CN113513728A - 一种路灯控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种路灯控制方法及系统，每个路灯上具有一自主控制器，所述路灯通过所述自主控制器实现单灯控制功能，所述路灯上具有电池，所述电池支持太阳能充电和市电充电；其中，所述自主控制器建立多级传输控制网络；所述自主控制器根据基站下发的控制策略，控制路灯的开启；所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动；本发明的方案在路灯按照远程控制策略运行时，能够根据环境因素及路灯的状态进行自主控制，提高了控制的灵活性；同时路灯支持双路供电，由此允许路灯进行路灯的状态控制。

Description

一种路灯控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种路灯控制方法及系统。
背景技术
路灯是当前常见的路边设备，其满足了各种的行车及行人要求。为此有许多针对路灯的供电和控制方式，如太阳能技术的发展，出现了使用太阳能供电的路灯；由于我国电力资源的紧张，越来越多的人关注电力的节约，如何在保证充足照明的情况下合理使用路灯，一直被广泛的关注。
然而，目前的技术主要存在以下问题：
1)控制策略单一，通常是定点，定时控制，缺乏灵活自主的自控方式；
2)当采用远程控制时，无法及时获得各个常见的人流车流信息，无法及时应对，而且，受限于组网策略，不易扩展；
3)太阳能供电无法得到有效利用，节约电源的效果有待提高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种路灯控制方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种路灯控制方法，每个路灯上具有一自主控制器，所述路灯通过所述自主控制器实现单灯控制功能，所述路灯上具有电池，所述电池支持太阳能充电和市电充电，所述方法包括：
组网步骤，所述自主控制器建立多级传输控制网络；
自运行步骤，所述自主控制器根据基站下发的控制策略，控制路灯的开启；
自调整步骤，所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动。
其中，所述自调整步骤具体包括：实时监测当前的亮度L，根据当前的亮度L及电池的剩余电量C选择路灯的启动控制策略，所述选择路灯的启动策略包括：根据当前的亮度L、人流量R、车流量C计算启动权重Y，根据启动权重Y，确定是直接启动，还是通过与基站的交互确定启动。
其中，所述自调整步骤还包括电源控制步骤，具备包括，根据电池的剩余电量，市电状态，太阳能状态，以及路灯的位置，确定电源的供电及充电方式，以便在保证照明的情况节约电量。
本发明还提供了一种路灯控制系统，所述系统包括中央控制器，基站，以及路灯，所述路灯通过自带的自主控制器与基站建立多级传输控制网络；
所述自主控制器接收中央控制器通过基站下发的控制策略，控制路灯的开启；
所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动。
本发明的有益效果是，本发明提供的路灯控制方法及系统，每个路灯上具有一自主控制器，所述路灯通过所述自主控制器实现单灯控制功能，所述路灯上具有电池，所述电池支持太阳能充电和市电充电；其中，所述自主控制器建立多级传输控制网络；所述自主控制器根据基站下发的控制策略，控制路灯的开启；所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动；本发明的方案在路灯按照远程控制策略运行时，能够根据环境因素及路灯的状态进行自主控制，提高了控制的灵活性；同时路灯支持双路供电，由此允许路灯进行路灯的状态控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的方法流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明提供的一种路灯控制方法，每个路灯上具有一自主控制器，所述路灯通过所述自主控制器实现单灯控制功能，所述路灯上具有电池，所述电池支持太阳能充电和市电充电，如图1所示，所述方法包括：
组网步骤，所述自主控制器建立多级传输控制网络；
自运行步骤，所述自主控制器根据基站下发的控制策略，控制路灯的开启；
自调整步骤，所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动。
本发明提供的方案中，各个路灯上的自主控制器会在建立多级网络后，从基站获取控制策略，以实现网络中路灯的远程控制，其中，上述控制策略可以是定点、定时的开闭控制，也可以是亮度的控制。具体的还可以基于机器学习算法，通过对历史数据的分析确定各个时间点每个路灯的亮度信息，由此根据时间点的输入，确定路灯的亮度；同时上述方法还可以依据人流量R和车流量C信息作为输入，亮度L作为输出对函数f进行训练，即
L＝f(C，R)，通过上述函数f，可以根据实时监测到的人流量R和车流量C得到亮度L。实现了对路灯远程控制策略的控制。使得控制方式多样化。
其中，所述自调整步骤具体包括：实时监测当前的亮度L，根据当前的亮度L及电池的剩余电量C选择路灯的启动控制策略，所述选择路灯的启动策略包括：根据当前的亮度L、人流量R、车流量C计算启动权重Y，根据启动权重Y，确定是直接启动，还是通过与基站的交互确定启动。在本发明中，充分考虑亮度、人流量、车流量的因素，通过路灯的自控方式，实现照明的补充，提高了路灯系统的智能化。
