CN105981084A - 照明单元、灯具和网络 - Google Patents

Abstract

一种用于室外照明灯具的照明单元（110）包括磁性传感器模块（215）。照明单元（110）还包括耦合到传感器模块（215）的控制器（210）。控制器（210）配置成使用传感器模块（215）来确定在由传感器模块（215）的感测范围限定的区内车辆交通的测量结果，并且使用传感器模块（215）来确定照明单元的当前取向。

Description

照明单元、灯具和网络

技术领域

本公开一般涉及照明单元，并且特别地涉及包括或连接到一个或多个传感器模块的照明单元。本公开还涉及包括这样的照明单元的室外照明灯具，以及这样的室外照明灯具的网络。

背景技术

在近些年来已经提出了各种“智能”室外照明网络。这样的室外照明网络在以下含义上可以是“智能”的，例如它们可以适配于车辆交通密度中的改变和/或天气条件中的改变。例如，这样的室外照明网络可以配置成在车辆交通密度非常低时调暗其室外照明灯具以便节省能量。或者，这样的室外照明网络可以配置成在其中天气条件有危险性的区域中调亮其室外照明灯具以便改进道路安全性。

向室外照明网络添加这样的“智能性”典型地涉及以下中的至少一个：用于每一个照明灯具的增加的物料清单（BOM）；增加的基础设施成本；以及增加的安装/配置成本。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种用于室外照明灯具的照明单元。照明单元包括：磁性传感器模块，诸如各向异性磁阻传感器模块；以及耦合到传感器模块的控制器。控制器配置成：使用传感器模块来确定在由传感器模块的感测范围限定的区内的车辆交通的测量结果，并且使用传感器模块来确定照明单元的当前取向。

发明人认识到，使用各向异性磁阻（AMR）传感器模块来确定车辆交通的测量结果而不是使用诸如比方说图像传感器（例如参照Philips LumiMotion传感器）之类的更加常用的传感器是具有优点的。当然，AMR传感器往往具有相对低的成本，这意味着它们的使用可以导致降低的BOM。发明人已经认识到，AMR传感器还可以用于确定照明单元的当前取向，并且因而可以再用于附加应用，这通过消除对于一个或多个附加传感器的需要而潜在地进一步降低BOM。

车辆交通的测量结果可以包括以下中的一个或多个：行进方向测量结果，例如关于北方来指示；交通密度测量结果，例如根据每小时的车辆数目来指示；以及所估计的车辆类型，例如汽车或自行车；以及所估计的车辆尺寸。

在各种实施例中，照明单元还可以包括用于与室外照明网络的控制器通信的传送器，其中照明单元控制器还配置成使用传送器来在照明单元的预操作阶段期间向网络控制器传送所述当前取向的指示。因此，有利地，各种实施例可以使得能够实现附加的“自动投用”功能性，其可以提供安装/配置成本方面的节约。这是因为手动确定和指出照明单元的取向，即通过安装者或其他技术人员，往往是耗时的，相当复杂的，并且因而是昂贵的。

在各种实施例中，照明单元可以包括用于与室外照明网络的控制器通信的传送器，并且还可以配置成，在照明单元的操作阶段期间：确定所述当前取向中的改变的幅度；并且使用传送器来响应于确定改变的幅度超过阈值而向网络控制器传送故障的指示。因此，有利地，所要求保护的实施例可以通过将一个传感器再用于另外的应用来提供进一步的BOM节约和/或附加功能性，即确定已经发生故障，例如照明灯具由于恶劣天气而跌落或者已经被车辆撞倒。

在各种实施例中，照明单元的控制器还可以配置成响应于确定车辆交通的测量结果指示车辆交通密度在阈值以下而调暗照明单元的光输出。因此，有利地，所要求保护的实施例可以通过针对实时本地要求定制照明单元的光输出来使得能够实现能量节约。将领会到，在各种实施例中，照明单元能够自主地调暗，即不要求集中式控制器。

