CN114928924B - 基于城市道路管理的智能路灯控制系统 - Google Patents

基于城市道路管理的智能路灯控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于城市道路管理的智能路灯控制系统，涉及照明控制技术领域，通过对路灯所在位置的城市道路的人流量和车流量进行监控，获得城市道路的道路流量，从而使得城市道路的道路流量高的时候，且环境亮度低于阈值时，能够根据实际道路流量对路灯的照明亮度进行调节，从而使得道路流量高时，路灯更亮，而道路流量低时，降低路灯亮度，从而使得路灯的照明能够根据实际情况进行调节，提高路灯的照明效率；同时对路灯的电能存储单元的剩余电量进行监控，并根据路灯的电量存储和输出，对电能存储单元的性能进行评估，从而使得在电能存储单元的性能出现异常时，能够快速的对相应的路灯进行维保，保证路灯的正常运行。

Description

基于城市道路管理的智能路灯控制系统
技术领域
本发明涉及照明控制技术领域，具体是基于城市道路管理的智能路灯控制系统。
背景技术
城市的路灯由市政部门统一规划，供电部门统一管理，而且路灯能延伸到城市的每一个角落。对现有城市路灯实行升级，可以方便快捷地建立起覆盖范围足够广的信息感知网络，从而构建智慧城市的信息感知网络基础。作为智慧城市感知系统的基础，新型智能路灯除了具有单纯的照明功能之外，还具备信息感知、信息传递、信息收集、智能处理等多种功能；
现有的路灯大多数是通过在指定的时间段进行照明，而其他时间段处于休眠状态，且照明亮度不存在变化，这样的方式会使得路灯的照明效率无法得到最大化，如何通过路灯所在的城市道路的车流量和人流量，对路灯的照明进行智能调节，使得路灯照明能够根据实际需求得到高效调整，是我们需要解决的问题，为此，现提供基于城市道路管理的智能路灯控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供基于城市道路管理的智能路灯控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于城市道路管理的智能路灯控制系统，包括监控中心，所述监控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及路灯控制模块；
智能路灯设置有光能发电板和电量存储单元，通过光能发电板进行太阳能发电，并将通过光能发电板所产生的电能存储至电能存储单元内；
所述数据采集模块由若干个具有不同功能的数据采集终端组成，用于获取路灯所在位置的环境数据和路灯照明数据；
所述数据处理模块用于对数据采集模块所获取到的数据进行处理，获得城市道路的道路流量系数；
所述数据分析模块用于对数据处理模块所获得的数据进行分析，根据分析结果判断城市道路上的路灯是否需要启动，并根据路灯在启动状态下的照明亮度，对电能存储单元的可持续供电时长进行分析。
进一步的，所述数据采集模块获取环境数据的过程包括：
设置路灯监控区域，并将路灯监控区域内的所有路灯的所在位置进行标记，根据路灯在路灯监控区域内的位置建立路灯监控布局图，并获取路灯在路灯监控布局图内的位置坐标；
对路灯监控区域内的城市道路进行标记，并根据路灯与城市道路位置关系将对应的路灯与城市道路进行关联，获取路灯的环境亮度；
获取城市道路的人流量和车流量。
进一步的，所述数据采集模块获取路灯照明数据的过程包括：
获取路灯的照明亮度；
获取电能存储单元的初始剩余电量；
获取光能发电板所受到的光照量。
进一步的，所述数据处理模块对数据采集模块所获取到的数据进行处理的过程包括：
获得路灯的实时输出电流，并根据所获得的实时输出电流生成电流变化曲线；
建立电流关于时间的二维坐标系，并将所获得的电流变化曲线映射至二维坐标系内；
获取电流变化曲线与二维坐标系的横坐标之间的区间面积；
获取电能存储单元的理论剩余电量；根据路灯所关联的城市道路的人流量和车流量获得道路流量系数；
建立时间关于道路流量的二维坐标系，根据所获得的道路流量系数，生成道路流量变化曲线，并将所生成的道路流量变化曲线映射至二维坐标系内；
在时间关于道路流量的二维坐标系内设置判定周期，并获取每个判定周期内，该城市道路的道路流量系数增长率。
进一步的，所述数据分析模块对城市道路的道路流量进行分析的过程包括：
设置第一道路流量阈值、第二道路流量阈值和亮度阈值；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量增长时间段时，当道路流量高于第一道路流量阈值时，生成第一调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量增长时间段时，当道路流量处于第一道路流量阈值和第二道路流量阈值之间时，则表示路灯亮度不需要增加，则生成第二调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量衰减时间段时，当道路流量处于第一道路流量阈值和第二道路流量阈值之间时，则生成第二调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量衰减时间段时，当道路流量低于第二道路流量阈值时，则生成第三调节指令。
进一步的，所述数据分析模块对电能存储单元的可持续供电时长进行分析的过程包括：
获取路灯当前的照明亮度，并获取当前的照明亮度对应的输出电流值，获得路灯的预计照明时长；
设置评估周期，每隔评估周期，获取路灯的预计剩余照明时长；
