CN103561512B - 一种覆盖区域可控的道路照明控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆盖区域可控的道路照明控制方法及系统，根据道路危险程度、治安状况、天气、环境、车辆及行人的位置、速度等因素对照明灯亮度及照明区域实行动态控制，在事故多发路段、治安较差区域及恶劣天气时进行高亮度、大范围的持续照明，而在普通路段与时段，当车辆及行人经过时，根据其位置、前进方向及速度等因素控制照明灯的照明覆盖区域，仅对车辆及行人前后的部分区域照明，而其他区域则控制照明灯处于预工作状态或熄灭。每个照明灯含多个或多组可独立控制亮度的发光单元，照明灯的照明覆盖区域根据行人及车辆的位置、速度、运动方向等因素通过控制照明灯的每个或每组发光单元的亮度进行调整，本发明通过动态调整亮度降低能耗。

Description

一种覆盖区域可控的道路照明控制方法及系统

技术领域

本发明涉及照明控制方法，更具体涉及一种覆盖区域可控的道路照明控制方法及系统。

背景技术

道路照明主要作用是提高交通系统的安全性，为行人及驾驶人员提供清晰的视线来减少交通事故，然而道路照明需要消耗大量的能源，增加大量的成本，同时随着夜晚通行车辆及行人的减少使得大量的能源被浪费，并给环境带来光污染。当前对道路照明的处理普遍是将所有照明灯的亮度降低或熄灭，虽然可以降低能耗但会导致安全性降低。

发明内容

鉴于上述现有技术的现状和存在的问题，本发明的目的在于，为通行车辆及行人的道路照明提供一种覆盖区域可控的道路照明控制方法及系统。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种覆盖区域可控的道路照明控制方法，该控制方法中，道路采用多个照明灯进行照明，每个照明灯的控制单元根据道路危险程度、治安状况、天气、环境、车辆及行人的位置、速度因素对照明灯的亮度及覆盖区域实行动态控制，对危险路段、社会治安较差的关键区域以及遇到恶劣天气时的路段进行较高亮度大范围的持续照明，而对于普通路段与时段，当车辆及行人经过时，根据车辆及行人的位置、前进方向及速度因素控制照明灯的照明覆盖区域，仅对车辆及行人所在位置及前后设定范围内的安全区域进行照明，而安全区域以外的照明灯仅维持其预工作状态或熄灭。

实现上述一种覆盖区域可控的道路照明控制方法的控制系统系统，其包括多个照明灯，每个照明灯包括一个控制单元和多个可独立控制亮度的发光单元，所述控制单元包括传感模块、信号处理模块、亮度控制模块和网络通信模块；所述传感模块用于对车辆及行人速度、位置、行进方向和天气进行检测，并通过电压电流参数传感器及亮度传感器对照明灯的状态及亮度进行测量以监测照明灯是否存在故障，传感模块所测信息被送到信号处理模块；信号处理模块接收所测信息及相邻照明灯通过网络通信模块传输过来的行人及车辆位置及运动方向信息后，根据车辆及行人的运动速度、天气状况控制亮度控制模块以改变本照明灯各发光单元的电压、电流参数，控制各发光单元的亮度，进而调整本照明灯照明覆盖区域，同时根据传感模块对照明灯的电压、电流参数及照明灯亮度的测量，监测照明灯自身的状态，如果存在电压、电流及亮度异常，则通过网络通信模块发送照明灯当前的电压、电流、亮度参数到照明灯控制中心或道路照明管理维护部门，便于更换故障部件或照明灯及时排除故障；网络通信模块通过有线或无线的方式接收相邻照明灯的控制单元传入的行人、车辆位置和运动方向及相邻照明灯电压、电流及亮度等状态信息以及将本照明灯控制单元测量的行人、车辆位置和运动方向及本照明灯电压、电流及亮度等状态信息发送到相邻照明灯的控制单元，实现数据的发送与接收。

进一步地，所述传感模块包括行人及车辆位置的传感器、照明灯供电的电压电流传感器、照明灯照明亮度传感器，信号调理电路，和模数转换电路；行人及车辆位置的传感器用于检测行人及车辆的位置及行进方向；信号调理电路用于对各传感器输出的检测信号进行放大、滤波；模数转换电路用于对信号调理电路输出的信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号。

