CN104854962B - 用于控制街道照明的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制在多个互连路段（2a‑2q）上方的街道照明的方法，其中至少基于所存储的与各路段相关的道路类型数据和为当前时间段的各路段（2a‑2q）所确定的交通参数，而动态地将道路等级赋予各路段（2a‑2q）。至少相应的最大照明水平（Pmax）与各道路类型是相关的。在此方法中，将包括道路使用者（21a‑21c）的行进数据的速度和方向及对道路使用者（21a‑21c）识别的信号传播经过开始于各道路使用者的路段（2a‑2q）的一系列相邻路段（2a‑2q），并且在与道路使用者路段（2a‑2q）的距离不大于第一距离（d1）的各路段（2a‑2q）处将新照明水平（Pnew）设定为等于所述最大照明水平（Pmax）。本发明还涉及一种用于执行上述方法的控制装置。

Description

用于控制街道照明的方法、装置和系统
技术领域
本公开涉及用于控制街道照明的方法、系统和装置，以及用于执行这种控制方法的计算机程序和适合于由这种控制方法所控制的街道照明系统。在本公开的上下文中，“街道照明”应被理解成对任何街道、道路、路径、高速公路、铁道、隧道、通航河道、运河、或任何其它运输通道的照明。
背景技术
现在，系统的能量需求已成为评价其性能的关键标准。实际上，较高的能耗导致较大的成本和增加的复杂性。通常发电也可能破坏环境，例如通过温室气体排放、放射性废物或其它损害因素。由于这些原因，因而对街道照明系统能耗的降低产生了强烈需求。
在过去的十年间，新照明技术例如LED（发光二极管）已被成功地应用于该领域。然而，LED的高价格部分抵消了由它们的较低能耗所提供的益处。
用于同等照明水平的较低能耗并非LED技术的仅有优势。尤其是，它们的几乎瞬间被打开和关闭的能力、以及没有任何在被关闭和打开之间所必需的时滞或冷却时间段，再次与其它照明技术（例如钠灯）形成鲜明的对比。由该优点所提供的额外的适应性可以用于通过使发光更紧密地适应实际需求而进一步降低照明系统的总体能耗。
现已提出了一些街道照明控制方法和装置，其中利用一些照明技术（例如LED照明）的这种较高适应性来降低街道照明系统的总体能耗。利用传感器（例如感应线圈、红外传感器、雷达等）来检测道路使用者的存在，这种控制方法和装置仅当道路使用者会需要时才打开照明。在本公开的上下文中，“道路使用者”应被理解成正在运输通道上行进或短暂停止的任何人或车辆。
例如，在英国专利申请GB 2 444 734 A中公开了一种街道照明方法，该方法包括以下步骤：检测道路使用者在第一路段上的行进速度和方向，发出用于所述第一路段的照明命令，以及将包括道路使用者行进数据的速度和方向的信号传播经过开始于第一路段的一系列相邻路段。然而，该公开未具体说明然后如何使用行进数据的这些速度和方向，并且未提供进一步优化单独路段上的光输出的任何方法。
在国际专利申请WO 2011/055259中公开了一种街道照明方法，该方法包括以下步骤：检测在第一路段上的道路使用者，以及按照以前所校准的时间关系启动另一个路段上的照明。然而，该公开未具体说明如何使所述方法适应于具有非常不同速度的道路使用者、或者适应于不同类型的道路使用者（例如机动车辆和行人）。
最后，在加拿大专利申请CA 2 692 187中公开了一种街道照方法，其中将包括道路使用者行进数据的速度和方向的信号在不大于作为道路使用者行进速度和方向的函数所计算的最大距离的距离上传播至开始于道路使用者的路段的一系列相邻路段。然而，该公开未具体说明如何使照明水平适应于例如可变交通状态。
发明内容
本公开的第一目的是提供一种用于控制在多个互连路段上方的街道照明的方法，其中通过使街道照明水平适应于当前交通状态的能力而具有提高的能量效率。在本公开的上下文中，“路段”应被理解成任何面积或长度的街道、道路、路径、高速公路、铁道、隧道、通航河道、运河、或任何其它运输通道。
因此，在至少一个说明性实施例中，此方法包括以下步骤：
检测道路使用者在路段上行进的速度和方向；
将包括所述道路使用者行进数据的速度和方向和对所述道路使用者的路段识别的信号传播经过开始于所述道路使用者的路段的一系列相邻路段；
动态地将至少基于与各路段相关的所存储的道路类型数据和当前时间段的各路段所确定的交通参数所选择的道路等级赋予各路段，其中至少相应的最大照明水平与各道路等级是相关的；
在与所述道路使用者的其距离不大于第一距离的各路段处，将新照明水平设定为等于所述最大照明水平；以及
对于各路段，将所述新照明水平与当前照明水平进行比较，并且如果它们是不同的则将所述当前照明水平改变成所述新照明水平。
道路等级应被理解成与基于路段中道路使用者视觉需求的光度要求（例如光照分布、光照均匀性、功率水平……）相对应的一组参数，所述光度要求例如是在欧洲标准CEN13201-2:2003和国际能量委员会（International Energy Commission）技术报告CIE 115:2010中所定义。在本申请中，道路等级与照明等级被认为是等同的。在欧洲标准CEN 13201-2:2003中报告了道路等级和性能要求的实例。
道路类型应被理解成是基于固定参数是道路类别，所述固定参数例如是道路的几何特点（车道的宽度、数量等）、其使用者（机动车辆、自行车、行人等）的性质及容许的速度限制。
还应理解的是，道路类型参数是用于定义道路等级的一组参数中的一部分。也应理解的是，道路等级还包括可变参数，例如每小时平均交通量（也称为交通密度）。道路等级还可包括一个或多个的以下参数：地面反射系数、周围照明、大气条件、视觉复杂性、人身袭击危险性或者导航任务的困难。
通过将如上定义的道路等级和相应的最大照明水平动态地赋予各路段，用于各单独路段的照明命令，当响应于此路段或另一个路段上的道路使用者而发出时，将适应于各路段上的当前交通状况，以及适应于被照明路段的特定道路类型。因而，将提高能量效率，同时仍然为各路段提供适当的照明水平。除所述最大照明水平以外，其它照明参数（例如照明光谱）也可与各道路等级相关。
