本發(fā)明涉及燈具故障分析，具體而言，涉及一種基于物聯網的路燈燈具故障分析系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、路燈燈具不僅是城市基礎設施的組成部分，也是保障城市交通安全、公共安全和環(huán)境美觀的重要設備；隨著技術的發(fā)展，路燈燈具已經從傳統(tǒng)的簡單照明工具，逐步成為智慧城市中的一部分，能夠支持智慧城市建設，提升城市的管理效率和居民的生活質量，因此，路燈燈具在現代城市中具有極其重要的作用和價值；

2、路燈燈具的故障可能導致夜間街道和道路的照明中斷，嚴重影響駕駛員和行人的視線，增加交通事故的發(fā)生概率，及時的故障分析能夠確保路燈的正常運行，從而避免交通事故、交通擁堵等問題的發(fā)生；目前，路燈燈具的故障分析在實踐中依賴人工巡檢發(fā)現故障，效率低下且故障診斷的準確性不足。

技術實現思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于物聯網的路燈燈具故障分析系統(tǒng)及方法，以克服上述背景技術提到的問題。

2、為實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于物聯網的路燈燈具故障分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：數據監(jiān)測模塊、故障分析模塊和預警管理模塊；

3、數據監(jiān)測模塊用于路燈燈具運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，并對其分析得到故障值和故障頻率；

4、故障分析模塊用于分析路燈燈具的運行數據以得到綜合故障評分，并發(fā)送維護指令至維護管理模塊；具體步驟如下：

5、將電流值lij、電流值閾值偏差值δl閾值、電壓值yij、電壓閾值偏差范圍δy閾值、溫度值wij、溫度閾值偏差范圍δw閾值、濕度值dij、濕度閾值偏差范圍δd閾值、光照強度gij和光照強度閾值偏差范圍δg閾值的數值代入設定的公式

6、計算得到路燈燈具的偏差評估值rij，其中a1、a2、a3、a4和a5分別為設定的權重因子；

7、將路燈燈具的近期故障頻率pi、歷史故障值hi和路燈燈具的偏差評估值rij的數值代入設定的公式計算得到路燈燈具的綜合故障評分kij，其中b1、b2和b3分別為設定的權重因子，λ為設定的修正因子；其中hi為歷史故障值，具體計算公式為：路燈燈具的歷史故障次數越多，則歷史故障值越大；

8、設定一個綜合故障評分閾值，將路燈燈具的綜合故障評分與設定的綜合故障評分閾值進行比較分析，當路燈燈具的綜合故障評分大于設定的綜合故障評分閾值時，則該路燈燈具存在潛在的故障風險，將其標記為常規(guī)維護燈具，并發(fā)送維護指令至維護管理模塊；當路燈燈具的綜合故障評分小于或等于設定的綜合故障評分閾值時，則表示該路燈燈具運行正常，無需維護，繼續(xù)監(jiān)測；

9、維護管理模塊用于根據故障路燈燈具的維護優(yōu)先級分配維護任務。

10、進一步的，還包括數據采集模塊和云服務平臺；

11、數據采集模塊用于通過配備傳感器實時采集路燈燈具的運行狀態(tài)數據，并將采集的數據發(fā)送至云服務平臺進行存儲；配備的傳感器包括：電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和光強傳感器；路燈燈具的運行狀態(tài)數據包括：電流、電壓、溫度、濕度和光照強度；

12、云服務平臺用于存儲從各種傳感器采集到的數據，包括實時數據和歷史數據。

13、進一步的，故障值的具體分析步驟為：

14、獲取路燈燈具的電流值，并將其標記為lij，其中i＝1，2，3……i，i取值為正整數，i表示的是路燈燈具的總數，i表示的是其中任意一個路燈燈具的序號；其中j＝1，2，3……j，j取值為正整數，j表示的是采集時刻的總數，j表示的是其中任意一個采集時刻的序號；設定一個電流閾值，將路燈燈具的額定電流設定為電流閾值，并將其標記為l閾值，設定電流閾值允許的偏差值為δl閾值＝l閾值×δ1，δ1為設定的電流允許的偏差比例(例如，允許誤差為±10％，則δ1＝0.1)；獲取路燈燈具的電壓值，并將其記為yij；設定一個電壓閾值，將路燈燈具的額定電壓設定為電壓閾值，并將其標記為y閾值，設定電壓閾值允許的偏差值為δy閾值＝y(tǒng)閾值×δ2，δ2為設定的電壓允許的偏差比例；獲取路燈燈具工作時的溫度，并將其標記為wij；設定一個路燈燈具工作溫度閾值，并將其標記為w閾值，設定溫度閾值允許的偏差值為δw閾值＝w閾值×δ3，δ3為設定的溫度允許的偏差比例；獲取路燈燈具工作時的濕度，并將其標記為dij；設定一個路燈燈具工作濕度閾值，并將其標記為d閾值，設定濕度閾值允許的偏差值為δd閾值＝d閾值×δ4，δ4為設定的濕度允許的偏差比例；獲取路燈燈具的光照強度，并將其標記為gij；設定一個光照強度閾值，并將其標記為g閾值，設定溫度閾值允許的偏差值為δg閾值＝g閾值×δ5，δ5為設定的濕度允許的偏差比例；將電流值lij、電流閾值偏差值δl閾值、電壓值yij、電壓閾值偏差值δy閾值、溫度值wij、