进一步地，所述信号处理模块包括数字信号处理芯片和储存芯片，用于对传感模块输出的数字信号、网络通信模块接收的数据进行分析，信号处理模块内部存储覆盖行人及车辆位置的照明区域所对应的发光单元数据库，根据数据库确定本照明灯的各发光单元的亮度，并通过亮度控制模块控制各发光单元的亮度，如果超出本照明灯的照明覆盖区域需要相邻照明灯进行照明覆盖，则通过网络通信模块发送信息到相邻照明灯，由相邻照明灯所对应的发光单元照明。

进一步地，所述亮度控制模块包括照明灯各发光单元的用于电压、电流控制的电源驱动芯片，亮度控制模块接收信号处理模块的控制命令，控制各发光单元的电压及电流，进而调整各发光单元的亮度。

进一步地，每个照明灯的多个或多组发光单元布置于照明灯的平面形状支撑体上，或者将多个发光单元布置于圆柱形或球面形状的支撑体上，利用支撑体的形状及发光单元的光线照射角改变照明覆盖区域。

利用上述控制系统的道路照明控制方法，其具体包括如下步骤：

7.1 每个照明灯的网络通信模块接收相邻照明灯的网络通信模块发送的行人及车辆位置及运动方向信息，传感模块检测本照明灯照明覆盖区域内行人及车辆位置及行进方向；

7.2当一个照明灯接收到相邻照明灯发送的行人及车辆的位置和行进方向及相邻照明灯的电压、电流及亮度状态信息及本照明灯的传感模块检测到的行人及车辆位置信息后通知本照明灯的信号处理模块，信号处理模块根据行人及车辆的位置及前进方向信息，查询信号处理模块中存储器内的数据库，得到本照明灯各发光单元对应的亮度信息，并通知亮度控制模块；

7.3 亮度控制模块根据信号处理模块发送的各发光单元对应的亮度信息，控制本照明灯各发光单元的电压、电流，进而调整各发光单元的亮度；

7.4 传感模块检测照明灯的亮度及电压、电流参数，判断是否存在异常，如果存在异常则通过网络通信模块通知照明灯控制中心及道路照明管理维护部门对照明灯维修更换故障部件。

上述控制方法中，每个照明灯照明覆盖区域长度为L，由传感模块检测照明灯照明覆盖区域内的车辆及行人的位置及行进方向，根据行人及车辆的位置对行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域照明，当行人及车辆前进至本照明灯覆盖区域边缘超出本照明灯的照明覆盖区域时，由行进方向前方与照明灯相邻的照明灯对行人及车辆进行照明，以保证行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域（a+b）得到照明灯的照明，当行人及车辆行进至后方长度为a、前方长度为b的区域全部超出本照明灯的照明覆盖区域后，由行进方向前方与本照明灯相邻的照明灯对行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域进行照明，直至超出照明覆盖区域后由下一个相邻的照明灯进行照明。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明能根据道路危险程度、治安状况、天气、环境、车辆及行人的位置、速度等因素对照明灯亮度及照明区域实行动态控制，在事故多发路段、治安较差区域及恶劣天气时进行高亮度、大范围的持续照明，而在普通路段与时段，当车辆及行人经过时，根据其位置、前进方向及速度等因素控制照明灯的照明覆盖区域，仅对车辆及行人前后的部分区域照明，而其他区域则控制照明灯处于预工作状态或熄灭。本发明在实现降低能源消耗的情况下，不降低道路通行的安全性，照明灯出现异常时，还能通过网络通信模块通知照明灯控制中心及道路照明管理维护部门对照明灯维修更换故障部。

附图说明

图1为控制系统组成结构图。

图2为传感模块，主要由传感器、放大滤波电路及模数转换电路组成。

图3为信号处理模块，主要包括CPU及位置对应的发光单元亮度数据库。

图4为亮度控制模块，主要包括电压、电流控制的电源驱动芯片组成。

图5为照明灯内各发光单元的排列分别图。

图6为照明覆盖区域控制流程图。

图7为照明覆盖区域控制示意图，图中虚线为照明灯的最大覆盖区域，填充部分为照明灯根据行人及车辆运动方向及位置调整的可调覆盖区域。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。

