CN112996198A - 一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法和系统。该方法包括：根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，边缘计算网络具有中心节点；每个边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，并发送至边缘计算网络的中心节点；根据每个边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个照明设备的实时照明参数；将每个照明设备的实时照明参数与照明参数规律进行比较，在比较的偏差大于指定阈值的情况下，向照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。本申请通过边缘计算技术提高了社区照明的效率。

Description

一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法和系统

技术领域

本申请涉及边缘计算技术及社区智慧照明控制领域，尤其涉及一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法和系统。

背景技术

目前社区中的照明系统一般都是夜幕降临时人工开启，天亮时又人工关闭，没有实现智能化的控制管理。这样造成以下几个问题：第一，整夜的照明会造成能源的浪费，实际上社区不同于公路上，夜间不需要持续的照明；第二，人工的开启关闭需要耗费人力，而且对照明的需求感知也过于主观；第三，社区中如果某个路灯存在照明问题，不能只能感知该问题，并通过周边路灯进行临时协助；第四，社区中如果存在突发照明需求时，无法进行智能化响应该照明需求。

因此，可以考虑通过边缘计算技术，对社区中的照明设备进行智能化控制，实现高效、准确的节能减排。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法和系统，实现社区照明设备的智能化控制，提高社区照明设备的使用效率，解决目前社区中照明设备能源浪费严重的技术问题。

基于上述目的，本申请提出了一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法，包括：

根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；采集同一个照明设备的边缘计算节点构成一个边缘计算子网；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，所述边缘计算网络具有中心节点；

每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点；

根据每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个所述照明设备的实时照明参数；

对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律；

将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。

在一些实施例中，所述方法还包括：

所述相邻照明设备根据所述协助照明请求判断是否需要进行协助照明，在需要进行协助照明的情况下，按照所述协助照明请求，调整所述相邻照明设备的照射角度。

在一些实施例中，所述方法还包括：

所述中心节点对相同类型的照明设备进行大数据分析，预测出可能出现故障的时间，在可能出现故障的时间对所述相同类型的照明设备进行监控。

在一些实施例中，每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点，包括：

所述边缘计算节点与相邻预设数量的邻居节点进行交换校准；

在所述交换校准过程中，如果所述边缘计算节点与相邻预设数量的邻居节点的照明数据一致，则将所述照明数据直接返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点。

在一些实施例中，对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律，包括：

根据每个所述照明设备的类型和环境参数，通过时间序列分析，预测所述照明设备在不同时间点的照明功率，返回至对应的边缘计算子网；

在所述边缘计算子网中的每一个边缘计算节点中，设置包含所述时间点的观察时间段，对所述照明设备的实时照明参数进行监测，得到所述照明设备的照明参数规律。

在一些实施例中，将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求，包括：

在以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值低于指定照明阈值的情况下，在所述边缘计算网络中进行搜索，定位参与协助照明的相邻照明设备；

按照所述相邻照明设备的位置、距离和设备类型，预测所述相邻照明设备的照明参数，返回至所述边缘计算节点；

所述边缘计算节点确认所述相邻照明设备的照明参数，返回至各个参与协助照明的相邻照明设备。

在一些实施例中，将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，通过公式：

进行计算，其中com为所述比较的结果，r_i为所述照明设备的实时照明参数中的第i项特征值，s_i为所述照明参数规律中的第i项特征值。

基于上述目的，本申请还提出了一种基于边缘计算的社区智慧照明控制系统，包括：

构建模块，用于根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；采集同一个照明设备的边缘计算节点构成一个边缘计算子网；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，所述边缘计算网络具有中心节点；

采集模块，用于每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点；

分析模块，用于根据每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个所述照明设备的实时照明参数；对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律；

