CN113163559B - 基于物联网的道路照明系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于物联网的道路照明系统包括：道路照明装置，用于设置在道路的至少一侧实现照明功能；服务器，用于与道路照明装置实现数据交互并控制道路照明装置；移动终端设备，用于至少与服务器构成数据交互以获取至少一个道路照明装置所处道路的照明数据；其中，道路照明装置包括：街灯摄像模块，用于采集道路照明装置所处道路的图像数据；移动终端设备的照明数据包括街灯摄像模块的图像数据或基于街灯摄像模块的图像数据的分析数据；移动终端设备包括：终端交互模块，用于显示照明数据以及基于照明数据的照明导航图。本申请的有益之处在于提供一种根据实际街道照明情况对用户进行引导从而实现智能照明的基于物联网的道路照明系统。

Description

基于物联网的道路照明系统

技术领域

本申请涉及一种街道照明系统，具体涉及一种基于物联网的道路照明系统。

背景技术

智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理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。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到预定的特点。

但是现有的智能街道照明系统往往只能从控制角度制定更节能的照明方案，而当实际的确存在照明需要时，现有的照明系统仅能被动实现照明功能，这样不能实现实际意义上主动节能。

发明内容

为了解决现有技术的不足之处，本申请提供一种基于物联网的道路照明系统包括：道路照明装置，用于设置在道路的至少一侧实现照明功能；服务器，用于与道路照明装置实现数据交互并控制道路照明装置；移动终端设备，用于至少与服务器构成数据交互以获取至少一个道路照明装置所处道路的照明数据；其中，道路照明装置包括：街灯摄像模块，用于采集道路照明装置所处道路的图像数据；移动终端设备的照明数据包括街灯摄像模块的图像数据或基于街灯摄像模块的图像数据的分析数据；移动终端设备包括：终端交互模块，用于显示照明数据以及基于照明数据的照明导航图。

进一步地，照明导航图包括地图数据以及地图数据中各个街道的亮度指标的图像表达。

进一步地，道路照明装置还包括：街灯照明模块，用于可调的输出照明光线；街灯控制模块，用于控制道路照明装置；街灯通讯模块，用于与服务器或/和移动终端设备构成通讯连接以使街灯控制模块能按照服务器或移动终端发送的数据进行照明控制；街灯通讯模块包括一个物联网通讯单元。

进一步地，道路照明装置还包括：街灯监控模块，用于监测道路照明装置周边的人员情况；街灯监控模块与街灯控制模块构成数据连接以使街灯控制模块根据街灯监控模块的数据控制街灯照明模块。

进一步地，服务器包括：数据处理模块，用于处理服务器中的数据；服务器通讯模块，用于至少与街灯通讯模块构成通讯连接以使街灯控制器与数据处理模块能实现数据交互；街灯控制器与服务器通讯模块交互的数据包括街灯摄像模块所采集的图片数据。

进一步地，服务器还包括：亮度分析模块，用于分析街灯摄像模块所采集的图像从而获取道路照明装置所处位置的亮度数据；亮度分析模块与数据处理模块构成数据传输以使数据处理模块能获取亮度分析模块输出的亮度数据。

进一步地，服务器还包括：图像生成模块，用于根据亮度分析模块输出的亮度数据以及道路照明装置的位置生成照明导航图。

进一步地，服务器还包括：神经网络模块，用于根据地图数据以及照明导航图所对应的时间数据作为输入数据进行分析输出控制道路照明装置的控制策略中的至少一部分。

进一步地，移动终端设备还包括：终端定位模块，用于实现对移动终端设备的定位；道路照明装置还包括：街灯定位模块，用于实现对道路照明装置的定位；服务器还包括：路线规划模块，用于根据终端定位模块和街灯定位模块的定位数据以及图像生成模块的地图数据生成基于照明条件的导航路线。

进一步地，服务器还包括：人流分析模块，用于根据终端定位模块的定位数据分析移动终端设备用户的行走轨迹数据并反馈至数据处理模块；数据处理模块根据人流分析模块的数据生成控制道路照明装置的控制策略中的至少一部分。

