一種基於多傳感器信息融合的led路燈故障診斷系統和方法
2023-06-12 12:33:01
一種基於多傳感器信息融合的led路燈故障診斷系統和方法
【專利摘要】本發明公布一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統和方法。本系統包括光強傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、氣壓傳感器、電流傳感器、單片機、存儲器、GPRS模塊、城市路燈檢測中心。本方法是光強傳感器等多種傳感器採集路燈的工作狀態數據；存儲器用來存儲路燈正常工作狀態的數據；單片機將傳感器採集的數據與存儲器中路燈正常工作狀態的數據，進行融合處理；GPRS模塊接收單片機處理後的數據，並通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心；城市路燈檢測中心對接收到的路燈工作狀態數據，再進行融合處理，並進行故障決策，採取相應的措施。該故障診斷系統，能夠加強LED路燈故障檢測時效性，對出現故障的路燈迅速做出安全檢查，提高LED路燈的可靠性。
【專利說明】一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED路燈的智能裝置，尤其涉及的是一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統和方法，對LED的工作狀態進行實時檢測，並對LED路燈的故障進行實時診斷，從而及時採取相關措施。
【背景技術】
[0002]LED是新型固態冷光源，其能效高、壽命長、結構簡單、體積小、重量輕、響應速度快、抗震性能好以及光譜全彩等特點，使得它在各種場合得到了廣泛的應用。尤其是在節能和環保方面，LED燈比起普通白熾燈和螢光燈具有明顯的優勢，是目前學術界、產業界和政府部門關注的研究熱點。LED光源高能效的特點，能夠在照明節電上發揮巨大作用。半導體照明是目前國家重點扶持的新興產業，而大功率LED是半導體照明的關鍵器件。而最終能否實現半導體照明，有賴於大功率LED光效和可靠性問題的解決。對LED可靠性的研究是提高其可靠性的前提與基礎。
[0003]目前，所使用的大功率LED路燈大部分採用的是簡單的直接照明。它們都缺乏必要的智能裝置，即使具備必要的智能裝置，功能也比較單一。主要是通過單一的光強傳感器，檢測環境的光的強度，通過內部的自動控制裝置，或者是通過遠程遙控的方法，以實現LED路燈的自動開關。有的是通過調節LED路燈中電流的大小，在人少、車少的時候調節LED路燈的亮度，已達到節能的目的。在路燈的故障檢測方面也比較被動，採用的是定期集中檢查的方法。由於城市道路照明的重要性，假如路燈出現緊急故障，又沒有及時地發現並採取相應的措施加以解決，這將有可能造成嚴重的事故。這些都無法有效地提高LED路燈可靠性。因為一個LED路燈出現故障損壞，本身就是最大的不可靠。同時對出現的故障又不能及時地加以排查解決，可靠性更加會大大降低。
【發明內容】
[0004]本發明針對上述技術中出現的一些問題，提供了一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統和方法。本系統能夠實時檢測LED路燈的工作狀態，對路燈出現的故障，能夠及時地排查並採取措施。這將會大大提高LED路燈的可靠性。
[0005]本發明還提供了一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷方法。使用該方法實現上述裝置的功能，將會非常的簡單、方便、可靠。
[0006]為實現上述的目的，本發明採用的技術方案如下:
一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統:包括光強傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、單片機處理器、存儲器、GPRS模塊、城市路燈檢測中心。其中各個傳感器均通過I/O接口與單片機處理器連接，存儲器則通過地址總線和數據總線與單片機連接，GPRS模塊的TXDO埠與單片機的TXD埠連接，通過接受單片機傳送過來的融合數據，然後向外發送出去，城市路燈檢測中心根據接收到的數據再進行相關的融合處理。
[0007]光強傳感器選用的是數字光強傳感器TSL2560，可直接將採集的光的強度數據轉換成串行的數位訊號，以供單片機處理。主要用來檢測燈具光的強度大小。它用來判斷LED燈的亮度是否滿足路燈的照明需求。
[0008]溫度傳感器選用的是數字溫度傳感器DS18B20，可直接將採集的溫度數據轉換成串行的數位訊號，以供單片機處理。主要用來檢測燈具的溫度大小。主要用來判斷LED的工作溫度是否超過了規定的數值。
