CN110177417B - 一种基于道路状况控制的路灯控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于道路状况控制的路灯控制系统及控制方法。一种基于道路状况控制的路灯控制系统，包括路段划分模块、模式切换模块、亮度调节模块、高度调节模块、角度调节模块，所述路段划分模块用于将道路划分为检测段、变道段、判定段和调节段，所述检测段、变道段和判定段的同一侧均设置有等间距分布的第一路灯，所述调节段的一侧设置有等间距分布的第二路灯；通过设置多个路段，采集车辆的信息，并根据采集的信息判断道路状况，并预测车辆的行驶路径，在车辆较少的情况下，调节路灯的高度、角度和亮度，在保证照明效果的前提下，实现节能的目的。

Description

一种基于道路状况控制的路灯控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及路灯管理领域，具体涉及一种基于道路状况控制的路灯控制系统及控制方法。

背景技术

公开号为CN102883501B的专利文件公开了一种智能路灯控制装置，通过网络与设置卫星定位系统的服务器通信。导航单元侦测装置位置信息及移动速度信息，并根据服务器确定的位于该位置信息与目的地位置信息之间的位置信息确定行驶路线及其线包括的位置信息。处理单元将确定的位置信息、装置的位置信息、移动速度信息和目的地位置信息发送至与多个路灯连接的另一服务器，以确定位于装置的位置信息第一预定范围内且包含于该位置信息的多个路灯，并发送第一驱动信号点亮该多个路灯，发送第二驱动信号熄灭位于该第一预定范围之外且已点亮的路灯。本发明还提供一种智能路灯控制系统及方法，本发明通过确定包括当前位置信息以及目的地位置信息的行驶路线，以点亮及熄灭相应的路灯，从而节省电能。

但此方案需要对车辆进行加装路灯控制装置才能实现功能，成本高昂推广难度较大，且在无车流量时，非机动车道可能有行人或是自行车经过，虽然实现了节能，但导致因噎废食，整体道路完全无照明，无法满足非机动车道的基本照明需求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于道路状况控制的路灯控制系统及控制方法，通过设置多个路段，采集车辆的信息，并根据采集的信息判断道路状况，并预测车辆的行驶路径，在车辆较少的情况下，调节路灯的高度、角度和亮度，在保证基本照明效果的前提下，实现节能的目的。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)如何实现当道路上车辆较少时，在保证道路照明效果的前提下实现路灯节能的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于道路状况控制的路灯控制系统，包括路段划分模块、模式切换模块、亮度调节模块、高度调节模块、角度调节模块，

所述路段划分模块用于将道路划分为检测段、变道段、判定段和调节段，所述检测段、变道段和判定段的同一侧均设置有等间距分布的第一路灯，所述调节段的一侧设置有等间距分布的第二路灯；

所述检测段设置在道路的入口，且检测段内设置有第一车辆识别单元，所述第一车辆识别单元用于识别进入检测段的车辆并设置与车辆一一对应的ID码，还用于记录进入检测段的车辆数量作为驶入量；

所述变道段与检测段相连，且变道段的入口设置有显示单元，所述显示单元用于提醒驾驶员在变道段内完成车辆变道；

所述判定段与变道段相连，且判定段内设置有第二车辆识别单元和车道检测单元，所述第二车辆识别单元用于识别离开判定段的车辆的ID码，同时记录离开判定段的车辆数量作为判定量，所述车道检测单元用于对所有同向车道按顺序设置车道的编号，并将与ID码与车辆离开变道段时所在车道的编号绑定；

所述调节段与判定段相连，且调节段的尾端设置有第三车辆识别单元，所述第三车辆识别单元用于识别驶离调节段车辆的ID码；

所述模式切换模块用于将全天划分为路灯开启时间段和路灯关闭时间段，还用于根据当前时刻、驶入量和判定量对第一路灯和第二路灯的工作模式进行切换，所述工作模式由节能模式和默认模式组成；

