CN112738961B - 一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统 - Google Patents

一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统，包括照明系统和管理系统，其特征在于：所述照明系统包括照明灯、提示灯、监控装置、控制模块和通讯模块，所述管理系统包括计算模块和记录模块，所述监控装置均匀设置于路面上方，所述照明灯均匀设置于监控装置之间，所述监控装置之间的多个照明灯设为一段，便于分开控制照明，所述提示灯设置于交叉口的每个道路入口处，所述控制模块均与照明灯和提示灯电连接，用于控制照明灯和提示灯的照明与灯光提示，所述通讯模块与管理系统网络连接，用于发送汽车及道路信息，所述计算模块用于计算汽车的方向及速度，本发明，具有深夜针对照明和危险车辆提示的特点。

Description

一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统
技术领域
本发明涉及照明系统技术领域，具体为一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统。
背景技术
照明系统是以提供照明为基础的系统，包括自然光照明系统、人工照明系统及二者结合构成的系统，是利用计算机、无线通讯数据传输、计算机智能化信息处理、扩频电力载波通讯技术及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，实现照明应用的安全性、节能性、便利性、舒适性、艺术性。
在深夜交通低谷期时，常有司机因为觉得夜间无人，大胆超速和逆行，并且由于夜间视野不清晰，某些乡间路段还会为了省电关闭照明，导致很容易发生交通事故。因此，设计具有深夜针对照明和危险车辆提示的一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统，包括照明系统和管理系统，所述照明系统包括照明灯、提示灯、监控装置、控制模块和通讯模块，所述管理系统包括计算模块和记录模块；
所述监控装置均匀设置于路面上方，用于感应汽车和扫描汽车牌照，所述照明灯均匀设置于监控装置之间，所述监控装置之间的多个照明灯设为一段，便于分开控制照明，所述提示灯设置于交叉口的每个道路入口处，所述控制模块均与照明灯和提示灯电连接，用于控制照明灯和提示灯的照明与灯光提示，所述通讯模块与管理系统网络连接，用于发送汽车及道路信息，所述计算模块用于计算汽车的方向及速度。
根据上述技术方案，所述智能化道路照明用控制系统包括以下控制方法：
S1.夜间车辆行驶低谷期，常用照明系统关闭，本控制系统启动；
S2.第一监控装置感应到车辆时，控制模块均分别以监控装置为中点，开启前后各两段照明灯，通讯模块将位置及车牌号发送至管理系统；
S3.下一个监控装置感应到车辆时，通讯模块继续将位置及车牌号发送至管理系统；
S4.计算模块根据两次车辆信息判断出行驶方向及该段行驶速度；
S5.计算模块再根据车辆行驶速度计算出照明灯开启段数，并发送至控制模块；
S6.控制模块根据计算结果调整照明，仅开启该车行驶前方的照明灯；
S7.车辆行驶过第三及之后的监控装置，通讯模块继续将位置及车牌号发送至管理系统，控制模块自动关闭尾段的照明灯，重复步骤S3-S6。
根据上述技术方案，所述步骤S2-S4中，在行驶速度计算出来前，为车辆前后均开启两段灯，可以防止该车辆为逆行，无路灯照明，从而避免该车辆无法观察到路面障碍物及其他车辆难以注意到该车辆；
行驶速度的计算公式为：
Figure GDA0003590049810000031
式中，L为监控装置间距离，t为监控装置扫描到同一车辆的时间差；
通过由车辆在该段的平均速度作为该车辆的行驶速度，可以避免司机刻意在测速仪前减速行驶，导致速度计算不准确，避免照明系统错误。
根据上述技术方案，所述步骤S4中，通过两个监控装置发出信号的先后顺序，可以判断出车辆的行驶方向，通过得出的行驶方向和行驶速度，可以判断出该车辆是否逆行或超速；
当车辆为上述危险驾驶时，记录模块将该车辆暂时记录为危险车辆，在恢复正常驾驶方式后消除标记，若某一路段的某一时间内多次出现危险车辆，记录模块将该路段与该时间段绑定，在该时间段时将该路段标记为危险路段。