15、溫度閾值偏差值δw閾值、濕度值dij、濕度閾值偏差值δd閾值、光照強度gij和光照強度閾值偏差值δg閾值的數值代入公式組計算得到路燈燈具的故障值qij；由公式可知，當路燈燈具的故障值qij＝1時，表示路燈燈具有故障發(fā)生，將其標記為優(yōu)先維護燈具，并發(fā)送立即維護指令至維護管理模塊；當qij＝0，則表示路燈燈具運行正常，無需維護。

16、進一步的，故障頻率的具體分析步驟為：

17、利用公式計算得到路燈燈具一定時間窗口(最近t天)內故障發(fā)生的次數占比即故障頻率pi；設定一個故障頻率閾值，將路燈燈具的故障頻率與設定的故障頻率閾值進行比較分析，當路燈燈具的故障頻率大于設定的故障頻率閾值時，則該路燈燈具為高頻故障路燈燈具，并將其標記為次優(yōu)先維護燈具，并發(fā)送維護指令至維護管理模塊；當路燈燈具的故障頻率小于或等于設定的故障頻率閾值時，則該路燈燈具為正常運行狀態(tài)，繼續(xù)監(jiān)測。

18、進一步的，路燈燈具的偏差評估值的具體分析步驟為：

19、將電流值lij、電流值閾值偏差值δl閾值、電壓值yij、電壓閾值偏差范圍δy閾值、溫度值wij、溫度閾值偏差范圍δw閾值、濕度值dij、濕度閾值偏差范圍δd閾值、光照強度gij和光照強度閾值偏差范圍δg閾值的數值代入公式

20、計算得到路燈燈具的偏差評估值rij，其中a1、a2、a3、a4和a5分別為設定的權重因子。

21、進一步的，根據故障路燈燈具的維護優(yōu)先級分配維護任務，具體步驟為：

22、當第一批次待維護人員接收到優(yōu)先維護燈具維護指令后，按照優(yōu)先維護燈具列表進行匹配，并將第一批次待維護人員的狀態(tài)更改為正在維護狀態(tài)，維護完成后由待維護人員上傳維護完成指令至云服務平臺，將待維護人員的歷史維護次數增加一并更新專業(yè)技能評分，并重新加入待維護人員列表進行匹配；若優(yōu)先維護燈具維護任務不足，則補充分配部分次優(yōu)先維護燈具任務；當第二批次待維護人員接收到次優(yōu)先維護燈具維護指令后，按照次優(yōu)先維護燈具列表進行匹配，并將第二批次待維護人員的狀態(tài)更改為正在維護狀態(tài)，維護完成后由待維護人員上傳維護完成指令至云服務平臺，將待維護人員的歷史維護次數增加一并更新專業(yè)技能評分，并重新加入待維護人員列表進行匹配；若次優(yōu)先維護燈具任務不足，則補充分配部分常規(guī)維護燈具任務；當第三批次待維護人員接收到常規(guī)維護燈具維護指令后，按照常規(guī)維護燈具列表進行匹配，并將第三批次待維護人員的狀態(tài)更改為正在維護狀態(tài)，維護完成后由待維護人員上傳維護完成指令至云服務平臺，將待維護人員的歷史維護次數增加一并更新專業(yè)技能評分，并重新加入待維護人員列表進行匹配；如果有額外時間或任務緊急，協助第一批次或第二批次人員完成高優(yōu)先級任務。

23、進一步的，維護優(yōu)先級的分析步驟為：

24、獲取優(yōu)先維護燈具、次優(yōu)先維護燈具、常規(guī)維護燈具和無需維護燈具的信息，并將優(yōu)先維護燈具、次優(yōu)先維護燈具和常規(guī)維護燈具標記為待維護燈具；將優(yōu)先維護燈具的位置與維護中心的位置進行距離計算得到路燈燈具的距離值，并按距離值從小到大進行優(yōu)先維護燈具的排序，并發(fā)送至維護中心端；將次優(yōu)先維護燈具按照故障頻率由大至小進行排序，并發(fā)送至維護中心端；將常規(guī)維護燈具按照綜合故障評分由大至小進行排序，并發(fā)送至維護中心端。

25、進一步的，待維護人員批次的分析步驟為：

26、獲取維護中心端后臺待維護人員的人員信息，包括姓名、年齡、工齡、歷史維護次數、專業(yè)技能評分和地理位置；將后臺待維護人員的工齡標記為zn，其中n＝1，2，3……n，n取值為正整數，n表示的是后臺待維護人員的總數，n表示的是其中任意一個后臺待維護人員的編號；將后臺待維護人員的當前地理位置與待維護路燈燈具的位置進行距離計算得到位置值，并將其標記為mn；將后臺待維護人員的歷史維護次數和專業(yè)技能評分分別標記為bn和fn；將后臺維護人員的工齡zn、位置值mn、歷史維護次數bn和專業(yè)技能評分fn的數值代入公式計算得到后臺維護人員的優(yōu)先值xn，其中c1、c2、c3和c4分別為設定的權重因子，e為自然常數；

