CN115395514B - 一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于城市照明领域，涉及数据处理技术，用于解决现有的城市照明管理系统无法对城市照明所消耗电量进行精确监控的问题，具体是一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，包括管理平台，所述管理平台通信连接有配电分析模块、协调分析模块、调配管理模块、区域分析模块以及存储模块；配电分析模块用于对智慧城市分区域进行配电量分析并得到分析区域的配电系数，通过配电系数的数值大小将分析区域判定为补电区域、自足区域以及充沛区域；本发明通过配电分析模块对城市进行分区域配电分析，对分析区域的电量分配是否合格进行分析判定以使得智慧城市的所有区域均能够满足电量分配要求。

Description

一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统

技术领域

本发明属于城市照明领域，涉及数据处理技术，具体是一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统。

背景技术

城市夜景照明具体地表现为城市的广场、街道、公园绿地、住宅区、旧城中传统街区和诸多的纪念性标志建筑，以及在其中发生的人类各种活动等。人们看到的城市夜景照明往往是静态的，只是历史长河的一段时间，城市夜景照明的形成却是个动态的过程，好的景观是人们长时间经营、推敲、锤炼出来的。

现有的城市照明管理系统无法精确对各个区域进行电量分配合理性进行分析，从而无法对城市照明所消耗电量进行精确监控，在各区域之间进行电量调配以保证各区域照明电量充足。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，用于解决现有的城市照明管理系统无法对城市照明所消耗电量进行精确监控的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对城市照明所消耗电量进行精确监控以及实现区域间电量自动调配的智慧城市激光照明管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，包括管理平台，所述管理平台通信连接有配电分析模块、协调分析模块、调配管理模块、区域分析模块以及存储模块；

配电分析模块用于对智慧城市分区域进行配电量分析并得到分析区域的配电系数，通过配电系数的数值大小将分析区域判定为补电区域、自足区域以及充沛区域；

协调分析模块用于对补电区域进行内部协调分析并得到补电区域的协调系数，通过协调系数的数值大小将补电区域判定为内调区域与外补区域；

调配管理模块用于对内调区域与外补区域进行电量调配分析，为内调区域分析得到内调电量值，为外补区域进行分配对象的匹配；

区域分析模块用于对电量调配后的分析区域进行调配合理性分析并得到配电表现值与合理系数，通过配电表现值与合理系数的数值大小分别对智慧城市的电量调配与区域用电的合理性进行判。

作为本发明的一种优选实施方式，配电分析模块对城市分区域进行配电量分析的具体过程包括：将城市分割为分析区域i，i=1，2，…，n，n为正整数，获取分析区域i的地理面积并标记为MJi，获取分析区域i内登记的常住人口数量并标记为SLi，获取分析区域i在L1天内的照明耗电总量并标记为HDi，通过对MJi、SLi以及HDi进行数值计算得到分析区域i的配电系数PDi。

作为本发明的一种优选实施方式，补电区域、自足区域以及充沛区域的判定过程包括：通过存储模块获取到配电阈值PDmin、PDmax，其中PDmin为最小配电系数、PDmax为最大配电系数，将分析区域i的配电系数PDi与配电阈值PDmin、PDmax进行比较：

若PDi≤PDmin，则判定分析区域i的照明电量分配不满足要求，将分析区域标记为补电区域；

若PDmin＜PDi＜PDmax，则判定分析区域i的照明电量分配满足要求，将分析区域标记为自足区域；

若PDi≥PDmax，则判定分析区域i的照明电量分配满足要求，将分析区域标记为充沛区域。

作为本发明的一种优选实施方式，协调分析模块对补电区域进行内部协调分析的具体过程包括：将补电区域在L1天内的功能照明耗电量与照明耗电总量的比值标记为功照率，将补电区域在L1天内的景观照明耗电量与照明耗电总量的比值标记为景照率，将补电区域内的公路长度值与隧道长度值的总和标记为功能路径，将功照率与功能路径的乘积标记为功能表现值；将补电区域内的公园面积值和广场面积值的总和标记为景观面积，将景照率与景观面积的乘积标记为景观表现值，将功能表现值与景观表现值的比值标记为协调系数XT。

