一种带有检测装置的高杆灯及其故障检测方法与流程

1.本发明涉及高杆灯技术领域，具体为一种带有检测装置的高杆灯及其故障检测方法。


背景技术：

2.高杆灯广泛应用在需要高强度，大面积照明的机场、广场和十字路口等区域。传统的高杆灯，不具备故障检测装置，无法对高杆灯进行全面的检测，管理中心也无法及时获取高杆灯的工作状态，以便提前发现高杆灯的工作隐患；在高杆灯故障发生时，只能依靠人工去逐项排查故障点，需要消耗大量的人工和时间成本，维护效率低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种高速公路用横风检测防护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有检测装置的高杆灯，包括灯杆，设置在灯杆上部的若干led照明灯和用于控制led照明灯开关的开关装置，还包括设置在灯杆底部的检测装置，所述检测装置用于检测led照明灯工作状态。
5.优选的，所述检测装置包括外壳、中央处理单元，电弧检测模块、led灯检测模块，所述外壳套设在灯杆的底部，所述中央处理单元设置在外壳内部，所述电弧检测模块用于检测与开关装置的电弧情况，所述led灯检测模块用于检测led灯的工作情况，所述中央处理单元与理电弧检测模块和led灯检测模块连接。
6.优选的，所述中央处理单元包括中央处理模块、存储模块、i/o接口模块、a/d转换模块、检测电源输出模块、电流采集模块、电压采集模块、物联网通信模块和北斗定位模块，所述中央处理模块分别与存储模块、i/o接口模块和a/d转换模块连接，所述物联网通信模块、北斗定位模块、电流采集模块和电压采集模块分别与i/o接口模块连接。
7.优选的，还包括图像检测模块，所述图像检测模块包括安装环和设置在安装环上且数量与led灯数量匹配的球型摄像头，所述安装环以可拆卸方式安装在灯杆表面，所述球型摄像头通过i/o接口模块与中央处理单元连接。
8.一种带有检测装置的高杆灯的故障检测方法，包括以下步骤：
9.s1、对开关装置的电弧检测；
10.s2、对led照明灯内部的灯珠进行检测；
11.s3、图像检测。
12.优选的，所述步骤s1包括以下子步骤：
13.s1.1、数据采样：通过电流采集模块和电压采集模块，按照预定的采样频率和采样周期进行数据采样；
14.s1.2、数据处理：包括以下步骤：
15.s1.2.1依据电流大小和采样数据中的特征来判断故障类型，如果电流大于预定值
但采样数据的特征存在异常，则判断为串联电弧故障；如果电流大于预定值且采样数据的特征没有异常，则判断为并联电弧故障；
16.s1.2.2、计算并检测工频电压的大小；
17.s1.2.3、执行动作，依据采样数据处理的处理结果，执行断开动作或者不执行断开动作，如果执行断开动作，则整个电弧故障检测方法结束，如果不执行断开动作，则回到步骤s1.1继续进行数据采样，重复上述的步骤。
18.优选的，所述步骤s1.2.1中判断并联电弧故障的采样数据包括：电弧脉冲的数量、电弧突变的数量和电弧半波的数量，将采样数据与各自的阈值比较，做出判断结果；
19.所述步骤s1.2.1中判断串联电弧故障的采样数据包括：电弧脉冲个数、奇异点个数和规定数值点，所述电弧脉冲通过判断是否存在极大极小值的转变过程来检测；所述数值突变是通过判断是否存在零值与非零值转变过程来检测；所述奇异点是通过比较该点数值与相邻两点的值来检测；规定数值点包括记录第一个与第二个达到规定阈值的数值的位置与大小；电弧突变是通过判断是否存在与相邻两个周期无线性关系的奇异点来检测。
20.优选的，所述步骤s2中包括以下子步骤：
21.s2.1、采集led照明灯灯珠的模拟信号：检测电源输出模块向led照明灯灯珠两侧施加电压，通过电流采集模块和电压采集模块采集led照明灯的灯珠的电压模拟信号和电流模拟信号；所述步骤s2.2中还包括将基准电压转换为基准数字量；
22.s2.2、将采集到的模拟信号转换为数字信号：通过a/d转换模块将步骤s2.1中模拟信号转换为数字信号；