在各种实施例中，照明单元的控制器可以配置成在确定车辆交通的测量结果时将所述取向考虑在内。例如，车辆交通的测量结果可以包括行进方向测量结果。控制器可以配置成基于与关于照明单元的邻域中的道路（或道路网络）的物理布局的已存储信息结合的取向来确定交通的一个或多个预期方向。（多个）预期方向可以用于解释传感器测量结果以便更精确地确定行进方向测量结果。

在各种实施例中，所述车辆交通的测量结果可以包括行进方向测量结果，并且在确定取向时将行进方向测量结果考虑在内。例如，行进方向测量结果可以与关于照明单元的邻域中的道路（或道路网络）的物理布局的已存储信息结合地用于解释传感器测量结果以便可以更精确地确定取向。

在各种实施例中，所述当前取向可以包括传感器模块的偏航角的测量结果或者从其导出。

在各种实施例中，所述当前取向可以包括以下中的至少一个或从其导出：照明单元关于预定义方向的俯仰角的测量结果；以及照明单元关于预定义方向的翻滚角（roll）的测量结果。

在各种实施例中，所述当前取向的指示可以包括照明单元的三轴取向的指示。

在各种实施例中，所述当前取向的指示可以包括照明单元关于北方的方位角的经俯仰角补偿和/或经翻滚角补偿的指示。

本公开的第二方面提供了一种包括以上描述的照明单元中的一个或多个的室外照明灯具。

本公开的第三方面提供了一种包括以上描述的多个室外照明灯具以及与室外照明灯具通信的网络控制器的室外照明网络。在各种实施例中，网络控制器可以布置成：从至少一个室外照明灯具接收所述当前取向的指示；以及将所述当前取向的指示与至少一个室外照明灯具的逻辑地址相关联。

本公开的第四方面提供了一种安装和投用以上描述的室外照明网络的方法，方法包括：在相应位置处安装多个室外照明灯具；安装网络控制器；通过网络控制器从多个室外照明灯具中的每一个接收所述当前取向的相应指示；以及通过网络控制器将多个室外照明灯具中的每一个的所述当前取向的相应指示与其相应逻辑地址相关联。

本公开的第五方面提供了一种包括计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序在由照明单元的控制器执行时使照明单元依照以上描述的任何照明单元实施例进行配置，控制器耦合到磁性传感器模块。

附图说明

图1描绘了依照实施例的室外照明网络所光照的外部空间。

图2示意性地示出通信耦合到所述室外照明网络的网络控制器的图1的室外照明网络的照明单元。

图3a和3b提供安装和投用图1的室外照明网络的方法的示意性概览。

图4是指示照明单元的相应俯仰角、翻滚角和偏航角轴的图1和2的照明单元的透视图。

图5是总结使用图2的照明单元的传感器模块来确定车辆交通的测量结果的方法的流程图。

图6是总结通过图1的室外照明网络的照明灯具向室外照明网络的控制器指示照明灯具已经经历故障的方法的流程图。

图7示出图2的照明单元的传感器模块对处于传感器模块的感测区中的车辆的响应的示例。

具体实施方式

参照图1，根据一个实施例的室外照明网络100布置成光照室外空间，所述室外空间在该实例中是道路网络的部分。室外照明网络100包括多个照明灯具105。室外照明网络100还包括与照明灯具105通信的网络控制系统（在图1中未示出；图2中的参考标记235）。

每一个照明灯具105包括一个或两个照明单元110，如图1中所示。（在其它实施例中，照明灯具105各自可以包括多于两个的照明单元110）。每一个照明灯具105还包括竖直灯柱，其紧固到地面并且布置成在地面上方的某个距离（例如三米）处支撑（多个）照明单元110。

参照图2，每一个照明单元110包括一个或多个光源200、连接到（多个）光源200的电力供给电路205（以下，“驱动器”），以及连接到驱动器205的控制器210（以下，“照明控制器”）。每一个照明单元110还包括连接到照明控制器210的磁性传感器模块215（其在该实施例中为AMR传感器模块215），连接到照明控制器210的可选全球定位系统（GPS）模块220（以虚线示出），以及连接到照明控制器210的传送器225。照明控制器210包括存储器210a。传送器225适合用于向网络控制系统235的接收器230传送数据。