协助模块，用于将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。

在一些实施例中，所述系统还包括：

调整模块，用于所述相邻照明设备根据所述协助照明请求判断是否需要进行协助照明，在需要进行协助照明的情况下，按照所述协助照明请求，调整所述相邻照明设备的照射角度。

在一些实施例中，所述系统还包括：

监控模块，用于所述中心节点对相同类型的照明设备进行大数据分析，预测出可能出现故障的时间，在可能出现故障的时间对所述相同类型的照明设备进行监控。

总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：能够智能地控制社区照明设备的开启和关闭，并且自动检测社区照明设备的状态，当状态异常时实现照明的自动补偿，从而实现社区照明设备的智能化控制，提高社区照明资源的准确度和效率，节约资源。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制方法的流程图。

图2示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制方法的流程图。

图3示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制系统的构成图。

图4示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制系统的构成图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制方法的流程图。如图1所示，该基于边缘计算的社区智慧照明控制方法包括：

步骤S11、根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；采集同一个照明设备的边缘计算节点构成一个边缘计算子网；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，所述边缘计算网络具有中心节点。

具体来说，中心节点用于存储边缘计算子网中各个边缘计算节点返回的数据，并根据这些数据向特定的边缘计算节点发出控制指令。

步骤S12、每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点。

在一种实施方式中，每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点，包括：

所述边缘计算节点与相邻预设数量的邻居节点进行交换校准；

在所述交换校准过程中，如果所述边缘计算节点与相邻预设数量的邻居节点的照明数据一致，则将所述照明数据直接返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点。

具体来说，通过邻居节点二次校正的方式获取每个边缘计算节点的亮度情况，可以避免单次获取亮度不准确的情况发生，使得中心节点能够更加准确地掌握每个边缘计算节点的工作状态。

步骤S13、根据每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个所述照明设备的实时照明参数；对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律。

在一种实施方式中，对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律，包括：

根据每个所述照明设备的类型和环境参数，通过时间序列分析，预测所述照明设备在不同时间点的照明功率，返回至对应的边缘计算子网；

在所述边缘计算子网中的每一个边缘计算节点中，设置包含所述时间点的观察时间段，对所述照明设备的实时照明参数进行监测，得到所述照明设备的照明参数规律。

具体来说，通过时间序列分析的方法，可以预测出每个边缘计算节点在一天当中既能够提供正常社区照明，供路人进行正常的行走，又能够最大限度地节约电力资源的照明设备使用功率。

步骤S14、将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。

在一种实施方式中，将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求，包括：

在以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值低于指定照明阈值的情况下，在所述边缘计算网络中进行搜索，定位参与协助照明的相邻照明设备；

按照所述相邻照明设备的位置、距离和设备类型，预测所述相邻照明设备的照明参数，返回至所述边缘计算节点；

所述边缘计算节点确认所述相邻照明设备的照明参数，返回至各个参与协助照明的相邻照明设备。

举例来说，当社区中某个边缘计算节点对应的照明设备发生故障时，可能会影响其照射范围内的照明效果，此时，通过向相邻的照明设备发出协助照明请求，相邻的照明设备通过调整照明参数(例如，照射角度、照射功率)的方式，试图弥补照明故障带来的影响。

在一种实施方式中，将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，通过公式：

进行计算，其中com为所述比较的结果，r_i为所述照明设备的实时照明参数中的第i项特征值，s_i为所述照明参数规律中的第i项特征值。

图2示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制方法的流程图。如图2所示，该基于边缘计算的社区智慧照明控制方法还包括：

步骤S15、所述相邻照明设备根据所述协助照明请求判断是否需要进行协助照明，在需要进行协助照明的情况下，按照所述协助照明请求，调整所述相邻照明设备的照射角度。

步骤S16、所述中心节点对相同类型的照明设备进行大数据分析，预测出可能出现故障的时间，在可能出现故障的时间对所述相同类型的照明设备进行监控。

具体来说，每个照明设备都存在使用寿命，使用寿命取决于照明设备的类型、使用环境、使用时间等因素，通过大数据分析，预测出照明设备的使用寿命，可以在照明设备丧失照明功能之前，提前进行更换，从而不影响社区正常的照明效果。

图3示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制系统的构成图。如图3所示，该基于边缘计算的社区智慧照明控制系统整体可以分为：

构建模块31，用于根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；采集同一个照明设备的边缘计算节点构成一个边缘计算子网；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，所述边缘计算网络具有中心节点；