其中，所述自调整步骤具体包括，当监测到当前的亮度L小于一设定阈值，且剩余电量大于第一阈值(如30％)时，计算启动权重Y，其中，
Figure BDA0003121039700000041
其中，a为常系数；优选的，a×L为大于1的数，如在满月的情况下，L的取值为0.2，则a的取值为大于等于的5的数。
当Y大于第一启动阈值Y1时，所述自主控制器控制所述路灯自启；
当Y小于等于第一启动阈值Y1，且大于第二启动阈值Y2时，确定此时的电池电量，当剩余电池电量大于50％时，所述自主控制器控制所述路灯自启；反之，通过与基站的交互确定是否启动，其中，所述第一阈值小于50％。其中，当Y小于Y2时，无需启动。由此实现路灯的自主控制，并能够根据人流车流的变化作出及时的调整。
其中，通过与基站的交互确定是否启动包括，自主控制将当前的权重Y及亮度L、人流量R、车流量C一起反馈给基站，基站根据上述信息，依据人流量R和车流量C信息作为输入，亮度L作为输出对函数进行训练，即L'＝f(C，R)，通过上述函数，可以根据实时监测到的人流量R和车流量C得到亮度L’，当L'＜L时，不开启，反之通知路灯开启。
其中，所述自调整步骤还包括电源控制步骤，具备包括，根据电池的剩余电量，市电状态，太阳能状态，以及路灯的位置，确定电源的供电及充电方式，以便在保证照明的情况节约电量；具体包括：
首先判断太阳能的状态，太阳能的状态使用亮度L指示，即亮度高于一特定阈值(光线较亮)时，说明不需要开启路灯，反之，需要开启路灯；然后判断是否处于用电高峰期，
当处于用电高峰期时，判断是否位于人口密集区，如果是，所有路灯开启，反之，路灯间隔打开，其中，电池电量在50％以上的使用太阳能电池供电，电量低于50％的市电供电；
当不处于用电高峰时，判断是否当前时段区域的人流量，当人流量大于一阈值(该值可以根据实际的情况进行设置)时，所有路灯开启，反之，电池电量在50％以上的路灯开启，电量低于30％的路灯使用市电充电；其他路灯等待太阳能充电。
通过上述策略的设置，不仅能够保证充足的照明，保证行人的安全，同时还能够有效的考虑到太阳能、市电、电池的状态，实现能量的合理分配利用，实现了太阳能电量的合理利用。
为了便于网络的扩展和组织，所述组网步骤包括：第一自主控制器根据与基站的距离L以及周围自主控制器的权重W确定传输的跳数，其中，所述自主控制器的权重W根据信号强度RSSI、电池电量C(以剩余电量的百分比表示)、路灯的工作状态Q(具体可以使用功率表示)、以及路灯的设备状态S(可以使用设备的老化程度或是运行时长表示)进行确定；具体包括，
当基站到第一自主控制器的距离小于等于第一自主控制器最佳通信距离R时，第一自主控制器与基站直接通信；反之，选择第一自主控制器最佳通信距离R内，W最大的自主控制器作为下一跳的中转节点。
其中，
Figure BDA0003121039700000061
其中，Q标表示额定功率；S标表示设备的寿命，该值为出厂时标注的值，即理论运行时长，RSSI标准表示无噪声时的信号强度。
通过上述设置可以实现自主组网，便于网络的扩展，网络的大小灵活，不会受限于特定的组网策略，每个自主控制器均能够实现自组网，提高了网络的可靠性。
本发明还提供了一种路灯控制系统，所述系统包括中央控制器，基站，以及路灯，所述路灯通过自带的自主控制器与基站建立多级传输控制网络；
所述自主控制器接收中央控制器通过基站下发的控制策略，控制路灯的开启；
所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动。
其中，所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动包括：实时监测当前的亮度L，根据当前的亮度L及电池的剩余电量C选择路灯的启动控制策略，所述选择路灯的启动策略包括：根据当前的亮度L、人流量R、车流量C计算启动权重Y，根据启动权重Y，确定是直接启动，还是通过与基站的交互确定启动。
其中，当监测到当前的亮度L小于一设定阈值，且剩余电量大于第一阈值时，计算启动权重Y，其中，
Figure BDA0003121039700000062
其中，a为常系数；
当Y大于第一启动阈值Y1时，所述自主控制器控制所述路灯自启；
当Y小于等于第一启动阈值Y1，且大于第二启动阈值Y2时，确定此时的电池电量，当剩余电池电量大于50％时，所述自主控制器控制所述路灯自启；反之，通过与基站的交互确定是否启动，其中，所述第一阈值小于50％。
其中，所述自主控制器根据电池的剩余电量，市电状态，太阳能状态，以及路灯的位置，确定电源的供电及充电方式，以便在保证照明的情况节约电量。确定电源的供电及充电方式，以便在保证照明的情况节约电量；具体包括：
首先判断太阳能的状态，太阳能的状态使用亮度L指示，即亮度高于一特定阈值(光线较亮)时，说明不需要开启路灯，反之，需要开启路灯；然后判断是否处于用电高峰期，
当处于用电高峰期时，判断是否位于人口密集区，如果是，所有路灯开启，反之，路灯间隔打开，其中，电池电量在50％以上的使用太阳能电池供电，电量低于50％的市电供电；
当不处于用电高峰时，判断是否当前时段区域的人流量，当人流量大于一阈值(该值可以根据实际的情况进行设置)时，所有路灯开启，反之，电池电量在50％以上的路灯开启，电量低于30％的路灯使用市电充电；其他路灯等待太阳能充电。