本申请的有益之处在于：提供一种根据实际街道照明情况对用户进行引导从而实现智能照明的基于物联网的道路照明系统。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的基于物联网的道路照明系统实际架构示意图；

图2是根据本申请一种实施例的基于物联网的道路照明系统中服务器和街道照明装置的模块架构示意图；

图3是根据本申请一种实施例的基于物联网的道路照明系统中服务器和移动终端设备的模块架构示意图；

图4是根据本申请一种实施例的基于物联网的道路照明系统中移动终端设备和街道照明装置的模块架构示意图；

图5是根据本申请的一种实施例的基于物联网的道路照明系统中街灯通讯模块的模块架构示意图；

图6是根据本申请的一种实施例的基于物联网的道路照明系统中移动终端显示界面的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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。

参照图1至图6所示，本申请的基于物联网的道路照明系统包括：道路照明装置、服务器和移动终端设备。

其中，道路照明装置用于设置在道路的至少一侧实现照明功能，这里所指的道路，既包括城镇的街道也可以包括国道、高速公路等道路。作为具体方案，可以将道路照明装置分别设置在道路的两侧。

服务器用于与道路照明装置实现数据交互并控制道路照明装置，具体而言，服务器通过向道路照明装置发送控制策略或者即时的控制指令来控制本申请中的道路照明装置。

移动终端设备用于至少与服务器构成数据交互以获取至少一个道路照明装置所处道路的照明数据，作为一种具体的方案，移动终端设备可以被构造为用户的智能手机以及其他能够通过无线通讯进行数据交互的智能终端设备。

如图1所示，多个道路照明装置可以对应一个服务器并与之进行数据交互，多个移动终端设备也可以对应一个服务器与之构成数据交互，作为一种扩展方案，移动终端设备可以与一个道路照明装置直接进行交互数据。

在实际应用中，为了降低成本，可以在多个一般道路照明装置中设置一个本申请的道路照明装置，使其作为中继设备来控制其余一般道路照明装置。

如图2至4所示，道路照明装置包括：街灯照明模块、街灯通讯模块、街灯摄像模块、街灯定位模块、街灯控制模块、太阳能充电模块、街灯电源模块和街灯监控模块。

其中，街灯照明模块用于可调的输出照明光线，街灯照明模块可以采用可调亮度的LED模组构成。

街灯通讯模块用于与服务器或/和移动终端设备构成通讯连接以使街灯控制模块能按照服务器或移动终端发送的数据进行照明控制。街灯通讯模块用于实现道路照明装置与外部设备的通讯连接。

作为一种实施方案，如图5所示，街灯通讯模块可以包括：NB-IoT模块、WiFi模块、5G模块和蓝牙模块中一种或几种。

作为一种优先方案，街灯通讯模块可以包括：NB-IoT模块、5G模块和蓝牙模块。其中，NB-IoT模块用于上传道路照明装置的日常维护信息和数据，5G模块用于上传街灯摄像模块拍摄的图像，蓝牙模块用于与移动终端设备进行数据交互。采用这样的技术方案，即兼顾数据交互的效率，同时又在非工作时间降低了数据传输的功耗。

街灯摄像模块用于采集道路照明装置所处道路的图像数据，具体而言，街灯摄像模块至少要拍摄道路照明装置下方道路的图像，作为扩展方案，街灯摄像模块中的摄像头设置在一个可以转动云台装置上以使街灯摄像模块可以采集多角度的图像。作为简化方案，街灯摄像模块可以由亮度传感器作为替代方案，但是亮度传感器相对摄像头拍摄的图像而言能够获取的光学数据较少，基于前端采集的数据进行的扩展功能也相对局限。