根据上述技术方案，所述步骤S5中，照明灯开启段数的计算公式为：
Figure GDA0003590049810000041
当n的值小于2时，n取2；
式中，[]为取整数符号，v0为本路段限速，5为从司机发现状况到司机做完一系列复杂操作汽车做出反应的时间，大约5秒；
在车速超过限速前，照明灯开启段数与车速成正比，但至少会保证开启两段，保证正常速度行驶的车辆前方有足够距离的照明，让司机有足够的视野观察路况，而在车速超过限速后，照明灯开启段数为固定段数，避免照明灯开启段数过长，过早对前车进行提示。
根据上述技术方案，当照明灯存在重叠时，存在以下照明方式判断方法：
S1-1.若该段为车辆行驶段，则为常亮，反之进入步骤S1-2；
S1-2.若不存在危险车辆，则为常亮，反之则为闪烁；
闪烁方式为灯光在较暗及较亮之间亮度变换闪烁，保证司机能够观察路况的同时，提示司机前方或后方有危险车辆。
根据上述技术方案，所述步骤S1-2中，闪烁频率为：
Figure GDA0003590049810000051
式中，v1为普通车辆速度，v2为危险车辆速度，m为该段距离危险车辆段数，当危险车辆为逆行时，a取1，当危险车辆正行时，a取-1，在同样的距离下，闪烁频率越高，说明危险车辆速度越快。
通过各段闪烁频率的分布规律，可以看出来车的危险状况，若闪烁频率与自己的距离成正比，则说明后方来车为超速车辆，若闪烁频率与自己的距离成反比，则说明前方来车为逆行车辆，对于逆行车辆，在闪烁的照明灯段两端便为两车位置，方便逆行车辆存在时，两车及时发现对方并进行避让，对于超速车辆，闪烁的照明灯段末端为前车位置，前车也可以通过自己前方的照明灯段闪烁频率判断超速车辆与自己的距离，方便前车避让和超速车注意前方有车。
根据上述技术方案，通过各段闪烁频率的分布规律，可以看出其他车辆的危险类型，若闪烁频率与自己的距离成正比，则说明后车为超速车辆，若闪烁频率与自己的距离成反比，则说明前车为逆行车辆；
对于逆行车辆，在闪烁的照明灯段两端便为两车位置，方便逆行车辆存在时，两车及时发现对方并进行避让，对于超速车辆，闪烁的照明灯段末端为前车位置，前车也可以通过自己前方的照明灯段闪烁频率判断超速车辆与自己的距离，方便前车避让和超速车注意前方有车。
根据上述技术方案，当逆行车辆和超速车辆同时存在时，则存在以下的频率计算公式；
Figure GDA0003590049810000061
式中，a为该段距离逆行车段数，b为该段距离超速车段数，v逆为逆行车速度，v超为超速车速度，f逆为逆行车的闪烁频率计算结果，f超为超速车的闪烁频率计算结果；
通过上述计算结果，在逆行车和超速车之间存在闪烁频率最高的一段照明灯，该段两侧的照明灯的闪烁频率与到该段的距离成反比，其中闪烁频率最高的照明灯段为预计的逆行车和超速车的交汇处，让逆行车和超速车可以迅速观察到状况，在到达交汇处前进行避让，而逆行车和超速车之间的普通车辆，则可以根据交汇处位于自己的前方或后方，判断出自己先遇到超速车或逆行车，依次进行避让，逆行车和超速车也可以通过交汇处与常亮灯带的位置判断出自己先遇到普通车辆或者危险车辆，也依次进行避让。
根据上述技术方案，普通车辆行驶至交叉口时，若某路段内存在逆行车辆，则该路段入口处的提示灯为红色，若某路段为危险路段但无逆行车辆时，则该路段入口处的提示灯为黄色，其余路段入口处的提示灯为绿色。
根据上述技术方案，超速车辆行驶至交叉口时，若某路段内存在同向超速车辆时，则该路段入口处的提示灯为绿色，若某路段为危险路段但无逆行车辆，则该路段入口处的提示灯为黄色，其余路段入口处的提示灯为红色；
逆行车辆行驶至交叉口时，全逆向路口处提示灯均为红色，正向路口处提示灯均为绿色。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有照明系统和管理系统，可以在深夜交通低谷期时，对各个车辆进行针对照明，方便车辆间避让，同时对危险车辆进行提示，并对各个车辆分别导向，避免危险车辆和普通车辆相遇，减小事故发生的可能性，保护各个司机安全。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的整体系统结构示意图；
图2是本发明的照明流程示意图；
图3是本发明的工作状态示意图。
