CN116887488A - 一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法，包括交通照明灯具、交通监控服务器和边缘计算服务器，所述交通照明灯具的控制单元从所述交通监控服务器获取所述交通照明灯具周边的交通监控装置，所述边缘计算服务器从所述交通监控装置的实时监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，计算所述外部光源到达所述交通照明灯具的照明范围的外部光源照度，使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度以及对应的所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度，所述控制单元将所述照明单元的亮度调节为所述目标亮度，能够充分利用环境光源来提升城市道路交通照明效果，具有低能耗，照明效果好的特点。

Description

一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及智慧城市技术领域，特别涉及一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法。

背景技术

智慧城市是物联网技术、传感技术和大数据技术与城市管理和城市服务深度融合的产物，城市道路作为支撑城市经济发展的基础设施，城市道路的交通照明控制是智慧城市的一个重要组成部分。随着智慧城市以及照明相关技术的发展，交通照明在智能化、低能耗以及照明效果等各个方面都得到了较大的提升。目前的交通照明控制技术通常采用按片区统一控制的方式，在一些进一步的优化方案中，还通过在城市各个片区安装光线传感器，据此来对交通照明灯具进行控制以提升照明控制的智能化，但目前的交通照明控制方案由于精细化不足，在能源方面仍然存在巨大的浪费，城市环境下除了路灯等交通照明光源之外，还存在很多其它光源，例如建筑灯光、车辆灯光等高亮度光源，同时云层反光或者月光等自然光源也会对城市道路照明产生一定的影响，目前采用统一控制的方案要将城市道路的交通照明光源的亮度控制在一个相对节能的范围内非常困难，而由于上述除路灯外的其它光源在亮度大小、持续时间、照明范围等方面是复杂多变难以预测的，采用光线传感器来动态控制路灯的亮度会导致灯光亮度不断地发生变化甚至是大幅度的变化，产生恶劣的视觉效果的同时也会降低路灯的使用寿命。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法，能够充分利用环境光源来提升城市道路交通照明效果，具有低能耗，照明效果好的特点。

有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种用于城市道路的交通照明控制系统，包括安装在城市道路中的交通照明灯具以及与所述交通照明灯具连接的交通监控服务器和边缘计算服务器，所述交通照明灯具包括照明单元、通信单元、存储单元和控制单元，所述交通照明灯具通过所述通信单元与所述交通监控服务器以及所述边缘计算服务器建立通信连接，所述控制单元从所述交通监控服务器获取所述交通照明灯具周边的交通监控装置并将所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息保存在所述存储单元中，所述控制单元将所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息发送给所述边缘计算服务器以使所述边缘计算服务器从所述交通监控装置中获取实时监控影像，从所述实时监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，计算所述外部光源到达所述交通照明灯具的照明范围的外部光源照度，从而计算出使所述照明范围达到目标亮度范围时所述交通照明灯具提供的目标照度，根据所述目标照度计算所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度，所述控制单元将所述照明单元的亮度调节为所述目标亮度。

本发明的第二方面提出了一种用于城市道路的交通照明控制方法，包括：

配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围，所述照明范围为所述交通照明灯具的最小可接受照度边界或者最大照度差边界所确定的范围；

从交通监控服务器获取并存储所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息，所述交通监控装置与所述交通照明灯具的距离小于或等于预设的距离阈值，所述交通监控装置的信息包括所述交通监控装置的位置坐标以及监控范围；

从所述交通监控装置中获取监控影像，所述监控影像包括所述交通照明灯具周边的环境影像；

从所述监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，所述外部光源包括除所述交通照明灯具外的其它自然光源和非自然光源；

计算使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度，所述照明范围的目标照度为所述交通照明灯具提供的照度与所述外部光源提供的照度之和；

根据所述交通照明灯具提供的照度计算所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度；

将所述交通照明灯具的亮度调节为所述目标亮度。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的最小照度阈值或者最大照度差阈值；