本发明的道路照明控制系统的照明灯包含多个或多组可独立控制亮度的发光单元，如图1，每个照明灯的控制单元包括传感模块1、信号处理模块2、亮度控制模块3、网络通信模块4；传感模块1用于对车辆及行人速度、位置、行进方向、天气状况（如是否存在风雨）进行测量，并对照明灯亮度进行测量，所测信息被送到信号处理模块2，信号处理模块2接收所测信息及其他组通过网络通信模块4传输的信息进行处理后控制亮度控制模块3调整本照明灯照明覆盖区域，同时根据对照明灯亮度的测量监测照明灯自身的状态，并通过网络通信模块4发送到相邻照明灯及照明灯控制中心进行必要的维护，网络通信模块4通过有线或无线的方式接收其他照明灯传入的信息以及将本组测量信息发送到其他照明灯控制单元，实现数据的发送与接收。

每个照明灯包括一个控制单元和多个或多组可独立控制亮度的发光单元，发光单元排列在照明灯的平面形状支撑体上，或者为了提高照明灯的覆盖面积，将发光单元布置于圆柱形或球面形状的支撑体上，利用支撑体的形状及发光单元的光线照射角改变照明覆盖区域。每个照明灯的多个或多组发光单元布置于照明灯的平面形状支撑体上，或者为了提高照明灯的覆盖面积，将发光单元布置于圆柱形或球面形状的支撑体上，利用支撑体的形状及发光单元的光线照射角改变照明覆盖区域。

传感模块用于对车辆及行人速度、位置、行进方向、天气等进行测量，并通过照明灯的电压、电流等电气参数及亮度传感器对照明灯的状态及亮度进行测量以监测照明灯是否存在故障。如图3，传感模块包括行人及车辆位置的传感器、照明灯供电的电压、电流传感器、照明灯照明亮度传感器，各传感器信号放大、滤波的信号调理电路，模数转换电路等。位置的传感可通过超声波、红外线、电感线圈、光电传感器等实现，用于检测行人及车辆的位置及行进方向；信号调理电路用于对传感器输出的检测信号进行放大、滤波，以满足模数转换的要求；模数转换电路用于对信号调理电路输出的信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号，以进行后续的数字信号处理。

信号处理模块接收所测信息及相邻照明灯通过网络通信模块传输过来的信息后，根据车辆及行人的运动速度控制亮度控制模块改变本照明灯各发光单元的电压、电流等电气参数，控制各发光单元的亮度，进而调整本照明灯照明覆盖区域，同时根据对照明灯的电压、电流等电气参数测量及亮度传感器对照明灯亮度的测量，监测照明灯自身的状态，如存在电压、电流及亮度等的异常则通过网络通信模块发送照明灯当前电压、电流、亮度等参数到相邻照明灯控制单元及照明灯控制中心及道路照明管理维护部门，更换故障部件或照明灯及时排除故障。如图2，信号处理模块包括CPU、MCU、DSP或FPGA等数字信号处理芯片和储存芯片等，用于对传感模块输出的数字信号、网络通信模块接收的数据进行分析，信号处理模块内部存储覆盖行人及车辆位置的照明区域所对应的发光单元数据库，根据数据库确定本照明灯的各发光单元的亮度，并通过亮度控制模块控制各发光单元的亮度，如果超出本照明灯的照明覆盖区域需要相邻照明灯进行照明覆盖，则通过网络通信模块发送信息到相邻照明灯，由相邻照明灯所对应的发光单元照明。

如图4，亮度控制模块对发光单元进行电源管理，亮度控制模块包括照明灯各发光单元的用于电压、电流控制的电源驱动芯片，亮度控制模块接收信号处理模块的控制命令，控制各发光单元的电压及电流，进而调整各发光单元的亮度。

网络通信模块通过有线或无线的方式接收其他照明灯控制单元传入的信息以及将本照明灯控制单元的测量信息发送到其他照明灯的控制单元，实现数据的发送与接收。

如图5，每个照明灯的多个或多组发光单元布置于照明灯的平面形状支撑体上。为了提高照明灯的覆盖面积，还能将多个发光单元布置于圆柱形或球面形状的支撑体上，利用支撑体的形状及发光单元的光线照射角改变照明覆盖区域。