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。
请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统，包括照明系统和管理系统，照明系统包括照明灯、提示灯、监控装置、控制模块和通讯模块，管理系统包括计算模块和记录模块；
监控装置均匀设置于路面上方，用于感应汽车和扫描汽车牌照，照明灯均匀设置于监控装置之间，监控装置之间的多个照明灯设为一段，便于分开控制照明，提示灯设置于交叉口的每个道路入口处，控制模块均与照明灯和提示灯电连接，用于控制照明灯和提示灯的照明与灯光提示，通讯模块与管理系统网络连接，用于发送汽车及道路信息，计算模块用于计算汽车的方向及速度；
智能化道路照明用控制系统包括以下控制方法：
S1.夜间车辆行驶低谷期，常用照明系统关闭，本控制系统启动；
S2.第一监控装置感应到车辆时，控制模块均分别以监控装置为中点，开启前后各两段照明灯，通讯模块将位置及车牌号发送至管理系统；
S3.下一个监控装置感应到车辆时，通讯模块继续将位置及车牌号发送至管理系统；
S4.计算模块根据两次车辆信息判断出行驶方向及该段行驶速度；
S5.计算模块再根据车辆行驶速度计算出照明灯开启段数，并发送至控制模块；
S6.控制模块根据计算结果调整照明，仅开启该车行驶前方的照明灯；
S7.车辆行驶过第三及之后的监控装置，通讯模块继续将位置及车牌号发送至管理系统，控制模块自动关闭尾段的照明灯，重复步骤S3-S6；
步骤S2-S4中，在行驶速度计算出来前，为车辆前后均开启两段灯，可以防止该车辆为逆行，无路灯照明，从而避免该车辆无法观察到路面障碍物及其他车辆难以注意到该车辆；
行驶速度的计算公式为：
Figure GDA0003590049810000091
式中，L为监控装置间距离，t为监控装置扫描到同一车辆的时间差；
通过由车辆在该段的平均速度作为该车辆的行驶速度，可以避免司机刻意在测速仪前减速行驶，导致速度计算不准确，避免照明系统错误，解决了夜间司机刻意逃避测速仪，进行超速行驶的问题，并为后续照明提供依据；
步骤S4中，通过两个监控装置发出信号的先后顺序，可以判断出车辆的行驶方向，通过得出的行驶方向和行驶速度，可以判断出该车辆是否逆行或超速；
当车辆为上述危险驾驶时，记录模块将该车辆暂时记录为危险车辆，在恢复正常驾驶方式后消除标记，若某一路段的某一时间内多次出现危险车辆，记录模块将该路段与该时间段绑定，在该时间段时将该路段标记为危险路段，起到了自动检测出道路隐患因素的效果；
步骤S5中，照明灯开启段数的计算公式为：
Figure GDA0003590049810000101
当n的值小于2时，n取2；
式中，[]为取整数符号，v0为本路段限速，5为从司机发现状况到司机做完一系列复杂操作汽车做出反应的时间，大约5秒；
在车速超过限速前，照明灯开启段数与车速成正比，但至少会保证开启两段，保证正常速度行驶的车辆前方有足够距离的照明，让司机有足够的视野观察路况，而在车速超过限速后，照明灯开启段数为固定段数，避免照明灯开启段数过长，过早对前车进行提示，达到了关闭多余照明灯节能和保证司机有足够的观察视野，保护司机安全的效果；
当照明灯存在重叠时，存在以下照明方式判断方法：
S1-1.若该段为车辆行驶段，则为常亮，反之进入步骤S1-2；
S1-2.若不存在危险车辆，则为常亮，反之则为闪烁；
闪烁方式为灯光在较暗及较亮之间亮度变换闪烁，保证司机能够观察路况的同时，提示司机前方或后方有危险车辆，达到了在保证不影响司机观察的同时，可对司机进行道路安全提示的效果；
步骤S1-2中，闪烁频率为：
Figure GDA0003590049810000111
式中，v1为普通车辆速度，v2为危险车辆速度，m为该段距离危险车辆段数，当危险车辆为逆行时，a取1，当危险车辆正行时，a取-1，在同样的距离下，闪烁频率越高，说明危险车辆速度越快；
通过各段闪烁频率的分布规律，可以看出来车的危险状况，若闪烁频率与自己的距离成正比，则说明后方来车为超速车辆，若闪烁频率与自己的距离成反比，则说明前方来车为逆行车辆，对于逆行车辆，在闪烁的照明灯段两端便为两车位置，方便逆行车辆存在时，两车及时发现对方并进行避让，对于超速车辆，闪烁的照明灯段末端为前车位置，前车也可以通过自己前方的照明灯段闪烁频率判断超速车辆与自己的距离，方便前车避让和超速车注意前方有车；起到了在与危险车辆交汇时，自动进行照明灯闪烁提示双方车辆避让的效果；