[0009]溼度傳感器選用的是數字溼度傳感器HS1101LF，能夠直接將採集的相對溼度數據轉換成數位訊號，供單片機處理。主要是用來檢測燈具的相對溼度大小。因為溼度過大，這會對燈具的電氣安全造成隱患。
[0010]氣壓傳感器選用的是數字氣壓傳感器BMP805，能夠直接將採集的燈具氣壓數據轉換成數位訊號，供單片機處理。主要用來檢測燈具腔體內部的氣壓大小。因為LED工作時，由於熱量傳遞，燈具腔體內部溫度升高，會造成與外部空氣的壓差，增加燈具內壁壓力，力口速燈具的老化。
[0011]電流傳感器選用的是數字電流傳感器T50213(CST013-01)，可直接將測量的電流數據轉換成數位訊號，以供單片機處理。主要用來檢測燈具內部電流的大小。由於電網的負載作用和雷擊的感應，從電網系統中會產生浪湧電流。該浪湧電流會造成LED的損壞。當產生浪湧電流時產生，判斷是否採取相關措施。
[0012]存儲器採用的是W29C040。存儲器中存儲的是LED路燈正常工作時的狀態數據。
[0013]單片機處理器選用的是單片機MCS-51。單片機將多種傳感器所檢測到的數據與存儲器中存儲的數據，進行融合處理。
[0014]GPRS模塊採用的是西門子公司的MC55。GPRS模塊將接收到的微處理器融合處理後的數據，通過GPRS網絡傳遞給城市的路燈檢測中心。
[0015]城市路燈檢測中心對接收到的工作狀態數據，再進行融合處理，並進行相應的決策分析，並判斷是否出現故障以採取措施。
[0016]一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷方法，採用上述系統進行操作，其特徵在於，操作步驟如下:
步驟一、在檢測路燈的故障時，首先由安裝在LED路燈腔體內各種傳感器，採集LED工作狀態的數據。
[0017]步驟二、傳感器將採集的信息數據，如溫度T、相對溼度RH、腔體內氣壓P、發光強度1、電路中電流I。經過A/D轉換，生成數位訊號輸出，從而完成初步的數據信息處理。
[0018]步驟三、單片機將接收到的數據進行特徵大小的提取，再通過讀取存儲器中的數據，把這些特徵數據進行融合處理。
[0019]步驟四、GPRS模塊再將這些數據，通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心；城市路燈檢測中心將接收到的數據與已有的對策知識庫進行融合，並進行態勢評估，判斷LED是否出現故障；如果出現LED的溫度太高、腔體內溼度大等情況，則進行決策制定，採取相應的措施，以達到排除故障的目的；否則不採取措施。
[0020]本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著技術進步:通過融合來自不同傳感器的信息，增強LED路燈的故障檢測性能。同時由於採用多傳感器同時檢測，使得一個傳感器探測的結果可以通過其他傳感器加以確認，提高檢測信息的可靠度。這套故障診斷系統提高了檢測數據的精度，降低了檢測數據的不確定性和模糊性，並且使得整個路燈檢測系統具有更好的態勢感知和推理能力，極大地增強路燈檢測系統的魯棒性和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1:LED路燈故障診斷系統的結構框圖；
圖2:LED路燈故障診斷方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和優選實施例對本發明作進一步說明。
[0023]實施例一:參見圖1，本基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統。它包括光強傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、氣壓傳感器、電流傳感器、單片機處理器、存儲器、GPRS模塊和城市路燈檢測中心，其特徵在於:各個傳感器均通過I/O接口與單片機處理器連接，存儲器則通過地址總線和數據總線與單片機連接，GPRS模塊的TXDO埠與單片機的TXD埠連接，通過接受單片機傳送過來的融合數據，然後向外發送出去，城市路燈檢測中心根據接收到的數據再進行相關的融合處理。