网络控制系统235还包括连接到接收器230并且配置成从其接收和处理数据的控制器240（以下，“网络控制器”）。

传送器225和接收器230可以是相应收发器的部分，从而使得能够实现照明单元110与网络控制系统235之间的双向通信。

在各种实施例中，（多个）光源200、驱动器205、AMR传感器模块215、GPS模块220、传送器/收发器225和接收器/收发器230中的任何一个或多个可以是本身对于本领域普通技术人员已知的组件。因此在本文中将不以任何细节来描述这些组件本身。

现在将参照图3a和3b来描述安装和投用室外照明网络100的方法300。

参照图3a，方法300包括安装和至少部分地配置（在步骤S300处）网络控制器240，以及安装和至少部分地配置（在步骤S305处）照明灯具105。将领会到，存在可以安装和配置网络控制器240和照明灯具105的各种不同次序。例如，照明灯具105中的一些或全部可以在安装网络控制器240之前安装，并且然后可以在分离的稍后阶段中进行配置。

现在参照图3b，安装和至少部分地配置每一个照明灯具105（即步骤S305）包括以下子步骤。

首先，照明控制器210激活AMR传感器模块215（在子步骤S305-0处）。

在激活之后，AMR传感器模块215测量地球的磁场（在子步骤S305-05处）。（多个）测量结果可以存储在AMR传感器模块215的存储器（未示出）中。（多个）测量结果可以存储在照明控制器210的存储器210a中。

然后照明控制器210使用AMR传感器模块215来基于在子步骤S305-05期间获得的（多个）测量结果而确定照明单元110的当前取向（在子步骤S305-10处）。具体地，AMR传感器模块215确定其自身的当前取向，照明控制器210基于AMR传感器模块215相对于照明单元110的取向而将此转换成照明单元110的当前取向。

AMR传感器模块215以常规方式确定其自身的当前取向。简要地参照图4，其当前取向可以包括AMR传感器模块215的偏航角的测量结果或者从其导出。例如，偏航角的测量结果可以包括AMR传感器模块215关于磁北的方位角。各种实施例可以布置成从AMR传感器模块215的偏航角的测量结果导出照明单元110的偏航角（Y）的测量结果。当前取向可以附加地包括照明单元110关于预定义方向的俯仰角（P）的测量结果和/或照明单元110关于预定义方向的翻滚角（R）的测量结果。

参照回图3b，照明控制器210通过向网络控制器240发送当前取向的指示（在子步骤S305-15处）来完成步骤S305。如将从两个紧接在前的段落领会到的，当前取向的指示可以指示照明单元110的三轴取向。可替换地，所述当前取向的指示可以包括照明单元110关于磁北的方位角的经俯仰角补偿和/或经翻滚角补偿的指示。在其中照明单元110包括GPS单元220的实施例中，照明控制器210还可以发送当前位置的指示（在步骤S305处），包括指示照明单元110位于哪里的GPS坐标。

再次参照图3a，方法300还包括通过网络控制器240（在步骤S310处）从每一个照明灯具105接收相应取向信息。来自每一个照明单元105的取向信息包括当前取向的指示（在子步骤S305-15处发送）。在其中照明单元110包括GPS单元220的实施例中，网络控制器240还可以从每一个照明灯具105接收（在步骤S310处）相应位置信息；来自每一个照明灯具105的位置信息包括当前位置的指示（在子步骤S305-15处发送）。

方法300还包括通过网络控制器240（在步骤S315处）将取向信息与照明灯具105的相应标识符相关联。例如，网络控制器240可以在存储于网络控制器240的存储器（未示出）中的查找表中录入取向信息和匹配标识符。在步骤S315之后，方法300结束。

有利地，网络控制器240可以使用取向信息来区分位置靠近彼此的两个或更多照明单元110，例如来自相同照明灯具105的两个或更多照明单元110（其GPS坐标因而将非常类似）。关于图1中所示类型的双照明单元照明灯具105，例如，来自给定照明灯具105的两个照明单元110的相应偏航角测量结果将基本上分开180度。例如，网络控制器240可以确定面向东的照明单元110和面向西的照明单元110二者都包括在给定照明灯具105中，因为它们具有类似的GPS坐标（给定照明灯具105将从GPS坐标可标识）。网络控制器240还可以从示出给定照明灯具105关于道路网络位于哪里的照明规划图来确定面向西的照明单元110是布置成光照道路的南向车道的那个，而面向东的照明单元110是布置成光照对应北向车道的那个。因此取向信息，特别地与位置信息组合，可以使得能够实现照明网络100的“自动投用”。

