CN101621881A - 基于云计算系统的动态道路照明节能系统 - Google Patents

基于云计算系统的动态道路照明节能系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及照明领域，涉及道路照明，特别是涉及基于网络技术的动态道路照明节能系统。本发明公开了一种基于云计算系统的动态道路照明节能系统。动态道路照明节能系统以众多的微系统集成一个控制系统，所述的微系统管理一小段道路的路灯，至少包括一个路灯及其开关装置、至少包括一个探测路面车辆的传感器、至少包括一个微处理器系统、至少包括一个网络接口；其特征在于：足够多的所述微系统经过网络组成一个云计算系统，所述云计算系统构成动态道路照明节能系统。

Description

基于云计算系统的动态道路照明节能系统
技术领域
本发明涉及照明领域，涉及道路照明，特别是涉及基于网络技术的动态道路照明节能系统。
背景技术：
据调查，各地城市道路照明每天的平均时间为11.5小时，其中，晚上22点后，道路上车少人稀，即便是繁华街道，午夜24点至清晨6点，也罕见行人和车辆。我国小型城市在夜晚9点后，大中城市在午夜12点后，道路上几乎空无一人，即便是北京、上海、广州这样的繁华都市，凌晨2点以后，道路上也已罕见行人、车辆。毫无疑问，在低交通流量上的道路上仍然保持原照明的亮度，不能按需调控照明亮度，显然是白白的耗费能源和费用。从光源来看，现有的路灯大多使用的是高压钠灯，其设计寿命虽为20000小时(4～5年)，但由于电压波动影响，实际使用寿命远达不到此数，而我国许多地区的电网波动严重，有些地区甚至超过额定电压的15％，特别在后半夜，由于电负荷减少使得电网电压有时接近237V-245V，致使路灯灯泡的实际使用寿命大大缩短，一般不到一年。更换灯具的劳动工作量大，而且容易发生危险和工伤事造成维护费用居高不下。城市公共照明在我国照明耗电中占30％的比例，约1400亿kWh，以平均电价0.75元/kWh计算，一年开支1050亿元。未来5年内，全国城镇路灯照明耗电将达到二千亿度；以平均电价0.75元/kWh计算，一年开支不小于1500亿元。
在市政开支极度紧张的今天，国内绝大部分的城市和地区几乎不约而同地采用了日本等国家在七十年代就抛弃了的路灯隔盏关灯的省钱方法，其中的弊病不言而喻——不仅导致了路面照度分布不均，给治安及交通安全埋下了隐患，而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损，因此不能称作是真正意义上的节能。当发达国家在讨论什么是“恰到好处的照度水平”的今天，我们这种控制方法就太落后了。
随着国际油价飞涨、我国经济的快速增长，能源需求大幅增加，能源供需矛盾突出。尤其是近两年，全国用电量及电负荷增长较快，去年以来已有三分之二的省(区、市)出现了不同程度的缺电甚至拉闸限电现象，严重影响经济社会发展和人民生活水平提高。能源是人类社会赖以生存发展的重要资源。全球人口增长和经济增长对能源的需求日益加大。长期过量开采煤炭、石油、天然气这些常规能源，至使其储量减少。据联合国等官方资料估计，地壳中剩下的石油还可开采35年、天然气40年、煤炭110年，人类面临何等的能源的压力！同时，由于长期使用煤炭和石油等污染的能源，所导致的环境和生态问题，已严重威胁人类自身的生存。
节约电能对保护环境具有重要意义。在火力发电的情况下，每生产1度电，对空气产生的污染物二氧化硫；氮氧化物和二氧化碳的数量分别如下：燃煤发电产生SO2：9克，NOX：4.4克，CO2：1100克；燃油发电：产生SO2：3.7克，NOX：1.5克，CO2：860克：燃气发电：产生SO2：5克，NOX：2.4克，CO2：640克；CO2在大气中不断积累，吸收地面释放的红外辐射，形成大气的“温室效应”，导致地球变暖，造成冰山融化和海水热膨胀，引起海平面升高，改变生态系统，影响人类的生产和生活。大气中的SO2、NOX和酸雨使材料加速腐蚀，破坏土壤和水的质量，影响植物和水生物生长。人们长期生活在一定浓度的SO2和NOX的空气中，会产生呼吸道和其它疾病。
经检索中国专利与路灯有关公开的专利申请案有162项。所有的检索到的中国专利公开案均未披露本发明的内容。
发明内容
本发明的技术问题在于：从文献报道来看目前的大部分的道路照明节能得方法、装置、系统等等仅仅着眼于局部的单个的路灯或者一小段道路，很少有较大的整体方案，在被称为“后工业时代”的今天，规模和集约化将产生新的评价体系，从局部来看是不合理的方案，从整体来看，从宏观的角度来看是合理的是经济的，是具有很可观的“工业价值”。因此我们在路灯节能的问题上同样需要引入高新技术来整体提升，产生巨大的经济效益。
本发明的技术方案是：引入“云系统”的概念产生一个“基于云计算系统的动态道路照明节能系统”。所谓基于云计算系统的动态道路照明节能系统以众多的微系统集成一个“云系统”，每个微系统管理一小段道路的路灯，上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口，再上一级的系统管理局部道路网，这样一级一级地直到发电站乃置电厂的燃料管理。该系统的运行可以使整个能源从“生产”到“消费”达到最佳控制的目的，在以往的技术来看该系统极其庞大，经济学意义不佳，但是在“云系统”时代，经济性不再是问题，如美国的研究资料表明，在IPV6的以太网络中，可以为全球每一台电话机配一个网址。同时云系统的概念，不需要在每一个点配备计算机系统，因此被称为“巨系统”的技术不再具有“瓶颈”。