街灯定位模块用于实现对道路照明装置的定位，作为具体方案，街灯定位模块可以包括一个GPS模块，这样在布置道路照明装置之后，通过GPS模块即可以获取道路照明装置的定位，作为更节约成本技术方案，街灯定位模块可以包含一个存储介质，在布置道路照明装置时，可以通过外部定位设置或者施工信息，将道路照明装置的定位数据写入该存储介质。作为一种优选方案，街灯定位模块可以包含一个UWB定位装置，该UWB定位装置既可以是UWB定位基站也可以是UWB定位标签，在一定距离范围内，至少有一个道路照明装置的UWB定位装置被构造为UWB定位基站，这样可以对其他被构建为UWB定位标签的道路照明装置进行定位，同时被构造为UWB定位基站的UWB定位装置还可以对其他具有UWB定位功能设备，比如本申请的移动终端设备进行定位。在进行道路照明装置的布设时，优先确定具有UWB定位基站的道路照明装置的定位数据，然后开启UWB定位功能，通过与其他具有UWB定位标签的道路照明装置定位信号交互从而间接确定这些道路照明装置的定位数据。

作为扩展技术方案，街灯定位模块通过UWB定位技术对本申请的移动终端设备构成定位。即街灯定位模块能通过UWB定位技术获知用户的移动终端设备的位置数据。

街灯控制模块用于控制道路照明装置。主要而言，街灯控制模块具有处理数据的能力，其能根据输入的各类信号以及数据，输出控制其他各个模块的信号或数据。更具体而言，街灯控制模块可以为一个MCU芯片。

太阳能充电模块用于将太阳能转换为电能以供给道路照明装置。在本申请中，太阳能充电模块一方面提供照明所需的电量，对于一些照明时间较短且亮度要求较低的道路照明装置中，可以完全采用太阳能充电作为完全电能来源。太阳能充电模块另一方面提供给道路照明装置中的控制系统，使除了街灯照明模块以外的其他模块能够具有独立电源，从而将控制电路和照明电路分离，进一步提供系统安全性以及节能性，保证在电网出现故障时，道路照明装置的智能化功能仍有电源保障。

街灯电源模块用于实现对电源存储和转换，作为一种具体方案，街灯电源模块可以包括一个超级电容、一个可充电电池和一个不可充电电池。其中，超级电容和可充电电池可以在电量较为充足时为控制电路提供电能，不可充电电池为一种自放电率较低的电池，比如锂亚硫酰氯电池，它主要用于作为备用电源，在电网故障且太阳能充电模块无法有效供电时(比如阴天)为控制电路提供电能。

作为本申请的另一方面，服务器包括：亮度分析模块、神经网络模块、图像生成模块、人流分析模块、数据处理模块、数据存储模块、路线规划模块、服务器通讯模块和用户认证模块。

其中，亮度分析模块用于分析街灯摄像模块所采集的图像从而获取道路照明装置所处位置的亮度数据；具体而言，亮度分析模块获取街灯摄像模块所采集的图像中像素数据，然后按照像素数据所体现的亮度数据分析对应该街灯摄像模块的道路照明装置所处环境的照明情况，作为较简单的分析分类，可以分为非常暗、比较暗、中等亮度、比较亮、非常亮五个等级来反应照明情况。作为进一步方案，亮度分析模块分析图像时，并不直接对图像进行分类，因为单个道路照明装置所采集的范围有限，同时单一图像数据并不能全面反映当前道路的整体情况。基于此点，作为优选方案，亮度分析模块统计图像中所有元素的亮度值的平均值作为亮度量化数据，从而代表该图像的亮度指标。亮度分析模块与数据处理模块构成数据交互，将分析结果发送给数据处理模块，数据处理模块需要对图像的亮度指标的数据进行预处理，筛出由于临时过路车辆或者其他原因带来的忽明忽暗的场景而带来图像的亮度数据的异动。具体而言，数据处理模块将该位置的道路照明装置的一段时间的历史图像获得亮度数据进行平均值计算，然后按照经验系数获取亮度指标的阈值范围，数据处理模块判断当前亮度指标的数据是否在阈值范围内，如果在阈值范围内，则将亮度指标的数据发送至图像生成模块作为生成照明导航图的基础数据。

考虑到道路照明装置自身发光对街灯照明模块所采集的图像的影响，亮度分析模块在分析亮度指标数据时，需要对道路照明装置的发光进行修正，具体而言，亮度分析模块获取图像时道路照明装置中街灯照明模块的控制数据，比如街灯照明模块的电压、电流参数以及模块参数(比如流明值等)。从而预测道路照明装置对图像的影响。