作为本发明的一种优选实施方式，内调区域与外补区域的判定过程包括：通过存储模块获取到协调阈值XTmax，将协调系数XT与协调阈值XTmax进行比较：

若协调系数XT大于等于协调阈值XTmax，则判定对应的补电区域的协调方式为外部协调，将对应的补电区域标记为外补区域；

若协调系数XT小于协调阈值XTmax，则判定对应的补电区域的协调方式为内部协调，将对应的补电区域标记为内调区域。

作为本发明的一种优选实施方式，调配管理模块对内调区域进行电量调配分析的具体过程包括：将协调阈值与协调系数的差值标记为协调差，将协调差与协调系数的比值标记为协调比，将协调比与景观照明耗电总量的乘积标记为内调电量值；

调配管理模块对外补区域进行电量调配分析的具体过程包括：将外补区域标记为补充对象，以补充对象为圆心，R1为半径画圆，将得到的圆形区域标记为匹配区域，将匹配区域中所有的充沛区域标记为匹配对象，获取匹配对象区域中心点与补充对象区域中心点的直线距离并标记为直距ZJ，获取匹配对象的配电系数PD与协调系数XT，通过对直距ZJ、配电系数PD以及协调系数XT进行数值计算得到匹配对象的匹配系数PP；将匹配系数数值最大的匹配对象标记为补充对象的分配对象，分配对象为补充对象进行电量调配补充。

作为本发明的一种优选实施方式，区域分析模块对电量调配后的分析区域进行调配合理性分析的具体过程包括：将完成电量调配的分析区域的配电系数建立配电集合，对配电集合进行方差计算得到配电表现值；

将配电集合内子集的平均值标记为配电均值，将智慧城市内灯具总数量标记为灯数，将智慧城市在L1天内的灯具检修次数标记为检次，将检次与灯数的比值标记为检修表现值，将配电均值与检修表现值的差值标记为合理系数。

作为本发明的一种优选实施方式，对智慧城市的电量调配与区域用电的合理性进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到配电表现阈值与合理阈值，将配电表现值、合理系数分别与配电表现阈值、合理阈值进行比较：

若配电表现值小于等于配电表现阈值且合理系数大于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配与区域用电均合格；

若配电表现值小于等于配电表现阈值且合理系数小于等于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配合格但区域用电不合格；

若配电表现值大于配电表现阈值且合理系数大于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配不合格但区域用电合格；

若配电表现值大于配电表现阈值且合理系数小于等于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配与区域用电均不合格。

本发明具备下述有益效果：

1、通过配电分析模块对城市进行分区域配电分析，按照各个区域的人口数量、面积值以及照明耗电总量来对分析区域的电量分配是否合格进行分析判定，从而根据配电分析结果对不同的分析区域执行不同的调配操作，以使得智慧城市的所有区域均能够满足电量分配要求；

2、通过协调分析模块可以对补电区域进行内部协调分析，对补电区域的缺电性质进行判定，分析补电区域的功能电量是否可以由景观电量自行进行补充，协调分析的目的在于计算补电区域中功能电量与景观电量的占比，功能电量的占比越多则表示补充区域内的必要用电量占比越高，即对应的补电区域实现区域内调配进行电量补给的可行性越低，需要外部补充调配，而针对与功能电量占比越小的补电区域，其在区域内进行电量补给的可行性越高，不需要跨区域进行电量调配；

3、通过调配管理模块可以对内调区域与外补区域进行电量调配分析，为内调区域精确计算出景观电量与功能电量之间的调配数值，对外补区域进行划区域匹配分配对象，由分配对象为外补区域进行电量补给，提高电量调配效率以及保证各区域的配电量合理性；

4、通过区域分析模块可以对电量调配后的分析区域进行调配合理性的分析，结合配电表现值与合理系数对整个智慧城市的电量调配合理性是否合格进行判定，从而对整个智慧城市的各个分析区域的用电情况与配电情况进行精准监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

随着城市不断的变化、生长和发展，塑造的城市夜景照明就凝聚成石头的历史、积淀的文化结晶，供人们享用和欣赏，多样丰富的优美的城市空间和景观环境，让人们生活在其中感到舒适、愉快、健康，并有着丰富的物质生活和精神生活内涵。因此，城市夜景照明中的核心要素不仅表现为审美的特征，更是一种感性、主观的意识形态，其含义包括空间、时间、交往、活动、意义等综合内容。

