CN103621186A - 照明要求生成系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种OLN照明要求生成系统和方法，其包括用于具有照明单元(82)的户外照明网络(OLN,90)的照明要求生成系统，该系统具有：中央控制设备(40)；多个照明单元控制设备(50)；以及可操作地连接中央控制设备(40)和照明单元控制设备(50)的通信系统(60)。中央控制设备(40)可用于：采集基于位置的数据；根据基于位置的数据定义群集；定义群集中的每一个的照明要求；根据照明单元的位置信息将照明单元(82)与群集相关联；将照明单元(82)映射到照明要求；以及实施与照明单元(82)中的每一个相关联的群集的照明要求。

Description

照明要求生成系统和方法
技术领域
本公开的技术领域为户外照明网络(OLN)，特别是户外照明要求生成系统和方法。
背景技术
数字照明技术，即基于诸如发光二极管(LED)的半导体光源的照明，提供了传统荧光灯、HID灯和白炽灯的可行备选方案。LED的功能上的优点和益处包括高的能量转换和光学效率、耐用性、低操作成本以及很多其它方面。LED技术的最近进展已经提供了能够在许多应用中实现各种照明效果的高效且鲁棒的全光谱照明源。包含这些源的一些器材的特征在于照明模块，该照明模块包括：一个或多个LED，其能够产生不同的颜色，例如，红色、绿色和蓝色；以及控制器，其用于独立地控制LED的输出以便产生各种颜色和颜色改变的照明效果，例如，如在以引用方式并入本文中的美国专利No. 6,016,038和6,211,626中详细讨论的。
诸如为车行道、街道、停车设施、公园、景观、人行道和自行车道照明的户外灯通常由单个主管部门管理。例如，纽约市的街灯由运输部管理。由一个主管部门集中控制允许更好的安全性、更好的使用协调性以及减少的维护成本。大部分户外灯目前独立地操作或以由共同电源供电的小组形式操作。然而，随着因特网和无线通信系统的出现，存在朝着户外灯联网并通过集中式服务器管理户外灯的操作的趋势。
类似LED的新一代灯具有调整调光水平、颜色、方向（例如，通过倾斜LED面板或数字地形成LED光束）和/或获取各种能源（例如，太阳能/风能）的能力。新一代光源还解放了照明设备和器材的设计以便为客户提供更多选择。换句话讲，户外照明网络变得越来越多样化。这种多样化在节能、减少光污染和遵守当地的照明法规方面赋予额外的灵活性。遗憾的是，现在这一代户外照明不采用能够利用这种灵活性的控制和管理系统。
目前的照明系统的一个问题是不能捕获变化的监管政策和具体位置的用户需求并且提供将这样的需求转化成照明要求。不同的区域/区有不同的照明要求，该照明要求可能受到来自市政府、州政府或联邦政府的法规的约束而随时间改变。例如，典型的照明条例可由市政当局定义来指定照明区要求。此外，用户(例如，城市管理者)在定义照明要求时可考虑其它方面，例如，安全、安保、应急性、交通、施工等。诸如交通信息、安保数据(例如，犯罪统计)、区域/分区分类和照明条例的具体位置的数据可用于确定具体位置的用户需求。
遗憾的是，现在的系统需要照明管理者手动地指定考虑具体位置的数据的照明要求，这是不现实的，因为涉及大量的精力。虽然现有的OLN管理工具赋予操作者设定用于城市的不同区域(例如，商务区、居民区、公路等)的计划表的灵活性，但是操作者必须对操作计划表的类型做出决策并将所选的计划表手动地应用于每个灯单元或各组灯单元。因此，用户负责确保该计划表符合任何可适用的法规，因为目前的管理工具在定义计划表时不考虑法规。此外，在现有的管理工具中不考虑可影响照明要求的其它具体位置的方面，例如安全需求、安保需求、商业需求和交通需求。
期望具有能克服以上缺点的照明要求生成系统和方法。
发明内容
本发明的一个方面提供了用于具有照明单元的户外照明网络(OLN)的照明要求生成系统，该系统具有：中央控制设备；多个照明单元控制设备；以及可操作地连接中央控制设备和照明单元控制设备的通信系统。中央控制设备可用于：采集基于位置的数据；根据基于位置的数据定义群集；定义群集中的每一个的照明要求；根据照明单元的位置信息和区域的基于位置的数据将照明单元与群集相关联；将照明单元映射到照明要求；以及实施与照明单元中的每一个相关联的群集的照明要求。
本发明的另一个方面提供了用于具有照明单元且可操作地连接到代理的户外照明网络(OLN)的照明要求生成系统的中央控制设备，该设备具有：处理器；可操作地连接到处理器的存储器；以及可操作地连接到处理器以便与代理通信的通信模块。处理器可用于：采集来自代理的基于位置的数据；根据基于位置的数据定义群集；定义群集中的每一个的照明要求；根据照明单元的位置信息将照明单元与群集相关联；将照明单元映射到照明要求；以及实施与照明单元中的每一个相关联的群集的照明要求。
本发明的另一个方面提供了生成用于具有照明单元且可操作地连接到代理的户外照明网络(OLN)的照明要求的方法，该方法包括：采集来自代理的基于位置的数据；根据基于位置的数据定义群集；定义群集中的每一个的照明要求；根据照明单元的位置信息将照明单元与群集相关联；将照明单元映射到照明要求；以及实施与照明单元中的每一个相关联的群集的照明要求。
本发明的前述和其它特征及优点将从下面对目前优选实施例的详细描述，并结合附图的阅读而变得更为明显。详细描述和附图仅仅是本发明的示例性说明，而不是限制由所附权利要求及其等同形式限定的本发明的范围。