所述方法还可包括以下步骤：例如，在将至少基于与各路段相关的所存储的道路类型数据及为当前时间段的各路段所确定的交通参数而从所述亚组中选出的道路等级动态地赋予各路段之前，基于所述信号中所包括的道路使用者信息，选择各路段的符合条件的道路等级的一个亚组。因此，可以为各道路状况更有效率地优化照明参数。
将道路等级赋予给定路段中所基于的交通参数，可至少与在所述时间段中道路使用者在该路段上的速度和密度有关。因此，可使照明水平适应于交通流量。
可基于道路使用者行进的所述速度和/或方向而计算所述第一距离，尽管也可考虑其它参数，例如道路使用者的辨别和/或基于传感器数据的识别。因而，对于快速移动的道路使用者（例如机动车辆）而言，该第一距离可显著地大于静止或慢速的道路使用（例如行人者），尤其在行进方向上。
实际上，优选地在道路使用者的前面比在后面具有更长的能见距离。由于在较高速度下制动距离增加，因而该不对称性会变得更加重要。因此，在道路使用者行进方向上的所述第一距离（超过该第一距离表明道路使用者的信号不再被传播到其它路段）可以比在不同方向上的第一距离大达不对称因子，其中也可基于道路使用者的所述速度而计算所述不对称因子。
为了提供照明路段与未照明路段之间视觉上更加舒适的平稳过渡，如果超过与道路使用者的所述第一距离，可将各路段设定为新照明水平，该新照明水平在大于所述第一距离的第二距离处向预定的最小照明水平逐渐地减小。该减小可以例如但不必是线性的。
当指示相同或不同道路使用者的信号传播经过不同系列的相邻路段时，它们可同时地达到相同的路段，各同时输入的信号有可能导致不同的新照明水平。为了防止冲突，当在单个路段处同时接收到多个所述信号时，可为与道路使用者的距离不大于所述第二距离的各信号设定新照明水平，但将此路段的当前照明水平仅与这些新照明水平中的最高水平进行比较，如果最高新照明水平不同于当前照明水平则将当前照明水平改变成该最高的新照明水平。
当然，照明是否需要该照明的全部或一些特征（例如光的颜色或位置）也可取决于周边因素，尤其是周围照明水平。考虑到此方面，街道照明控制方法还可包括以下步骤：确定周边参数（例如周围照明水平），以及将一路段的照明水平维持在预定的最小照明水平，除非所述周边参数满足预定的条件。
可使用计算机或其它电子数据处理系统来执行此控制方法。因此，本公开还涉及一种用于执行此控制方法的计算机程序、以及一种容纳用于执行此控制方法的指令集的计算机可读数据存储介质、和被编程执行此控制方法的数据处理单元。这种数据存储介质可包括易失性或非易失性固态存储器，例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、或电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、和/或可容纳采用计算机可读形式的数据的任何其它载体，包括磁和/或光学数据载体。
本公开的另一的目的是提供一种控制一路段上的街道照明的装置，该装置可以合并入分布式控制系统中，该分布式控制系统利用使街道照明适应于各路段中当前交通状态的能力而提供提高的能量效率。
因而，在根据本公开的控制装置的至少一个说明性实施例中，所述装置包括数据处理单元，该数据处理单元具有数据存储器、第一和第二数据输入通道、数据输出通道和控制输出通道。第一数据输入通道适合于接收包括道路使用者在路段上行进数据的速度和方向的信号；而第二数据输入通道适合于接收来自相邻路段的信号，该信号包括在所述相邻路段上或在连接到在所述相邻路段上方的控制装置的路段的另一个路段上的道路使用者的行进数据的速度和方向以及道路使用者路段的识别数据。数据输出通道适合于将包括在所述第一和/或第二数据输入通道中所接收的道路使用者行进数据的速度和方向以及道路使用者路段的识别数据的信号发送至相邻的路段；而控制输出通道适合于将照明命令信号输出至照明单元。
此外，数据处理单元配置成：
至少基于所述道路类型数据和为当前时间段的此路段所确定的交通参数，动态地将道路等级赋予所述控制装置的路段，所述道路等级与相应的最大照明水平是相关的；
当在所述第一和/或第二数据输入通道中接收道路使用者的行进数据的速度和方向时，如果与所述道路使用者的距离不大于作为所述道路使用者行进的所述速度和方向的函数的第一距离，则将用于所赋予道路等级的新照明水平设定为等于所述最大照明水平；以及
将所述照明命令信号的所述新照明水平与当前照明水平进行比较，如果它们是不同的则将当前照明水平改变成所述新照明水平。
因此，此装置可以单独地控制用于照明其相应路段的照明单元，与此同时合并入包括多个这种装置的系统中，所述多个装置共享用以执行在多个互连路段上的节能照明控制方法的道路使用者信息。在给定的时间间隔后，不仅可在接收到新道路使用者数据时而且可基于外推数据而设定新照明水平。
此外，所述数据处理单元可配置成：如果所述与道路使用者路段的距离是在所述第一距离与大于所述第一距离的第二距离之间，则为所赋予道路等级设定在最大照明水平与最小照明水平之间的新照明水平。
此外，数据处理单元也可配置成响应于输入的应急信号而修改所述照明命令信号。例如，可在所述第一和第二数据输入通道中的任一通道中，或者在连接到例如应急按钮的单独应急输入通道中，接收所述应急信号。因此，控制装置可通过改变照明参数（例如在相应路段上的照明强度、光谱或连续性）而对应急作出响应。例如，控制装置可开始闪烁从而将应急信号发送给正在接近的道路使用者。
本公开还涉及一种用于控制在多个互连路段上的街道照明的系统；所述控制系统包括用于每个所述互连路段的这种控制装置，每个控制装置至少连接到对应于相邻路段的另一个控制装置，以便在这些控制装置之间发送道路使用者行进的速度、方向和路段识别数据。因此，这种分布式系统可以确保对多个互连路段的街道照明的可靠和节能的控制。
此外，本公开还涉及一种包括传感器组的街道照明系统，该传感器组是用于检测道路使用者在多个互连路段上行进的速度和方向，并且对于每个所述互连路段、照明单元和连接到该照明装置的这种控制装置而言，每个控制装置也连接到所述传感器组并且连至少接到对应于相邻路段的另一个控制装置，以便在这些控制装置之间发送道路使用者行进的速度、方向和路段识别数据。具体地，所述传感器组可包括至少一个传感器单元，该传感器单元单独地连接到控制装置的一个，用以至少检测道路使用者在该控制装置的路段上行进的速度和方向。因此。该传感器组可以是分布式传感器组，该传感器组具有单独地与各路段和控制装置相关联的传感器单元，从而进一步确保整个街道照明系统的稳定性。
