智能路灯引路系统的构建与应用分析

2018-07-04深圳市政府投资项目评审中心许国安

电子世界 2018年12期

深圳市政府投资项目评审中心许国安

近年来，随着城市化快速发展带来的街道、道路、建筑物快速更新，以及不断增长的城市的街道，市民行走在陌生的街道时，面对城市钢筋水泥丛林下错综复杂的大街小巷，难免有摸不着方向、找不到路的情形。对于那些新入城的大学毕业生、打工者、寻亲访友者等，这种这种找不着路的城市陌生感会更强烈。国内某些城市在人流密集的地方，通过安排志愿者来为陌生的来访者指路，这种方式的确有效，但耗费大量的人力、物力。当然，地图导航可以用来寻找方向，但是该方式需要经过手机地图的位置确认、辨认建筑物和辨识方向等大脑加工后才能获知准确的目的地，这种方式需要使用者具有较强的方向感、具备相关的知识，同时需要耗费不少的时间。因此，一种智能的方向指引和引路系统就不可缺少了。本文提出一种利用街边路灯，通过对其进行智能化改造，结合LED投影、物联网技术等技术来实现对路人的方向指引和目的地导航，来构建城市的智能路灯引路系统。

1.系统简介

物联网[1]是5G应用的重要方向，物联网的重要目标之一就是实现万物互联，但如何从技术和市场应用两方面将物联网切入到实际生活中，是目前研究的重点和难点。对于目前的热门的物联网应用方向，包括车联网、智慧电网、智慧交通等等，目前还没有成熟的市场应用，也没有统一的规范。智能路灯引路系统，利用无线通信技术、互联网技术、大数据以及AI技术，将街边的路灯改造为物联网智能终端，让路灯在基本的照明应用之外，具备智能引路的功能，从而方便市民出行。智能路灯引路系统只需要对路灯做简单的改造，即可产生不错的社会效益，可作为物联网应用的突破点来实施。

2.系统原理

2.1 智能路灯

智能路灯是系统的重要组成部分，该路灯在基本的照明功能以外，具备以下三种功能：GPS定位，数据通信和引路功能。

图1 智能路灯功能结构图

GPS定位：路灯根据自身的GPS定位，在与所服务的行人的GPS定位信息比对后，判断行人是否在其服务的范围内。

数据通信：用来与系统控制中心通信，发送范围内的服务信息，接收来自控制中心的导航信息。同时，在智能路灯与行人手持终端直接互联时，即时传递交互信息。

引路功能：分为LED投影和语音控制两块，其中，LED投影支持简单的明暗图案投影功能，可将方向信息（东西南北）和引路信息（转向、执行等）投影到地面上，为所服务的路人提供可见的方向指引；语音控制，将语音指引信息（往前走、向右转等导航短语）通过物联网发送至行人的手持设备上，行人利用其提供的语音信息去目的地。

智能路灯只需要在传统的路灯基础上做简单的改造即可部署，即通过增加GPS模块、无线通信模块、可编程LED灯、以及简单的CPU和存储器。

2.2 系统组网

系统依托于现有的无线通信网来构建。路灯配置无线通信模块，采用现有的4G网络，也可以利用即将淘汰的2G网络或者未来的5G网络，再通过移动通信网接入到Internet网，与同样接入Internet网的智能控制中心互联。当业务需求到来时，智能控制中心通过AI算法计算最佳路线，通过互联网发送至提供服务的智能路灯，并随时接收来自路灯的信息反馈，对路线以及引导信息进行精确控制。

图2 智能路灯引路系统组网图

2.3 行人导引原理

行人通过手机等个人终端申请智能引路服务：

第一步：手机将行人的GPS信息和所需要的服务信息通过互联网发送至控制中心。

第二步：控制中心获取行人定位信息和目的地数据后分析最佳路线，将引路信息依次发送至行人路线上将要经过的智能路灯。

第三步：当智能路灯在其所在的服务范围内捕获行人信息时，将方向和引路信号通过LED灯投影到地面来提供可见的引路信息；或者将引导语音发送至行人的手机或其他个人终端，为行人提供详细的语音指引。

图3 行人导引原理图

3.系统应用

3.1 方向投影

智能路灯设置在路口时，可将简单的方向指示投影到地面上，这种简单的方向为标有东西南北箭头指向的指引。该应用比较简单，但相比于竖立在路边的地图，这种与地面平行的地图将更直观易懂。行人行走在陌生的街道时，不需要与智能引路系统连接，只需要凭借手机的地图导航，与方向投影结合即可准备判断当时目的地的路线走向。该应用可以在智慧城市的建设过程中，作为一种公共服务提供给市民。

3.2 精确引路

精确引路是智慧路灯引路系统的核心应用，其应用方式主要有两种：精准投影路线引导方式和智能语音引导方式。对于精准投影录像引导方式，路灯将精准的路线图标投影到地面上，当人跨入服务范围内时，即时将左转、右转等明确指示性的方向投影到地面上，通过一个个的路灯接力，将所服务的行人一路指引直到目的地。对于智能语音引导模式，通过智能路灯与行人个人终端的互动、以及地面的投影指示，声光结合的方式将行人一步步指引到目的地。在实际应用精确引路时，系统运营商可以对普通人可以收取一定的费用，当然这种服务可以作为公众服务，免费提供给盲人等行动不便的人。