CN110851498A - 智慧城市照明系统数据管理和决策系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：包括超高清监控网络系统，用以监控灯光设备动态、指令的可靠性；灯光监控大数据系统，用以建立数据库的算法模型，对数据进行挖掘、分析趋势，提供决策；智能AI模块，用于接收灯光监控大数据系统的分析数据对景观灯光进行智能控制和调控，本发明可以实现在进行新的城市景观控制设计时，通过合理的规划景观灯布局，合理控制景观灯切换时间，同时能够结合灯光控制、流量控制、场景分析等景观灯管理方法，进一步调整景观灯照明策略，从而达到差异化设计，以及智能控制的特点。
Description
技术领域
本发明涉及智慧城市照明领域，具体为智慧城市照明系统数据管理和决策系统。
背景技术
目前，随着城市发展，城市面貌得到了很大的重视和提升，以视觉、听觉为基础的城市景观大量涌现。景观及其景观设备种类纷繁复杂，电气特性管控方式也各有千秋，主要体现在多目标和多源两种特征。
多目标指的是不同种类的景观控制对象的多样性。目前，主要的景观控制对象有景观照明灯、特效灯、激光灯，LED变色灯、数字电脑灯、投光灯、大幅面电子屏和投影、音乐喷泉、人工烟雾等。
多源指的是不同种类的景观控制方式的多样性。景观控制方式多样性包含了电气标准的多样性和控制需求的多样性。比如同为灯具，特效灯和激光灯在电气标准上就采用不同的标准；再比如，景观照明的控制方式依据日出日落等因素；特效灯光控制方式则主要依据特定的场景；音乐喷泉可能依据节假日等级；大幅面电子屏和投影，人工烟雾控制则依据具体的展示需求而定。
由于景观这种多源多目标的特性，导致了各个景观之间的控制方法和技术实现上等具有较大的差异，与之有关的业务逻辑也各有特色，所以目前对于各个不同类型景观设备的控制和管理都是使用各自独立管控系统进行独自管理，各个系统之间也并无任何同步关联。比如，现有的一些专利申请，如公开号为CN 102595704 A的中国发明专利申请《夜景灯饰声光同步控制系统及其控制方法》，系统设置有多个不同造型的灯饰模块，在每个灯饰模块处均设置有声控分机，所述多个声控分机通过RS485 总线与控制室内的声控主机相连，所述声控主机通过音频线与功放机的音频输出端连接。
从而存在无法通过信息采集、指令传输、信息处理、信息决策、权限管理、灯光控制管理等实现智能化管理控制；无法满足景观灯光控制管理精细化，效果动态层次精细变化的要求；
以及城市景观灯可以反映一份城市的历史气息，同时一份城市的人文精神、民族特色、历史文化等要素为景观照明的设计提供了丰富的设计素材。为了将景观灯光融入城市，融入人的生活，必须使设计符合不同城市的城市景观照明系统，但是目前没有个性化的设计，以及灯光控制、流量控制、场景分析等没有合理的规划。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供智慧城市照明系统数据管理和决策系统，本发明在进行新的城市景观控制设计时，通过合理的规划景观灯布局，合理控制景观灯切换时间，同时能够结合灯光控制、流量控制、场景分析等景观灯管理方法，进一步调整景观灯照明策略，从而达到差异化设计，以及智能控制的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智慧城市照明系统数据管理和决策系统，包括超高清监控网络系统，用以监控灯光设备动态、指令的可靠性；灯光监控大数据系统，用以建立数据库的算法模型，对数据进行挖掘、分析趋势，提供决策；智能AI模块，用于接收灯光监控大数据系统的分析数据对景观灯光进行智能控制和调控。
优选的，所述智能AI模块包括实时控制系统模块，用以控制中心对控制终端、灯具、供配电设施的联网集控和信号采集、参数配置，包括实时联网控制，动态方案演绎、编排及执行，数据通信。
优选的，所述实时联网控制包括：实现景观灯光开关模式、场景、时间参数设置及查询；终端分区分组亮灯情景参数设置及查询。