上面对一些示范性实施例的总结并非意图描述本发明的各公开实施例或每个实施方式。尤其是，本说明书中的任何说明性实施例的所选择特征可并入另一个实施例中，除非明确地陈述相反的情况。
附图说明
考虑下面对不同实施例的详细说明并结合附图，可以更完全地理解本发明，其中：
图1示意性地示出了具有包括多个路灯的街道照明系统的道路网；
图2示意性地示出了具有根据实施例的控制装置、连同传感器单元和照明单元的图1的道路网的路灯；
图3示意性地示出了图2的路灯的控制装置；
图4示出了图3的控制装置的状态图；
图5示出了对应于图2的路灯控制方法的流程图；
图6示意性地示出了在慢速道路使用者（例如行人）附近的一系列相邻路段上的光照分布；
图7示意性地示出了在快速道路使用者（例如机动车辆）附近的一系列相邻路段上的光照分布；
图8示意性地示出了在两个道路使用者附近的一系列相邻路段上的光照分布；
图9A-图9E示出了在第一交通状况中的图1的道路网；
图10示出了在第二交通状况中的图1的道路网；
图11A-图11D示出了在第三交通状况中的图1的道路网；
图12A-图12B示出了在第四交通状况中的图1的道路网。
虽然本发明可采用各种修改和和替代形态，但其具体细节已通过在附图中的举例而揭示并且将详细地进行描述。然而，应当理解的是并非意图将本发明的各方面局限于所描述的具体实施例。相反，本发明应涵盖落在本发明范围内的所有修改、同等物和替代物。
具体实施方式
以下所定义的术语应采用这些定义，除非在权利要求中或本说明书中的其它地方给出不同的定义。
本说明书和所附权利要求中使用的单数形式 “一”、“一个”和“该”也包括复数所指对象，除非上下文中明确地指出。本说明书和所附权利要求中使用的术语“或者”通常是以包括“和/或”的含义而使用，除非上下文中明确地指出。
应参照附图来阅读以下的详细说明，在各附图中给不同附图中的相似元件标上相同的附图标记。在详细说明和未必按比例绘制的附图中描述了说明性实施例，但并非意图限制本发明的范围。所描述的说明性实施例意图仅仅是示例性的。任何说明性实施例的所选择特征可并入另一个实施例，除非明确地陈述相反的情况。
图1中示出了根据本发明一个实施例的配备有街道照明系统的道路网100的一个实例。该街道照明系统包括分布在道路网100上方的多个路灯1a至1q。各路灯1a至1q布置成照亮所述道路网100的相应路段2a至2q。两个路灯之间的距离通常为30 m。在安装路灯时，至少将它们各自的GPS坐标以及与它们的第一相邻路灯之间的距离编码在数据存储单元中。这些路段2a至2q是互连的并且形成两个交叉路口100a、100b以及在道路网100上的环行交叉100c。在图示说明的实施例中，各路段2a至2q包括用于车辆的路面3、和用于行人的人行道4。然而，本发明也可适用于其它道路网布置，包括例如行人或自行车道、无人行道的高速公路等。
如图2中所示，各路灯1a至1q包括照明单元5、控制装置6和传感器单元7。各路灯可连接到外部电源（最后经过功率变换器）、和/或内部电源（例如太阳能单元（solar cell）、风力发电机和/或电池）。
照明单元5可以是基于LED的照明单元，其中在本公开的上下文中，术语LED应被理解成包括响应于电流而发光的多种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管、电致发光带等中的任一种，但不局限于这些。然而，也可考虑使用除LED光源以外光源例如HID（高强度气体放电）光源的照明单元。照明单元5可具体地配置成发出在可见光谱（亦即，波长在大约400和700 nm之间）中的光，但也可考虑其它波长，例如红外或紫外。在可见光谱内，照明单元5可配置成发出大范围的波长从而获得白色的光，或者发出较窄范围内的波长从而获得彩色的光。例如，照明单元5可以是根据Cree XLamp XP-G{CW/NW/WW}的模式，每个单元包括40个LED。照明单元可以处于距离街道的不同高度，例如在1和30 m之间的高度，例如12.5 m的高度。
传感器单元7配置成检测道路使用者在被路灯1a-1q的照明单元5所照亮的路段2a-2q上的存在、以及至少它们的行驶速度和方向，尽管也可获得其它信息（例如位置、加速度或者道路使用者的类型）。该传感器单元7可包括一个或数个传感器，例如雷达或红外传感器（具体地是被动红外传感器，或者“PIR”传感器）。例如，传感器单元7可包括PIR传感器（被动红外传感器）和多普勒效应传感器。对于各传感器，传感器输出水平最初是固定的，以便触发对道路使用者（行人、骑自行车人、车辆...）但不是对动物或传感器中短暂闪光的检测。
尽管在图示说明的实施例中传感器单元7直接地并入各路灯1a-1q中，但至少部分的传感器单元7可远离路灯1a-1q，包括例如至少在相应路段2a-2q表面的上面或下面的用于检测位于此感应线圈上方的道路使用者的感应线圈。通常，连接到用于控制给定路段照明的控制装置6的传感器和照明元件两者均可分布在整个路段的上方。因此，例如单个控制装置可连接到分布在该路段上方的数个路灯或其它照明装置，以便同时地控制它们。最后，甚至可至少部分地由远处的传感器组而获得行驶的速度、方向以及关于在给定路段上方的道路使用者的可能的其它数据，并且发送至控制该路段照明的控制装置（例如经由电信网络）。
图3中示意性地示出了控制装置6。该控制装置包括数据处理单元8，例如微处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列等；数据处理单元8具有数据存储器15，该数据存储器15可包括易失性或非易失性固态存储器，例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、或者电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、和/或任何可容纳采用计算机可读形式的数据的其它载体，包括磁和/或光学数据载体、或者其组合。该数据存储器中可具体地包括与确定所述路段2a-2q的照明水平有关的相应路段2a-2q的道路类型数据，例如道路的尺寸和类型。例如，数据存储器15中包括速度相关参数pi、和路灯的GPS坐标。该数据存储器中还可包括与速度和交通密度相关的一组道路等级、及相应的最大照明水平Pmax。数据处理单元8还至少包括第一和第二数据输入通道8a、8b，数据输出通道8c及控制输出通道8d。