23.s2.3、将转换的数字信号与预设信号进行比较，判断是否异常：中央处理单元通过循环语句对所述数字量及所述标准数字量进行比对，得到电压异常数据。
24.优选的，所述a/d转换模块还包括基准转换单元，用于将基准电压转换为基准数字量。
25.优选的，所述步骤s3中，通过摄像头向上拍摄led照明灯工作时的图像，图像信息传递给中央处理单元，中央处理单元通过预设的算法对图像进行分析，确定明暗区域，根据明暗区域的分布，判断相应的led照明灯的照明情况是否正常。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.1、本发明设置有电弧检测模块，通过电弧检测模块对高杆灯的开关装置进行检测，可以检测开关装置的电弧故障；
28.2、本发明同时设置有led灯检测模块，通过对led照明灯内灯珠的工作数据进行采集分析，可以检测led灯珠是否工作正常，进而判断led照明灯的工作状态；
29.3、本发明设置有图像检测模块，在夜间高杆灯工作时，通过球型摄像头拍摄led照明灯的照明状态，通过预设的算法进行分析，可以从外部判断led照明灯的工作状况；同时在白天高杆灯不工作时，球型摄像头可拍摄led照明灯的外形状况，检查led照明灯的外观是否完整；同时，通过球型摄像头可拍摄高杆灯的下部和上部的情况，可以起到监视器的作用；
30.4、本发明可以对高杆灯的开关控制部分、照明部分和外部结构进行全面的检测，检测数据可以在线传递给外部的管理中心，工作人员可以根据检测数据筛选确定故障点，为维修人员提供相应的指导信息，提高维修效率。
附图说明
31.图1为本发明一种带有检测装置的高杆灯立体图
32.图2为本发明一种带有检测装置的高杆灯主视剖视图；
33.图3为本发明一种带有检测装置的高杆灯侧视图；
34.图4为本发明一种带有检测装置的高杆灯模块连接框图；
35.图5为本发明一种带有检测装置的高杆灯的故障检测方法流程框图。
36.图中：灯杆100、led照明灯101、开关装置102、检测装置103、外壳1031、中央处理单元1032，电弧检测模块1033、led灯检测模块1034、中央处理模块10321、存储模块10322、i/o接口模块10323、a/d转换模块10324、检测电源输出模块10325、电流采集模块10326、电压采集模块10327、物联网通信模块10328、北斗定位模块10329、图像检测模块104、安装环1041、球型摄像头1042。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种带有检测装置的高杆灯，包括灯杆100，安装在灯杆100上部的若干led照明灯101和用于控制led照明灯101开关的开关装置102，还包括安装在灯杆100底部的检测装置103，检测装置103用于检测led照明灯101工作状态。
41.检测装置103包括外壳1031、中央处理单元1032，电弧检测模块1033和led灯检测模块1034，外壳1031套设在灯杆100的底部，中央处理单元1032安装在外壳1031内部，电弧检测模块1033用于检测与开关装置102的电弧情况，led灯检测模块1034用于检测led灯的工作情况，中央处理单元1032与理电弧检测模块1033和led灯检测模块1034连接。
42.中央处理单元1032包括中央处理模块10321、存储模块10322、i/o接口模块10323、a/d转换模块10324、检测电源输出模块10325、电流采集模块10326、电压采集模块10327、物联网通信模块10328和北斗定位模块10329，中央处理模块10321分别与存储模块10322、i/o接口模块10323和a/d转换模块10324连接，物联网通信模块10328、北斗定位模块10329、电
流采集模块10326和电压采集模块10327分别与i/o接口模块10323连接。
43.还包括图像检测模块104，图像检测模块104包括安装环1041和安装在安装环1031上且数量与led照明灯101数量匹配的球型摄像头1042，安装环1041以可拆卸方式安装在灯杆100表面，球型摄像头1042通过i/o接口模块10323与中央处理单元1032连接。