优选的，所述动态方案演绎、编排及执行包括实现照明场景动态/静态方案编排及设置；照明设施联动组态管理；跨区照明联动方案编排及设置；区域照明动态/动态编排及设置；照明单体动态/静态编排及设置；照明方案保存、读取及调用；照明终端控制方案设置及查询。
优选的，所述数据通信的过程包括终端数据通信传输及信号处理、终端状态数据采集及换算、数据通信传输检验及时序控制、媒体墙数据通信协议解析及转换、分布式数据通信、控制数据变量转义转码及编码、网关通信链路多路径策略及配置管理。
优选的，还包括运维管控平台模块，所述运维管控平台模块用于服务于城市景观灯光照明系统的管理展示、运营维护与应急调度；照明能耗监测与分析系统模块，所述照明能耗监测与分析系统模块用以提供城市景观灯光智能化监控系统对能耗的实时监控。
优选的，还包括设施运维管理系统模块，用于对城市景观灯光照明日常运行、保养以及维护的管理；多元信息发布平台，用于构建发布平台，支撑丰富多样的信息发布内容和发布方式，从而实现网页端，以及外部第三方系统的信息发布；数据资源交换系统，用于各类数据接口以及用于支撑数据交换。
优选的，所述实时控制系统模块包括灯光服务器、LED控制应用服务器、LED控制数据服务器、智能控制应用服务器、智能控制数据服务器；所述实时控制系统模块通过物联网核心网关、以及运营商网络与融媒体控制柜通信。
优选的，所述算法模型包括目标辐通量的算法模型，用于照明体对应的目标辐通量的计算。
优选的，所述超高清监控网络系统包括图像采集模块，图像对比模块、通信模块、指令接收模块，所述图像对比模块储存有原始图像数据，所述图像采集模块将采集的数据与原始图像数据进行对比分析判断是否出现异常，基于通信模块将异常传递到智能AI模块；所述指令接收模块用于判断接收指令的信息与指令对应的图像信息是否匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明基于新一代通信技术的高带宽、低延迟特点，建立超高清监控网络，实时掌握灯光设备动态，无损呈现夜景效果，保证监控指令的可靠无延迟；建设了灯光监控大数据系统，构成智慧城市大数据基础数据库，建立算法模型，通过机器深度学习，对数据进行深度挖掘、分析趋势，提供决策；搭建AI核心，预测和优化策略，全面驱动景观灯光智能控制系统实现智能化、精细化管理的智慧灯光场景调控目标。为行业监管和政府决策提供可信的数据基础和技术保障，满足城市景观灯光控制、管理要求，实现城市景观灯光设施的实时监控、联网管理功能，为打造城市景观灯光精细化、智能化管理，实现智慧城市更多管理功能。
附图说明
图1、图2是本发明具体应用场景的模块示意图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图2所示，本发明提供的一种实施例：智慧城市照明系统数据管理和决策系统，包括超高清监控网络系统，用以监控灯光设备动态、指令的可靠性，例如：洗墙灯、光束灯/点光源等动态监控，以及是否根据指令的操作进行动作，实时掌握灯光设备动态，无损呈现夜景效果，保证监控指令的可靠无延迟；灯光监控大数据系统，用以建立数据库的算法模型，对数据进行挖掘、分析趋势，提供决策，具体为构成智慧城市大数据基础数据库，建立算法模型，通过机器深度学习，对数据进行深度挖掘、分析趋势，提供决策，例如：通过提供灯光数据中心的相关数据，包括灯光数据生成模块、灯光数据管理模块、舞台灯管理模块、电气接线单元，这些单元可以根据用户需要处理成客户层接收的形式或格式；智能AI模块，用于接收灯光监控大数据系统的分析数据对景观灯光进行智能控制和调控，具体为通过搭建AI核心，预测和优化策略，全面驱动景观灯光智能控制系统实现智能化、精细化管理的智慧灯光场景调控目标。为行业监管和政府决策提供可信的数据基础和技术保障，满足城市景观灯光控制、管理要求，实现城市景观灯光设施的实时监控、联网管理功能，为打造城市景观灯光精细化、智能化管理，实现智慧城市更多管理功能。