第一数据输入通道8a连接到传感器单元7，以便接收至少包括由在相应路段2a-2q上的传感器单元7所检测的道路使用者行进数据的速度和方向的信号。该连接可以是数字的或模拟的。
控制输出通道8d连接到可能在电力管理单元上方的照明单元5，以便向此照明单元5发送照明命令，该照明命令规定由照明单元5所照亮相应路段2a-2q的照明水平。
控制装置6 还包括收发器9，该收发器至少连接到所述第二数据输入通道8b和数据输出通道8c。在本公开的上下文中，术语“收发器”应被理解成是指适合于发送并接收信息的任何装置，无论它是以无线方式或者在物理连接（例如电线、光纤或波导）中发送或接收。本实施例的每个路灯1a-1q的收发器9构造成至少与相邻路段2a-2q上的相邻路灯1a-1q的收发器9进行通信。任何合适的协议可用于数据发送，例如TCP/IP、Ethernet、USB、蓝牙®、FireWire®、Zigbee®、Xbee技术、任一个IEEE 802.11无线通信协议、令牌环、令牌总线、串行或并行主线总接连接、电力线通信协议、或者任何其它合适的无线或有线通信协议。
控制装置6配置成在所述收发器9上接收并发送至少道路使用者行进数据的速度和方向。具体地，数据处理单元8的第二数据输入通道8b适合于在所述收发器9上接收来自相邻路段2a-2q的信号，该信号包括道路使用者在所述相邻路段 2a-2q上或者在连接到在所述相邻控制装置上方的控制装置的路段的另一个路段2a-2q上的行进数据的速度和方向、以及道路使用者所位于路段2a-2q的识别数据。数据输出通道8c进而适合于在所述收发器9中向相邻路段2a-2q发送信号，该信号包括在所述第一和/或第二数据输入8a、8b中所接收的道路使用者行进数据的速度和方向、和道路使用者所位于路段2a-2q的识别数据。因此，用于各路段2a-2q的控制装置6将能够接收并发送由在相同路段2a-2q上的传感器单元7所检测的道路使用者和在其它路段上所检测的道路使用者行进数据的速度和方向，并且确定道路使用者在哪个路段2a-2q上。
控制装置6还可经由传感器单元7和/或收发器9接收其它周边信息（例如周围照明水平或天气状态）、以及也可应用于照明单元5的控制或者经由收发器9被发送至其它控制装置的信息。
此外，控制装置6也可经由所述收发器 9接收并发送用于数据处理单元8的规则和规则更新，尤其是关于控制装置6将如何响应于输入的信号来控制照明单元5，以及在什么状态下可将道路使用者行进数据的速度和方向发送至相邻路段。
图4中一般性地说明了如何在数据处理单元8中处理信息。此数据处理单元8处理两种基本类型的信息：所谓的“环境信息”和其它信息。
在本公开的上下文中，“环境信息”应被理解成表示涉及到在路灯1a-1q附近或者在其相应路段2a-2q上的周边状况的任何类型的数据、或者与任何道路使用者有关的信息。此信息可以由传感器单元7提供，从照明电源5、另一个控制装置6或者可在收发器9中与此控制装置6进行通信的任何其它装置中被反馈。这种信息可以是但不限于例如：道路使用者（车辆或者行人）在给定位置的存在、其行进速度和方向、从给定事件开始的时间等。
其余的信息可以是由控制装置6所使用的任何类型的信息、或者其行为的参数化。因此，可将不被认为是“环境信息”的任何类型信息看作属于“其它信息”类型。控制装置6可接收来自另一个路灯1a-1q的同等控制装置或者来自能够向控制装置6发送消息的任何其它装置（例如但不仅是由技术人员所使用的计算机）的该“其它信息”。该“其它信息”可包括例如给定状况的照明水平、状态信息、对道路等级的描述、监测信息等。
控制装置6可以响应于传感器事件和通信事件的至少两种类型的事件而改变其状态。
所谓“传感器事件”对应于由传感器单元7经由其第一数据输入通道 8a发送至数据处理单元8的信息。例如，可通过电压水平的模拟形式、或者采用二进制序列的数字形式发送此信息。此信息是在其“解释意义”状态10中由数据处理单元8在一组操作中进行处理，这组操作包括例如模数转换、协议解密、数学运算、或者其任意组合。然后，将经处理的“传感器事件”信息合并入“环境消息”，用于随后的“更新环境”状态11。
所谓“通信事件”信息是由数据处理单元8经由收发器9及其第二数据输入通道8b所接收，因此该信息是由另一个控制装置或者能够发送消息至控制装置6的另一个装置所发送。该“通信事件”信息是在其“解释RX”状态12中由数据处理单元8在一组操作中进行处理；这组操作可包括例如模数转换、协议解密、数学运算、或者其任意组合，并且将判断所输入的“通信事件”信息是否与“环境信息”或“规则信息”有关。
如果经处理的“通信事件”信息与“环境信息”有关，那么也将它经处理的“通信事件”信息合并入用于“更新环境”状态11的“环境消息”中，如经处理的“传感器事件”信息和来自照明单元5的反馈信息。然而，如果经处理的“通信事件”信息与“规则信息”有关，那么将经处理的“通信事件”信息用于“更新规则”状态13。
在“更新环境”状态11中，数据处理单元8基于在“解释意义”和“解释RX”状态10、12中进行处理的输入的“环境信息”、和/或来自照明单元5的反馈而更新存储的“环境信息”，并且由数据处理单8在其“对策”状态14中告知用于它们的应用中的这些更新。在其“对策”状态14中，数据处理单元8将在“更新规则”状态13中更新的存储对策施加到经更新的“环境信息”中从而确定被发送至照明单元5的照明水平命令、以及将哪个信息发送至相邻路段2a-2q的路灯1a-1q的控制装置6。
在此“更新规则”状态12中，数据处理单元8基于输入的“规则信息”而更新存储的对策，并且告知由数据处理单元8在“对策”状态13中所施加的更新。
图5说明了数据处理单元8如何将这种对策应用于控制照明电源5。