本实例的照明覆盖区域控制流程如图6所示：

1 网络通信模块接收相邻照明灯网络通信模块发送的行人及车辆位置及运动方向信息，传感模块检测本照明灯照明覆盖区域内行人及车辆位置及行进方向；

2当一个照明灯接收到相邻照明灯发送的行人及车辆的位置和行进方向及相邻照明灯的电压、电流及亮度状态信息及本照明灯的传感模块检测到的行人及车辆位置信息后通知本照明灯的信号处理模块，信号处理模块根据行人及车辆的位置及前进方向信息，查询信号处理模块中存储器内的数据库，得到本照明灯各发光单元对应的亮度信息（如亮与不亮），并通知亮度控制模块；

3亮度控制模块根据信号处理模块发送的各发光单元对应的亮度信息（如亮与不亮），控制本照明灯各发光单元的电压、电流，进而调整各发光单元的亮度；；

4 传感模块检测照明灯的亮度及电压、电流等电气参数，判断是否存在异常，如果存在异常则通过网络通信模块通知照明灯控制中心及道路照明管理维护部门对照明灯维修更换故障部件。

照明覆盖区域控制的过程如图7所示：照明灯照明覆盖区域长度为L，由传感模块检测照明灯照明覆盖区域内的车辆及行人的位置及行进方向，根据行人及车辆的位置对其后方长度为a、前方长度为b的区域照明，L＝a+b；当行人及车辆前进至本照明灯覆盖区域边缘超出本照明灯的照明覆盖区域时，由行进方向前方与照明灯相邻的照明灯对行人及车辆进行照明，以保证行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域（a+b）得到照明灯的照明，当行人及车辆行进至后方长度为a、前方长度为b的区域全部超出本照明灯的照明覆盖区域后，由行进方向前方与本照明灯相邻的照明灯对行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域进行照明，直至超出照明覆盖区域后由下一个相邻的照明灯进行照明。

Claims (8)

1.一种覆盖区域可控的道路照明控制方法，其特征在于道路采用多个照明灯进行照明，每个照明灯的控制单元根据道路危险程度、治安状况、天气、环境、车辆及行人的位置、速度因素对照明灯的亮度及覆盖区域实行动态控制：对危险路段、社会治安较差的关键区域以及遇到恶劣天气时的路段进行较高亮度大范围的持续照明，而对于普通路段与时段，当车辆及行人经过时，根据车辆及行人的位置、前进方向及速度因素控制照明灯的照明覆盖区域，仅对车辆及行人所在位置及前后设定范围内的安全区域进行照明，而安全区域以外的照明灯仅维持其预工作状态或熄灭；每个照明灯包括一个控制单元和多个可独立控制亮度的发光单元，所述控制单元包括传感模块、信号处理模块、亮度控制模块和网络通信模块；所述传感模块用于对车辆及行人速度、位置、行进方向和天气状况进行检测，并通过电压、电流传感器及亮度传感器对照明灯的状态及亮度进行测量以监测照明灯是否存在故障，传感模块所测信息被送到信号处理模块；信号处理模块接收所测信息及相邻照明灯通过网络通信模块传输过来的行人及车辆位置及运动方向信息后，根据车辆及行人的运动速度、天气状况控制亮度控制模块以改变本照明灯各发光单元的电压、电流参数，控制各发光单元的亮度，进而调整本照明灯照明覆盖区域，同时根据传感模块对照明灯的电压、电流参数及照明灯亮度的测量，监测照明灯自身的状态，如果存在电压、电流及亮度异常，则通过网络通信模块发送照明灯当前的电压、电流、亮度参数到照明灯控制中心或道路照明管理维护部门，便于更换故障部件或照明灯及时排除故障；网络通信模块通过有线或无线的方式接收相邻照明灯的控制单元传入的行人、车辆位置和运动方向及相邻照明灯电压、电流及亮度状态信息以及将本照明灯控制单元测量的行人、车辆位置和运动方向及本照明灯电压、电流及亮度状态信息发送到相邻照明灯的控制单元，实现数据的发送与接收。