27、設定一個后臺維護人員的優(yōu)先值閾值區(qū)間，將后臺維護人員的優(yōu)先值與設定的優(yōu)先閾值區(qū)間進行比較分析，當維護人員的優(yōu)先值大于設定的優(yōu)先閾值區(qū)間的最大值時，則將該維護人員標記為第一批次待維護人員，分配優(yōu)先維護燈具；當維護人員的優(yōu)先值處于設定的優(yōu)先閾值區(qū)間之內時，則將該維護人員標記為第二批次待維護人員，分配次優(yōu)先維護燈具；當維護人員的優(yōu)先值小于設定的優(yōu)先閾值區(qū)間的最小值時，則將該維護人員標記為第三批次待維護人員，分配常規(guī)維護燈具。

28、進一步的，專業(yè)技能評分的具體分析步驟為：

29、統(tǒng)計維護人員的維護總時長，并按維護次數將其進行均值計算得到維護人員的平均維護時長，并將其記為un；獲取所有維護人員中歷史維護次數的最大值并將其記為b最大值，利用公式計算得到維護人員的維護經驗值將平均維護時長un和維護經驗值代入公式計算得到維護人員的專業(yè)技能評分值fn，其中c5和c6分別為設定的權重因子。

30、為了實現上述目的，根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于物聯網的路燈燈具故障分析方法，該方法包括以下步驟：

31、s1：通過配備傳感器實時采集路燈燈具的運行狀態(tài)數據，并將采集的數據發(fā)送至云服務平臺進行存儲；

32、s2：通過對路燈燈具運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，并對其分析得到故障值和故障頻率；

33、s3：通過對分析路燈燈具的運行數據以得到綜合故障評分，并發(fā)送維護指令至s4；

34、將電流值lij、電流值閾值偏差值δl閾值、電壓值yij、電壓閾值偏差范圍δy閾值、溫度值wij、溫度閾值偏差范圍δw閾值、濕度值dij、濕度閾值偏差范圍δd閾值、光照強度gij和光照強度閾值偏差范圍δg閾值的數值代入公式

35、計算得到路燈燈具的偏差評估值rij，其中a1、a2、a3、a4和a5分別為設定的權重因子；

36、將路燈燈具的近期故障頻率pi、歷史故障值hi和路燈燈具的偏差評估值rij的數值代入設定的公式計算得到路燈燈具的綜合故障評分kij，其中b1、b2和b3分別為設定的權重因子，λ為設定的修正因子；其中hi為歷史故障值，具體計算公式為：路燈燈具的歷史故障次數越多，則歷史故障值越大；

37、設定一個綜合故障評分閾值，將路燈燈具的綜合故障評分與設定的綜合故障評分閾值進行比較分析，當路燈燈具的綜合故障評分大于設定的綜合故障評分閾值時，則該路燈燈具存在潛在的故障風險，將其標記為常規(guī)維護燈具，并發(fā)送維護指令至維護管理模塊；當路燈燈具的綜合故障評分小于或等于設定的綜合故障評分閾值時，則表示該路燈燈具運行正常，無需維護，繼續(xù)監(jiān)測；

38、s4：通過故障路燈燈具的維護優(yōu)先級分配維護任務。

39、本發(fā)明的有益效果：

40、1、通過多維度的參數監(jiān)測路燈的運行狀態(tài)，結合閾值偏差范圍，避免單一參數導致的誤判，提高了故障檢測的準確性；通過監(jiān)測電流、電壓和溫度的偏差情況，避免因過載、過熱等問題導致設備損壞，從而延長路燈的使用壽命；實時反饋光照強度的變化，保證燈具在功能減弱或失效前能及時更換，避免長期低效運行；提升了公共服務水平，為智慧城市建設奠定了堅實基礎，同時體現了技術應用的社會價值和經濟價值。

41、2、通過持續(xù)對路燈運行數據進行實時分析，能及時發(fā)現潛在問題并采取措施，有效保障路燈系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和公共安全；通過歷史故障值和近期故障頻率的結合，能有效捕捉路燈燈具的歷史穩(wěn)定性和當前風險水平，為預防性維護提供依據，降低故障率；通過綜合評分判斷故障，可以有效減少誤報和漏報，提高了運維效率。

42、3、通過將維護任務優(yōu)先級與維護人員優(yōu)先值結合，有效地匹配最適合的維護人員，確保優(yōu)先級更高的故障得到及時處理，使用距離、故障頻率、綜合評分等多個因素優(yōu)化了任務分配順序，提高了效率；維護完成后，實時更新維護人員的歷史維護次數和專業(yè)技能評分，確保評分始終反映最新狀態(tài)，為后續(xù)任務分配提供可靠依據；若高優(yōu)先級任務不足時，可以靈活調整，分配次優(yōu)先或常規(guī)任務，避免資源閑置。