如为了本公开的目的在本文中所使用的，术语“LED”应当理解为包括任何电致发光二极管或能够响应于电信号而产生辐射的其它类型的载流子注入/基于结的系统。因此，术语LED包括但不限于响应于电流而发光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(OLED)、电致发光带等。特别地，术语LED是指可被配置成产生在红外光谱、紫外光谱和可见光谱(通常包括从大约400纳米至大约700纳米的辐射波长)的各个部分中的一个或多个中的辐射的所有类型的发光二极管(包括半导体发光二极管和有机发光二极管)。LED的一些示例包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED(下文进一步讨论)。还应当理解，LED可被配置和/或控制成产生具有针对给定光谱(例如，窄带宽、宽带宽)的各种带宽(例如，最大值一半处的全宽度或FWHM)以及给定通用颜色分类内的各种主波长的辐射。
例如，配置成产生基本上白光的LED(例如，白色LED)的一个实施可包括多个管芯，其分别发射以组合方式混合而形成基本上白光的不同的电致发光光谱。在另一个实施中，白光LED可以与将具有第一光谱的电致发光转换为不同的第二光谱的磷光体材料相关联。在该实施的一个示例中，具有相对短波长和窄带宽光谱的电致发光“泵浦”磷光体材料，其继而辐射具有略微更宽光谱的更长波长辐射。
还应当理解，术语LED不限制LED的物理和/或电气封装类型。例如，如上文所讨论的，LED可以指具有配置成分别发射不同光谱的辐射的多个管芯(例如，其可以是或可以不是单独可控的)的单个发光装置。另外，LED还可与被认为是LED(例如，一些类型的白色LED)的集成部分的磷光体相关联。通常，术语LED可以指封装的LED、未封装的LED、表面安装LED、板上芯片LED、T封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括某些类型的罩子和/或光学元件(例如，扩散透镜)的LED等。
应当理解，前述概念和以下更详细讨论的附加概念(假设这些概念并不相互不一致)的所有组合被构思为本文所公开的本发明的主题的一部分。特别地，在本公开的末尾处出现的所要求保护主题的所有组合被构思为本文所公开的本发明的主题的一部分。还应当理解，本文明确采用的、也可以出现在以引用方式并入的任何公开中的专业术语应当被给予与本文所公开的特定概念最一致的意义。
附图说明
在附图中，贯穿不同视图，类似的附图标记通常是指相同的部件。另外，附图未必按比例绘制，而通常会进行突出以示出本发明的原理。
图1是包括根据本发明的照明要求生成系统的户外照明网络的示例性实施例的框图。
图2是根据本发明的用于户外照明网络的中央控制设备的示例性实施例的框图。
图3是根据本发明的用于户外照明网络的照明单元控制设备的示例性实施例的框图。
图4是根据本发明的用于户外照明网络的OLN照明要求生成的方法的流程图。
图5是根据本发明的用于户外照明网络的群集定义图形用户接口的示例性实施例。
具体实施方式
图1是包括根据本发明的照明要求生成系统的户外照明网络的示例性实施例的框图。图1提供了具有照明要求生成系统的OLN系统的概览，其能够自动生成照明要求以便操作、管理、改变和优化户外照明网络(OLN)。包括中央控制设备和照明单元控制设备的总体OLN照明要求生成系统的具体设备的细节分别在图2和图3中提供。
参看图1，在该示例中的OLN系统90包括：多个可选的用户控制设备30；中央控制设备40；多个照明单元控制设备50；以及在可选的用户控制设备30、中央控制设备40、照明单元控制设备50之间可操作地连接的通信系统60。OLN系统90还可包括照明单元82，照明单元82中的每一个与照明单元控制设备50中的一个相关联。OLN系统90的照明单元82照亮多个所关注的点84，例如公园、道路等。没有一个、一个、或多个照明单元82可与每个所关注的点84相关联。
中央控制设备40可执行照明要求生成；OLN规划、变化管理与优化；以及照明单元控制设备50操作和配置。在生成照明要求时，中央控制设备40可接收关于法规、公共安全、交通和用户请求的基于位置的数据。示例性法规可来自联邦、州、或市级主管部门，并且可因为不同的公路、街道、公园或居民区而不同。示例性公共安全和交通数据可包括犯罪指数地图、交通地图、施工地图等。示例性用户请求可来自急救人员等。基于位置的数据可通过远程管理站72由代理74提供、通过可选的用户控制设备30由用户20提供、通过通信系统60由其它来源(未示出)提供、或由直接至中央控制设备40的其它来源(未示出)提供。
OLN系统90还可包括与中央控制设备40通信的一个或多个远程管理站72，以允许一个或多个代理74向OLN系统90的照明要求生成系统提供输入。代理74可以是向OLN照明要求生成系统90提供输入的任意方，例如用户代理、管理员代理、电源供应商代理、监管代理等。远程管理站72可直接通过连接到中央控制设备40来与中央控制设备40通信，或可通过通信系统60连接到中央控制设备40。用户20还可通过可选的用户控制设备30与中央控制设备40通信。
具有照明要求生成系统的OLN系统90自动地管理灯网络的变化(例如，灯特性、照明要求、能源成本/可用性等的变化)并且针对变化(重新)优化灯网络的操作。一旦照明单元82被安装每个照明单元82就向中央控制设备注册其设置、操作特性和能力，并将其操作特性的更新经由通信系统60定期地或按需(例如，随着特性变化)发送到中央控制设备40。通信系统60可使用可用的任何通信方法或协议，例如OLN、WiFi、以太网、电力线网络、蜂窝网络、ZigBee等。中央控制设备40可使用灯特性和能力计算用于OLN系统90的照度模型和成本模型。
图2是根据本发明的可操作地连接到户外照明网络204和代理202的中央控制设备200的示例性实施例的框图。中央控制设备可在具有到用户和户外照明网络的通路的处理器、微处理器、服务器、计算机或任何其它智能装置中实现。中央控制设备可位于中央位置中或可分布在多个位置上。