而且，在各种实施例中，照明单元110可以安装在关于其相应照明灯具105的不同取向处。在这样的实施例中，取向信息可以用于确定给定照明单元110是否已经依照针对该照明单元110的意图取向而安装，例如如在照明规划图中限定的。

在已经安装和（至少部分地）配置所有照明灯具105，并且取向信息已经与照明灯具105的相应标识符在网络控制器240处相关联之后，室外照明网络100的“预操作”阶段完成并且“操作阶段”可以开始。现在将描述室外照明网络100的一些可选操作阶段行为。

参照图5，现在将描述使用AMR传感器模块215来确定车辆交通密度的测量结果的方法500。将领会到，测量结果将代表由AMR传感器模块215的感测范围限定的区（以下，“感测区”）内的车辆交通密度，所述范围可以例如在四米和十二米之间。

首先（在步骤S500处），可选地照明控制器210使用AMR传感器模块215来在预确定的时间段内测量地球的磁场。

接着（在步骤S505处），可选地照明控制器210标识在步骤S500期间收集的磁场测量结果中的改变，并且在这些改变上执行统计分析以从而确定感测区内的环境的一个或多个性质。例如，照明控制器210可以确定改变由穿过感测区的车辆导致，并且因而，道路（或其部分）的车道延伸穿过感测区，连同其延伸穿过感测区的大体方向。作为该可选步骤的部分，照明控制器210存储其确定的一个或多个性质，以用于稍后使用在确定车辆交通密度的测量结果中。

接着，照明控制器210使用AMR传感器模块215来取得地球磁场的多个测量结果（在步骤S510处），并且然后确定是否存在超过预确定的“车辆阈值”的磁场测量结果中的改变（在步骤S515处）。车辆阈值可以基于以下中的至少一个通过例行实验而获得：所使用的传感器类型；传感器安装在的定位；以及要监视的交通类型。

如果在磁场测量结果中不存在超过预确定的车辆阈值的改变，则照明控制器重复步骤S510和S515。

如果在磁场测量结果中存在超过预确定的车辆阈值的改变，则照明控制器210确定（在步骤S520处）车辆穿过感测区。照明控制器210然后可以在其存储器210a中（或其它地方）存储相关信息，诸如车辆穿过感测区的时间，车辆行进的方向等。

方法500可以重复执行以便随时间确定车辆交通密度的测量结果。

参照图6，现在将描述向网络控制器240指示故障的方法600。

首先（在步骤S600处），照明控制器210使用AMR传感器模块215来取得地球磁场的多个测量结果。该步骤可能已经作为另一方法或过程的部分而执行，例如使用AMR传感器模块215来确定车辆交通密度的测量结果的以上描述的方法500。

接着（在步骤S605处），照明控制器210确定是否存在超过预确定的“故障阈值”的磁场测量结果中的改变（在步骤S515处）。故障阈值可以基于以下中的至少一个通过例行实验来获得：所使用的传感器类型；传感器安装在的定位；以及传感器已经安装的方式，例如在预期在一些天气条件（诸如强风）中“摆动”到某个程度的灯柱上。

如果在磁场测量结果中不存在超过预确定的故障阈值的改变，则照明控制器重复步骤S600和S605。

如果在磁场测量结果中存在超过预确定的故障阈值的改变，则照明控制器210确定（在步骤S610处）已经发生故障，例如照明灯具105跌落或者已经被撞倒。照明控制器210然后可以向网络控制器240传送故障的指示。