通过各段闪烁频率的分布规律，可以看出其他车辆的危险类型，若闪烁频率与自己的距离成正比，则说明后车为超速车辆，若闪烁频率与自己的距离成反比，则说明前车为逆行车辆；
对于逆行车辆，在闪烁的照明灯段两端便为两车位置，方便逆行车辆存在时，两车及时发现对方并进行避让，对于超速车辆，闪烁的照明灯段末端为前车位置，前车也可以通过自己前方的照明灯段闪烁频率判断超速车辆与自己的距离，方便前车避让和超速车注意前方有车，达到了司机可以根据照明灯段闪烁规律，轻松掌握危险车辆类型和距离的效果；
当逆行车辆和超速车辆同时存在时时，则存在以下的频率计算公式；
Figure GDA0003590049810000121
式中，a为该段距离逆行车段数，b为该段距离超速车段数，v逆为逆行车速度，v超为超速车速度，f逆为逆行车的闪烁频率计算结果，f超为超速车的闪烁频率计算结果；
通过上述计算结果，在逆行车和超速车之间存在闪烁频率最高的一段照明灯，该段两侧的照明灯的闪烁频率与到该段的距离成反比，其中闪烁频率最高的照明灯段为预计的逆行车和超速车的交汇处，让逆行车和超速车可以迅速观察到状况，在到达交汇处前进行避让，而逆行车和超速车之间的普通车辆，则可以根据交汇处位于自己的前方或后方，判断出自己先遇到超速车或逆行车，依次进行避让，逆行车和超速车也可以通过交汇处与常亮灯带的位置判断出自己先遇到普通车辆或者危险车辆，也依次进行避让，达到了当逆行车和超速车同存在时，在路面直接标记出逆行车和超速车交汇位置的效果，方便普通车辆、逆行车和超速车能够依照自身位置，判断出自己的交汇顺序，依次避让；
普通车辆行驶至交叉口时，若某路段内存在逆行车辆，则该路段入口处的提示灯为红色，若某路段为危险路段但无逆行车辆时，则该路段入口处的提示灯为黄色，其余路段入口处的提示灯为绿色，达到了自动引导普通车辆远离危险车辆的效果；
超速车辆行驶至交叉口时，若某路段内存在同向超速车辆时，则该路段入口处的提示灯为绿色，若某路段为危险路段但无逆行车辆，则该路段入口处的提示灯为黄色，其余路段入口处的提示灯为红色；
逆行车辆行驶至交叉口时，全逆向路口处提示灯均为红色，正向路口处提示灯均为绿色，达到了自动引导同向超速车辆聚集的效果，避免超速车辆与其他车辆相遇同时提示逆行车辆回到正向行驶。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于大数据的智能化道路照明用控制系统，包括照明系统和管理系统，其特征在于：所述照明系统包括照明灯、提示灯、监控装置、控制模块和通讯模块，所述管理系统包括计算模块和记录模块；
所述监控装置均匀设置于路面上方，用于感应汽车和扫描汽车牌照，所述照明灯均匀设置于监控装置之间，所述监控装置之间的多个照明灯设为一段，便于分开控制照明，所述提示灯设置于交叉口的每个道路入口处，所述控制模块均与照明灯和提示灯电连接，用于控制照明灯和提示灯的照明与灯光提示，所述通讯模块与管理系统网络连接，用于发送汽车及道路信息，所述计算模块用于计算汽车的方向及速度；
所述智能化道路照明用控制系统包括以下控制方法：
S1.夜间车辆行驶低谷期，常用照明系统关闭，本控制系统启动；
S2.第一监控装置感应到车辆时，控制模块均分别以监控装置为中点，开启前后各两段照明灯，通讯模块将位置及车牌号发送至管理系统；
S3.下一个监控装置感应到车辆时，通讯模块继续将位置及车牌号发送至管理系统；
S4.计算模块根据两次车辆信息判断出行驶方向及该段行驶速度；
S5.计算模块再根据车辆行驶速度计算出照明灯开启段数，并发送至控制模块；
S6.控制模块根据计算结果调整照明，仅开启该车行驶前方的照明灯；
S7.车辆行驶过第三及之后的监控装置，通讯模块继续将位置及车牌号发送至管理系统，控制模块自动关闭尾段的照明灯，重复步骤S3-S6；
所述步骤S2-S4中，在行驶速度计算出来前，为车辆前后均开启两段灯，可以防止该车辆为逆行，无路灯照明，从而避免该车辆无法观察到路面障碍物及其他车辆难以注意到该车辆；
行驶速度的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为监控装置间距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为监控装置扫描到同一车辆的时间差；