中央控制设备200生成照明要求，从而使操作者能够改变和优化具有照明单元且可操作地连接到代理的户外照明网络(OLN)。中央控制设备200包括：处理器210；可操作地连接到处理器210的存储器220；以及可操作地连接到处理器210以便与代理202和户外照明网络204通信的通信模块230。处理器210可用于：采集来自代理的基于位置的数据；根据基于位置的数据定义群集；定义群集中的每一个的照明要求；根据照明单元的位置信息将照明单元中的每一个与群集相关联；以及实施与照明单元中的每一个相关联的群集的照明要求。照明要求可包括平均强度、均匀度、色温和/或诸如此类。在一个实施例中，实施包括将最终的照明要求输出计划发送到中央控制设备中的规划/优化模块，以便用于对户外照明网络的规划、变化管理、和/或操作的优化。在另一个实施例中，实施包括将最终的照明要求输出计划发送到照明单元。在一个实施例中，处理器210可进一步用于在实施照明要求之前解决与照明单元中的至少一个相关联的群集的照明要求之间的冲突。
存储器220存储用于管理户外照明网络的变化和优化的数据和命令。存储器220可存储配置请求、优化目标/约束、照明要求、照度模型、成本模型等。
通信模块230接收来自代理和照明单元设备的变化，并协调与涉及变化的所关注的点相关联的照明单元的操作。通信模块230可以是能与代理202和/或户外照明网络204通信的任何类型的装置，例如，ZigBee芯片、具有应用层的无线电芯片、专用集成电路(ASIC)等。通信模块230可使用任何所需的技术通信，例如，蜂窝数据通信协议(例如，GSM、CDMA、GPRS、EDGE、3G、LTE、WiMAX)、在IEEE 802.15.4无线标准的顶部上运行的ZigBee协议、在IEEE标准802.11下的WiFi协议(例如802.11b/g/n)、蓝牙协议、低能蓝牙协议等。在一个示例中，通信模块230通过通信系统与代理202和/或户外照明网络204通信。
处理器210确定如何优化照明单元操作。处理器210可以是能执行以下操作中的一项或多项的任何类型的装置：创建指令、执行指令、和/或根据指令处理数据。在一个示例中，处理器为诸如个人计算机、服务器等的计算机。存储器220可以是能够存储数据、程序和/或指令的任何类型的存储器。示例性存储器包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、磁性计算机存储装置(例如，硬盘、软盘和磁带)、光盘等。存储器220可用于长期和/或短期存储。
图3是根据本发明的可操作地连接到户外照明网络(OLN)的中央控制设备的照明单元控制设备的示例性实施例的框图。照明单元控制设备可在具有到用户和中央控制设备的通道的处理器、微处理器、计算机、嵌入式系统、或任何其它电子装置中实现。照明单元控制设备可方便地位于照明单元中或附近，例如，在照明设备/器材、镇流器、LED驱动器、LED面板、灯杆、相关的软件/电子模块等中。照明单元控制设备可用来控制单独的照明单元或一组照明单元。本领域的技术人员将会理解，在照明单元控制设备或照明单元没有安装或不可用的情况下，可使用照明要求生成系统。在可获得关于照明单元的位置的信息但是照明单元本身尚不可用时，照明要求生成系统在规划期间可在个人计算机或中央控制系统上运行。
照明单元控制设备300可根据照明要求控制相关的照明单元的操作。照明单元控制设备300包括：处理器310；可操作地连接到处理器310的存储器320；以及可操作地连接到处理器310以便在中央控制设备302和照明单元304之间通信的通信模块330。
处理器310通过通信模块330可操作地连接到中央控制设备。处理器310可用于接收用于控制与其它照明单元配合的照明单元的操作的指令以响应于所关注的点上的变化共同地优化灯操作。处理器310还可进一步用于或者最初在照明单元被安装时或者在安装后照明单元被改变之后提供照明单元特性。初始照明单元特性可包括照明单元的位置、高度、取向、灯装置类型等。在一个实施例中，初始照明单元特性还可包括基于理论/经验模型的照度模型。变化照明单元特性可包括照明单元的可变的当前属性，例如，环境条件、调光曲线、照明时间、可再生能源类型(例如，诸如太阳能、风能等的在照明单元处可用的能量)、可再生能源可用性(例如，电池电量、云量、风速等)。
处理器310可以是能执行以下操作中的一项或多项的任何类型的装置：创建指令、执行指令、和/或根据指令处理数据。在一个示例中，处理器为诸如个人计算机、服务器等的计算机。存储器320可以是能够存储数据、程序和/或指令的任何类型的存储器。示例性存储器包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、磁性计算机存储装置(例如，硬盘、软盘和磁带)、光盘等。存储器320可用于长期和/或短期存储。
通信模块330可以是能与中央控制设备302和/或照明单元304通信的任何类型的装置，例如，ZigBee芯片、具有应用层的无线电芯片、专用集成电路(ASIC)等。通信模块330可使用任何所需的技术通信，例如，蜂窝数据通信协议(例如，GSM、CDMA、GPRS、EDGE、3G、LTE、WiMAX)、在IEEE 802.15.4无线标准的顶部上运行的ZigBee协议、在IEEE标准802.11下的WiFi协议(例如802.11b/g/n)、蓝牙协议、低能蓝牙协议等。在一个示例中，通信模块330通过通信系统与中央控制设备302和/或照明单元304通信。