根据路灯的预计剩余照明时长获得电能存储单元的理论剩余电量，并获取电能存储单元的实际剩余电量，从而获得电能存储单元的评估系数，根据评估系数判断电能存储单元的性能是否存在异常。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对路灯所在位置的城市道路的人流量和车流量进行监控，获得城市道路的道路流量，从而使得城市道路的道路流量高的时候，且环境亮度低于阈值时，能够根据实际道路流量对路灯的照明亮度进行调节，从而使得道路流量高时，路灯更亮，而道路流量低时，降低路灯亮度，从而使得路灯的照明能够根据实际情况进行调节，提高路灯的照明效率；
同时对路灯的电能存储单元的剩余电量进行监控，并根据路灯的电量存储和输出，对电能存储单元的性能进行评估，从而使得在电能存储单元的性能出现异常时，能够快速的对相应的路灯进行维保，保证路灯的正常运行。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
如图1所示，基于城市道路管理的智能路灯控制系统，包括监控中心，所述监控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及路灯控制模块；
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，智能路灯设置有光能发电板和电量存储单元，通过光能发电板进行太阳能发电，并将通过光能发电板所产生的电能存储至电能存储单元内；
所述数据采集模块由若干个具有不同功能的数据采集终端组成，用于获取路灯所在位置的环境数据和路灯照明数据，具体过程包括：
设置路灯监控区域，并将路灯监控区域内的所有路灯的所在位置进行标记，根据路灯在路灯监控区域内的位置建立路灯监控布局图，并获取路灯在路灯监控布局图内的位置坐标；
对路灯监控区域内的城市道路进行标记，并根据路灯与城市道路位置关系将对应的路灯与城市道路进行关联；
对不同的城市道路进行标号，记为i；
将与标号为i的城市道路相关联的路灯进行标号，记为j；
获取路灯的环境亮度，并将环境亮度标记为HLj；
获取路灯的照明亮度，并将路灯的照明亮度标记为DLj；
获取标号为i的城市道路的人流量和车流量，并分别将人流量和车流量标记为RLi和CLi；
获取电能存储单元的初始剩余电量，并将电能存储单元所生成的初始剩余电量标记为SDj；
获取光能发电板所受到的光照量，并将光能发电板所受到的光照量记为GZj；
将数据采集模块所获取到的数据发送至数据处理模块。
所述数据处理模块用于对数据采集模块所获取到的数据进行处理，具体处理过程包括：
设置光能发电板的光电转化对照表，即1单位的光照量=k单元的电量；
设置路灯照明电损耗对照表，即不同1单位的照明亮度所对应的输出电流；
根据路灯照明电损耗对照表，获得路灯的实时输出电流，并根据所获得的实时输出电流生成电流变化曲线；
建立电流关于时间的二维坐标系，并将所获得的电流变化曲线映射至二维坐标系内；
获取电流变化曲线与二维坐标系的横坐标之间的区间面积，并将区间面积值标记为Sj；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，电流变化曲线与二维坐标系之间的区间面积；
获取电能存储单元的理论剩余电量，并将电能存储单元的理论剩余电量标记为LNj；
则LNj=SDj+a*GZj/k-Sj-ZR；其中a为电能存储单元的电能存储损耗系数，且a＜1，ZR为系统自损电量；
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，根据路灯所关联的城市道路的人流量和车流量获得道路流量系数，将标号为i的城市道路的道路流量系数标记为LXi，则LXi=α*RLi+β*CLi；其中α和β均为权重系数，且α＞β＞0；
建立时间关于道路流量的二维坐标系，根据所获得的道路流量系数，生成道路流量变化曲线，并将所生成的道路流量变化曲线映射至二维坐标系内；
在时间关于道路流量的二维坐标系内设置判定周期，并获取每个判定周期内，该城市道路的道路流量系数增长率；
将数据处理模块所获得的数据发送至数据分析模块。
所述数据分析模块用于对数据处理模块所获得的数据进行分析，具体过程包括：
将城市道路的道路流量系数增长率记为ZL，并设置第一道路流量阈值和第二道路流量阈值；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，第一流量阈值大于第二道路流量阈值；则分别将ZL≥0和ZL＜0的时间段标记为道路流量增长时间段和衰减时间段；
设置亮度阈值，当环境亮度低于亮度阈值，则表示需要将该城市道路关联的路灯进行启动；反之则不需要进行启动；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量增长时间段时，当道路流量高于第一道路流量阈值时，则表示路灯亮度需要增加，则生成第一调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量增长时间段时，当道路流量处于第一道路流量阈值和第二道路流量阈值之间时，则表示路灯亮度不需要增加，则生成第二调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量衰减时间段时，当道路流量处于第一道路流量阈值和第二道路流量阈值之间时，则生成第二调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量衰减时间段时，当道路流量低于第二道路流量阈值时，则生成第三调节指令；