优选的，上述路灯的控制还可以包括路灯的亮度控制，当基于上述策略对路灯进行开启后，可以继续对人流量和车流量进行监控，当监测到人流量和或车流量降低为原来的1/3时，灯的亮度调整为80％，当监测到人流量和或车流量低于原来的2/3时，灯的亮度调整为50％。由此实现电量的合理利用。
通过上述策略的设置，不仅能够保证充足的照明，保证行人的安全，同时还能够有效的考虑到太阳能、市电、电池的状态，实现能量的合理分配利用。
本发明提供的路灯控制方法及系统，每个路灯上具有一自主控制器，所述路灯通过所述自主控制器实现单灯控制功能，所述路灯上具有电池，所述电池支持太阳能充电和市电充电；其中，所述自主控制器建立多级传输控制网络；所述自主控制器根据基站下发的控制策略，控制路灯的开启；所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动；本发明的方案在路灯按照远程控制策略运行时，能够根据环境因素及路灯的状态进行自主控制，提高了控制的灵活性；同时路灯支持双路供电，由此允许路灯进行路灯的状态控制；同时组网策略的设置，能够实现各个路灯的自组网，提高了网络的自主性和灵活性，也提高了网络的可靠性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种路灯控制方法，其特征在于，每个路灯上具有一自主控制器，所述路灯通过所述自主控制器实现单灯控制功能，所述路灯上具有电池，所述电池支持太阳能充电和市电充电，所述方法包括：
组网步骤，所述自主控制器建立多级传输控制网络；
自运行步骤，所述自主控制器根据基站下发的控制策略，控制路灯的开启；
自调整步骤，所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自调整步骤具体包括：实时监测当前的亮度L，根据当前的亮度L及电池的剩余电量C选择路灯的启动控制策略，所述选择路灯的启动策略包括：根据当前的亮度L、人流量R、车流量C计算启动权重Y，根据启动权重Y，确定是直接启动，还是通过与基站的交互确定启动。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自调整步骤具体包括，当监测到当前的亮度L小于一设定阈值，且剩余电量大于第一阈值时，计算启动权重Y，其中，
Figure FDA0003121039690000011
其中，a为常系数；
当Y大于第一启动阈值Y1时，所述自主控制器控制所述路灯自启；
当Y小于等于第一启动阈值Y1，且大于第二启动阈值Y2时，确定此时的电池电量，当剩余电池电量大于50％时，所述自主控制器控制所述路灯自启；反之，通过与基站的交互确定是否启动，其中，所述第一阈值小于50％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自调整步骤还包括电源控制步骤，具备包括，根据电池的剩余电量，市电状态，太阳能状态，以及路灯的位置，确定电源的供电及充电方式，以便在保证照明的情况节约电量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组网步骤包括：第一自主控制器根据与基站的距离L以及周围自主控制器的权重W确定传输的跳数，其中，所述自主控制器的权重W根据信号强度RSSI、电池电量C、路灯的工作状态Q、以及路灯的设备状态S进行确定；具体包括，
当基站到第一自主控制器的距离小于等于第一自主控制器最佳通信距离R时，第一自主控制器与基站直接通信；反之，选择第一自主控制器最佳通信距离R内，W最大的自主控制器作为下一跳的中转节点。
6.一种路灯控制系统，其特征在于，所述系统包括中央控制器，基站，以及路灯，所述路灯通过自带的自主控制器与基站建立多级传输控制网络；
所述自主控制器接收中央控制器通过基站下发的控制策略，控制路灯的开启；
所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述自主控制器根据路灯的状态及环境因素选择启动控制策略，所述启动控制策略包括直接启动，以及通过与基站的交互确定启动包括：实时监测当前的亮度L，根据当前的亮度L及电池的剩余电量C选择路灯的启动控制策略，所述选择路灯的启动策略包括：根据当前的亮度L、人流量R、车流量C计算启动权重Y，根据启动权重Y，确定是直接启动，还是通过与基站的交互确定启动。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当监测到当前的亮度L小于一设定阈值，且剩余电量大于第一阈值时，计算启动权重Y，其中，
Figure FDA0003121039690000021
其中，a为常系数；
当Y大于第一启动阈值Y1时，所述自主控制器控制所述路灯自启；
当Y小于等于第一启动阈值Y1，且大于第二启动阈值Y2时，确定此时的电池电量，当剩余电池电量大于50％时，所述自主控制器控制所述路灯自启；反之，通过与基站的交互确定是否启动，其中，所述第一阈值小于50％。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述自主控制器根据电池的剩余电量，市电状态，太阳能状态，以及路灯的位置，确定电源的供电及充电方式，以便在保证照明的情况节约电量。
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