图4是根据本发明的用于户外照明网络的照明要求生成的方法的流程图。照明要求可包括关于诸如街道、公园的所关注的区域或任何其它所关注的区域的诸如强度、均匀度、色温等的照明参数。照明要求可基于用户偏好、法规要求等来定义。照明要求的变化可由用户偏好、法规、城市分区规则、施工和/或环境条件(例如，交通、天气、白天或晚上的时间等)的变化而引起。在一个实施例中，关于区域的照明要求表示为平均强度(照度)、均匀度和色温的组合。照度和均匀度指标包括被照亮的网格点(GPI)的百分比、平均照度、变异系数(CV)、平均均匀度与最小均匀度的比率(AMU)和最大均匀度与最小均匀度的比率(MMU)。
图4提供从中央控制设备的视角的方法的概览。OLN具有照明单元并且可操作地连接到代理。方法400包括：采集来自代理的基于位置的数据420；根据基于位置的数据定义群集430；定义群集中的每一个的照明要求440；根据照明单元的位置信息将照明单元与群集相关联450；将照明单元映射到照明要求460；以及实施与照明单元中的每一个相关联的群集的照明要求480。方法400可以可选地包括检查与照明单元中的一个或多个相关联的群集的照明要求之间的冲突470，并且在发现时解决冲突。
采集来自代理的基于位置的数据420可包括采集来自诸如监管代理412、公共安全/安保代理414、交通代理416、用户代理418等的代理的基于位置的数据。如本文所定义的代理是可从其获得基于位置的数据的任何数据存储设施、计算机/服务器、或存储库。基于位置的数据可以以数字、模拟和/或硬拷贝形式存储。监管代理412可提供诸如联邦/州/市法律或法规、分区法规、照明条例、照明法等的基于位置的数据。公共安全/安保代理414可提供诸如犯罪统计、施工地图等的基于位置的数据。交通代理416可提供诸如交通统计、交通密度、交通量等的基于位置的数据。用户代理418可以是急救人员、事件策划者等，并且能提供诸如紧急活动、计划的或未计划的事件等的基于位置的数据。
基于位置的数据可以是与任何所关注的位置相关联的任何所关注的数据。例如，基于位置的数据可以是随城市中的位置变化的照明条例。基于位置的数据可以是特定目的所需的任何格式，包括计算机编码信息、硬拷贝文档等。在一个示例中，基于位置的数据为历史数据。在另一个示例中，基于位置的数据为实时数据。
基于位置的数据可以以各种方式从代理采集。在一个实施例中，中央控制设备可收集存储在诸如城市数据库或服务器的数据库或服务器上的基于位置的数据。在一个示例中，监管信息、城市规划和/或城市代码可保持在Web可访问的库中，中央控制设备可连接到该库并使用经授权的安全凭证提取基于位置的数据。在另一个实施例中，代理可通过上传文件(例如，标准文档、城市代码、交通统计等)将基于位置的数据手动地输入至中央控制设备。可以分析该文件以提取相关的基于位置的数据。在另一个实施例中，作为用户的代理可通过图形用户接口(GUI)将基于位置的数据手动地输入至中央控制设备。代理可使用关于交通、犯罪、正在进行的施工或其它所关注的数据的输入数据来定义指数地图，在该指数地图中每个位置与反映所代表的参数的强度(例如，犯罪率、交通强度等)的指数相关联。在一个示例中，指数是在预定范围内的数值。在另一个示例中，指数是用不同的色标、图案显示在GUI上的参数的图形表示，和/或显示在其它图形装置上的参数的图形表示。
根据基于位置的数据定义群集430可包括如特定应用所需要的定义各种类型的群集。群集表示可与地理位置相关联并且因此与该地理位置中的照明单元相关联的具体特性。地理位置可被直接定义(例如由地图坐标定义)，或被间接定义(例如通过照明单元编号)。不止一个群集可与特定的地理位置或照明单元相关联。在一个实施例中，根据基于位置的数据定义群集430还可包括利用用户输入432根据基于位置的数据定义群集。
群集可以是单参数群集、元群集或标度的群集。如本文所定义的单参数群集表示与地理位置相关联的单个特性。单参数群集的示例包括区域分类群集(商务区、居民区、主要道路)；交通基础群集(高交通量区域、低交通量区域)；和安全及安保群集(低犯罪率区域、高犯罪率区域)。
如本文所定义的元群集表示与地理位置相关联的多个特性。在一个实施例中，用户可为元群集选择特定的多个特性以识别所关注的区域。例如，元群集可组合高交通量、商务区和低犯罪率的特性。
如本文所定义的标度的群集表示与地理位置相关联的单个特性的程度。可以为单个特性定义多个标度的群集。在一个示例中，在所关注的特性低于阈值时可定义低强度群集并且在所关注的特性高于阈值时可定义高强度群集。在另一个示例中，可以为所关注的特性的低、中和高值定义不同强度的群集。将这一点应用于作为所关注的特性的给定区域的犯罪率的示例，在犯罪率低于低阈值时可定义低犯罪区域群集，在犯罪率在低阈值和高阈值之间时可定义中犯罪区域群集，并且在犯罪率高于高阈值时可定义高犯罪区域群集。标度的群集可如特定应用所需要的用于具有任何阈值的任何类别。
可用于特定城市或其它位置的现有的地理信息系统(GIS)可定义群集并生成示出照明单元位置的街道地图。在一个实施例中，中央控制设备可与任何可用的GIS通信以获得基于位置的数据或可用于定义群集的其它信息。例如，政府官员、城市官员或管理者可使用现有的城市GIS定义具体的群集，例如基于道路/区域分类、犯罪统计、交通量等的群集。以下结合图5进一步讨论借助于GUI定义群集。
参看图4，定义群集中的每一个的照明要求440可包括定义每个群集Ck的照明要求Sk。照明要求Sk可包括若干操作参数Pj。例如，照明要求Sk可以是具有{Pl=最小输出,P2=最大输出,P3 =最大CCT, ...}的集合。在一个实施例中，定义群集中的每一个的照明要求440还可包括利用用户输入432根据基于位置的数据定义群集。照明要求可从可适用的法规提取或源自在采集基于位置的数据的过程中由用户所指示的偏好的组合。在另一个实施例中，用户可创建组合不同特性(例如，区域分类、交通量、犯罪率等)的元群集并且基于用户的输入将具体照明要求与特定元群集相关联。例如，具有高交通流量的市中心商务区/区域可以是将与由城市官员/管理者选定的具体照明要求相关联的预定义元群集。