实施例一

如图1所示，一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，包括管理平台，管理平台通信连接有配电分析模块、协调分析模块、调配管理模块、区域分析模块以及存储模块。

配电分析模块用于对城市分区域进行配电量分析：将城市分割为分析区域i，i=1，2，…，n，n为正整数，获取分析区域i的地理面积并标记为MJi，单位为平方千米；获取分析区域i内登记的常住人口数量并标记为SLi，获取分析区域i在L1天内的照明耗电总量并标记为HDi，通过公式PDi=α1×HDi/（α2×MJi+α3×SLi）得到分析区域i的配电系数PDi，需要说明的是，配电系数是一个反应分析区域的配电合理性的数值，配电系数的数值越大则表示分析区域的配电合理性越高；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0；通过存储模块获取到配电阈值PDmin、PDmax，其中PDmin为最小配电系数、PDmax为最大配电系数，将分析区域i的配电系数PDi与配电阈值PDmin、PDmax进行比较：若PDi≤PDmin，则判定分析区域i的照明电量分配不满足要求，将分析区域标记为补电区域；若PDmin＜PDi＜PDmax，则判定分析区域i的照明电量分配满足要求，将分析区域标记为自足区域；若PDi≥PDmax，则判定分析区域i的照明电量分配满足要求，将分析区域标记为充沛区域；按照各个区域的人口数量、面积值以及照明耗电总量来对分析区域的电量分配是否合格进行分析判定，从而根据配电分析结果对不同的分析区域执行不同的调配操作，以使得智慧城市的所有区域均能够满足电量分配要求。

微型红外夜视照明笔,其可以发射出不可见近红外激光光束，主要是配合红外夜视仪、夜晚红外线摄影摄像、红外线照明、夜间目标隐蔽指示与观测、安保摄像监视器照明、警用交通识别、反向干扰目标监视器等使用。其可以广泛应用在安全保卫、军事侦察、野外搜救、科研考察等领域。激光照明按照其用途也分为功能照明与景观照明，本申请同样可以应用在激光照明领域。

协调分析模块用于对补电区域进行内部协调分析：将补电区域在L1天内的功能照明耗电量与照明耗电总量的比值标记为功照率，功能照明耗电量为L1天内补电区域的公路照明、隧道照明所消耗电量的总量；将补电区域在L1天内的景观照明耗电量与照明耗电总量的比值标记为景照率，景观照明耗电量为L1天内补电区域的公园、广场照明所消耗电量的总量；将补电区域内的公路长度值与隧道长度值的总和标记为功能路径，将功照率与功能路径的乘积标记为功能表现值，将补电区域内的公园面积值和广场面积值的总和标记为景观面积，将景照率与景观面积的乘积标记为景观表现值，可以理解的，功能表现值的数值越大，则表示在补电区域的用电分布中功能用电的占比越大，补电区域的电量可调配性也就越低，将功能表现值与景观表现值的比值标记为协调系数XT，同理，协调系数的数值越大则表示补电区域的电量可调配性越低，通过存储模块获取到协调阈值XTmax，将协调系数XT与协调阈值XTmax进行比较：若协调系数XT大于等于协调阈值XTmax，则判定对应的补电区域的协调方式为外部协调，将对应的补电区域标记为外补区域；若协调系数XT小于协调阈值XTmax，则判定对应的补电区域的协调方式为内部协调，将对应的补电区域标记为内调区域；对补电区域的缺电性质进行判定，分析补电区域的功能电量是否可以由景观电量自行进行补充，协调分析的目的在于计算补电区域中功能电量与景观电量的占比，功能电量的占比越多则表示补充区域内的必要用电量占比越高，即对应的补电区域实现区域内调配进行电量补给的可行性越低，需要外部补充调配，而针对与功能电量占比越小的补电区域，其在区域内进行电量补给的可行性越高，不需要跨区域进行电量调配。