所述亮度调节模块根据工作模式对第一路灯和第二路灯的亮度进行调节；

所述高度调节模块根据车辆对应的车道编号和工作模式对第二路灯的高度h进行调节；

所述角度调节模块根据车辆对应的车道编号与工作模式对第二路灯的偏转角度α进行调节。

一种基于道路状况的路灯控制方法，应用于如权利要求1所述的一种基于道路状况控制的路灯控制系统，包含以下步骤：

步骤一、车道检测单元采集道路中同向车道的数量，并按顺序给各个车道设定编号；

步骤二、车辆在进入检测段后，第一车辆识别单元每检测到一车辆进入检测段后，驶入量计数加1，同时生成ID码，将ID码与车辆绑定后，将ID码存储至ID码集合中；

步骤三、车辆在进入变道段后，显示单元上显示提示变道的文字信息；

步骤四、车辆在进入判定段后，第二车辆识别单元每检测到一车辆驶离判定段时，判定量计数加1，同时获取车辆所在车道的编号，并与车辆对应的ID码进行绑定；

步骤五、车辆在离开调节段时，第三车辆识别单元识别驶离判定段的车辆的ID码，并将该ID码从ID码集合中删除；

步骤六、模式切换模块获取实时时间，若实时时间位于路灯关闭时间段内，则关闭所有第一路灯和第二路灯，若实时时间位于路灯开启时间段内，则实时计算检测段、变道段和判定段内的车辆数量Q，其中Q＝驶入量-判定量，当Q＞2时开始计时，若Q＞2的持续时间超过n分钟，将工作模式设置为默认模式，并执行步骤七；当Q≤2时开始计时，若Q≤2持续时间超过n分钟，则将工作模式设置为节能模式，则执行步骤八；

步骤七、当工作模式为默认模式时，亮度调节模块将第一路灯调至最高亮度，同时将第二路灯调至最高亮度；高度调节模块将第二路灯调至最高，且角度调节模块调节第二路灯的偏转角度α，直至灯光范围覆盖所有车道；

步骤八、当工作模式为节能模式时，实时获取ID码集合中所有ID码对应的车道的编号，去重后，得到车道的编号的集合A，同时亮度调节模块将第一路灯降至预设亮度；

若集合A中没有车道的编号，则亮度调节模块将第二路灯的亮度调至最低；

若集合A中只有一个车道的编号，则高度调节模块将第二路灯降至最低，角度调节模块再对第二路灯的偏转角度α进行调节，直至灯光范围覆盖在该编号对应的车道上，最后亮度调节模块将第二路灯降至预设亮度；

若集合A中的车道的编号不少于两个时，比较所有编号是否构成连续的编号，若构成连续的编号，则高度调节模块将第二路灯降至最低，角度调节模块再对第二路灯的偏转角度α进行调节，直至灯光范围覆盖在集合A中所有编号对应的车道上，最后亮度调节模块将第二路灯降至预设亮度；若不构成连续的编号，则高度调节模块将第二路调至最高高度，且角度调节模块调节第二路灯的偏转角度α，直至灯光范围覆盖所有车道，最后亮度调节模块将第二路灯的亮度降至预设亮度。

进一步的，所述n的取值公式为：n＝T_红+L÷V_车+T₀，其中，T_红为靠近检测段的路口的最长红灯时间，L为调节段的总长度，V_车为该段道路的最低限速，T₀为预设的补偿时长。

本发明的有益效果：

(1)设置检测段、变道段、判定段的有益效果：车辆进入一端道路时，首先进入的是检测段，此时检测段识别出车辆，并赋予一个唯一的ID码，通过ID码可记录该路段的车流量，并用于后面车道编号的绑定；车辆驶离检测段后，进入变道段，车辆根据显示单元的提醒，在该段路内完成车道的确定；车辆完成变道后，驶入判定段，并识别出车辆以及行驶的车道，进而使车道编号和车辆的ID码进行绑定；通过设置检测段、变道段、判定段，可为模式切换模块判断路面状况以及车辆路程预测提供数据支撑，同时无需对车辆端进行改造，更容易实现。

(2)路灯节能的次要实现：检测段、变道段、判定段内的路灯均为第一路灯，因此无论工作模式是默认模式还是节能模式，只要位于路灯开启时间段，上述三个路段均保持开启，并照亮所有车道，区别为在默认模式时亮度为最高亮度，而节能模式时，亮度降低，以实现节能的目的。

(3)路灯节能的主要实现，最后车辆驶入调节段，需要根据实时时间判断是否需要开启路灯和具体的工作模式来对第二路灯进行调节；其中在默认模式时，与第一路灯相同，第二路灯保持亮度最高，且照亮所有车道；而在节能模式式，由于车辆数量不多，因此可通过在保证照明效果的前提下，改变第二路灯的高度、偏转角度、亮度，照亮车辆行驶的车道，进而降低路灯的功率，实现节能的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的道路结构示意图；

图2是本发明的系统框图；

图3是本发明的第二路灯调节示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，本实施例提供了一种基于道路状况控制的路灯控制系统，包括路段划分模块、模式切换模块、亮度调节模块、高度调节模块、角度调节模块。