将所获得的调节指令发送至路灯控制模块。
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，第一调节指令、第二调节指令以及第三调节指令分别对应路灯不同的照明亮度；所述路灯控制模块根据所接收到的调节指令，将路灯调节至对应的照明亮度。
所述数据分析模块还用于根据路灯在启动状态下的照明亮度，对电能存储单元的可持续供电时长进行分析，具体过程包括：
获取路灯当前的照明亮度，并获取当前的照明亮度对应的输出电流值，将当前的照明亮度对应的输出电流值标记为I1；
则获得路灯的预计照明时长为t，则t=b*LNj/I1；其中b为系统预设损耗系数，且0＜b＜1；
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，路灯在每次进行启动后，对电能存储单元的可持续供电时长进行分析，每次启动的分析相互独立；
设置评估周期T，每隔评估周期T，则路灯的预计剩余照明时长为t-m*T，其中m为第m个评估周期；
根据路灯的预计剩余照明时长获得电能存储单元的理论剩余电量，并将理论剩余电量标记为LL；
获取电能存储单元的实际剩余电量，并将实际剩余电量标记为SL；
则获得电能存储单元的评估系数，将电能存储单元的评估系数标记为PX；其中PX=SL/LL；
设置评估系数阈值P0；
当PX≥P0时，表示电能存储单元的性能正常；
当PX＜P0时，则表示电能存储单元的性能出现异常，则将该路灯进行标记，并生成维保预警信息；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，维保预警信息包括路灯的坐标位置。
监控中心通过所接收到的维保预警信息将对应的路灯进行维保，从而保证每个路灯的正常运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (1)

1.基于城市道路管理的智能路灯控制系统，包括监控中心，其特征在于，所述监控中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及路灯控制模块；
智能路灯设置有光能发电板和电量存储单元，通过光能发电板进行太阳能发电，并将通过光能发电板所产生的电能存储至电能存储单元内；
所述数据采集模块由若干个具有不同功能的数据采集终端组成，用于获取路灯所在位置的环境数据和路灯照明数据；
所述数据处理模块用于对数据采集模块所获取到的数据进行处理，获得城市道路的道路流量系数；
所述数据分析模块用于对数据处理模块所获得的数据进行分析，根据分析结果判断城市道路上的路灯是否需要启动，并根据路灯在启动状态下的照明亮度，对电能存储单元的可持续供电时长进行分析；
所述数据采集模块获取环境数据的过程包括：
设置路灯监控区域，并将路灯监控区域内的所有路灯的所在位置进行标记，根据路灯在路灯监控区域内的位置建立路灯监控布局图，并获取路灯在路灯监控布局图内的位置坐标；
对路灯监控区域内的城市道路进行标记，并根据路灯与城市道路位置关系将对应的路灯与城市道路进行关联，获取路灯的环境亮度；
获取城市道路的人流量和车流量；
所述数据采集模块获取路灯照明数据的过程包括：
获取路灯的照明亮度；
获取电能存储单元的初始剩余电量；
获取光能发电板所受到的光照量；
所述数据处理模块对数据采集模块所获取到的数据进行处理的过程包括：
获得路灯的实时输出电流，并根据所获得的实时输出电流生成电流变化曲线；
建立电流关于时间的二维坐标系，并将所获得的电流变化曲线映射至二维坐标系内；
获取电流变化曲线与二维坐标系的横坐标之间的区间面积；
获取电能存储单元的理论剩余电量；根据路灯所关联的城市道路的人流量和车流量获得道路流量系数；
建立时间关于道路流量的二维坐标系，根据所获得的道路流量系数，生成道路流量变化曲线，并将所生成的道路流量变化曲线映射至二维坐标系内；
在时间关于道路流量的二维坐标系内设置判定周期，并获取每个判定周期内，该城市道路的道路流量系数增长率；
所述数据分析模块对城市道路的道路流量进行分析的过程包括：
设置第一道路流量阈值、第二道路流量阈值和亮度阈值；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量增长时间段时，当道路流量高于第一道路流量阈值时，生成第一调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量增长时间段时，当道路流量处于第一道路流量阈值和第二道路流量阈值之间时，则表示路灯亮度不需要增加，则生成第二调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量衰减时间段时，当道路流量处于第一道路流量阈值和第二道路流量阈值之间时，则生成第二调节指令；
当环境亮度低于亮度阈值，且处于道路流量衰减时间段时，当道路流量低于第二道路流量阈值时，则生成第三调节指令；
所述数据分析模块对电能存储单元的可持续供电时长进行分析的过程包括：
获取路灯当前的照明亮度，并获取当前的照明亮度对应的输出电流值，获得路灯的预计照明时长；
设置评估周期，每隔评估周期，获取路灯的预计剩余照明时长；根据路灯的预计剩余照明时长获得电能存储单元的理论剩余电量，并获取电能存储单元的实际剩余电量，从而获得电能存储单元的评估系数，根据评估系数判断电能存储单元的性能是否存在异常。
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