所述步骤S4中，通过两个监控装置发出信号的先后顺序，可以判断出车辆的行驶方向，通过得出的行驶方向和行驶速度，可以判断出该车辆是否逆行或超速；
当车辆为上述危险驾驶时，记录模块将该车辆暂时记录为危险车辆，在恢复正常驾驶方式后消除标记，若某一路段的某一时间内多次出现危险车辆，记录模块将该路段与该时间段绑定，在该时间段时将该路段标记为危险路段；
所述步骤S5中，照明灯开启段数的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
当
Figure DEST_PATH_IMAGE005
的值小于2时，
Figure 582821DEST_PATH_IMAGE005
取2；
式中，[ ]为取整数符号，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为本路段限速，5为从司机发现状况到司机做完一系列复杂操作汽车做出反应的时间，5秒。
当照明灯存在重叠时，存在以下照明方式判断方法：
S1-1.若该段为普通车辆行驶段，则为常亮，反之进入步骤S1-2；
S1-2.若不存在危险车辆，则为常亮，反之则为闪烁；
闪烁方式为灯光在较暗及较亮之间亮度变换闪烁，保证司机能够观察路况的同时，提示司机前方或后方有危险车辆；
所述步骤S1-2中，闪烁频率的计算为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为前车速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为后车速度，m为该段距离危险车辆段数，当危险车辆为逆行时，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
取1，当危险车辆正行时，
Figure 939109DEST_PATH_IMAGE010
取-1，在同样的距离下，闪烁频率越高，说明危险车辆速度越快；
通过各段闪烁频率的分布规律，可以让普通车辆看出其他车辆的危险类型，若闪烁频率与自己的距离成正比，则说明后车为超速车辆，若闪烁频率与自己的距离成反比，则说明前车为逆行车辆；
对于逆行车辆，在闪烁的照明灯段两端便为两车位置，方便逆行车辆存在时，两车及时发现对方并进行避让，对于超速车辆，闪烁的照明灯段末端为前车位置，前车也可以通过自己前方的照明灯段闪烁频率判断超速车辆与自己的距离，方便前车避让和超速车注意前方有车；
当逆行车辆和超速车辆同时存在时，则存在以下的频率计算公式；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为该段距离逆行车段数，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为该段距离超速车段数，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为逆行车速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为超速车速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为逆行车的闪烁频率计算结果，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为超速车的闪烁频率计算结果；
通过上述计算结果，在逆行车和超速车之间存在闪烁频率最高的一段照明灯，该段两侧的照明灯的闪烁频率与到该段的距离成反比，其中闪烁频率最高的照明灯段为预计的逆行车和超速车的交汇处；
普通车辆行驶至交叉口时，若某路段内存在逆行车辆，则该路段入口处的提示灯为红色，若某路段为危险路段但无逆行车辆时，则该路段入口处的提示灯为黄色，其余路段入口处的提示灯为绿色；
超速车辆行驶至交叉口时，若某路段内存在同向超速车辆时，则该路段入口处的提示灯为绿色，若某路段为危险路段但无逆行车辆，则该路段入口处的提示灯为黄色，其余路段入口处的提示灯为红色；
逆行车辆行驶至交叉口时，全逆向路口处提示灯均为红色，正向路口处提示灯均为绿色。
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