CN112954863A - 一种基于大数据分析的路灯智能控制方法及其系统 - Google Patents

一种基于大数据分析的路灯智能控制方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据分析的路灯智能控制方法及其系统，涉及智能路灯的技术领域，旨在解决现有路灯自动化管理水平低、信息化水平低、电能浪费严重的问题。其技术方案要点是采集路灯覆盖范围内的人流量数据和光强数据，利用大数据技术对人流量数据和光强数据进行分析，确定第一预设时段和第二预设时段；在第一预设时段，保持路灯常亮；在第二预设时段，实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，自动调节路灯亮度。本发明利用大数据分析人流量数据，划分路灯保持常亮的时间和智能调节明暗的时间，从而达到了提高路灯自动化管理水平、提高信息化水平和节约成本的效果。

Description

一种基于大数据分析的路灯智能控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及智能路灯的技术领域，尤其是涉及一种基于大数据分析的路灯智能控制 方法及其系统。
背景技术
随着城市路网建设的不断发展，路灯数量的增多，使得人们对电能节约以及路灯的 管理要求也越来越高。采用先进技术节约能源以及提高路灯智能化控制与管理水平，已成 为城市照明系统建设的当务之急。当黑夜降临，路灯便亮了起来，随着道路上的行人越多， 天色越黑路灯也就越亮；当进入深夜，道路行人变少时，路灯开始变暗，节约城市照明的 能源。如何提高道路照明质量、降低能耗、实现绿色照明已成为城市照明的关键问题。
现有路灯系统存在以下问题：1、一些落后的路灯控制方式还停留在手动、光控、时控等方式，自动化管理水平低；2、信息化水平低，管理任务日趋繁重，管理力量却没有 增加；3、电能浪费严重，在无智能控制方式下，路灯经常该亮时不亮，该灭时不灭，且 无法根据实际需要设置亮灯时间和照明策略，导致不必要的能源浪费，而且全时段利用大 量的控制器，会带来很大的成本预算。因此为了解决上述问题，本发明采用了一种结合大 数据分析的路灯智能控制方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于大数据分析的路灯智能控制方法及其系统，利用大数 据分析人流量数据，划分路灯保持常亮的时间和智能调节明暗的时间，其具有提高路灯自 动化管理水平、提高信息化水平和节约成本的效果。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，包括以下步骤：
采集路灯覆盖范围内的人流量数据和光强数据，利用大数据技术对所述人流量数据和 光强数据进行分析，确定第一预设时段和第二预设时段，所述第一时间段和第二预设时段 为相互独立的时间区间段；
在所述第一预设时段，保持路灯常亮；
在所述第二预设时段，实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，自动调节 路灯亮度；
其中，所述利用大数据技术对所述人流量数据进行分析，包括：
当所述光强数据小于光强预设值时，确定为补光时段，所述补光时段被分为第一预设 时段与第二预设时段；
从所述人流量数据中采集补光时段内的样本数据，计算样本数据的均值；
将所述补光时段内的人流量数据加权后与样本数据的均值对比，当所述人流量数据加 权后小于样本数据的均值时，将该段所述补光时段划分至第二预设时段，当所述人流量数 据加权后大于样本数据的均值时，将该段所述补光时段划分至第一预设时间，其中，人流 量数据的加权指标包括有路况和事故发生率。
本发明进一步设置为：所述路灯覆盖范围内的人流量数据，包括：通过监控设备采集 路灯覆盖范围内的人流量数据。
本发明进一步设置为：所述确定第一预设时段和第二预设时段，包括：在所述路况和 事故发生率发生变化时，更新所述人流量数据的权重。
本发明进一步设置为：所述确定第一预设时段和第二预设时段，包括：基于预设的更 新时间周期，周期性更新所述第一预设时段和第二预设时段。
本发明进一步设置为：所述周期性更新所述第一预设时段和第二预设时段，包括：获 取最新所述人流量数据的权重，利用大数据技术对更新时间周期内的所述人流量数据和光 强数据进行分析，重新确定所述第一预设时段和第二预设时段。