方法600可以连续执行以便在故障发生之后不久就检测到它。

以上描述的方法300,500,600可以例如由执行合适计算机程序的一个或多个通用处理器实施，如本领域普通技术人员将领会到的。

为了得到信息和前述描述的更好理解，图7示出根据一个实施例的AMR传感器模块215所获得的实证测量结果；竖直轴表示AMR传感器模块215的响应幅度，并且水平轴表示时间。如图7中所示，在时间T1期间行进穿过AMR传感器模块215的感测区的汽车导致超过预确定的车辆阈值的磁场测量结果中的改变，并且因此照明控制器210确定车辆穿过感测区。而且如图7中所示，在时间T2期间行进到AMR传感器模块215的感测区中的货车导致磁场测量结果中的较大改变，其超过预确定的车辆阈值，并且因此照明控制器210确定较大车辆进入穿过感测区。

前述描述仅作为示例而给出。本领域普通技术人员将领会到落在本文中的权利要求的范围内的众多修改和可替换的实施例。例如，将领会到，在各种实施例中，步骤S515和S520可以（至少部分地）由网络控制器240执行；即照明单元110可以取得传感器测量结果并且将它们转发到网络控制器240来处理以便确定车辆交通密度的度量。类似的注释适用于步骤S605和S610。

前述描述讨论AMR传感器模块200。术语“传感器模块”在本文中用于指包括相同或不同类型的一个或多个传感器的装置；AMR传感器模块200包括至少一个AMR传感器。给定传感器模块单元可以具有用于（多个）传感器的各种安装布置、壳体/外壳布置和形状，和/或电气和机械连接配置中的任何一个。此外，给定传感器模块可选地可以与涉及（多个）传感器的操作的各种其它组件（例如控制电路）相关联（例如，包括、耦合到和/或与其一起封装）。

前述描述讨论（多个）光源200。术语“光源”应当理解成是指各种辐射源中的任何一个或多个，包括但不限于基于LED的源（包括如以上限定的一个或多个LED）、白炽源（例如灯丝灯、卤素灯）、荧光源、磷光源、高强度放电源（例如钠蒸汽、汞蒸汽和金属卤化物灯）、激光器、其它类型的电致发光源、烛发光源（例如汽灯罩、碳弧辐射源）、光致发光源（例如气体放电源）、使用电子饱和的阴极发光源、电发光源、晶体发光源、显像管发光源、热电发光源、摩擦发光源、声致发光源、辐射致发光源和发光聚合物。

前述描述讨论光单元110。术语“照明单元”在本文中用于指包括相同或不同类型的一个或多个光源的装置。给定照明单元可以具有用于（多个）光源的各种安装布置、壳体/外壳布置和形状、和/或电气和机械连接配置中的任何一个。此外，给定照明单元可选地可以与涉及（多个）光源的操作的各种其它组件（例如，控制电路）相关联（例如，包括、耦合到和/或与其一起封装）。

前述描述讨论照明灯具110。术语“照明灯具”在本文中用于指一个或多个照明单元以特定形状因子、组装或封装的实现方式或布置。

前述描述讨论照明控制器210和网络控制器240。术语“控制器”在本文中一般用于描述涉及一个或多个光源或其它设备的操作的各种装置。控制器可以以众多方式（例如诸如利用专用硬件）来实现，以执行本文所讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个示例，其采用可以使用软件（例如微代码）编程以执行本文所讨论的各种功能的一个或多个微处理器。控制器可以在采用处理器或不采用处理器的情况下实现，并且也可以实现为执行一些功能的专用硬件和执行其它功能的处理器（例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路）的组合。在本公开的各种实施例中可以采用的控制器组件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）。在各种实现方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质（在本文中一般称为“存储器”，例如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM、软盘、压缩盘、光盘、磁带等）相关联。在一些实现方式中，存储介质可以编码有一个或多个程序，所述程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，施行本文所讨论的至少一些功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是便携式的，使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中以便实现本文所讨论的本发明的各种方面。

术语“传送器”、“接收器”和“收发器”在本文中以通用含义用于指分别适合用于传送信号、接收信号以及传送信号和接收信号二者的任何类型的装置。

术语“程序”或“计算机程序”在本文中以通用含义用于指可以用于对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码（例如软件或微代码）。