本发明一优选而非限制性的实施例中，智能AI模块包括实时控制系统模块，用以控制中心对控制终端、灯具、供配电设施的联网集控和信号采集、参数配置，包括实时联网控制，动态方案演绎、编排及执行，数据通信，例如：实现实时演出拍摄场景传输到云服务系统，实时演播；通过智能AI模块预测和优化决策场景控制，从而可以节省后期的人工投入和费用投入。
本发明一优选而非限制性的实施例中，实时联网控制包括：实现景观灯光开关模式、场景、时间参数设置及查询；终端分区分组亮灯情景参数设置及查询，以及开关状态、工况及能耗数据报警设置及查询；开关状态、能耗、工况实时及历史趋势曲线显示；照明区域终端分布图、工艺图及数据展示等。
本发明一优选而非限制性的实施例中，动态方案演绎、编排及执行包括实现照明场景动态/静态方案编排及设置；照明设施联动组态管理；跨区照明联动方案编排及设置；区域照明动态/动态编排及设置；照明单体动态/静态编排及设置；照明方案保存、读取及调用；照明终端控制方案设置及查询。
本发明一优选而非限制性的实施例中，数据通信的过程包括终端数据通信传输及信号处理、终端状态数据采集及换算、数据通信传输检验及时序控制、媒体墙数据通信协议解析及转换、分布式数据通信、控制数据变量转义转码及编码、网关通信链路多路径策略及配置管理。
本发明一优选而非限制性的实施例中，还包括运维管控平台模块，所述运维管控平台模块用于服务于城市景观灯光照明系统的管理展示、运营维护与应急调度；照明能耗监测与分析系统模块，照明能耗监测与分析系统模块用以提供城市景观灯光智能化监控系统对能耗的实时监控；从而实现为后期开发能耗使用分析功能提供数据支撑。管理部门可通过该子系统对系统内的照明设施能耗使用的详细数据进行查询和调取，便于其执行能耗管理，同时对开灯方案模式优化、能耗补贴计算、灯具技术升级评估等提供数据支撑。
其中具体包括平台主要服务于城市景观灯光照明系统的管理展示、运营维护与应急调度。采用自顶向下的分级控制系统架构及控制策略，由各智能控制终端负责本地级控制任务，三级控制共同建立在统一的服务器和数据平台上，组成了一个“多系统合一”的联动控制管理平台。实现各个子系统之间的无缝结合，形成基于地理信息、照明设施、设备资产、业务运行信息的一体化模型体系。
本发明一优选而非限制性的实施例中，还包括设施运维管理系统模块，用于对城市景观灯光照明日常运行、保养以及维护的管理，可以实现当发生故障时可通过系统直观呈现并及时安排处置，确保设施运行稳定；多元信息发布平台，用于构建发布平台，支撑丰富多样的信息发布内容和发布方式，从而实现网页端，以及外部第三方系统的信息发布；数据资源交换系统，用于各类数据接口以及用于支撑数据交换。可以实现基于门户网站的信息查询、发布功能，包括景观灯光建设情况、开放时间、表演计划安排、表演场景效果以及观景指南等信息。
在本发明中，还包括数据资源交换系统，该数据资源交换系统包括各类数据接口以及用于支撑数据交换的相关软件模块，实现城市景观灯光智能化监控平台内部各个子系统间，内部系统同外部系统间的数据交互。
在本发明中，还包括数据接口设计，其中包括：
照明设施实时状态数据交换接口；用于实时状态数据交换接口实现对内部子系统、外部子系统提供景观照明设施、供配电设施、控制终端的状态数据，回路开关信号反馈，工况及参数反馈，当前执行的照明方案，单灯状态等数据；
设施控制指令数据交换接口，实现景观照明设施、媒体屏、环境照明灯控制终端的控制指令数据交换接口，内部、外部系统可以通过调用该接口实现对在照明设施的控制，参数调整，场景编排和控制灯。
能耗数据交换接口环境；能耗数据接口对内部外部系统提供景观照明设施、回路、建筑、场景额实时能耗数据、能耗统计分析数据以及能耗仪表配置数据等，实现能耗数据和参数的共享。
基础数据交换接口，实现景观照明灯具、供配电设施、控制终端、监控终端、管理单位、维护单位、维护人员等基础数据的共享以及交换，外部系统可以通过该接口调取系统内当前的基础数据，并可通过该接口实现基础数据的更新推送。