采集模块32，用于每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点；

分析模块33，用于根据每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个所述照明设备的实时照明参数；对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律；

协助模块34，用于将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。

图4示出根据本发明实施例的基于边缘计算的社区智慧照明控制系统的构成图。如图4所示，该基于边缘计算的社区智慧照明控制系统整体还可以包括：

调整模块35，用于所述相邻照明设备根据所述协助照明请求判断是否需要进行协助照明，在需要进行协助照明的情况下，按照所述协助照明请求，调整所述相邻照明设备的照射角度。

监控模块36，用于所述中心节点对相同类型的照明设备进行大数据分析，预测出可能出现故障的时间，在可能出现故障的时间对所述相同类型的照明设备进行监控。

本申请实施例各系统中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于边缘计算的社区智慧照明控制方法，其特征在于，包括：

根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；采集同一个照明设备的边缘计算节点构成一个边缘计算子网；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，所述边缘计算网络具有中心节点；

每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点；

根据每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个所述照明设备的实时照明参数；

对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律；

将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述相邻照明设备根据所述协助照明请求判断是否需要进行协助照明，在需要进行协助照明的情况下，按照所述协助照明请求，调整所述相邻照明设备的照射角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述中心节点对相同类型的照明设备进行大数据分析，预测出可能出现故障的时间，在可能出现故障的时间对所述相同类型的照明设备进行监控。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点，包括：

所述边缘计算节点与相邻预设数量的邻居节点进行交换校准；

在所述交换校准过程中，如果所述边缘计算节点与相邻预设数量的邻居节点的照明数据一致，则将所述照明数据直接返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律，包括：

根据每个所述照明设备的类型和环境参数，通过时间序列分析，预测所述照明设备在不同时间点的照明功率，返回至对应的边缘计算子网；

在所述边缘计算子网中的每一个边缘计算节点中，设置包含所述时间点的观察时间段，对所述照明设备的实时照明参数进行监测，得到所述照明设备的照明参数规律。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求，包括：

在以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值低于指定照明阈值的情况下，在所述边缘计算网络中进行搜索，定位参与协助照明的相邻照明设备；

按照所述相邻照明设备的位置、距离和设备类型，预测所述相邻照明设备的照明参数，返回至所述边缘计算节点；

所述边缘计算节点确认所述相邻照明设备的照明参数，返回至各个参与协助照明的相邻照明设备。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，通过公式：

进行计算，其中com为所述比较的结果，r_i为所述照明设备的实时照明参数中的第i项特征值，s_i为所述照明参数规律中的第i项特征值。

8.一种基于边缘计算的社区智慧照明控制系统，其特征在于，包括：

构建模块，用于根据社区照明设备的类型，设置多个边缘计算节点；采集同一个照明设备的边缘计算节点构成一个边缘计算子网；连接全部边缘计算子网形成边缘计算网络，所述边缘计算网络具有中心节点；

采集模块，用于每个所述边缘计算节点实时采集相应照明设备的运行参数以及以所述边缘计算节点为圆心指定半径范围内的环境亮度均值，与邻居节点进行交换校准，确定每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值后返回至所述边缘计算子网内的各个边缘计算节点，并发送至所述边缘计算网络的中心节点；

分析模块，用于根据每个所述边缘计算节点对应的环境亮度均值计算得到每个所述照明设备的实时照明参数；对每个所述照明设备的实时照明参数进行时间序列分析，得到所述照明设备的照明参数规律；

协助模块，用于将每个所述照明设备的实时照明参数与所述照明参数规律进行比较，在所述比较的偏差大于指定阈值的情况下，向所述照明设备的相邻照明设备发出协助照明请求。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

调整模块，用于所述相邻照明设备根据所述协助照明请求判断是否需要进行协助照明，在需要进行协助照明的情况下，按照所述协助照明请求，调整所述相邻照明设备的照射角度。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

监控模块，用于所述中心节点对相同类型的照明设备进行大数据分析，预测出可能出现故障的时间，在可能出现故障的时间对所述相同类型的照明设备进行监控。

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