根据照明单元的位置信息将照明单元与群集相关联450可确定哪些照明单元位置满足给定的群集的位置特性。在一个实施例中，为每一个群集Ck定义群集函数fk(i)，其中照明单元身份输入i为诸如照明单元编号或照明单元位置的照明单元身份信息。群集函数fk(i)生成确定照明单元是否与群集Ck相关联的值。在一个示例中，照明单元地理位置提供为照明单元身份输入i，并且群集函数fk(i)返回指示由照明单元身份输入i所指示的照明单元是否与群集Ck相关联的数值或二进制值(0或1)。
群集函数fk(i)使给定的群集Ck的具体特性与照明单元和/或照明单元地理位置相关。在一个示例中，具体特性为诸如区域类型的地理特性，例如，由城市定义的商务区、居民区或车道区。地理特性的群集函数确定照明单元应该与其相关联的群集。在另一个示例中，具体特性为诸如高犯罪率的定量特性。通过比较关于该区域的可用犯罪率信息与高犯罪率区域的阈值，群集函数确定照明单元的地理位置处的犯罪率是否应该与高犯罪率群集相关联。
将照明单元映射到照明要求460可包括确定与特定照明单元相关联的那些群集的群集组，然后根据群集组的照明要求定义该特定照明单元的照明要求。
对于每个照明单元来说，中央控制设备确定与特定照明单元相关联的那些群集Ck的群集组Clusters(i)。在一个实施例中，可对照关联标准评估群集函数fk(i)以确定群集Ck是否应该在具有照明单元身份输入i的照明单元的群集组Clusters(i)中。在一个示例中，关联标准基于群集函数fk(i)和阈值THk使得fk(i)≥THk时Ck∈Clusters(i)，并且在另一个示例中，关联标准基于阈值范围(THkmin, THkmax)使得THkmin≤fk(i)≤THkmax时Ck∈Clusters(i)。
当已经为每一个所关注的照明单元确定群集组Clusters(i)时，中央控制设备根据在每个特定照明单元的群集组中的不同群集的照明要求来确定照明单元中的每一个的照明要求。照明要求的确定可考虑在群集组中的不同群集中的每一个的照明要求。用于确定照明要求的示例性过程包括max/min、元群集的预定义要求以及加权求和。
在如本文所定义的max/min过程中，给定照明单元的照明要求定义为在群集组Clusters(i)中的所有群集Ck的max/min{Sk}，即从存在于群集组Clusters(i)中的任何群集Ck的操作参数Pi的所有值来为特定照明单元选择操作参数Pi的最大或最小值。本领域的技术人员将会理解，取决于对特定操作参数的合适性来使用最大值或最小值。例如，如果操作参数为最大光输出，则可以选择存在于群集组Clusters(i)中的任何群集Ck的最小值，因为该值将是所有群集的极限值。
在如本文所定义的元群集的预定义要求过程中，当元群集与特定照明单元相关联时，给定照明单元的照明要求被定义为与特定照明单元相关联的元群集的照明要求。在定义元群集时，具体的照明要求Sk可如特定类型的区域或应用所需要的分配给元群集。例如，当群集定义为具有居民区和低犯罪率区域的元群集时，最小照度的照明要求可分配给该元群集并用于与该元群集相关联的任何照明单元。当给定的照明单元与不止一个元群集相关联时，照明要求可利用max/min或加权求和方法确定。
在如本文所定义的加权求和过程中，给定照明单元的照明要求由与该给定照明单元相关联的所有群集的照明要求的加权平均定义。在一个实施例中，加权平均按每个群集的重要性加权使得                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中Req(i)为由照明单元身份输入i识别的照明单元的照明要求，αk为群集Ck的照明要求的加权因子，并且Sk为群集Ck的照明要求。在一个示例中，加权因子αk是每个群集Ck的相对重要性。在一个示例中，照明要求为分别与三个群集C1、C2和C3相关联的最大输出功率要求P1、P2和P3。每个群集C1、C2和C3分别与表示每个群集的重要性的加权因子α1、α2和α3相关联。因此，根据该方法，与三个群集相关联的照明单元的总输出功率要求(照明要求)将被定义为。
当已确定照明单元中的每一个的照明要求时，中央控制设备可以可选地检查在照明要求与任何可适用的法规、用户偏好或其它基于位置的数据之间的冲突470，并且在发现时解决该冲突。当检测到冲突或需要调整472时，中央控制设备可返回到根据照明单元的位置信息将照明单元与群集相关联450并自动地调整关联以消除冲突。在一个示例中，在关联450之前，中央控制设备可通过改变关联标准阈值和/或群集函数来自动地重新定义用于与群集相关联的标准。在另一个示例中，在关联450之前，中央控制设备可自动地更新与造成冲突的区域(和/或照明单元)相关联的基于位置的数据。方法400然后可继续将照明单元映射到照明要求460并检查冲突470。在另一个实施例中，当检测到冲突或需要调整时，中央控制设备可返回到根据基于位置的数据定义群集430，以便在根据照明单元的位置信息将群集中的每一个与照明单元相关联450并自动地调整关联以消除冲突之前调整群集定义。
当检测不到冲突或不需要调整462时，中央控制设备可将最终照明要求输出计划提供给用户以便确认474。在一个实施例中，当中央控制设备不能自动地消除冲突时，最终的照明要求输出计划可包括冲突警告，因此方法400可返回到根据基于位置的数据定义群集430，并且用户可通过用户输入432根据基于位置的数据手动地定义群集430。方法400可然后继续直到中央控制设备再次将最终的照明要求输出计划提供给用户以便确认474。