本发明进一步设置为：所述实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，自动 调节路灯亮度，包括：基于所述路灯的数量对路灯进行分组，固定数量的相邻所述路灯划 分为单元组，所述单元组根据每个路灯检测到的行人数量以及行人相对于路灯的移动情况 调节单元组内的路灯亮度。
本发明进一步设置为：所述单元组根据每个路灯检测到的行人数量以及行人相对于路 灯的移动情况调节单元组内的路灯亮度，包括：检测到行人靠近的所述路灯所在单元组控 制同一单元组的路灯调高亮度，并且离行人越近的路灯亮度越高；检测到行人远离的所述 路灯所在单元组控制同一单元组的路灯调低亮度，并且离行人越远的路灯亮度越低。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于大数据分析的路灯智能控制系统，包括：
采集单元，用于采集路灯覆盖范围内的人流量数据和光强数据；
分析单元，用于采用大数据技术，对获取的所述人流量数据进行分析，确定第一预设 时段和第二预设时段；
通信单元，用于将所述人流量数据和光强数据发送至分析单元；
检测单元，用于实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况；
控制单元，用于基于所述第一预设时段、第二预设时段、行人数量以及行人相对于路 灯的移动情况，调节路灯开关和亮度。
本发明进一步设置为：所述分析单元还用于在每一预设的更新时间周期内，实时更新 所述第一预设时段和第二预设时段。
本发明进一步设置为：每个路灯均设置有所述检测单元，固定数量的相邻所述路灯 划分为单元组，所述单元组内的每个路灯由同一控制单元控制，当所述检测单元检测到行 人靠近时，所述检测单元受控控制单元控制同一单元组的路灯调高亮度，并且离行人越近 的路灯亮度越高；当所述检测单元检测到行人远离时，所述检测单元受控控制单元控制同 一单元组的路灯调低亮度，并且离行人越远的路灯亮度越低。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
通过大数据分析特定区域的人流量数据，划分第一预设时段和第二预设时段，在第一 预设时段内路灯保持常亮，在第二预设时段内根据人流量和与路灯的相对距离自动调节路 灯亮度，一方面大数据分析能够针对特定区域的人流量数据制定路灯控制策略，另一方面 路灯的自动亮度调节控制可以达到节约电能的效果。
附图说明
图1是本发明实施例二的整体结构框图。
具体实施方式
实施例一
本发明公开了一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，包括以下步骤：
S1、通过监控设备采集路灯覆盖范围内的人流量数据，通过传感器采集路灯覆盖范围 内的光强数据，利用大数据技术对人流量数据和光强数据进行分析。
S2、将光强数据小于光强预设值的某一时段标记为补光时段。特别地，补光时段为长 时间不间断的一段时间，其计算忽略短时间的突发光强数据变化。
S3、获取补光时段内的人流量数据作为样本数据，计算样本数据的均值E。
S4、将补光时段内的人流量数据加权后的数值S与样本数据的均值E对比。将S小于E的补光时段划分为第二预设时段，此时段内人流量较少，通过实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，自动调节路灯亮度。将S大于E的补光时段划分为第一预设时段，此时段人流量较大，保持路灯常亮。第一预设时段和第二预设时段为相互独立的时间区间段。其中，人流量数据的加权指标包括有路况和事故发生率。特别的，第一预设时段 与第二预设时段也是长时间的一段时间，忽略短时间的异常数据。
在本实施例中，路况指的是现有道路路基、路面、构造物及附属设施等的技术状况。 一般也指路面及附属设施损坏情况。例如，当某条道路在维修中时，在光照条件不足的情 况下容易引发事故，此时附近的路灯覆盖范围区域内对于光线补充的需求就较高。即使在 人流量不高的时候，也需要较好的光照条件，帮助行人顺利通过。此时人流量数据需要加 权计算，且权值较高，将加权计算后的数值S与样本数据均值对比，得出划归到第一预设时段或第二预设时段的结论。事故发生率同理。区别在于，事故发生率可能与时间的关联性较强，此时人流量数据的权值也会随时间变化而变化。例如，某条街道，在夜里三点至 四点有一批物资运输，事故发生率较高，在该时段内的人流量数据的权值将会比其他时段 更高。