对于城市道路照明来说，归根到底是对路灯的控制，从控制理论来看是简单的控制对象，因此单个的路灯控制加上智能控制与组网，是一种“奢华”的技术，目前是比较贵的。然而，引入“云”概念后，经济性就非常好。如在云系统中只要简单的微处理器和几百K的内存就完全可以构成一个“微系统”，一个被称为“WEB”的接口在路灯装置中仅仅占有很小的成本，而获得的强大的网络计算能力，特别是基于“云计算”的能力就极其强大，问题就在于网络资源的经济性利用。可以说它是依靠下一代的以太网络的技术，鉴于云计算是计算机和网络发展最快的技术，所谓云系统是指有极其多的微小水滴组成了一个“云”，即系统的构成方法。
具体的做法是：基于云计算系统的动态道路照明节能系统以众多的微系统集成一个控制系统，所述的微系统管理一小段道路的路灯，至少包括一个路灯及其开关装置、至少包括一个探测路面车辆的传感器、至少包括一个微处理器系统、至少包括一个网络接口；其特征在于：足够多的所述微系统经过网络组成一个云计算系统，所述云计算系统构成动态道路照明节能系统。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括再上一级的系统管理局部道路网。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括这样一级一级地直到发电站乃置电厂管理系统。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统中的所述微系统，其特征在于：还包括一个控制路灯明暗的控制装置，所述控制装置用来控制路灯的亮度。
使用所述的基于云计算系统的动态道路照明节能系统的方法是：
步骤1.当所述的微系统管理道路需要照明时，所述的微系统中所述的车辆传感器探测路面上有行使的车辆、需要照明时，所述微处理器系统经过所述的网络接口向所述的云计算系统上报所述车辆行使的参数，
步骤2.所述云计算系统经过对所述的参数计算后向所述车辆前方的所述微系统发出照明指令。
步骤3.在所述云计算系统经过对所述的参数计算后向所述车辆已经行驶出所在的所述微系统时发出关闭照明指令。
步骤4.进入步骤1，开始下一个循环。
步骤5.当步骤3尚未执行时，所述微系统又检测到下一辆汽车进入所管道路时，重复步骤1和2。
步骤6.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口，依据步骤1-5管理的局部道路来管理管理一条道路路灯的动态照明。
步骤7.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括再上一级的系统管理局部道路网，依据步骤1-6管理的局部道路来管理一个区域道路路灯网络的动态照明。
步骤8.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括这样一级一级地直到发电站乃至电厂管理系统，依据步骤1-7的数据管理的局部道路来管理整个个区域道路路灯网络的动态照明直到发电站乃至电厂管理系统。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统中的所述微系统，其特征在于：还包括一个控制路灯明暗的控制装置，所述控制装置用来控制路灯的亮度。此时步骤2和3还包括路灯的慢亮和慢灭的控制，其中步骤3还可以包括更前方的微系统路灯的慢速开启。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案和优点。
实施例的技术方案：引入“云系统”的概念产生一个“基于云计算系统的动态道路照明节能系统”。所谓基于云计算系统的动态道路照明节能系统以众多的微系统集成一个“云系统”，每个微系统管理一小段道路的路灯，上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口，再上一级的系统管理局部道路网，这样一级一级地直到发电厂乃置电厂的燃料管理。该系统的运行可以使整个能源从“生产”到“消费”达到最佳控制的目的，在以往的技术来看该系统极其庞大，经济学意义不佳，但是在“云系统”时代，经济性不再是问题，如美国的研究资料表明，在IPV6的以太网络中，可以为全球每一台电话机配一个网址。同时云系统的概念，不需要在每一个点配备计算机系统，因此被称为“巨系统”的技术不再具有“瓶颈”。
对于城市道路照明来说，归根到底是对路灯的控制，从控制理论来看是简单的控制对象，因此单个的路灯控制加上智能控制与组网，是一种“奢华”的技术，目前是比较贵的。然而，引入“云”概念后，经济性就非常好。如在云系统中只要简单的微处理器和几百K的内存就完全可以构成一个“微系统”，问题就在于网络资源的经济性利用。可以说它是依靠下一代的以太网络的技术，鉴于云计算是计算机和网络发展最快的技术，所谓云系统是指有极其多的微小水滴组成了一个“云”，即系统的构成方法。
具体的做法是：基于云计算系统的动态道路照明节能系统以众多的微系统集成一个控制系统，所述的微系统管理一小段道路的路灯，至少包括一个路灯及其开关装置、至少包括一个探测路面车辆的传感器、至少包括一个微处理器系统、至少包括一个网络接口；其特征在于：足够多的所述微系统经过网络组成一个云计算系统，所述云计算系统构成动态道路照明节能系统。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括再上一级的系统管理局部道路网。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括这样一级一级地直到发电站乃置电厂管理系统。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统中的所述微系统，其特征在于：还包括一个控制路灯明暗的控制装置，所述控制装置用来控制路灯的亮度。