前述描述讨论室外照明网络100。如本文所使用的术语“网络”是指促进耦合到网络的任何两个或更多设备之间和/或多个设备之中的信息输运（例如用于设备控制、数据存储、数据交换等）的两个或更多设备（包括控制器或处理器）的任何互连。如应当容易领会到的，适合用于互连多个设备的网络的各种实现方式可以包括各种网络拓扑中的任何一个并且采用各种通信协议中的任何一个。此外，在根据本公开的各种网络中，两个设备之间的任何一个连接可以表示两个系统之间的专用连接，或者可替换地，非专用连接。除了承载意图用于两个设备的信息之外，这样的非专用连接可以承载不一定意图用于两个设备中的任一个的信息（例如开放网络连接）。

本发明不限于用于接收数据的任何特定方法，也不限于用于传送数据的任何特定方法。

应当领会到，前述概念和以下更加详细讨论的附加概念的所有组合（倘若这样的概念不相互矛盾的话）被设想为本文所公开的发明主题的部分。特别地，在本公开的结尾处出现的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的发明主题的部分。

Claims (15)

1.一种用于室外照明灯具（105）的照明单元（110），照明单元（110）包括：

各向异性磁阻传感器模块（215）；以及

耦合到传感器模块（215）的控制器（210），控制器（210）配置成：

使用传感器模块（215）来确定在由传感器模块（215）的感测范围限定的区内的车辆交通的测量结果，并且

使用传感器模块（215）来确定照明单元（110）的当前取向。

2.权利要求1所述的照明单元，还包括用于与室外照明网络的控制器通信的传送器，其中照明单元控制器还配置成使用传送器来在照明单元的预操作阶段期间向网络控制器传送所述当前取向的指示。

3.权利要求1所述的照明单元，还包括用于与室外照明网络的控制器通信的传送器，或者权利要求2所述的照明单元，其中照明单元控制器还配置成，在照明单元的操作阶段期间：

确定所述当前取向中的改变的幅度；并且

使用传送器来响应于确定改变的幅度超过阈值而向网络控制器传送故障的指示。

4.任何前述权利要求所述的照明单元，其中控制器还配置成响应于确定车辆交通的测量结果指示车辆交通密度在阈值以下而调暗照明单元的光输出。

5.任何前述权利要求所述的照明单元，其中控制器配置成在确定车辆交通的测量结果时将取向考虑在内。

6.任何前述权利要求所述的照明单元，其中车辆交通的测量结果包括行进方向测量结果，并且在确定取向时将行进方向测量结果考虑在内。

7.任何前述权利要求所述的照明单元，其中所述当前取向包括传感器模块的偏航角的测量结果或者从其导出。

8.任何前述权利要求所述的照明单元，其中所述当前取向包括以下中的至少一个或者从其导出：照明单元关于预定义方向的俯仰角的测量结果；以及照明单元关于预定义方向的翻滚角的测量结果。

9.权利要求8所述的照明单元，当从属于权利要求7和权利要求2时，其中所述当前取向的指示包括照明单元的三轴取向的指示。

10.权利要求8所述的照明单元，当从属于权利要求7和权利要求2时，其中所述当前取向的指示包括照明单元关于北方的方位角。

11.一种室外照明灯具（105），包括根据任何前述权利要求的一个或多个照明单元（110）。

12.一种室外照明网络（110），包括根据权利要求11所述的多个室外照明灯具（105）以及与室外照明灯具通信的网络控制器（240）。

13.权利要求12所述的室外照明网络，当从属于权利要求2时，其中网络控制器布置成：

从至少一个室外照明灯具接收所述当前取向的指示；以及

将所述当前取向的指示与所述至少一个室外照明灯具的逻辑地址相关联。

14.一种安装和投用权利要求12或权利要求13所述的室外照明网络（100）的方法（300），方法包括：

在相应位置处安装多个室外照明灯具（105）；

安装网络控制器（240）；

通过网络控制器（240）从多个室外照明灯具（105）中的每一个接收所述当前取向的相应指示；以及

通过网络控制器（240）将多个室外照明灯具（105）中的每一个的所述当前取向的相应指示与其相应逻辑地址相关联。

15.一种包括计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序在由照明单元的控制器执行时使照明单元依照权利要求1至10中任一项进行配置，所述控制器耦合到磁性传感器模块。