[0024]實施例二:本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:所述光強傳感器選用的是數字光強傳感器TSL2560，可直接將採集的光的強度數據轉換成串行的數位訊號，以供單片機處理，主要用來檢測燈具光的強度大小。所述的溫度傳感器選用的是數字溫度傳感器DS18B20，可直接將採集的溫度數據轉換成串行的數位訊號，以供單片機處理，主要用來檢測燈具的溫度大小。所述的溼度傳感器選用的是數字溼度傳感器HS1101LF，能夠直接將採集的相對溼度數據轉換成數位訊號，供單片機處理，主要是用來檢測燈具的溼度大小。所述的氣壓傳感器選用的是數字氣壓傳感器BMP805，能夠直接將採集的燈具腔內氣壓數據轉換成數位訊號，供單片機處理，主要用來檢測燈具腔體內部的氣壓大小。所述的電流傳感器選用的是數字電流傳感器T50213(CST013-01)，可直接將測量的電流數據轉換成數位訊號，以供單片機處理，主要用來檢測燈具內部電流的大小。所述的存儲器採用的是W29C040，存儲器中存儲的是LED路燈正常工作時的狀態數據。所述的單片機處理器選用的是單片機MCS-51，單片機將多種傳感器所檢測到的數據與存儲器中存儲的數據，進行融合處理。所述的GPRS模塊採用的是西門子公司的MC55，GPRS模塊將接收到的微處理器融合處理後的數據，通過GPRS網絡傳遞給城市的路燈檢測中心。所述城市路燈檢測中心對接收到的工作狀態數據，再進行融合處理，並進行相應的決策分析，判斷是否出現故障以採取措施。
[0025]實施例三:參見圖2，本基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷方法，採用根據權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統進行操作，操作步驟如下:
1)多傳感器採集數據:在檢測路燈的故障時，首先由安裝在LED路燈腔體內各種傳感器，採集LED工作狀態的數據；
2)數據信息處理:由於採用的傳感器是數字傳感器，自身就具有A/D轉換功能。傳感器將採集的信息數據，如溫度T、相對溼度RH、腔體內氣壓P、發光強度1、電路中電流I。經過A/D轉換，生成數位訊號輸出，從而完成初步的數據信息處理。
[0026]3)信息特徵提取，特徵信息的融合:單片機將接收到的數據進行特徵大小的提取，再通過讀取存儲器中的數據，把這些特徵數據進行融合處理；
4)信息的態勢評估:GPRS模塊再將這些數據，通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心；城市路燈檢測中心將接收到的數據與已有的對策知識庫進行融合，進行態勢評估，判斷LED是否出現故障；如果出現LED的溫度太高、腔體內溼度大等情況，則進行決策制定，採取相應的措施，以達到排除故障的目的；否則不採取措施。
[0027]實施例四:圖1所示的是基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統的結構框圖。所示的故障診斷系統主要包括光強傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、電流傳感器、氣壓傳感器、單片機處理器、存儲器、GPRS模塊、城市路燈檢測中心。如圖所示安裝在LED路燈中的光強傳感器用於檢測LED的發光強度，溫度傳感器用於檢測燈具的溫度，溼度傳感器用於檢測燈具腔體的溼度，氣壓傳感器用於檢測燈具腔體的氣壓。這些傳感器檢測路燈的各種工作狀態數據，並直接轉換成數位訊號輸出，傳遞給單片機處理。存儲器用來存儲路燈正常工作時的狀態數據。單片機主要用來對多傳感器採集的信息與存儲器中的數據進行融合處理。緊接著把融合處理後的數據發送給GPRS模塊，GPRS模塊通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心。城市路燈檢測中心對路燈發送過來的融合數據，與已有的對策知識庫再進行融合處理，並進行態勢評估，判斷LED是否出現故障。如果LED出現故障，則採取相應的措施，達到排除故障的目的。
[0028]實施例五:圖2所示的是基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷方法的流程圖。
[0029]I)在檢測路燈的故障時，首先由安裝在LED路燈腔體內各種傳感器，採集LED工作狀態的數據。
[0030]2)由於採用的傳感器是數字傳感器，自身就具有A/D轉換功能。傳感器將採集的信息數據，如溫度T、相對溼度RH、腔體內氣壓P、發光強度1、電路中電流I。經過A/D轉換，生成數位訊號輸出，從而完成初步的數據信息處理。
[0031]3)單片機將接收到的數據進行特徵大小的提取，再通過讀取存儲器中的數據，把這些特徵數據進行融合處理，然後將這些數據傳遞給GPRS模塊。
[0032]4) GPRS模塊再將這些數據，通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心；城市路燈檢測中心將接收到的數據與已有的對策知識庫融合，並進行態勢評估，判斷LED是否出現故障。如果出現LED的溫度太高、腔體內溼度大等情況，則進行決策制定，採取相應的措施，以達到排除故障的目的。例如直接把這個節點的路燈關閉，以防止溫度過高造成LED路燈損壞，或者派遣工作人員到路燈的現場，更換相關的設備；否則不採取措施。