44.一种带有检测装置的高杆灯的故障检测方法，包括以下步骤：
45.s1、对开关装置102的电弧检测；
46.s2、对led照明灯101内部的灯珠进行检测；
47.s3、图像检测。
48.步骤s1包括以下子步骤：
49.s1.1、数据采样：通过电流采集模块10326和电压采集模块10327，按照预定的采样频率和采样周期进行数据采样；
50.s1.2、数据处理，包括以下步骤：
51.s1.2.1依据电流大小和采样数据中的特征来判断故障类型，如果电流大于预定值但采样数据的特征存在异常，则判断为串联电弧故障；如果电流大于预定值且采样数据的特征没有异常，则判断为并联电弧故障；
52.s1.2.2、计算并检测工频电压的大小；
53.s1.2.3、执行动作，依据采样数据处理的处理结果，执行断开动作或者不执行断开动作，如果执行断开动作，则整个电弧故障检测方法结束，如果不执行断开动作，则回到步骤s1.1继续进行数据采样，重复上述的步骤。
54.步骤s1.2.1中判断并联电弧故障的采样数据包括：电弧脉冲的数量、电弧突变的数量和电弧半波的数量，将采样数据与各自的阈值比较，做出判断结果；
55.步骤s1.2.1中判断串联电弧故障的采样数据包括：电弧脉冲个数、奇异点个数和规定数值点，电弧脉冲通过判断是否存在极大极小值的转变过程来检测；数值突变是通过判断是否存在零值与非零值转变过程来检测；奇异点是通过比较该点数值与相邻两点的值来检测；规定数值点包括记录第一个与第二个达到规定阈值的数值的位置与大小；电弧突变是通过判断是否存在与相邻两个周期无线性关系的奇异点来检测。
56.步骤s2中包括以下子步骤：
57.s2.1、采集led照明灯101灯珠的模拟信号：检测电源输出模块10325向led照明灯101灯珠两侧施加电压，通过电流采集模块10326和电压采集模块10327采集led照明灯101的灯珠的电压模拟信号和电流模拟信号；步骤s2.2中还包括将基准电压转换为基准数字量；
58.s2.2、将采集到的模拟信号转换为数字信号：通过a/d转换模块10324将步骤s2.1中模拟信号转换为数字信号；
59.s2.3、将转换的数字信号与预设信号进行比较，判断是否异常：中央处理单元1032通过循环语句对数字量及标准数字量进行比对，得到电压异常数据。
60.a/d转换模块10324还包括基准转换单元，用于将基准电压转换为基准数字量。
61.步骤s3中，通过摄像头向上拍摄led照明灯101工作时的图像，图像信息传递给中央处理单元1032，中央处理单元1032通过预设的算法对图像进行分析，确定明暗区域，根据明暗区域的分布，判断相应的led照明灯101的照明情况是否正常。
62.工作原理：通过电弧检测装置103对高杆灯的开关装置102进行检测，可以检测开关装置102的电弧故障，并判断相应的故障类型，根据不同的故障类型进行相应的操作，断开或者不断开；通过led照明灯101内灯珠的检测，通过箱led照明灯101的灯珠施加稳定的电压，采集相应的电压和电流数据，并经过a/d转换模块10324将模拟信号转换为数字信号，对比采集的数据信息和预设信息，可以检测led照明灯101的状态参数，判断其是否工作正常；管理中心可以通过中央处理模块10321控制球型摄像头1042向上转动，在夜间可以拍摄led照明灯101的照明状态，根据预设算法，对拍摄的图像进行分析，判断led照明灯101是否正常照明，进而从外部判断led照明灯101的工作状况，也就是说可以对高杆灯的电源连接部、照明部和外部进行全面的检测，可以快速可靠的检测照明灯的工作状态；
63.此外，检测的结果和北斗定位信息通过物联网通信模块10328传送给管理中心，方便管理中心的工作人员及时了解高杆灯的工作状况，在发生故障是可以更加方便的确定故障点，为维修人员提供故障信息，提高维修的效率。
64.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
65.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。