调配管理模块用于对内调区域与外补区域进行电量调配分析：将协调阈值与协调系数的差值标记为协调差，将协调差与协调系数的比值标记为协调比，将协调比与景观照明耗电总量的乘积标记为内调电量值，为内调区域精确计算出景观电量与功能电量之间的调配数值；将外补区域标记为补充对象，以补充对象为圆心，R1为半径画圆，将得到的圆形区域标记为匹配区域，将匹配区域中所有的充沛区域标记为匹配对象，获取匹配对象区域中心点与补充对象区域中心点的直线距离并标记为直距ZJ，获取匹配对象的配电系数PD与协调系数XT，通过公式得到匹配对象的匹配系数PP，匹配系数是一个反应匹配对象为外补区域进行电量调配的适宜程度的数值，匹配系数的数值越大则表示匹配对象为外补区域进行电量调配的适宜程度越高；其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将匹配系数数值最大的匹配对象标记为补充对象的分配对象，分配对象为补充对象进行电量调配补充，对外补区域进行划区域匹配分配对象，由分配对象为外补区域进行电量补给，提高电量调配效率以及保证各区域的配电量合理性。

区域分析模块用于对电量调配后的分析区域进行调配合理性分析：将完成电量调配的分析区域的配电系数建立配电集合，对配电集合进行方差计算得到配电表现值，配电表现值是一个反应智慧城市各个分析区域之间配电系数差异性的数值，配电表现值的数值越小则表示各个分析区域之间的配电系数差异性越小，将配电集合内子集的平均值标记为配电均值，将智慧城市内灯具总数量标记为灯数，将智慧城市在L1天内的灯具检修次数标记为检次，将检次与灯数的比值标记为检修表现值，将配电均值与检修表现值的差值标记为合理系数，通过存储模块获取到配电表现阈值与合理阈值，将配电表现值、合理系数分别与配电表现阈值、合理阈值进行比较：若配电表现值小于等于配电表现阈值且合理系数大于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配与区域用电均合格；若配电表现值小于等于配电表现阈值且合理系数小于等于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配合格但区域用电不合格；若配电表现值大于配电表现阈值且合理系数大于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配不合格但区域用电合格；若配电表现值大于配电表现阈值且合理系数小于等于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配与区域用电均不合格，对电量调配后的分析区域进行调配合理性的分析，结合配电表现值与合理系数对整个智慧城市的电量调配合理性是否合格进行判定，从而对整个智慧城市的各个分析区域的用电情况与配电情况进行精准监控。

实施例二

如图2所示，一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理方法，包括以下步骤：

步骤一：采用配电分析模块对城市分区域进行配电量分析并得到分析区域的配电系数，通过配电系数的数值大小将分析区域判定为补电区域、自足区域以及充沛区域；

步骤二：采用协调分析模块对补电区域进行内部协调分析并得到补电区域的协调系数，通过协调系数的数值大小将补电区域判定为内调区域与外补区域；

步骤三：采用调配管理模块对内调区域与外补区域进行电量调配分析，为内调区域分析得到内调电量值，为外补区域进行分配对象的匹配；

步骤四：采用区域分析模块对电量调配后的分析区域进行调配合理性分析并得到配电表现值与合理系数，通过配电表现值与合理系数的数值大小分别对智慧城市的电量调配与区域用电的合理性进行判定。

一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，工作时，配电分析模块对城市分区域进行配电量分析并得到分析区域的配电系数，通过配电系数的数值大小将分析区域判定为补电区域、自足区域以及充沛区域；协调分析模块对补电区域进行内部协调分析并得到补电区域的协调系数，通过协调系数的数值大小将补电区域判定为内调区域与外补区域；采用调配管理模块对内调区域与外补区域进行电量调配分析，为内调区域分析得到内调电量值，为外补区域进行分配对象的匹配。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式PDi=α1×HDi/（α2×MJi+α3×SLi）；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的配电系数；将设定的配电系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为3.87、2.54和2.13；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的配电系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如配电系数与照明耗电总量的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，包括管理平台，其特征在于，所述管理平台通信连接有配电分析模块、协调分析模块、调配管理模块、区域分析模块以及存储模块；

配电分析模块用于对智慧城市分区域进行配电量分析并得到分析区域的配电系数，通过配电系数的数值大小将分析区域判定为补电区域、自足区域以及充沛区域；

协调分析模块用于对补电区域进行内部协调分析并得到补电区域的协调系数，通过协调系数的数值大小将补电区域判定为内调区域与外补区域；

调配管理模块用于对内调区域与外补区域进行电量调配分析，为内调区域分析得到内调电量值，为外补区域进行分配对象的匹配；

区域分析模块用于对电量调配后的分析区域进行调配合理性分析并得到配电表现值与合理系数，通过配电表现值与合理系数的数值大小分别对智慧城市的电量调配与区域用电的合理性进行判定；