具体而言，亮度分析模块在分析图像的亮度指标数据时，判断所分析的图像是否是在道路照明装置已经发光的情况下采集的，更具体而言，街灯照明模块将加载LED模组上电压值传输至街灯控制模块并将该电压值按照时间与街灯摄像模块所采集图像配对，作为一组打包数据发送到街灯通讯模块，然后通过街灯通讯模块将数据传输到服务器。

亮度分析模块在分析时，以电压数据作为判断所分析的图像是否是在道路照明装置已经发光的情况下采集的具体条件，即电压值为0则判断道路照明装置并没有发光，如果电压值非0则认为道路照明装置处于发光状态。另外，亮度分析模块对分析图像的亮度指标数据的修正，也可以该电压值作为判断依据，设置一个修正系数Y＝AX+N，其中，A为设置电压系数，X代表电压值，N为根据具体LED模组设置的一个修正数。通过该公式即可以得到修正系数Y，将修正系数Y与基于图像的亮度指标L做乘积运算后得出YL即为修正后的亮度指标将其作为图像生成模块生成照明导航图的基础数据，即以修正后的亮度指标作为计算所使用的数据。修正的目的是为了更加真实的反应道路照明装置所处位置的照明情况。

另外，修正的目的也在于对于一些街道本身由于临街的建筑物产生的光线已经足够夜间照明所需，此时可以智能的关闭对应的道路照明装置，从而实现节能的目的。

图像生成模块用于根据亮度分析模块输出的亮度数据以及道路照明装置的位置生成地图数据，具体而言，图像生成模块自亮度分析模块获取各个道路照明装置的亮度指标数据(可能是修正后的数据)，然后根据道路照明装置的位置数据，将亮度指标对应到数字地图的对应位置处，并将亮度指标根据指标值对应转换为能够被视觉察觉的图像表达，这里所指的图像表达包括：颜色、形状等，具体而言，用较冷色调的颜色代表较低亮度指标，以暖色调的颜色代表较高亮度指标；以较粗的街道轨迹代表较低亮度指标，以较细的街道轨迹代表较较高亮度指标；作为优选方案，为了使本申请显示界面能够同时显示更多的信息，采用颜色对应不同的亮度指标。采用颜色代表不同的亮度指标，可以先按照亮度指标可能出现范围预设不同的亮度指标区间，不同的亮度指标区间被设置为对应不同的颜色，当亮度指标落入某一数值范围时，则用对应颜色代表亮度指标。但是这样的方案，可能出现不精确或者范围不能涵盖所有亮度指标的问题。作为另外一种较为优选方案，以RGB配色的方式对应亮度指标数据，假设亮度指标数据为Y，则对应代表它们的RGB颜色数据为R＝0.287N,G＝0.592N，B＝0.117N；这样通过获得亮度指标既可以获取对应的颜色表达。

作为一种扩展方案，亮度分析模块同时计算出无修正的亮度指标数据(真实亮度指标)经过修正后亮度指标数据(环境亮度指标)。其中，真实亮度指标反映了道路照明装置所在环境真实照明情况，也包含了道路照明装置本身的亮度贡献；而环境亮度指标则反映了排除道路照明装置本身光源后，环境能够提供照明情况。亮度分析模块将这两种亮度指标区分计算和存储有助于后继的数据处理模块和图像生成模块的数据分析和控制策略的生成。

比如，图像生产模块同时生成基于真实亮度指标和环境亮度指标的照明导航图。图像生成模块基于真实亮度指标生成的照明导航图定义为真实照明导航，而基于环境亮度指标生成的照明导航图定义为环境照明导航。