如图1，所述路段划分模块用于将道路划分为检测段、变道段、判定段和调节段，所述检测段、变道段和判定段的同一侧均设置有等间距分布的第一路灯，所述调节段的一侧设置有等间距分布的第二路灯；第一路灯和第二路灯的安装间距均不超过15m，且第一路灯的亮度可调，第二路灯的高度h、亮度、偏转角度a均可调，其中偏转角度a为灯泡A、地面光斑中心点0、路灯与地面连接处B所形成的夹角∠A0B的角度。

所述检测段设置在道路的入口，且检测段内设置有第一车辆识别单元，所述第一车辆识别单元用于识别进入检测段的车辆并设置与车辆一一对应的ID码，还用于记录进入检测段的车辆数量作为驶入量；检测段的长度设置范围在10m-30m之间。

所述变道段与检测段相连，且变道段的入口设置有显示单元，所述显示单元用于提醒驾驶员在变道段内完成车辆变道；显示单元为安装在道路上方的LED屏幕，可显示文字信息或图片信息，如显示请完成变道的文字和各车道的驶离方向。变道段的长度设置范围在100m-300m之间。

所述判定段与变道段相连，且判定段内设置有第二车辆识别单元和车道检测单元，所述第二车辆识别单元用于识别离开判定段的车辆的ID码，同时记录离开判定段的车辆数量作为判定量，所述车道检测单元用于对所有同向车道按顺序设置车道的编号，并将与ID码与车辆离开变道段时所在车道的编号绑定；判定段的长度设置范围在20m-50m之间。

所述调节段与判定段相连，且调节段的尾端设置有第三车辆识别单元，所述第三车辆识别单元用于识别驶离调节段车辆的ID码；

所述模式切换模块用于将全天划分为路灯开启时间段和路灯关闭时间段，如设置6：00至18：00为路灯关闭时间段，18：00至次日6：00为路灯开启时间段，还用于根据当前时刻、驶入量和判定量对第一路灯和第二路灯的工作模式进行切换，所述工作模式由节能模式和默认模式组成；

所述亮度调节模块根据工作模式对第一路灯和第二路灯的亮度进行调节；

所述高度调节模块根据车辆对应的车道编号和工作模式对第二路灯的高度h进行调节；

所述角度调节模块根据车辆对应的车道编号与工作模式对第二路灯的偏转角度α进行调节。

一种基于道路状况的路灯控制方法，应用于上述的路灯控制系统，包含以下步骤：

步骤一、车道检测单元采集道路中同向车道的数量，并按顺序给各个车道设定编号；如图1中的道路共有三条同向车道，且编号从左至右设为1-3。

步骤二、车辆在进入检测段后，第一车辆识别单元每检测到一车辆进入检测段后，驶入量计数加1，同时生成ID码，将ID码与车辆绑定后，将ID码存储至ID码集合中；驶入量即为进入该道路的车辆总数。

步骤三、车辆在进入变道段后，显示单元上显示提示变道的文字信息；

步骤四、车辆在进入判定段后，第二车辆识别单元每检测到一车辆驶离判定段时，判定量计数加1，同时获取车辆所在车道的编号，并与车辆对应的ID码进行绑定；此时ID码集合中存在两种ID码，一种是已绑定了车道编号的ID码和未绑定车道编号的ID码；

步骤五、车辆在离开调节段时，第三车辆识别单元识别驶离判定段的车辆的ID码，并将该ID码从ID码集合中删除；ID码集合可表示该道路内的所有车辆。

步骤六、模式切换模块获取实时时间，若实时时间位于路灯关闭时间段内，则关闭所有第一路灯和第二路灯，若实时时间位于路灯开启时间段内，则实时计算检测段、变道段和判定段内的车辆数量Q，其中Q＝驶入量-判定量，当Q＞2时开始计时，若Q＞2的持续时间超过n分钟，将工作模式设置为默认模式，并执行步骤七；Q＞2表示检测段、变道段和判定段内车辆数量大于2，且保持了一段时间，道路仍有不少车辆行驶，因此需要提供充足照明。

当Q≤2时开始计时，若Q≤2持续时间超过n分钟，则将工作模式设置为节能模式，则执行步骤八；Q≤2表明检测段、变道段和判定段内车辆数量大于2，且保持了一段时间，此时道路较为空闲，因此只需保证基本的照明，因此可进入节能模式。