根据所述最小照度阈值计算所述交通照明灯具的最小可接受照度边界的距离；或者，

根据所述最大照度差阈值计算所述交通照明灯具的最大照度差边界的距离；

获取所述交通照明灯具的安装参数，所述安装参数包括所述交通照明灯具的安装位置、安装高度以及照射角度；

在所述交通照明灯具的安装参数的基础上结合所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离确定所述交通照明灯具的照明范围。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，在所述交通照明灯具的安装参数的基础上结合所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离确定所述交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的位置坐标、安装高度/>、光束角/>和照射角度，所述照射角度包括方位角/>和高度角/>；

构建所述交通照明灯具的光轴，所述光轴为穿过所述交通照明灯具的中心延着所述交通照明灯具的照射方向延伸的射线；

计算所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的中心点的坐标：

；

计算所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的最大照明边界中的第一远点、近点以及第一水平点分别与所述中心点的距离：

，

其中为所述第一远点与所述中心点的距离，/>为所述近点与所述中心点的距离，/>为所述第一水平点与所述中心点的距离且：

；

基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点；

将所述近点、所述第二水平点以及所述第二远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点；

将所述近点、所述第二水平点以及所述第二远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，在基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点的步骤之前，还包括：

计算所述第一远点与所述交通照明灯具的距离：

；

计算所述第一水平点与所述交通照明灯具的距离：

；

判断所述第一远点与所述交通照明灯具的距离是否大于所述最小可接受照度边界的距离/>或者所述最大照度差边界的距离/>，以及判断所述第一水平点与所述交通照明灯具的距离是否大于所述最小可接受照度边界的距离/>或者所述最大照度差边界的距离/>；

当或者/>时，确定所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点；

当或者/>时，确定所述中心点与所述第一水平点之间不存在所述第二水平点；

当所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点，且所述中心点与所述水平点之间不存在所述第二水平点时，将所述近点、所述第一水平点以及所述第一远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，从所述监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源的步骤具体包括：

判断所述监控影像是否存在光源；

当所述监控影像中存在光源时，获取所述监控影像中的每个光源的照明范围；

判断所述监控影像中的光源的照明范围是否与所述交通照明灯具的照明范围存在交集；

当所述监控影像中的光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集时，识别所述监控影像中的光源的持续性特征；

将所述监控影像中持续性特征符合要求的光源确定为所述交通照明灯具对应的外部光源。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，识别所述监控影像中的光源的持续性特征的步骤具体包括：

根据所述监控影像中的光源在一段时间内的移动情况将所述监控影像中的光源区分所述监控影像中的静态光源和动态光源；

将所述监控影像中的静态光源确定为具备持续性特征；

当所述监控影像中存在动态光源时，根据所述动态光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的持续时间和/或间歇时间判断所述动态光源是否具备持续性特征。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，根据所述动态光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的持续时间和/或间歇时间判断所述动态光源是否具备持续性特征的步骤具体包括：

获取预先配置的动态光源具备持续性特征的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的间歇时间阈值；

识别所述动态光源的类型；

当所述动态光源为车灯时，计算车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的平均间歇时间小于所述间歇时间阈值的最小车流量；

获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值；

当所述车流量历史数据的统计平均值大于所述最小车流量时，确定当前时段的车灯作为动态光源具备持续性特征。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，计算车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的平均间歇时间小于所述间歇时间阈值的最小车流量的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的平均车速以及所述间歇时间阈值/>；

从所述监控影像中监测得到每一辆车的车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围之间存在交集的平均时长；

计算对应所述间歇时间阈值的平均车距：

；

基于所述平均车距计算所述最小车流量：

，

其中为单位换算因子，/>为所述交通照明灯具所在路段的单向车道数量。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，在获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值的步骤之后，还包括：

获取所述交通照明灯具所在路段的实时车流量；

计算所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值与所述实时车流量之间的差值；

当所述统计平均值与所述实时车流量之间的差值大于预设的车流量阈值时，基于所述实时车流量判断所述车灯作为动态光源是否具备持续性特征。

本发明提出了一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法，包括交通照明灯具、交通监控服务器和边缘计算服务器，所述交通照明灯具的控制单元从所述交通监控服务器获取所述交通照明灯具周边的交通监控装置，所述边缘计算服务器从所述交通监控装置的实时监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，计算所述外部光源到达所述交通照明灯具的照明范围的外部光源照度，使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度以及对应的所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度，所述控制单元将所述照明单元的亮度调节为所述目标亮度，能够充分利用环境光源来提升城市道路交通照明效果，具有低能耗，照明效果好的特点。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种用于城市道路的交通照明控制系统的示意图；