再比如，数据处理模块则根据环境亮度指标输出针对街道照明装置的控制策略，同时根据真实亮度指标来检验和修整输出的控制策略，从而实现柔性控制并能够更智能实现节能策略。

在以上方案基础上，如果道路照明装置排布较密或者照明导航图由于用户缩放，导致用户无法观察到具体道路照明装置，作为本申请的一种扩展技术方案，图像生成模块根据地图数据将某一段街道的道路照明装置的颜色表达进行汇总，并以该段为颜色表达单位。简单而言，就是不以单个道路照明装置作为颜色表达的单位(当然用户可以在放大和选择其他模式时仍可以以单个道路照明装置作为)，而是以地图数据中的某一段路作为颜色表达的表达单元，即如图6所示，以道路的某一段作为显示的最小单元以添加道路底色的方式(请注意图6因为不是彩图，因此才用了不同线条表示不同颜色)来显示改路段的照明情况(亮度指标)；作为其中一种可选方案，以地图数据中道路封闭段作为单位作为最小显示单元，这里所指的道路封闭段是指：该段道路即不与其他道路相交或汇聚。然后将该封闭段的所有道路照明装置的亮度指标进行平均值、方差或者其他均一化的算法得出该路段总体亮度指标，作为优选方案，总体亮度指标等于该路段的各个道路照明装置的亮度指标的算术平均值。

采用这样划分的方式，便于系统快速的反应各条道路的实际照明情况，因为根据街道的实际情况可以快速的完成对多个道路照明装置的划分，但是对于较长的道路尤其是道路情况较为复杂的情况，采用这样的方案，无法反应实际照明情况，从而降低了对用户的指导意义，比如同一段封闭道路(本申请意义上的封闭道路)，其中一半的道路照明装置因为施工而完全失效，同时周边均为工地，没有有效的临街进行照明的建筑，而另一半则因为存在大量商场和写字楼，即使该端道路照明装置均不主动照明，其采集的图像亦能反应较高的亮度指标，如果采用如前所述的方法，无论是平均值法还是方差法都会存在一定数据噪音，从而使图像表达不准确，具体而言，即该段道路的底色可能显示为中等亮度照明情况，而实际情况是，该段道路一部分处于无照明状态，另一部分处于非常良好的照明情况。

为了更智能的反应道路照明实际情况，并通过图像表达准确的反应这种情况，本申请的图像生成模块还能够显示动态分段和动态显示的功能。具体而言，如前所述，之所以存在以上的问题，是因为根据物理位置进行分段，从而在平均值计算时产生的数据噪音，因此为了解决这样的问题，需要在进行平均值计算之前根据实际照明条件进行动态分段。图像生成模块在获取了各个道路照明装置的亮度指标数据后，按照道路封闭路段划分，在一个封路段内对多个道路照明装置进行基于亮度指标数据的排序，具有较大的亮度指标的道路照明装置排列在先、较小的排列在后；然后，设置一个最大分段差值阈值，使最大的亮度指标(排序第一的亮度指标)分别与排序中其他亮度指标做差，判断得出的差值与最大分段差值阈值的大小关系，如果差值大于该最大分段差值阈值，则将做差的亮度指标的道路照明装置排除到最大的亮度指标对应的道路照明装置之外，然后循环再以排序第二的亮度指标与其余亮度指标做差，然后再进行最大分段差值阈值判断排除不能划入同组的道路照明装置，直至循环至排序中倒数第二个亮度指标，排除所有不能同组的关系后，其余道路照明装置即可以划分同一组。

比如，本申请意义封闭路段中设有道路照明设备L1、L2、L3、L4、L5；它们经过亮度分析模块计算和修整过的亮度指标分为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5；经过按照亮度指标数值排序的顺序为Y3、Y2、Y4、Y5、Y1；第一轮计算为计算Y3-Y2、Y3-Y4…Y3-Y1，然后，比较运算结果与设定一个阈值(即最大分段差值阈值)的关系，如果大于这个阈值，则判断它们对应的道路照明设备不能被分为一组，假设本轮计算中，除了Y3-Y1大于阈值，其他差值均小于阈值，则本轮判断结果为Y3对应到的道路照明设备L3与Y1对应到的道路照明设备L1不在同一组中；然后继续进行下一轮计算，计算Y2-Y4、Y2-Y5、Y2-Y5、Y2-Y1，然后判断不同组的情况，直至完成所有运算，这样可以得出不同组关系后，即可以完成分段分组，比如除了Y3-Y1大于阈值以外，后继运算均小于阈值，则得出道路照明设备L1和L3不在一组，那么实际分组为道路照明装置L1、L2、L4、L5为一组，L3单独为一组。而在实际分组中，分组情况可能更复杂，并且由于光线延伸性，除非极端情况，也很少会出现单独道路照明装置为单独分组的情况。以上方法计算对于图像生成模块而言，由于循环计算以及类似穷举分组的方式，无疑具有较大的计算量，尤其是在较长路段具有较多道路照明装置时。为了提高分段运算的效率，作为一种优选方案，设置一个最小分段差值阈值，在每轮运算时，再将差值与最小分段差值阈值进行比较，一旦出现差值小于等于最小分段差值阈值，即可以停止后继的运算和判断，以当前分组结果进行分组，由于优先进行了排序，一旦出现小于阈值就说明后继运算只会更小，所以不会大于最大分段差值阈值。采用这样的方案可以最大限度的降低运算负担。