协调分析模块对补电区域进行内部协调分析的具体过程包括：将补电区域在L1天内的功能照明耗电量与照明耗电总量的比值标记为功照率，将补电区域在L1天内的景观照明耗电量与照明耗电总量的比值标记为景照率，将补电区域内的公路长度值与隧道长度值的总和标记为功能路径，将功照率与功能路径的乘积标记为功能表现值；将补电区域内的公园面积值和广场面积值的总和标记为景观面积，将景照率与景观面积的乘积标记为景观表现值，将功能表现值与景观表现值的比值标记为协调系数XT；

内调区域与外补区域的判定过程包括：通过存储模块获取到协调阈值XTmax，将协调系数XT与协调阈值XTmax进行比较：

若协调系数XT大于等于协调阈值XTmax，则判定对应的补电区域的协调方式为外部协调，将对应的补电区域标记为外补区域；

若协调系数XT小于协调阈值XTmax，则判定对应的补电区域的协调方式为内部协调，将对应的补电区域标记为内调区域；

调配管理模块对内调区域进行电量调配分析的具体过程包括：将协调阈值与协调系数的差值标记为协调差，将协调差与协调系数的比值标记为协调比，将协调比与景观照明耗电总量的乘积标记为内调电量值；

调配管理模块对外补区域进行电量调配分析的具体过程包括：将外补区域标记为补充对象，以补充对象为圆心，R1为半径画圆，将得到的圆形区域标记为匹配区域，将匹配区域中所有的充沛区域标记为匹配对象，获取匹配对象区域中心点与补充对象区域中心点的直线距离并标记为直距ZJ，获取匹配对象的配电系数PD与协调系数XT，通过对直距ZJ、配电系数PD以及协调系数XT通过公式进行数值计算得到匹配对象的匹配系数PP；将匹配系数数值最大的匹配对象标记为补充对象的分配对象，分配对象为补充对象进行电量调配补充；其中β1、β2以及β3均为比例系数；

区域分析模块对电量调配后的分析区域进行调配合理性分析的具体过程包括：将完成电量调配的分析区域的配电系数建立配电集合，对配电集合进行方差计算得到配电表现值；

将配电集合内子集的平均值标记为配电均值，将智慧城市内灯具总数量标记为灯数，将智慧城市在L1天内的灯具检修次数标记为检次，将检次与灯数的比值标记为检修表现值，将配电均值与检修表现值的差值标记为合理系数；

对智慧城市的电量调配与区域用电的合理性进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到配电表现阈值与合理阈值，将配电表现值、合理系数分别与配电表现阈值、合理阈值进行比较：

若配电表现值小于等于配电表现阈值且合理系数大于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配与区域用电均合格；

若配电表现值小于等于配电表现阈值且合理系数小于等于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配合格但区域用电不合格；

若配电表现值大于配电表现阈值且合理系数大于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配不合格但区域用电合格；

若配电表现值大于配电表现阈值且合理系数小于等于合理阈值，则判定智慧城市的电量调配与区域用电均不合格。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，其特征在于，配电分析模块对城市分区域进行配电量分析的具体过程包括：将城市分割为分析区域i，i=1，2，…，n，n为正整数，获取分析区域i的地理面积并标记为MJi，获取分析区域i内登记的常住人口数量并标记为SLi，获取分析区域i在L1天内的照明耗电总量并标记为HDi，通过对MJi、SLi以及HDi进行数值计算得到分析区域i的配电系数PDi。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像通信的智慧城市激光照明管理系统，其特征在于，补电区域、自足区域以及充沛区域的判定过程包括：通过存储模块获取到配电阈值PDmin、PDmax，其中PDmin为最小配电系数、PDmax为最大配电系数，将分析区域i的配电系数PDi与配电阈值PDmin、PDmax进行比较：

若PDi≤PDmin，则判定分析区域i的照明电量分配不满足要求，将分析区域标记为补电区域；

若PDmin＜PDi＜PDmax，则判定分析区域i的照明电量分配满足要求，将分析区域标记为自足区域；

若PDi≥PDmax，则判定分析区域i的照明电量分配满足要求，将分析区域标记为充沛区域。