2.实现权利要求1所述一种覆盖区域可控的道路照明控制方法的控制系统，其特征在于包括多个照明灯，每个照明灯包括一个控制单元和多个可独立控制亮度的发光单元，所述控制单元包括传感模块、信号处理模块、亮度控制模块和网络通信模块；所述传感模块用于对车辆及行人速度、位置、行进方向和天气状况进行检测，并通过电压、电流传感器及亮度传感器对照明灯的状态及亮度进行测量以监测照明灯是否存在故障，传感模块所测信息被送到信号处理模块；信号处理模块接收所测信息及相邻照明灯通过网络通信模块传输过来的行人及车辆位置及运动方向信息后，根据车辆及行人的运动速度、天气状况控制亮度控制模块以改变本照明灯各发光单元的电压、电流参数，控制各发光单元的亮度，进而调整本照明灯照明覆盖区域，同时根据传感模块对照明灯的电压、电流参数及照明灯亮度的测量，监测照明灯自身的状态，如果存在电压、电流及亮度异常，则通过网络通信模块发送照明灯当前的电压、电流、亮度参数到照明灯控制中心或道路照明管理维护部门，便于更换故障部件或照明灯及时排除故障；网络通信模块通过有线或无线的方式接收相邻照明灯的控制单元传入的行人、车辆位置和运动方向及相邻照明灯电压、电流及亮度状态信息以及将本照明灯控制单元测量的行人、车辆位置和运动方向及本照明灯电压、电流及亮度状态信息发送到相邻照明灯的控制单元，实现数据的发送与接收。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于所述传感模块包括行人及车辆位置的传感器、照明灯供电的电压电流传感器、照明灯照明亮度传感器，信号调理电路和模数转换电路；行人及车辆位置的传感器用于检测行人及车辆的位置及行进方向；信号调理电路用于对各传感器输出的检测信号进行放大、滤波；模数转换电路用于对信号调理电路输出的信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号。

4.根据权利要求2或3所述的控制系统，其特征在于所述信号处理模块包括数字信号处理芯片和储存芯片，用于对传感模块输出的数字信号、网络通信模块接收的数据进行分析，信号处理模块内部存储覆盖行人及车辆位置的照明区域所对应的发光单元数据库，根据数据库确定本照明灯的各发光单元的亮度，并通过亮度控制模块控制各发光单元的亮度，如果超出本照明灯的照明覆盖区域需要相邻照明灯进行照明覆盖，则通过网络通信模块发送信息到相邻照明灯，由相邻照明灯所对应的发光单元照明。

5.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于亮度控制模块包括照明灯各发光单元的用于电压、电流控制的电源驱动芯片，亮度控制模块接收信号处理模块的控制命令，控制各发光单元的电压及电流，进而调整各发光单元的亮度。

6.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于每个照明灯的多个或多组发光单元布置于照明灯的平面形状支撑体上，或者将多个发光单元布置于圆柱形或球面形状的支撑体上，利用支撑体的形状及发光单元的光线照射角改变照明覆盖区域。

7.一种利用权利要求2所述控制系统的道路照明控制方法，其特征在于包括如下步骤：

7.1 每个照明灯的网络通信模块接收相邻照明灯的网络通信模块发送的行人及车辆位置及运动方向信息，传感模块检测本照明灯照明覆盖区域内行人及车辆位置及行进方向；

7.2 当一个照明灯接收到相邻照明灯发送的行人及车辆的位置和行进方向及相邻照明灯的电压、电流及亮度状态信息及本照明灯的传感模块检测到的行人及车辆位置信息后通知本照明灯的信号处理模块，信号处理模块根据行人及车辆的位置及前进方向信息，查询信号处理模块中存储器内的数据库，得到本照明灯各发光单元对应的亮度信息，并通知亮度控制模块；

7.3 亮度控制模块根据信号处理模块发送的各发光单元对应的亮度信息，控制本照明灯各发光单元的电压、电流，进而调整各发光单元的亮度；

7.4 传感模块检测照明灯的亮度及电压、电流参数，判断是否存在异常，如果存在异常则通过网络通信模块通知照明灯控制中心及道路照明管理维护部门对照明灯维修更换故障部件。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：

每个照明灯照明覆盖区域长度为L，由传感模块检测照明灯照明覆盖区域内的车辆及行人的位置及行进方向，根据行人及车辆的位置对行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域照明，当行人及车辆前进至本照明灯覆盖区域边缘超出本照明灯的照明覆盖区域时，由行进方向前方与照明灯相邻的照明灯对行人及车辆进行照明，以保证行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域（a+b）得到照明灯的照明，当行人及车辆行进至后方长度为a、前方长度为b的区域全部超出本照明灯的照明覆盖区域后，由行进方向前方与本照明灯相邻的照明灯对行人及车辆后方长度为a、前方长度为b的区域进行照明，直至超出照明覆盖区域后由下一个相邻的照明灯进行照明。