以上方案的准确性更依赖于对于阈值的设定，作为可选方案，最大分段差值阈值和最小分段差值阈值可以动态设置，可以按照一定的时间频率，根据天气、时间以及路段等数据进行动态设定，作为其中一种可选方案，可以将某一路段的亮度指标以及天气、时间等数据作为输入数据，将人工或系统设定的最大分段差值阈值和最小分段差值阈值作为输出数据训练神经网络模块中人工神经网络以构建对应神经网络模型，从而在神经网络模型构建完成后，将路段数据(即具体为那一路段、路段中具有那些道路照明装置)、天气数据、时间数据以及其他相关的输入数据输入至神经网络模块中构建的第一神经网络模型，从而输出经过人工神经网络分析输出的最大分段差值阈值和最小分段差值阈值以及对应的置信度，如果置信度满足设定的置信度阈值，则应用由一神经网络模型输出的最大分段差值阈值和最小分段差值阈值，如果小于置信度阈值，则从新运算并开始计数，如果小于置信度阈值次数超过设定次数，则改由人工判断或者采用历史值的平均值作为计算参考。

神经网络模块除了以上的功能以外，神经网络模块还可以用于根据地图数据以及地图数据所对应的时间数据作为输入数据进行分析输出控制道路照明装置的控制策略中的至少一部分。

具体而言，神经网络模块中设有一个第二神经网络模块，该人工神经网络模型将图像生成模块生成的照明导航图(某一区域或者整体系统某一部分)作为输入数据，将对应的控制策略作为输出数据，对第二神经网络模块进行训练形成对应人工神经网络模型，这里所指的输出数据包括：每个道路照明装置中街灯照明模块加载的电压以及其与工作时间的设定关系，即实现对每个时间段亮度大小的控制。

这只是神经网络模块其中一个功能，其还可以通过其他数据的训练构建其他人工神经网络模型以做出智能判断。

比如，神经网络模块中还设有一个第三神经网络模块，该人工神经网络模型将图像生成模块生成的、针对某一用户使用移动终端设备进行照明导航时所使用的若干照明导航图作为输入数据，以该用户最终选择的行动轨迹的数据作为输出数据，训练该神经网络，从而使神经网络模块能够在某一移动终端设备的用户在发起导航请求后不仅反馈照明导航图同时也反馈基于照明导航图的建议路线规划，这样可以更智能的实现导航路线规划。

在构建第三神经网络模块之前，可以由路线规划模块通过以下两种方式来获取，第一种是根据移动终端设备的定位功能，记录用户根据照明导航图的显示(此时不具备导航路线)自主选择的路线，作为人工神经网络学习的训练数据，第二种是根据系统计算为用户提供导航路线，具体方法为列举所有由起点到终点的路径，选取预设数目的备选路径，假设预设数目为5，则选择出5条备选路径，然后计算这5条路径上所有的道路照明装置的亮度指标之和，然后按照亮度指标之后排序，将排列在最前的路径通过在照明导航图中突起显示优先推荐给使用移动终端设备的用户，即在移动终端设备的显示具有路线推荐的照明导航图，这里所指的突出显示可以是将道路轮廓加粗、高亮和浮动等方式以区别其他道路轮廓。通过这样的方式帮助用户给出路线建议，在新增路段或者照明情况因为施工等原因变动较大时，采用非神经网络的方式进行导航，而在照明情况较为稳定的情况下，则采用第三神经网络模块进行智能导航。作为具体方案，是否采用神经网络进行导航可以由路线规划模块进行判断，具体算法为在进行导航计算之前，以用户设定的起点和终点作为对角线的端点，从而生成一个矩形区域，将矩形区域中所有道路照明装置的亮度指标的数据做累加，从而获得该矩形区域当前的亮度指标的汇总值，然后再调用历史数据中同一时间点该矩形区域中对应亮度指标的汇总值，并计算出汇总值的平均值，将本次汇总值与平均值做差，如果差值占历史汇总值的平均值的百分比小于等于预设阈值，则采用人工神经网络的方式进行照明导航，如果大于预设阈值则采用路线规划模块根据实际情况进行导航。