当用户确认最终的照明要求输出计划474时，可实施与照明单元中的每一个相关联的群集的照明要求480。在一个实施例中，实施包括将最终的照明要求输出计划发送到中央控制设备中的规划/优化模块，以便用于对户外照明网络的规划、变化管理、和/或操作的优化。在另一个实施例中，实施包括将最终的照明要求输出计划发送到照明单元。
图5是根据本发明的用于户外照明网络的群集定义图形用户接口的示例性实施例。可在如以上结合图4所讨论的OLN照明要求生成的方法中根据基于位置的数据对群集定义。在一个示例中，通过将地图上的基于位置的数据呈现为候选群集并从由用户选择的候选群集中定义群集，可根据基于位置的数据定义群集。
参看图5，GUI 500可包括背景502，其中基于位置的数据呈现在背景502上。基于位置的数据可以是与任何所关注的位置相关联的任何所关注的数据(例如，交通数据、安全/犯罪数据等)。基于位置的数据可通过与该数据相关联的具体特性的值分成数据组，即，分成具有高于阈值、低于阈值或在特定范围内的值的数据组。数据组可然后在背景502上呈现为不同的候选群集，其中诸如图案或色彩的区分标记突出在背景502上的候选群集。用户然后可通过选择所关注的候选群集来定义一个或多个群集。不止一种类型的基于位置的数据(例如，安全/安保数据和/或照明性能数据、和交通数据)可呈现在单个背景上，并且用户可同时地选择不同类型的不同候选群集以定义元群集。
在该示例中，背景502是街道地图并且基于位置的数据是交通强度统计，其被呈现为高强度交通区域的一个候选群集510和中强度交通区域的两个候选群集512、514。候选群集510呈现为用窄线填充的有界区域，并且候选群集512、514呈现为用宽线填充的有界区域。用户可用鼠标或其它定点装置选择候选群集以便将该候选群集定义为群集。例如，用户可通过点击候选群集512而将候选群集512定义为群集。本领域的技术人员将会理解，候选群集的呈现不限于背景502上的有界区域。在另一个示例中，基于位置的数据可通过颜色梯度来呈现，并且用户可通过使用鼠标或其它人机接口圈出基于位置的数据的特定区域来定义群集。
本领域的技术人员将会理解，户外照明网络控制系统不限于照明管理和公共安全应用，而是能在美学上用于美化和娱乐。在一个示例中，照明单元可在整个白天和傍晚改变亮度、颜色和方向以将城市的区域照明至最佳效果。在另一个示例中，照明单元的亮度、颜色、方向和闪烁状态可改变为艺术显示。在又一个示例中，照明单元的亮度、颜色、方向和闪烁状态可改变为与诸如音乐、烟火等的公开演出同步的艺术显示。
虽然本文中已描述和示出了若干发明实施例，但本领域的技术人员将容易预想用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的多种其它装置和/或结构，并且这样的变型和/或修改中的每一个被认为在本文所述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域的技术人员将容易理解，本文所述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在为示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或多个具体应用。本领域的技术人员将会认识到或能够仅使用例行实验确定本文所述的具体发明实施例的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式提供，并且在所述权利要求及其等同物的范围内，发明实施例可以以除具体描述和受权利要求书保护之外的方式实践。本公开的发明实施例指向本文所述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法没有相互不一致，则两个或更多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任意组合包括在本公开的发明范围内。
如本文所定义和所使用的所有定义应当被理解为控制在字典定义、以引用方式并入的文献中的定义和/或经定义的术语的一般含义之上。
除非明确地相反指示，如在本文的说明书和权利要求中所使用的不定冠词“一”和“一个”应当被理解为意指“至少一个”。
如在本文的说明书和权利要求中所使用的短语“和/或”应当被理解为意指如此连接的元件(即在一些情况下连续地出现和在其它情况下分离地出现的元件)的“任一个或两者”。用“和/或”列出的多个元件应当以相同的方式来解释，即如此连接的元件的“一个或多个”。除了由“和/或”子句特别地标识的元件外，无论与那些特别地标识的元件有关还是无关，其它元件可以可选地存在。因此，作为非限制性示例，当结合诸如“包括”的开放式语言使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可仅指的是A(可选地包括除了B之外的元件)；在另一个实施例中，可仅指的是B(可选地包括除了A之外的元件)；在又一个实施例中，可指的是A和B两者(可选地包括其它元件)；等等。
如在本文的说明书和权利要求中所使用的，“或者”应当被理解为具有与上面定义的“和/或”相同的含义。例如，当分开列表中的项目时，“或者”或“和/或”应被解释为包括的，即包括至少一个，但是也包括许多元素或元素列表中的超过一个元素，以及可选地附加的未列表项目。只有明确地相反指示的术语，例如“仅仅其中一个”或“恰好其中一个”、或者在权利要求中使用时的“由…组成”，将是指包括许多元素或元素列表中的恰好一个元素。通常，当有诸如“任一个”、“其中一个”、“仅仅其中一个”或者“恰好其中一个”的排他性术语居前时，如在本文中所使用的术语"或者"应仅仅解释为指示排他性替代形式(即“一个或另一个，而不是二者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由…组成”应具有其如在专利法领域中所使用的普通含义。