所述n的取值公式为：n＝T_红+L÷V_车+T₀，其中，T_红为靠近检测段的路口的最长红灯时间，L为调节段的总长度，V_车为该段道路的最低限速，T₀为预设的补偿时长。由于车辆经过路口时，可能需要等待红灯，因此n的取值不应比红灯的时长短，因此n与T_红具有一定相关性，且不同道路调节段的长度不同，若n设置的时间较短，在调节段长度较长时，车辆走过调节段的时长大于n，使车辆还未完全驶离调节段时，就进入节能状态，导致照明效果变差，因此还需要考虑车辆在调节段的行驶时长，通过L÷V_车可近似获得调节段的行驶时长，如调节段为4km，该道路的最低时速为20km/h，则L÷V_车为12分钟，T₀的取值范围为0-10分钟，通过人工根据经验进行设置。

路灯作为点光源，具有距离照射面越远，光斑范围越大、光照强度越低的特点，因此可通过调节路灯的高度h来改变与照射面即地面的距离，高度越低，可降低亮度的同时保证照明效果，进而实现节能的目的，而具体光斑的位置可通过调节偏转角度α进行调节，偏转角度α越大，越靠近路灯附近的车道。

步骤七、当工作模式为默认模式时，车辆较多，光线干扰也多，因此需要提供全局且充足的照明，亮度调节模块将第一路灯调至最高亮度，同时将第二路灯调至最高亮度；高度调节模块将第二路灯调至最高，且角度调节模块调节第二路灯的偏转角度α，直至灯光范围覆盖所有车道；第二路灯最高高度和偏转角度的默认值即能为所有车道提供照明；

步骤八、当工作模式为节能模式时，说明道路上车辆较少，光线干扰也较少，因此可以保证局部和基本照明即可，实时获取ID码集合中所有ID码对应的车道的编号，若ID码无对应的车道编号，则不作为采集的数据，去重后，得到车道的编号的集合A，表示调节段内所有车辆的行驶车道，同时亮度调节模块将第一路灯降至预设亮度；预设亮度可为最高亮度的二分之一。

若集合A中没有车道的编号，则说明没有车辆进入调节段，此时亮度调节模块将第二路灯的亮度调至最低；

若集合A中只有一个车道的编号，则高度调节模块将第二路灯降至最低，角度调节模块再对第二路灯的偏转角度α进行调节，直至灯光范围覆盖在该编号对应的车道上，最后亮度调节模块将第二路灯降至预设亮度；第二路灯的最低高度不应低于4.5m。

若集合A中的车道的编号不少于两个时，比较所有编号是否构成连续的编号，若构成连续的编号，则高度调节模块将第二路灯降至最低，角度调节模块再对第二路灯的偏转角度α进行调节，直至灯光范围覆盖在集合A中所有编号对应的车道上，最后亮度调节模块将第二路灯降至预设亮度；若不构成连续的编号，则高度调节模块将第二路调至最高高度，且角度调节模块调节第二路灯的偏转角度α，直至灯光范围覆盖所有车道，最后亮度调节模块将第二路灯的亮度降至预设亮度。

本实施例的具体工作过程如下：

1)车辆进入一段道路时，首先进入的是检测段，此时检测段识别出车辆，并赋予一个唯一的ID码，通过ID码可记录该路段的车流量，并用于后面车道编号的绑定；车辆驶离检测段后，进入变道段，车辆根据显示单元的提醒，在该段路内完成车道的确定；车辆完成变道后，驶入判定段，并识别出车辆以及行驶的车道，进而使车道编号和车辆的ID码进行绑定；

2)检测段、变道段、判定段内的路灯均为第一路灯，因此无论工作模式是默认模式还是节能模式，只要位于路灯开启时间段，上述三个路段均保持开启，并照亮所有车道，区别为在默认模式时亮度为最高亮度，而节能模式时，亮度降低，以实现节能的目的。

3)最后车辆驶入调节段，需要根据实时时间判断是否需要开启路灯和具体的工作模式来对第二路灯进行调节；其中在默认模式时，与第一路灯相同，第二路灯保持亮度最高，且照亮所有车道；而在节能模式式，由于车辆数量不多，因此可通过在保证照明效果的前提下，改变第二路灯的高度、偏转角度、亮度，照亮车辆行驶的车道，进而降低路灯的功率，实现节能的目的。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于道路状况控制的路灯控制系统，其特征在于，包括路段划分模块、模式切换模块、亮度调节模块、高度调节模块、角度调节模块；

所述路段划分模块用于将道路划分为检测段、变道段、判定段和调节段，所述检测段、变道段和判定段的同一侧均设置有等间距分布的第一路灯，所述调节段的一侧设置有等间距分布的第二路灯；