综上，路线规划模块用于根据终端定位模块和街灯定位模块的定位数据以及图像生成模块的地图数据生成基于照明条件的导航路线。导航方式一种路线规划模块自身通过运算得出导航路线，另一种是通过与神经网络模块构成数据交互，由人工神经网络模型输出导航路线。

以上仅为本申请的神经网络模块一些列举功能，在实际实施时，可以根据更多应用场景训练本申请的神经网络模块。

本申请的数据存储模块用于存储数据处理模块、亮度分析模块等模块所需的数据。作为扩展方案，除了通过数据处理模块与各个模块构成数据交互外，各个模块也可以直接连接到数据存储模块，数据存储模块提供可以直接调用数据的接口，同时通过服务器通讯模块，其他服务器也可以直接访问数据存储模块调用所需的数据，这样不同的服务器可以构成协同，从而增加处理能力。

人流分析模块用于根据终端定位模块的定位数据分析移动终端设备用户的行走轨迹数据并反馈至数据处理模块，数据处理模块根据人流分析模块的数据生成控制道路照明装置的控制策略中的至少一部分。如前所述，通过道路照明装置的街灯定位模块与移动终端设备的定位交互，服务器可以从而街灯定位模块获得精确的用户位置，区别于移动终端设备通过GPS等设备直接向服务器上传位置信息，采用本申请的近程的UWB定位，定位精度更高，可以实现更精确的控制，控制颗粒度可以直接到具体道路照明灯。采用人流分析模块获知人流数据之后，结合亮度分析模块的数据，在主动导向用户的同时也根据实际用户需求提供精确照明。

作为一种可选方案，对于付费用户，可以设置一个照明守护功能，当该用户开启该功能后，可以随着用户的移动设定一个照明范围，服务器根据移动终端设备的定位将照明范围内的道路照明设备设置为照明状态，或者按照用户导航和行动轨迹使用户路线上所有道路照明设备提供良好的照明条件，这样可以实现根据用户需求的动态控制。相反的，在检测到某些路段在一定时间未出现用户时，服务器可以关闭该路段的道路照明装置。

为了开启用户定制服务，服务器的用户认证系统用于实现用户的认证和登录，具体而言，用户采用人脸识别方式登录，服务器的用户认证系统将人脸数据发送至数据库进行实名认证，同时，通过街灯定位模块确认该用户是否的确处于某一路段以确认其需求。

作为一种优选方案，街灯监控模块可以包括一般的光学摄像头，也还可以包括毫米波摄像头，其能够采集毫米波图像从而判断在某些路段是否还存在需要照明的对象，采用毫米波摄像头优点在于，在全暗的情况下，其仍能有效采集街道图像。作为扩展方案，由于判断复杂性，可以在服务器的神经网络模块中构建第四人工神经网络模块，其输入为采集的毫米波图像，输出为图像中对象的分类，比如行人、有人驾驶的汽车等，这样可以通过人工智能的方式，判断街道当前是否还存在需要照明的对象。

本申请的移动终端设备包括：终端通讯模块、终端交互模块、终端控制模块、终端摄像模块和终端定位模块。具体而言，移动终端设备可以被构造为一个智能手机，终端通讯模块即为其通讯模块，终端交互模块可以被构造为触摸屏，即显示照明导航地图也能供用户进行操作，终端控制模块、终端摄像模块分为智能手机的CPU和摄像头，终端定位模块需要具有一个UWB定位芯片。