在第一步骤S101中，数据处理单元8基于从传感器单元7和/或收发器9中输入的“环境信息”来判断在不大于与控制装置6的路段2a-2q的距离d2的距离d处是否存在道路使用者。
此距离d2是至少基于道路使用者的行进数据的速度和方向而计算。尤其是，在道路使用者的较高速度下此距离d2会增加；对于相同的速度，接近的道路使用者会比远离的道路使用者大不对称因子α。该不对称因子α自身可取决于道路使用者的速度和/或类型，因此对于行人或另一类型慢速道路使用者而言不对称因子α例如是等于或仅略大于1，而对于快速道路使用者（例如机动车辆）而言不对称因子α显著地大于1。因此，对于远离的道路使用者而言，距离d2可以等于第一速度依赖参数p2并且等于该第一速度依赖参数p2与接近的道路使用者的所述不对称因子α的乘积。可利用查找表使这些参数α和p2的具体值与相应的速度范围相关联。表1中给出了一个实例。
表1：相关速度范围的参数α、p1和p2
速度(km/h) 参数α 参数p1(m) 参数p2(m)
v ≤ 5 1 90 175
5 < v ≤ 30 1.3 75 121
30 < v ≤ 60 1.5 83 118
v > 60 2 95 119
如果在步骤S101中判断在所述距离d2内是存在这种道路使用者，那么在下一个骤S102中数据处理单元8基于有关于道路使用者的输入的“环境信息”（例如其速度和类型）从一组例如在欧洲标准CEN 13201-1:2004和国际能量委员会技术报告CIE 115:2010中所定义的道路等级中选出一个亚组的符合条件的用于路段2a-2q的道路等级，并且各自至少与相应的最大照明水平Pmax、和最后其它照明参数（例如照明颜色谱）相关联。表2中给出了这组道路等级的一个实例。在本领域中，如何选择照明类型和如何获得相关的最大照明水平Pmax是众所周知的。尤其是，最大照明水平取决于若干参数（例如照明单元的类型、两个照明单元之间的距离及照明单元的高度）是众所周知的。
表2：一组道路等级和相应的Pmax（基于实例中所使用的照明单元类型而计算）
速度(km/h) 每小时平均交通量 道路等级 Pmax(W)
v ≤ 5 ME4 46
5 < v ≤ 30 ME5 69
30 <v ≤ 60 # < 292 ME4 69
# ≥ 292 ME5 104
V > 60 ME6 104
在下一个步骤S103中，其然后将从该亚组的符合条件的道路等级中选出的道路等级赋予给路段2a-2q。在步骤S103中的该动态的赋予是基于存储在数据处理单元的数据存储器15中的道路类型数据、以及为当前时间段的此路段2a-2q所确定交通参数。这些交通参数，具体地可包括在当前时间段内道路使用者在此道路上的速度和密度，这些交通参数可基于“环境信息”例如从传感器单元7中输入的测量值和/或基于例如在相同路段2a-2q上在同等时间段内（例如一天中的相同时间）所进行测量的预测而获得。例如，可通过在5分钟时间段内记录道路使用者的数量而计算交通密度。
在下一个步骤S104中，将与道路使用者的距离d 与小于上述距离d2的另一个距离d1进行比较。如同所述距离d2，接近的道路使用者的此距离d1可比远离的道路使用者大所述不对称因子α。因此，距离d1可以等于远离的道路使用者的另一个速度依赖性参数p1，并且等于该另一个速度依赖性参数p1与接近的道路使用者的所述不对称因子的乘积。如同参数α和p2，可基于使预定值与特定速度范围相关联的查找表（例如表1中所给出）来确定参数p1的值。尽管在图示说明的实施例中，将相同的不对称因子α用于距离d1和d2，但可替代地将不同的不对称因子α1和α2用于每个距离d1和d2。
如果在步骤S104中判断与道路使用者的距离d不大于所述距离d1，那么在下一个步骤S105中数据处理单元8将把新照明水平Pnew设定为等于用于其被赋予道路等级的最大照明水平Pmax。然而，如果判断与道路使用者的距离大于距离d1但不大于距离d2，那么数据处理单元8将在替代步骤S106中将新照明水平Pnew设定为高于最小照明水平Pmin，但低于用于其道路等级的最大照明水平Pmax。
最小照明水平Pmin可以是任意的安全水平。当标准未规定最小照明水平时，最小照明水平Pmin可以是例如照明单元所允许的最低照明功率。最小照明水平Pmin也可以为零。
可计算此照明水平Pnew，以提供照明水平从距离d1到距离d2的逐渐减小。例如，在步骤S106中可根据线性公式Pnew=Pmax-(d-d1)(Pmax-Pmin)/(d2-d1)来计算该新照明水平Pnew。
必须指出的是，在步骤S101中，数据处理单元8可能已判断在不大于它们的相应的较大距离d2的距离d处存在多个道路使用者。在这种情况下，对于每个所述多个道路使用者可单独地执行步骤S102至S106，并且基于每个道路使用者而设定替代的新照明水平Pnew。
然而，如果在所述第一步骤S101中数据处理单元8判断在这种相应的距离d2内不存在任何道路使用者，那么在步骤S107中将把新照明水平Pnew设定为等于预定的最小照明水平Pmin，该最小照明水平Pmin可以为零。
在所述步骤S105、S106或S107的任一步骤之后，在步骤S108中将数据处理单元8与由控制装置6发给照明单元5的照明命令的当前照明水平Pcurrent进行比较，或者如果已计算出多个替代的新照明水平Pnew，那么与这些替代的照明水平Pnew中的最高值进行比较。如果所述新照明水平或者新照明水平Pnew中的最高值不同于当前照明水平Pcurrent，那么数据处理单元8然后在步骤S109中通过将所述当前照明水平Pcurrent改变成新（或者最高的新）照明水平Pnew而更新所述当前照明水平Pcurrent。因而，由控制装置6发给照明单元5的照明命令发生变化，因此被照明的相应路段 2a-2q的照明水平发生变化。
可以以高频率重复图5中所示的过程，例如每数毫秒。每次，最终可基于新的输入的“环境信息”数据而计算各道路使用者的位置，但主要是通过从以前所接收的“环境信息”数据中外推。所述位置可以是仅基于对被检测道路使用者所在路段的识别的近似位置，或者是基于由传感器组所获得且传播经过路段连同行进数据的速度和方向而传播并且最后在给定时间间隔之后使用行进数据的速度和方向从这种位置数据中外推的位置数据的更准确位置。