如在本文的说明书和权利要求中所使用的，涉及具有一个或多个元件的列表的短语“至少一个”应当被理解为意指选自该元件列表中的元件中的任何一个或多个的至少一个元件，但是不一定包括该元件列表内具体地列出的每一个元件中的至少一个并且不排除该元件列表中的元件的任何组合。这个定义也允许可以可选地存在与短语“至少一个”涉及的元件列表内具体地标识的元件不同的元件，不管其与具体地标识的那些元件有关还是无关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或者，等效地，“A或B中的至少一个”，或者，等效地“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以是指至少一个A，可选地包括超过一个A，其中B不存在(并且可选地包括不同于B的元件)；在另一个实施例中可以是指至少一个B，可选地包括超过一个B，其中A不存在(并且可选地包括不同于A的元件)；在又一个实施例中可以是指至少一个A，可选地包括超过一个A，以及至少一个B，可选地包括超过一个B(并且可选地包括其它元件)；等等。
还应当理解，除非明确地相反指示，在包括多于一个步骤或动作的在本文中受权利要求书保护的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不必限于所引述的该方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求以及以上的说明书中，所有过渡短语，例如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“拥有”、“由…构成”等都被理解为开放式的，即意指包括但不限于。只有过渡短语“由…组成”和“基本由…组成”应分别为封闭式或半封闭式的过渡短语，如在美国专利局的专利审查程序指南2111.03部分中所阐述的。

Claims (34)

1. 一种用于具有照明单元的户外照明网络(OLN)的照明要求生成系统，所述系统包括：
中央控制设备(40)；
多个照明单元控制设备(50)；以及
通信系统(60)，所述通信系统(60)可操作地连接所述中央控制设备(40)和所述照明单元控制设备(50)；
其中，所述中央控制设备(40)可用于：
采集基于位置的数据；
根据所述基于位置的数据定义群集；
定义所述群集中的每一个的照明要求；
根据所述照明单元的位置信息将所述照明单元与所述群集相关联；
将所述照明单元映射到所述照明要求；以及
实施与所述照明单元中的每一个相关联的所述群集的所述照明要求。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可进一步用于检查与所述照明单元中的至少一个相关联的群集的照明要求之间的冲突，并且在发现时解决所述冲突。
3. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于采集来自代理的所述基于位置的数据。
4. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述代理选自监管代理、公共安全/安保代理、交通代理和用户代理。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于采集来自服务器的所述基于位置的数据。
6. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于通过图形用户接口(GUI)手动地采集所述基于位置的数据。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于利用用户输入根据基于位置的数据定义所述群集。
8. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于通过将地图上的所述基于位置的数据呈现为候选群集并根据由用户选择的所述候选群集定义所述群集来根据所述基于位置的数据定义所述群集。
9. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述群集选自单参数群集、元群集和标度的群集。
10. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于利用用户输入定义所述群集中的每一个的照明要求。
11. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)通过可操作地进行以下操作可用于将所述照明单元映射到所述照明要求：
确定与所述照明单元中的一个相关联的所述群集的群集组；以及
根据所述群集组的照明要求定义所述照明单元中的所述一个的所述照明要求。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述中央控制设备(40)可用于通过可操作地利用选自max/min过程、元群集的预定义要求过程及加权求和过程的过程定义所述照明要求来根据所述群集组的照明要求定义所述照明单元中的所述一个的所述照明要求。
13. 一种用于具有照明单元且可操作地连接到代理的户外照明网络(OLN)的照明要求生成系统的中央控制设备，所述设备包括：
处理器(210)；
存储器(220)，所述存储器(220)可操作地连接到所述处理器(210)；以及
通信模块(230)，所述通信模块(230)可操作地连接到所述处理器(210)以便与所述代理通信；