作为进一步优选方案，在服务器失效和维护情况下，用户可以通过扫描道路照明装置上的图像码，发起蓝牙配对的请求，用户在验证身份后(管理用户登录为另一服务器)，移动终端设备可以与道路照明装置构成蓝牙连接，从而使道路照明装置的街灯控制模块控制街灯照明模块开始照明，作为优选方案，此时街灯控制模块控制街灯照明模块照明的时间是设定，比如5分钟，一旦设定时间结束，需要从新蓝牙配对才能再次激活。这样便于在极端情况下为用户提供照明便利。

另外，本申请的应用程序可以单独作为APP部署，也可以以小程序的方式进行部署，或者嵌入到导航软件中作为单独功能而部署。

综上，采用了以上的技术方案，本申请的系统主动对用户进行引导，从而使用户主动汇集到照明条件较好的道路，并且利用人工智能等技术更高效配置照明资源，实现智能照明、低碳照明。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于物联网的道路照明系统，其特征在于：

所述基于物联网的道路照明系统包括：

道路照明装置，用于设置在道路的至少一侧实现照明功能；

服务器，用于与所述道路照明装置实现数据交互并控制所述道路照明装置；

移动终端设备，用于至少与所述服务器构成数据交互以获取至少一个所述道路照明装置所处道路的照明数据；

其中，所述道路照明装置包括：

街灯摄像模块，用于采集所述道路照明装置所处道路的图像数据；

所述移动终端设备的照明数据包括所述街灯摄像模块的图像数据或基于所述街灯摄像模块的图像数据的分析数据；

所述移动终端设备包括：

终端交互模块，用于显示所述照明数据以及基于所述照明数据的照明导航图；

所述照明导航图包括地图数据以及所述地图数据中各个街道的亮度指标的图像表达；

所述道路照明装置还包括：

街灯照明模块，用于可调的输出照明光线；

街灯控制模块，用于控制所述道路照明装置；

街灯通讯模块，用于与所述服务器或/和所述移动终端设备构成通讯连接以使所述街灯控制模块能按照所述服务器或移动终端发送的数据进行照明控制；

所述街灯通讯模块包括一个物联网通讯单元；

街灯监控模块，用于监测所述道路照明装置周边的人员情况；

所述街灯监控模块与所述街灯控制模块构成数据连接以使所述街灯控制模块根据所述街灯监控模块的数据控制所述街灯照明模块；

所述服务器包括：

数据处理模块，用于处理所述服务器中的数据；

服务器通讯模块，用于至少与所述街灯通讯模块构成通讯连接以使所述街灯控制模块与所述数据处理模块能实现数据交互；所述街灯控制模块与所述服务器通讯模块交互的数据包括所述街灯摄像模块所采集的图片数据；

所述服务器还包括：

亮度分析模块，用于分析所述街灯摄像模块所采集的图像从而获取所述道路照明装置所处位置的亮度数据；

所述亮度分析模块与所述数据处理模块构成数据传输以使所述数据处理模块能获取所述亮度分析模块输出的亮度数据；

图像生成模块，用于根据所述亮度分析模块输出的亮度数据以及所述道路照明装置的位置生成所述照明导航图；

神经网络模块，用于根据所述地图数据以及所述照明导航图所对应的时间数据作为输入数据进行分析输出控制所述道路照明装置的控制策略中的至少一部分；

所述移动终端设备还包括：

终端定位模块，用于实现对所述移动终端设备的定位；

街灯定位模块，用于实现对所述道路照明装置的定位；

路线规划模块，用于根据所述终端定位模块和街所述灯定位模块的定位数据以及所述图像生成模块的地图数据生成基于照明条件的导航路线；

人流分析模块，用于根据所述终端定位模块的定位数据分析所述移动终端设备用户的行走轨迹数据并反馈至所述数据处理模块；

所述数据处理模块根据所述人流分析模块的数据生成控制所述道路照明装置的控制策略中的至少一部分。

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