照明设施工程资料报备接口，实现对照明设施工程资料进行更新报备的数据接口，通过该接口，设计、建设及管理单位可以将相关的工程图纸、管线图纸、系统工艺图、控制回路原理图等资料上报至景观照明监控信息系统。
本发明一优选而非限制性的实施例中，参照图1、图2所示，实时控制系统模块包括灯光服务器、LED控制应用服务器、LED控制数据服务器、智能控制应用服务器、智能控制数据服务器；所述实时控制系统模块通过物联网核心网关、以及运营商网络与融媒体控制柜通信。
在图2中，融媒体控制柜中的智能控制终端用于接收光照度监测模块、温度监测模块、门禁告警模块、GPS定位模块的数据，然后传递到智能AI模块，可以实现对智慧用电的管理。
本发明一优选而非限制性的实施例中，算法模型包括目标辐通量的算法模型，用于照明体对应的目标辐通量的计算，具体为根据照明体的参考光源光谱、参考光源色坐标、待测物表面的反射率分布光谱和照明体各颜色通道光谱进行辐通量计算，得到照明体对应的目标辐通量包括：通过计算获取待测物在参考光源下的色坐标；通过计算获取待测物在可调色光源下能达到的最大饱和度的色坐标；根据待测物在参考光源下的色坐标、待测物在参考光源下能达到的最大饱和度色坐标、照明体各颜色通道光谱和用户输入的目标饱和度水平建立照明体对应的目标辐通量的计算模型；根据照明体对应的目标辐通量的计算模型计算出目标辐通量。
其中在模型中，获取照明体的调光信号包括：接收传感器检测到的待测物的身份识别标志，以及用户输入的参考光源色温和目标饱和度；使用身份识别标志从存储器中查询得到待测物表面的反射率分布；使用参考光源色温从存储器中查询得到参考光源光谱、参考光源的色坐标和照明体各颜色通道光谱，其中，照明体为待测物提供可调色光源；根据目标饱和度、参考光源光谱、参考光源的色坐标、待测物表面的反射率分布和照明体各颜色通道光谱进行辐通量计算，得到照明体对应的目标辐通量；将目标辐通量转化成照明体各颜色通道的调光信号，根据目标饱和度、参考光源光谱、参考光源的色坐标、待测物表面的反射率分布和照明体各颜色通道光谱进行辐通量计算，得到照明体对应的目标辐通量包括：通过计算获取目标色坐标，其中，目标色坐标是待测物达到目标饱和度时所呈现的色坐标；根据目标色坐标建立照明体对应的目标辐通量的计算模型；根据照明体对应的目标辐通量的计算模型计算出目标辐通量。
本发明一优选而非限制性的实施例中，超高清监控网络系统包括图像采集模块，图像对比模块、通信模块、指令接收模块，所述图像对比模块储存有原始图像数据，所述图像采集模块将采集的数据与原始图像数据进行对比分析判断是否出现异常，基于通信模块将异常传递到智能AI模块；所述指令接收模块用于判断接收指令的信息与指令对应的图像信息是否匹配。
在本发明还设置有安全中心，其中安全中心由告警中心和网络安全两个子系统组成。告警中心包含回路跳闸、异常亮灯、异常开门、短路、欠压、过压、缺相、过载、漏电、温度、浪涌、设备掉线、设备故障、设备入侵、同步异常、网络异常、漏洞、违规、网络攻击等告警；网络安全包括漏洞扫描、堡垒机、数据库审计、用户准入平台、安全防护平台、注册终端监控、在线监测、主动感知、精准识别、识别信息、识别规则、自动比对、主动阻断、智能策略、图形化管理、安全服务等主动防护。
综上所述，本发明基于新一代通信技术的高带宽、低延迟特点，建立超高清监控网络，实时掌握灯光设备动态，无损呈现夜景效果，保证监控指令的可靠无延迟；建设了灯光监控大数据系统，构成智慧城市大数据基础数据库，建立算法模型，通过机器深度学习，对数据进行深度挖掘、分析趋势，提供决策；搭建AI核心，预测和优化策略，全面驱动景观灯光智能控制系统实现智能化、精细化管理的智慧灯光场景调控目标。为行业监管和政府决策提供可信的数据基础和技术保障，满足城市景观灯光控制、管理要求，实现城市景观灯光设施的实时监控、联网管理功能，为打造城市景观灯光精细化、智能化管理，实现智慧城市更多管理功能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：包括超高清监控网络系统，用以监控灯光设备动态、指令的可靠性；灯光监控大数据系统，用以建立数据库的算法模型，对数据进行挖掘、分析趋势，提供决策；智能AI模块，用于接收灯光监控大数据系统的分析数据对景观灯光进行智能控制和调控。