因而，适用于由多个互连路段所形成道路网各路段的各路灯的此方法确保路灯照明在各道路使用者附近的路段，被照亮区域随着各道路使用者而移动从而节约能量。图6和图7中示出了在平直道路上不同类型的两个道路使用者附近被照亮的一系列相邻路段。在图6中，行人20正在道路上行走。当由监测该道路使用者所在路段的传感器单元辨别该道路使用者是行人（例如由于其低速度）时，将不对称因子α设定为等于1，并且将参数p1和p2设定在相对低的水平。正如可以在图8中可见，这导致关于此行人20的信息仅在各方向上的短系列的路段中被传播，因此该道路在行人20前后的相同的短距离中被照亮。
在图7中，机动车辆21正以很大的速度沿此道路行进。结果，将不对称因子α设定为显著地大于1，因此关于此通道车辆的信息在显著较长系列的相邻路段上被传播，并且在此道路车辆21前面比在后面道路被照亮显著更长的距离。多个不同的道路使用者可共同使用同一道路。图8示出了其中在相同的平直道路上机动车辆21从后面接近行人20的情况。在这种情况下，通常应将各路段的照明水平设定为不低于将会为这些道路使用者20、21的每个使用者所设定的照明水平。图8说明了两个被照亮区域如何在点C处合并成一个。
图9A至图9E说明了其中单个道路使用者（机动车辆 21）行进经过图1的道路网100的第一种情况，其中各路段2a-2q的最小照明水平Pmin为11.3 W。如图9A中所示，机动车辆21经过路段2a进入图示的区域。由相应的路灯1a的传感器单元8感测其行驶速度和方向，并且将包括这些数据连同路段2a的识别数据的信号传播经过一系列相邻路灯。响应于此信号，在与第一路段2a的距离d2内的路灯1b、1c和1d连同第一路灯1a照亮。路灯1a、1b和1c在对应于它们所赋予道路等级的最大照明水平Pmax下照亮，同时超过与第一路段2a的较小距离d1的路灯1d在较低照明水平下照亮。
如图9B中所见，当机动车辆21前进经过路段2b和2c并且被相应路灯1b和1c的传感器单元检测到时，在机动车辆21前面更多的路灯被打开，当机动车辆21接近时最初在低于它们所赋予最大照明水平Pmax的照明水平下被打开的路灯逐渐地功率增加到最大照明水平Pmax。当机动车辆21接近超过路段2e的分叉时，在第一道路交叉路口100a处，在此分叉的两个分支处的路灯1f和1h被打开。与此同时，在机动车辆21后面的路灯再次从第一路灯1a开始逐渐地关闭。来自机动车辆21行进的连续路段的信号不仅更新机动车辆21的位置而且还更新其速度。因此，这允许响应于这些更新在机动车辆21前面和后面对距离d1和d2进行调整，从而更好地适应各单独路灯的照明水平。
一旦机动车辆21行驶经过第一交叉路口100a、经过并超过路段2h，如图9C中所示，它接近环行交叉100c并经过路段2k。在机动车辆21后面的路灯（包括在机动车辆不经过的分支上的路灯）被相继地关闭。另一方面，在机动车辆21的前面，环行交叉100c上的路灯（包括在其出口处的路灯，如路灯1m）被相继地打开。
当机动车辆21绕着环行交叉100c行驶经过第一和第二出口到达路段2n时，如图9D中所示，在机动车辆后面的路灯（包括它不经过的出口处的路灯）被相继地关闭，同时迎面而来的路灯（包括在机动车辆21前面的直接出口处的路灯）被打开。
最后，当机动车辆21采用第三出口而行驶经过路段1q时，如图9E中所示，在环行交叉100c中的路灯被相继地关闭，并且在机动车辆21前面的道路上的路灯被打开。
图10中示出了其中单个道路使用者（重型机动车辆22）沿频繁行驶的路线而行驶经过图1的道路网100的第二种情况。在此情况下，此重型机动车辆22（即载重汽车）从环行交叉100c行驶经过路段2k并在交叉路口100b朝向工厂F向其左侧转弯。在一天中的该时间，频繁地行驶经过该特定路线，从而导致路段2k和2i被赋予对应于比相邻路段更高的最大照明水平Pmax的道路类型。因而，即使当机动车辆22接近在路段2i处的交叉路口时路灯1h也可在其自身的最大照明水平Pmax下打开，但路段2h的此最大照明水平Pmax将低于路段2k和2i，从而反应了当预计重型机动车辆22沿当前最频繁行驶路线并在交叉路口向左转弯而不是直线行驶时为它被赋予较低优先级的道路等级的事实。
图11A至图11D 示出了具有在图1的道路网100中的三种不同道路使用者（机动车辆21a、21b和21c）的第三种情况。如图11A中所示，第一机动车辆21a正在朝向路段2b的方向上行驶经过路段2a。同时地，第二道路车辆21b静止于路段2i（例如由于机械故障），而第三道路车辆21c也静止于路段2e处等待第一道路车辆21a，该第一道路车辆21a具有行驶经过的向右道路。路灯1b、1c和1d在第一机动车辆21a的前面照亮，正如在图9A中所示的情况下。与此同时，在第二和第三机动车辆21b和21c附近的路灯也打开。然而，因为这些第二和第三机动车辆21b和21c是静止的，所以在它们附近的较少路段尤其是在它们前面的路段被照亮。在图示说明的情况中，仅路段2i在其赋予的用于第二道路车辆21b的最大照明水平Pmax下被照亮，同时在低于它们的所赋予最大照明水平Pmax的照明水平下照亮相邻的路段2h和2k。在第三车辆21c的附近，仅路段2e在其赋予的最大照明水平 Pmax下被照亮，同时相邻的路段2d、2f和2h在较低照明水平下被照亮。
如图11B中所见，当机动车辆21a前进经过路段2b和2c并被相应的路灯1b和1c的传感器单元检测到时，当机动车辆 21a接近时，在最初在低于它们所赋予的最大照明水平Pmax的照明水平下被打开的在机动车辆21a前面的路灯逐渐地增加功率至最大照明水平Pmax。路灯1d接收表明附近存在静止的第三机动车辆21c和快速接近的第一机动车辆21a的信号。路灯1d将通过适应于对这两个道路使用者作出响应的照明水平中的最高值而作出响应。因此，路灯1d将仍然保持在与图11A相同的照明水平，直到第一机动车辆21a靠近，因此需要较高的照明水平。因此，在图11B中所示的状况中，在路段1d处的照明水平增加到其被赋予的最大照明水平Pmax，因为第一机动车辆21a已在与此路段1d的上述第二距离d2内。在第二机动车辆21b附近的状况仍然未改变。
