處理模塊302，用于處理接收到的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的傳感器信息；路燈物聯(lián)網(wǎng)信息存儲(chǔ)模塊303，用于存儲(chǔ)關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)信息；路燈物聯(lián)網(wǎng)信息顯示模塊304，用于采用合適的形式把數(shù)據(jù)顯示給城市管理者。路燈物聯(lián)網(wǎng)信息處理模塊302包括以下功能:
顯示城市中每一盞路燈的運(yùn)行狀態(tài)，包括正常、警告和故障等工作狀態(tài)；另外，還可以對(duì)每一盞路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種模式。如圖4所示。根據(jù)路燈智能傳感模塊返回的信息，顯示城市道路中的溫度、光照、風(fēng)速/風(fēng)向，以及噪聲和交通狀況等三維地圖，為城市管理提供精細(xì)化的數(shù)據(jù)。在繪制三維地圖時(shí)，可以采用空間數(shù)據(jù)插值的方法，計(jì)算出路燈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)。如圖5所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書(shū)確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說(shuō)明，而是由權(quán)利要求書(shū)的范圍來(lái)確定的。
權(quán)利要求
1.一種基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)，其特征在于，包括:遍布整個(gè)城市的智能路燈，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和中央監(jiān)控服務(wù)器；智能路燈用于城市道路照明和采集路燈周邊的氣象、環(huán)境或交通信息，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行雙向通信。
2.如權(quán)利要求1所述的智能路燈，裝備有智能傳感模塊和無(wú)線通信模塊；其中智能傳感模塊用于感知周?chē)h(huán)境條件和實(shí)現(xiàn)故障診斷；無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)路燈之間組網(wǎng)和通信。
3.如權(quán)利要求2所述的智能傳感模塊，包括溫度傳感器、光照度傳感器、集成化風(fēng)速/風(fēng)向傳感器等，可以提供城市道路的精確的氣象信息。
4.如權(quán)利要求2所述的智能傳感模塊，還包括噪聲傳感器、交通流量傳感器等，可以提供城市道路的精確的交通信息。
5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，采用Zigbee無(wú)線通信協(xié)議，通過(guò)自組織和無(wú)線線路的功能可以提供多個(gè)數(shù)據(jù)通路；當(dāng)最優(yōu)路徑出現(xiàn)故障時(shí)，冗余的其他通路提供相應(yīng)的路徑；并且通過(guò)GPRS或者3G通信網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)路燈的尋址和通信。
6.如權(quán)利要求1所述的中央監(jiān)控服務(wù)器，可按照地理信息系統(tǒng)(GeographicInformation System, GIS)的方式查詢/控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一蓋路燈的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)路燈的智能化控制；另一方面，路燈上安裝的智能傳感模塊可以采集路燈周?chē)男畔?，為城市管理和服?wù)提供精確的、網(wǎng)格化的/[目息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于路燈的智慧城市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)是，包括遍布整個(gè)城市的智能路燈，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和中央監(jiān)控服務(wù)器。智能路燈用于城市道路照明和采集路燈周邊的氣象、環(huán)境或交通信息，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行雙向通信。利用本發(fā)明，城市管理者可按照地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)的方式查詢/控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一盞路燈的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)路燈的智能化控制；另一方面，路燈上安裝的智能傳感模塊可以采集路燈周?chē)男畔?，為城市管理和服?wù)提供精確的、網(wǎng)格化的信息。
文檔編號(hào)H04L29/08GK103118116SQ20131004319
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者蔡浩原, 張俊寶 申請(qǐng)人:新疆華晶光電科技有限公司