作为一种优化方案，第一人流量数据的权值也会随着路况和事故发生率的统计值变化 而变化。一方面可以是通过从交通部门的统计数据或卫星数据自动调整，另一方面可以手 动修改。
在本实施例中，第一预设时段和第二预设时段在预设的更新时间周期内会实时更新。 具体操作为：
获取最新人流量数据的权重，获取最近更新时间周期内的人流量数据和光强数据，利 用大数据分析技术，重复操作上述步骤S2-S4。
在步骤S4中，实时检测行人相对于路灯的移动情况，并根据人流量数据，自动调节路灯亮度，包括以下具体步骤：
根据指定区域的路灯数量，对路灯进行分组，每一组指定固定数量的路灯，每一组路 灯为一单元组，对每一单元组的路灯进行亮度控制。检测到行人靠近的路灯所在单元组控 制同一单元组的路灯调高亮度，并且离行人越近的路灯亮度越高；检测到行人远离的路灯 所在单元组控制同一单元组的路灯调低亮度，并且离行人越远的路灯亮度越低。
上述实施例的实施原理为：通过监控设备，采集指定区域内特定周期内的人流量，将采集到的人流量数据发送到后台管理终端，通过大数据技术，对人流量数据进行分析，确定出人流量较多的时间段。
首先，确定需要亮灯的时间，即补光时间。因为白天光线充足，不需要开启路灯，所以将晚上作为路灯控制的主要时间段。同时根据季节的变化，白天和夜晚的光照时间差异较大，因此需要更新补光时间。例如11月份—3月份期间，对17:00-7：00时间段的 路灯亮度及其状态进行控制；4月份—10月份期间，对18:00-7:00时间段的路灯亮度及 其状态进行控制。
然后，结合人流量数据划分第一预设时段和第二预设时段。例如，在4月份—10月份期间对18:00-7:00时间段的路灯亮度及其状态进行控制，在对采集到的人流量数据进行分析后得出，确定使路灯始终保持常亮的时间段为18:00—22:00，此为第一预设时段，因为在该时间段内，人流量通常比较大，所以路灯始终保持常亮，以节约对控制器的使用。在路灯处于不是常亮的时间段内，即22:00—7:00这一时间段内，此为第二预设时段，通 过红外探测模块，对靠近路灯的人流进行检测。假如一个单元组内有三个路灯，依次为路 灯1、路灯2和路灯3，当检测到人流靠近路灯1的时候，通过PWM调压器进行调压，来 调高该路灯的亮度，当逐渐靠近路灯2和路灯3的时候，路灯2和路灯3的亮度也逐渐调 高，同时路灯1的亮度由于人流的不断远离而亮度降低，同样，当人逐渐远离路灯2和路 灯3的时候，路灯2和路灯3的亮度也逐渐降低，直至关闭。相邻单元组内的路灯同样进 行上述操作。
在不同的时期，人流量数据可能会发生较大的变化，需要相应改变路灯的控制策略。 假设每隔一个月，作为更新时间周期，来对第一预设时段和第二预设时段进行更新，以保 障更有效的将路灯照明普及至更多人。
在另一种可实施方式下，为了进一步减少路灯控制器的使用，将多个路灯划分为一 组，由同一个控制器控制。例如，在一条路上有12个路灯，每三个路灯分为一组，每一 组路灯共用一个控制器，该控制器可以控制路灯的亮度，该控制器可以是PWM调压器，每 个路灯都设置有红外探测模块，当红外探测模块检测到有人流靠近或远离路灯时，通过 PWM调压器进行调压，来调节一组路灯的亮度。
实施例二
实施例二
采集单元，用于采集指定区域的人流量数据和光强数据；
分析单元，用于采用大数据技术，对获取的所述人流量数据进行分析，确定第一预设 时段和第二预设时段；
通信单元，用于将所述人流量数据和光强数据发送至分析单元；
检测单元，用于实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况；
控制单元，基于所述第一预设时段和第二预设时段、行人数量以及行人相对于路灯的 移动情况，调节路灯开关和亮度。
分析单元还用于在每一预设的更新时间周期内，根据大数据技术对人流量数据的分析， 实时更新第一预设时段和第二预设时段。
每个路灯均设置有检测单元，固定数量的相邻路灯划分为单元组，单元组内的每个 路灯由同一控制单元控制，当检测单元检测到行人靠近时，检测单元受控控制单元控制同 一单元组的路灯调高亮度，并且离行人越近的路灯亮度越高；当检测单元检测到行人远离 时，检测单元受控控制单元控制同一单元组的路灯调低亮度，并且离行人越远的路灯亮度 越低。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围， 故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集路灯覆盖范围内的人流量数据和光强数据，利用大数据技术对所述人流量数据和光强数据进行分析，确定第一预设时段和第二预设时段，所述第一时间段和第二预设时段为相互独立的时间区间段；