在图11C中，第一机动车辆 21a已行驶经过第三机动车辆21c并且接近第二机动车辆21b从而静止于路段2i上。各路灯可配备手动输入，从而允许处于困境的道路使用者（例如所述第二机动车辆21b的驾驶员）指示这种应急状态。在这种情况下，当第一机动车辆21a进入给定的范围内（例如与第二机动车辆21b处于困境的路段2i的所述距离d1或d2）时，相应的路灯1i可通过例如闪烁或者改变光颜色而指示这种道路危险的存在。
最后，在图11D中，第一机动车辆21a已离开在其后面的第二机动车辆21b。因而，路灯1i恢复到其初始状态，只要第二机动车辆 21b仍然在其中处于困境，则在与其所赋予道路等级相关的最大照明水平Pmax下照亮路段2i。同时地，第三机动车辆21c最后已开始运动并向右转弯。因而，当该第三机动车辆的速度增加时，在此第三机动车辆21c附近的被照亮区域（尤其是在其行驶方向上）已扩大，从而导致与此第三机动车辆21c相关的距离d1和d2相应地增加，尤其是在其行驶方向上。
图12A和图12B示出了分别具有分别在图1的道路网100中的路灯1a和1d下方的第一和第二行人使用者31a和31b的第四种情况。两个连续的路灯间隔达30 m的距离。这些路灯包括照明单元5、图2的传感器7和图3的控制装置6。传感器单元7包括PIR传感器和多普勒效应传感器。这些路灯最初处在最小照明水平，在此实例中为11.3 W，从而消耗最低量的能量。
如图12A中所示，第一行人31a正在朝向路段2b的方向上步行经过路段2a。路灯1a的PIR传感器单元检测到其存在，更具体地检测到其红外发射。路灯1a的控制装置6检测由多普勒效应传感器所获得波频率中的变化并推断出使用者的速度及其方向。然后，将来自这两种传感器的信号经由数据输入通道8a发送至路灯1a的数据处理单元8。
基于来自传感器单元的输入信息，数据处理单元从其数据存储单元15中检索信息，尤其是速度依赖性参数α、p1和p2。在这种情况下，根据表1，测量的速度为5 km/h，α为1，p1=90 m，p2=175 m。数据处理单元进一步从数据存储器中检索出在过去5分钟内在路段2a上所观察到的平均交通密度。利用速度和交通密度的信息，数据处理单元在表2中选出道路等级（这里是类别ME4）、和相应的46W的Pmax。控制装置6经由控制输出通道8d向照明单元5发出命令并将所需的照明水平设定在46 W。
经由数据输出通道8c将数据处理至收发器9。然后，收发器将信息（使用者的速度和方向连同路段2a的识别数据）发送至相邻路灯1b的控制装置6。
路灯1b的收发器9接收来自路灯1a的关于存在于相应路段2a中的道路使用者的信息。经由数据输入通道8b将信息输入至数据处理单元8。数据处理单元并未接收来自其传感器的任何信息，这意味着在此刻在相应路段2b中不存在道路使用者。如前所述，数据处理单元从其数据存储器中检索信息并且评估与路段2a的距离是否低于距离d1。因为30 m小于90m，所以路灯1b将其新照明水平设定为Pmax，在此情况下为46 W。
路灯1b也向路灯1c的控制装置发送消息。路灯1c仍然在距离d1内，因此也在水平Pmax下照亮道路，并且将消息发送至路灯1d。然而，路灯1d与使用者的距离为92 m，根据表1该距离大于d1但小于d2。因此，路灯1d将以按下式所计算的水平Pnew照亮道路：
Pnew=Pmax-(d-d1)(Pmax-Pmin)/(d2-d1)
其中d是行人与路灯1d之间的距离。在此实例中，Pnew为45.2 W。最后，路灯1h接收消息，但在此实例中超过175 m的距离d2，因此继续采用Pmin，这里为11.3 W，并且不发送任何消息。
如果道路使用者继续步行在路灯1b下方走过，则将重复相同的情况：各路灯将对其与行人的距离与d1和d2进行比较，以如前所述的方式计算Pnew，并且如果需要将发送消息。然后，路灯1a将在使用者的后面并且只要使用者在距离d1内则将继续在Pmax下照亮。
图12B示出了第二行人31b正在路灯1d下方走进的情况。行人31a是在路段2a上、在路灯1a的下方。采用与以前相同的方案，路灯1c、1b、1e、1f、1g和lh在Pmax下照亮。在这种多个使用者的情况下，一些路灯接收矛盾的信息。例如1d和1a接收矛盾的信息：对于行人31b，路灯1a应当在Pnew下照亮，但对于行人31a则在Pmax下照亮；同时路灯1d对于行人31a应在Pnew下照亮但对于行人31b应在Pmax下照亮。为了根据各使用者的道路等级始终提供正确量的照明，两个路灯1a和1d选择它们的所有已知使用者的最大水平，因此在此情况下选择Pmax。
本领域技术人员将认识到可采用除本文中所描述并涵盖的具体实施例以外的多种形态来实施本发明。因此，在不偏离如所附权利要求中所描述的本发明范围的前提下，可在具体形态和细节中作出修改。

Claims (14)

1.一种用于控制在多个互连路段（2a-2q）上方的街道照明的方法，包括以下步骤：
检测道路使用者（20、21、22、21a-21c）在路段（2a-2q）上行进的速度和方向；
将包括所述道路使用者（20、21、22、21a-21c）行进数据的速度和方向和对所述道路使用者的路段（2a-2q）的识别的信号传播经过开始于所述道路使用者的路段（2a-2q）的一系列相邻路段（2a-2q）；
动态地将道路等级和相应的最大照明水平（Pmax）赋予各路段（2a-2q），所述道路等级代表基于所述路段中所述道路使用者的视觉需求的光度要求，并且所述道路等级是至少基于与各路段相关的所存储的道路类型数据和针对当前时间段的各路段（2a-2q）所确定交通参数而选出，所述道路类型数据至少包括路段的几何特性和容许的速度限制，
在与所述道路使用者（20、21、22、21a-21c）的距离（d）不大于第一距离（d1）的各路段（2a-2q）处，将新照明水平（Pnew）设定为等于所述最大照明水平（Pmax）；以及
针对各路段（2a-2q），将所述新照明水平（Pnew）与当前照明水平（Pcurrent）进行比较，并且如果它们是不同的则将所述当前照明水平（Pcurrent）改变成所述新照明水平（Pnew）；