2.根据权利要求1所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于，所述智能AI模块包括实时控制系统模块，用以控制中心对控制终端、灯具、供配电设施的联网集控和信号采集、参数配置，包括实时联网控制，动态方案演绎、编排及执行，数据通信。
3.根据权利要求2所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于，所述实时联网控制包括：实现景观灯光开关模式、场景、时间参数设置及查询；终端分区分组亮灯情景参数设置及查询。
4.根据权利要求3所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：所述动态方案演绎、编排及执行包括实现照明场景动态/静态方案编排及设置；照明设施联动组态管理；跨区照明联动方案编排及设置；区域照明动态/动态编排及设置；照明单体动态/静态编排及设置；照明方案保存、读取及调用；照明终端控制方案设置及查询。
5.根据权利要求4所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：所述数据通信的过程包括终端数据通信传输及信号处理、终端状态数据采集及换算、数据通信传输检验及时序控制、媒体墙数据通信协议解析及转换、分布式数据通信、控制数据变量转义转码及编码、网关通信链路多路径策略及配置管理。
6.根据权利要求5所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：还包括运维管控平台模块，所述运维管控平台模块用于服务于城市景观灯光照明系统的管理展示、运营维护与应急调度；照明能耗监测与分析系统模块，所述照明能耗监测与分析系统模块用以提供城市景观灯光智能化监控系统对能耗的实时监控。
7.根据权利要求6所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：还包括设施运维管理系统模块，用于对城市景观灯光照明日常运行、保养以及维护的管理；多元信息发布平台，用于构建发布平台，支撑丰富多样的信息发布内容和发布方式，从而实现网页端，以及外部第三方系统的信息发布；数据资源交换系统，用于各类数据接口以及用于支撑数据交换。
8.根据权利要求7所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：所述实时控制系统模块包括灯光服务器、LED控制应用服务器、LED控制数据服务器、智能控制应用服务器、智能控制数据服务器；所述实时控制系统模块通过物联网核心网关、以及运营商网络与融媒体控制柜通信。
9.根据权利要求8所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：所述算法模型包括目标辐通量的算法模型，用于照明体对应的目标辐通量的计算。
10.根据权利要求8所述的智慧城市照明系统数据管理和决策系统，其特征在于：所述超高清监控网络系统包括图像采集模块，图像对比模块、通信模块、指令接收模块，所述图像对比模块储存有原始图像数据，所述图像采集模块将采集的数据与原始图像数据进行对比分析判断是否出现异常，基于通信模块将异常传递到智能AI模块；所述指令接收模块用于判断接收指令的信息与指令对应的图像信息是否匹配。
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