使用所述的基于云计算系统的动态道路照明节能系统的方法是：
步骤1.当所述的微系统管理道路需要照明时，所述的微系统中所述的车辆传感器探测路面上有行使的车辆、需要照明时，所述微处理器系统经过所述的网络接口向所述的云计算系统上报所述车辆行使的参数，
步骤2.所述云计算系统经过对所述的参数计算后向所述车辆前方的所述微系统发出照明指令。
步骤3.在所述云计算系统经过对所述的参数计算后向所述车辆已经行驶出所在的所述微系统时发出关闭照明指令。
步骤4.进入步骤1，开始下一个循环。
步骤5.当步骤3尚未执行时，所述微系统又检测到下一辆汽车进入所管道路时，重复步骤1和2。
步骤6.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口，依据步骤1-5管理的局部道路来管理管理一条道路路灯的动态照明。
步骤7.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括再上一级的系统管理局部道路网，依据步骤1-6管理的局部道路来管理一个区域道路路灯网络的动态照明。
步骤8.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括这样一级一级地直到发电站乃至电厂管理系统，依据步骤1-7的数据管理的局部道路来管理整个个区域道路路灯网络的动态照明直到发电站乃至电厂管理系统。
依照本发明的一个实施例及其变例本发明的技术方案的可以及一步改进为：所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统中的所述微系统，其特征在于：还包括一个控制路灯明暗的控制装置，所述控制装置用来控制路灯的亮度。此时步骤2和3还包括路灯的慢亮和慢灭的控制，其中步骤3还可以包括更前方的微系统路灯的慢速开启。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.动态道路照明节能系统以众多的微系统集成一个控制系统，所述的微系统管理一小段道路的路灯，至少包括一个路灯及其开关装置、至少包括一个探测路面车辆的传感器、至少包括一个微处理器系统、至少包括一个网络接口；其特征在于：足够多的所述微系统经过网络组成一个云计算系统，所述云计算系统构成动态道路照明节能系统。
2.根据权利要求1所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口。
3.根据权利要求1所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括再上一级的系统管理局部道路网。
4.根据权利要求1所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括这样一级一级地直到发电站乃置电厂管理系统。
5.根据权利要求1所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统中的所述微系统，其特征在于：还包括一个控制路灯明暗的控制装置，所述控制装置用来控制路灯的亮度。
6使用权利要求1、2、3、4、5所述的基于云计算系统的动态道路照明节能系统的方法是：
步骤1.当所述的微系统管理道路需要照明时，所述的微系统中所述的车辆传感器探测路面上有行使的车辆、需要照明时，所述微处理器系统经过所述的网络接口向所述的云计算系统上报所述车辆行使的参数，
步骤2.所述云计算系统经过对所述的参数计算后向所述车辆前方的所述微系统发出照明指令。
步骤3.在所述云计算系统经过对所述的参数计算后向所述车辆已经行驶出所在的所述微系统时发出关闭照明指令。
步骤4.进入步骤1，开始下一个循环。
步骤5.当步骤3尚未执行时，所述微系统又检测到下一辆汽车进入所管道路时，重复步骤1和2。
步骤6.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括上一级的微系统管理一条道路路灯，并与相关的同级的道路级的微系统交换信息如交叉路口，依据步骤1-5管理的局部道路来管理管理一条道路路灯的动态照明。
步骤7.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括再上一级的系统管理局部道路网，依据步骤1-6管理的局部道路来管理一个区域道路路灯网络的动态照明。
步骤8.所述基于云计算系统的动态道路照明节能系统，其特征在于：还包括这样一级一级地直到发电站乃至电厂管理系统，依据步骤1-7的数据管理的局部道路来管理整个个区域道路路灯网络的动态照明直到发电站乃至电厂管理系统。
7.根据权利要求6所述的使用基于云计算系统的动态道路照明节能系统的方法，其特征在于：还包括一个控制路灯明暗的控制装置，所述控制装置用来控制路灯的亮度。此时步骤2和3还包括路灯的慢亮和慢灭的控制，其中步骤3还可以包括更前方的微系统路灯的慢速开启。
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