其中，所述处理器(210)可用于：
采集来自所述代理的基于位置的数据；
根据所述基于位置的数据定义群集；
定义所述群集中的每一个的照明要求；
根据所述照明单元的位置信息将所述照明单元与所述群集相关联；
将所述照明单元映射到所述照明要求；以及
实施与所述照明单元中的每一个相关联的所述群集的所述照明要求。
14. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)可进一步用于检查与所述照明单元中的至少一个相关联的群集的所述照明要求之间的冲突，并且在发现时解决所述冲突。
15. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述代理选自监管代理、公共安全/安保代理、交通代理和用户代理。
16. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)可用于采集来自服务器的所述基于位置的数据。
17. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)可用于通过图形用户接口(GUI)手动地采集所述基于位置的数据。
18. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)可用于利用用户输入根据所述基于位置的数据定义所述群集。
19. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)可用于通过将地图上的所述基于位置的数据呈现为候选群集并根据由用户选择的所述候选群集定义所述群集来根据所述基于位置的数据定义所述群集。
20. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述群集选自单参数群集、元群集和标度的群集。
21. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)可用于利用用户输入定义所述群集中的每一个的照明要求。
22. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述处理器(210)通过可操作地进行以下操作可用于将所述照明单元映射到所述照明要求：
确定与所述照明单元中的一个相关联的所述群集的群集组；以及
根据所述群集组的照明要求定义所述照明单元中的所述一个的所述照明要求。
23. 根据权利要求22所述的设备，其中，所述处理器(210)可用于通过可操作地利用选自max/min过程、元群集的预定义要求过程及加权求和过程的过程定义所述照明要求来根据所述群集组的照明要求定义所述照明单元中的所述一个的所述照明要求。
24. 一种生成用于具有照明单元且可操作地连接到代理的户外照明网络(OLN)的照明要求的方法，所述方法包括：
采集来自所述代理的基于位置的数据(420)；
根据所述基于位置的数据定义群集(430)；
定义所述群集中的每一个的照明要求(440)；
根据所述照明单元的位置信息将所述照明单元与所述群集相关联(450)；
将所述照明单元映射到所述照明要求(460)；以及
实施与所述照明单元中的每一个相关联的所述群集的所述照明要求(480)。
25. 根据权利要求23所述的方法，还包括检查与所述照明单元中的至少一个相关联的群集的所述照明要求之间的冲突，并在发现时解决所述冲突。
26. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述代理选自监管代理、公共安全/安保代理、交通代理和用户代理。
27. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述采集来自所述代理的基于位置的数据包括采集来自服务器的基于位置的数据。
28. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述采集来自所述代理的基于位置的数据包括通过图形用户接口(GUI)手动地采集基于位置的数据。
29. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述根据所述基于位置的数据定义群集包括利用用户输入根据所述基于位置的数据定义群集。
30. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述根据所述基于位置的数据定义群集包括将地图上的所述基于位置的数据呈现为候选群集并根据由用户选择的所述候选群集定义所述群集。
31. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述群集选自单参数群集、元群集和标度的群集。
32. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述定义所述群集中的每一个的照明要求包括利用用户输入定义所述群集中的每一个的照明要求。
33. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述将所述照明单元映射到所述照明要求包括：
确定与所述照明单元中的一个相关联的所述群集的群集组；以及
根据所述群集组的照明要求定义所述照明单元中的所述一个的所述照明要求。
34. 根据权利要求33所述的方法，其中，所述根据所述群集组的照明要求定义所述照明单元中的所述一个的所述照明要求包括利用选自max/min过程、元群集的预定义要求过程及加权求和过程的过程来定义所述照明要求。
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