其特征在于，所述第一距离（d1）是基于所述道路使用者行进的所述速度和方向而计算的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交通参数至少与道路使用者（20、21、22、21a-21c）在所述当前时间段内在该路段（2a-2q）上的速度和密度有关。
3.如权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：基于所述信号中所包括的道路使用者信息，选择各路段的符合条件的道路等级的亚组，之后至少基于与各路段相关的所存储的道路类型数据及针对当前时间段的各路段（2a-2q）所确定的交通参数而从所述亚组中选出的道路等级动态地赋予各路段。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一距离（d1）在所述道路使用者（20、21、22、21a-21c）的所述行进方向上比在不同方向上大不对称因子（α）。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述不对称因子是基于所述道路使用者（20、21、22、21a-21c）的所述速度而计算。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果超过与所述道路使用者（20、21、22、21a-21c）的所述第一距离（d1），则将各路段（2a-2q）设定为新照明水平（Pnew），在大于所述第一距离（d1）的第二距离（d2）处该新照明水平向预定的最小照明水平（Pmin）逐渐地减小。
7.如权利要求6所述的方法，其中，当在路段（2a-2q）处同时接收到多个所述信号时，为各信号设定新照明水平（Pnew），其中与所述道路使用者的路段（2a-2q）的距离不大于所述第二距离（d2），将用于此路段（2a-2q）的所述当前照明水平（Pcurrent）与最高的新照明水平进行比较，并且如果所述最高的新照明水平不同于所述当前照明水平（Pcurrent），则将所述当前照明水平改变为所述最高的新照明水平。
8.如权利要求1或2所述的方法，还包括确定周边参数的步骤，并且其中将所述当前照明水平（Pcurrent）维持在预定的最小照明水平（Pmin），除非所述周边参数满足预定的条件。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述周边参数包括周围照明水平。
10.一种用于控制路段（2a-2q）上的街道照明的控制装置（6），其中所述控制装置（6）包括数据处理单元（8），所述数据处理单元（8）具有：
数据存储器（15），用于存储所述路段（2a-2q）的道路类型数据，所述道路类型数据至少包括所述路段的几何特性和容许的速度限制；
第一数据输入通道（8a），用于接收包括道路使用者（20、21、22、21a-21c）在所述路段（2a-2q）上的行进数据的速度和方向的信号；
第二数据输入通道（8b），用于从相邻路段（2a-2q）接收包括道路使用者（20、21、22、21a-21c）在所述相邻路段（2a-2q）或者连接到在所述相邻路段（2a-2q）上的所述控制装置的路段（2a-2q）的另一个路段（2a-2q）上的行进数据的速度和方向以及对所述道路使用者的路段（2a-2q）的识别数据的信号；
数据输出通道（8c），用于将包括位于所述第一和/或第二数据输入通道（8a、8b）中所接收的道路使用者的行进数据的速度和方向和对所述道路使用者的路段（2a-2q）的识别数据的信号发送至相邻的路段（2a-2q）；以及
控制输出通道（8d），用于向照明单元（5）输出照明命令信号；
所述数据处理单元（8）配置成：
至少基于所述道路类型数据和为当前时间段的此路段（2a-2q）所确定的交通参数，动态地将代表基于所述路段中所述道路使用者视觉需求的光度要求的道路等级赋予所述控制装置的路段（2a-2q），所述道路等级与相应的最大照明水平（Pmax）是相关的；
当在所述第一和/或第二数据输入通道（8a、8b）中接收道路使用者的行进数据的速度和方向时，如果与所述道路使用者的距离（d）不大于基于所述道路使用者（20、21、22、21a-21c）行进速度和方向所计算的第一距离（d1），则将用于所赋予道路等级的新照明水平（Pnew）设定为等于所述最大照明水平（Pmax）；以及
将所述照明命令信号的所述新照明水平（Pnew）与当前照明水平（Pcurrent）进行比较，如果它们是不同的则将当前照明水平（Pcurrent）改变成所述新照明水平（Pnew）。
11.一种如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述数据处理单元（8）还配置成响应于输入的应急信号而修改所述照明命令信号。
12.一种用于控制在多个互连路段上的街道照明的系统，所述控制系统包括用于每个所述互连路段（2a-2q）的如权利要求10或11中任一项所述的控制装置（6），每个所述控制装置（6）连接到对应于相邻路段（2a-2q）的至少另一个所述控制装置（6），以便在所述控制装置（6）之间发送道路使用者行进的速度、方向和路段识别数据。
13.一种街道照明系统，包括传感器组、照明单元（5）和控制装置（6），所述传感器组用于检测道路使用者（20、21、22、21a-21c）在多个互连路段（2a-2q）上的行进速度和方向且用于每个所述互连路段（2a-2q）；控制装置（6）是被连接到所述照明单元（5）的如权利要求10或11中任一项所述的控制装置，每个所述控制装置（6）还连接到所述传感器组和对应于相邻路段（2a-2q）的至少另一个所述控制装置（6），以便在所述控制装置（6）之间发送道路使用者的行进的速度和方向及路段识别数据。
14.如权利要求13所述的街道照明系统，其特征在于，所述传感器组包括单独地连接到所述控制装置（6）中的一个控制装置的至少一个传感器单元（5），用于检测道路使用者（20、21、22、21a-21c）在该控制装置路段（2a-2q）上行进的至少速度和方向。
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