在所述第一预设时段，保持路灯常亮；
在所述第二预设时段，实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，自动调节路灯亮度；
其中，所述利用大数据技术对所述人流量数据进行分析，包括：
当所述光强数据小于光强预设值时，确定为补光时段，所述补光时段被分为第一预设时段与第二预设时段；
从所述人流量数据中采集补光时段内的样本数据，计算样本数据的均值；
将所述补光时段内的人流量数据加权后与样本数据的均值对比，当所述人流量数据加权后小于样本数据的均值时，将该段所述补光时段划分至第二预设时段，当所述人流量数据加权后大于样本数据的均值时，将该段所述补光时段划分至第一预设时间，其中，人流量数据的加权指标包括有路况和事故发生率。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于：所述路灯覆盖范围内的人流量数据，包括：通过监控设备采集路灯覆盖范围内的人流量数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于：所述确定第一预设时段和第二预设时段，包括：在所述路况和事故发生率发生变化时，更新所述人流量数据的权重。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于：所述确定第一预设时段和第二预设时段，包括：基于预设的更新时间周期，周期性更新所述第一预设时段和第二预设时段。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于：所述周期性更新所述第一预设时段和第二预设时段，包括：获取最新所述人流量数据的权重，利用大数据技术对更新时间周期内的所述人流量数据和光强数据进行分析，重新确定所述第一预设时段和第二预设时段。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于：所述实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，自动调节路灯亮度，包括：基于所述路灯的数量对路灯进行分组，固定数量的相邻所述路灯划分为单元组，所述单元组根据每个路灯检测到的行人数量以及行人相对于路灯的移动情况调节单元组内的路灯亮度。
7.根据权利要求6所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制方法，其特征在于：所述单元组根据每个路灯检测到的行人数量以及行人相对于路灯的移动情况调节单元组内的路灯亮度，包括：检测到行人靠近的所述路灯所在单元组控制同一单元组的路灯调高亮度，并且离行人越近的路灯亮度越高；检测到行人远离的所述路灯所在单元组控制同一单元组的路灯调低亮度，并且离行人越远的路灯亮度越低。
8.一种基于大数据分析的路灯智能控制系统，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集路灯覆盖范围内的人流量数据和光强数据；
分析单元，用于采用大数据技术，对获取的所述人流量数据进行分析，确定第一预设时段和第二预设时段；
通信单元，用于将所述人流量数据和光强数据发送至分析单元；
检测单元，用于实时检测行人数量以及行人相对于路灯的移动情况；
控制单元，用于基于所述第一预设时段、第二预设时段、行人数量以及行人相对于路灯的移动情况，调节路灯开关和亮度。
9.根据权利要求8所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制系统，其特征在于：所述分析单元还用于在每一预设的更新时间周期内，实时更新所述第一预设时段和第二预设时段。
10.根据权利要求9所述的一种基于大数据分析的路灯智能控制系统，其特征在于：每个路灯均设置有所述检测单元，固定数量的相邻所述路灯划分为单元组，所述单元组内的每个路灯由同一控制单元控制，当所述检测单元检测到行人靠近时，所述检测单元受控控制单元控制同一单元组的路灯调高亮度，并且离行人越近的路灯亮度越高；当所述检测单元检测到行人远离时，所述检测单元受控控制单元控制同一单元组的路灯调低亮度，并且离行人越远的路灯亮度越低。
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