所述检测段设置在道路的入口，且检测段内设置有第一车辆识别单元，所述第一车辆识别单元用于识别进入检测段的车辆并设置与车辆一一对应的ID码，还用于记录进入检测段的车辆数量作为驶入量；

所述变道段与检测段相连，且变道段的入口设置有显示单元，所述显示单元用于提醒驾驶员在变道段内完成车辆变道；

所述判定段与变道段相连，且判定段内设置有第二车辆识别单元和车道检测单元，所述第二车辆识别单元用于识别离开判定段的车辆的ID码，同时记录离开判定段的车辆数量作为判定量，所述车道检测单元用于对所有同向车道按顺序设置车道的编号，并将ID码与车辆离开变道段时所在车道的编号绑定；

所述调节段与判定段相连，且调节段的尾端设置有第三车辆识别单元，所述第三车辆识别单元用于识别驶离调节段车辆的ID码；

所述模式切换模块用于将全天划分为路灯开启时间段和路灯关闭时间段，还用于根据当前时刻、驶入量和判定量对第一路灯和第二路灯的工作模式进行切换，所述工作模式由节能模式和默认模式组成；

所述亮度调节模块根据工作模式对第一路灯和第二路灯的亮度进行调节；

所述高度调节模块根据车辆对应的车道编号和工作模式对第二路灯的高度h进行调节；

所述角度调节模块根据车辆对应的车道编号与工作模式对第二路灯的偏转角度α进行调节。

2.一种基于道路状况的路灯控制方法，应用于如权利要求1所述的一种基于道路状况控制的路灯控制系统，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一、车道检测单元采集道路中同向车道的数量，并按顺序给各个车道设定编号；

步骤二、车辆在进入检测段后，第一车辆识别单元每检测到一车辆进入检测段后，驶入量计数加1，同时生成ID码，将ID码与车辆绑定后，将ID码存储至ID码集合中；

步骤三、车辆在进入变道段后，显示单元上显示提示变道的文字信息；

步骤四、车辆在进入判定段后，第二车辆识别单元每检测到一车辆驶离判定段时，判定量计数加1，同时获取车辆所在车道的编号，并与车辆对应的ID码进行绑定；

步骤五、车辆在离开调节段时，第三车辆识别单元识别驶离判定段的车辆的ID码，并将该ID码从ID码集合中删除；

步骤六、模式切换模块获取实时时间，若实时时间位于路灯关闭时间段内，则关闭所有第一路灯和第二路灯，若实时时间位于路灯开启时间段内，则实时计算检测段、变道段和判定段内的车辆数量Q，其中Q＝驶入量-判定量，当Q＞2时开始计时，若Q＞2的持续时间超过n分钟，将工作模式设置为默认模式，并执行步骤七；当Q≤2时开始计时，若Q≤2持续时间超过n分钟，则将工作模式设置为节能模式，则执行步骤八；

步骤七、当工作模式为默认模式时，亮度调节模块将第一路灯调至最高亮度，同时将第二路灯调至最高亮度；高度调节模块将第二路灯调至最高，且角度调节模块调节第二路灯的偏转角度α，直至灯光范围覆盖所有车道；

步骤八、当工作模式为节能模式时，实时获取ID码集合中所有ID码对应的车道的编号，去重后，得到车道的编号的集合A，同时亮度调节模块将第一路灯降至预设亮度；

若集合A中没有车道的编号，则亮度调节模块将第二路灯的亮度调至最低；

若集合A中只有一个车道的编号，则高度调节模块将第二路灯降至最低，角度调节模块再对第二路灯的偏转角度α进行调节，直至灯光范围覆盖在该编号对应的车道上，最后亮度调节模块将第二路灯降至预设亮度；

若集合A中的车道的编号不少于两个时，比较所有编号是否构成连续的编号，若构成连续的编号，则高度调节模块将第二路灯降至最低，角度调节模块再对第二路灯的偏转角度α进行调节，直至灯光范围覆盖在集合A中所有编号对应的车道上，最后亮度调节模块将第二路灯降至预设亮度；若不构成连续的编号，则高度调节模块将第二路灯调至最高高度，且角度调节模块调节第二路灯的偏转角度α，直至灯光范围覆盖所有车道，最后亮度调节模块将第二路灯的亮度降至预设亮度。

3.根据权利要求2所述的一种基于道路状况的路灯控制方法，其特征在于，所述n的取值公式为：n＝T_红+L÷V_车+T₀，其中，T_红为靠近检测段的路口的最长红灯时间，L为调节段的总长度，V_车为该段道路的最低限速，T₀为预设的补偿时长。

Images