【權利要求】
1.一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統；它包括光強傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、氣壓傳感器、電流傳感器、單片機處理器、存儲器、GPRS模塊和城市路燈檢測中心，其特徵在於:各個傳感器均通過I/O接口與單片機處理器連接，存儲器則通過地址總線和數據總線與單片機連接，GPRS模塊的TXDO埠與單片機的TXD埠連接，通過接受單片機傳送過來的融合數據，然後向外發送出去，城市路燈檢測中心根據接收到的數據再進行相關的融合處理。
2.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的光強傳感器選用的是數字光強傳感器TSL2560，可直接將採集的光的強度數據轉換成串行的數位訊號，以供單片機處理，主要用來檢測燈具光的強度大小。
3.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的溫度傳感器選用的是數字溫度傳感器DS18B20，可直接將採集的溫度數據轉換成串行的數位訊號，以供單片機處理，主要用來檢測燈具的溫度大小。
4.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的溼度傳感器選用的是數字溼度傳感器HS1101LF，能夠直接將採集的相對溼度數據轉換成數位訊號，供單片機處理，主要是用來檢測燈具的溼度大小。
5.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的氣壓傳感器選用的是數字氣壓傳感器BMP805，能夠直接將採集的燈具腔內氣壓數據轉換成數位訊號，供單片機處理，主要用來檢測燈具腔體內部的氣壓大小。
6.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的電流傳感器選用的是數字電流傳感器T50213(CST013-01)，可直接將測量的電流數據轉換成數位訊號，以供單片機處理，主要用來檢測燈具內部電流的大小。
7.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的存儲器採用的是W29C040，存儲器中存儲的是LED路燈正常工作時的狀態數據。
8.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的單片機處理器選用的是單片機MCS-51，單片機將多種傳感器所檢測到的數據與存儲器中存儲的數據，進行融合處理。
9.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述的GPRS模塊採用的是西門子公司的MC55，GPRS模塊將接收到的微處理器融合處理後的數據，通過GPRS網絡傳遞給城市的路燈檢測中心。
10.如權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統，其特徵在於:所述城市路燈檢測中心對接收到的工作狀態數據，再進行融合處理，並進行相應的決策分析，判斷是否出現故障以採取措施。
11.一種基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷方法，採用根據權利要求1所述的基於多傳感器信息融合的LED路燈故障診斷系統進行操作，操作步驟如下: 1)多傳感器採集數據:在檢測路燈的故障時，首先由安裝在LED路燈腔體內各種傳感器，採集LED工作狀態的數據； 2)數據信息處理:由於採用的傳感器是數字傳感器，自身就具有A/D轉換功能；傳感器將採集的信息數據，如溫度T、相對溼度RH、腔體內氣壓P、發光強度1、電路中電流I ;經過A/D轉換，生成數位訊號輸出，從而完成初步的數據信息處理；3)信息特徵提取，特徵信息的融合:單片機將接收到的數據進行特徵大小的提取，再通過讀取存儲器中的數據，把這些特徵數據進行融合處理； 4)信息的態勢評估:GPRS模塊再將這些數據，通過GPRS網絡傳遞給城市路燈檢測中心；城市路燈檢測中心將接收到的數據與已有的對策知識庫進行融合，進行態勢評估，判斷LED是否出現故障；如果出現LED的溫度太高、腔體內溼度大等情況，則進行決策制定，採取相應的措施，以達到排除故障的目的；否則不採取措施。
【文檔編號】G05B23/02GK103901876SQ201410084789
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】劉麗蘭, 馬仁飛, 何晶晶, 劉超, 幹黃標 申請人:上海大學