图2是本发明一个实施例提供的一种用于城市道路的交通照明控制方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的交通照明装置的照明范围在垂直方向上的示意图；

图4是本发明一个实施例提供的交通照明装置的照明范围在水平方向上的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施方式”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

下面参照附图来描述根据本发明一些实施方式提供的一种用于城市道路的交通照明控制系统及其控制方法。

如图1所示，本发明的第一方面提出了一种用于城市道路的交通照明控制系统，包括安装在城市道路中的交通照明灯具以及与所述交通照明灯具连接的交通监控服务器和边缘计算服务器，所述交通照明灯具包括照明单元、通信单元、存储单元和控制单元，所述交通照明灯具通过所述通信单元与所述交通监控服务器以及所述边缘计算服务器建立通信连接，所述控制单元从所述交通监控服务器获取所述交通照明灯具周边的交通监控装置并将所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息保存在所述存储单元中，所述控制单元将所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息发送给所述边缘计算服务器以使所述边缘计算服务器从所述交通监控装置中获取实时监控影像，从所述实时监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，计算所述外部光源到达所述交通照明灯具的照明范围的外部光源照度，从而计算出使所述照明范围达到目标亮度范围时所述交通照明灯具提供的目标照度，根据所述目标照度计算所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度，所述控制单元将所述照明单元的亮度调节为所述目标亮度。

具体的，本发明所称的交通照明灯具安装在城市道路中包括将交通照明灯具安装在城市道路两侧或中间的路灯灯杆上，或者安装在天桥、隧道的建筑主体上。所述交通照明灯具周边的交通监控装置是指在地理位置上临近于所述交通照明灯具的安装位置的交通监控装置，具体的，可以通过设定一定距离范围来限定“临近于”所代表的范围，例如可以在50米-500米的范围内取值作为表示“临近于”的距离范围。所述交通监控装置的信息包括所述交通监控装置的位置坐标以及监控范围，其监控范围以方位角范围进行表示。

在边缘计算技术日益成熟的大背景下，强大的边缘计算能力使得以更小的粒度对城市交通照明的精细化控制成为了可能，本发明通过在每个交通照明灯具上集成直接与边缘计算服务器、交通监控服务器通信的控制单元，基于交通监控服务器提供的交通监控数据引入外部光源对每个交通照明灯具的照明范围的影响，直接利用强大的边缘计算能力实现每个交通照明灯具的独立控制，使得交通照明灯具的控制更加精细化。

如图2所示，本发明的第二方面提出了一种用于城市道路的交通照明控制方法，所述交通照明控制方法应用于所述用于城市道路的交通照明控制系统，包括：

配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围，所述照明范围为所述交通照明灯具的最小可接受照度边界或者最大照度差边界所确定的范围；

从交通监控服务器获取并存储所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息，所述交通监控装置与所述交通照明灯具的距离小于或等于预设的距离阈值，所述交通监控装置的信息包括所述交通监控装置的位置坐标以及监控范围；

从所述交通监控装置中获取监控影像，所述监控影像包括所述交通照明灯具周边的环境影像；

从所述监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，所述外部光源包括除所述交通照明灯具外的其它自然光源和非自然光源；

计算使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度，所述照明范围的目标照度为所述交通照明灯具提供的照度与所述外部光源提供的照度之和；

根据所述交通照明灯具提供的照度计算所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度；

将所述交通照明灯具的亮度调节为所述目标亮度。

在本发明的技术方案中，所述交通照明灯具指的是安装在城市道路旁用于为汽车、行人或者其它交通工具提供照明特别是夜间照明的灯具，其包括但不限于路灯、隧道灯以及道路景观照明灯等。灯具所产生的照度随着距离的增加而减小，所述最小可接受照度边界是指所述交通照明灯具提供的照度小于预设的最小照度阈值的距离范围对应的边界，所述预设的最小照度阈值即为所述最小可接受照度，即超出所述最小可接受照度边界后，所述交通照明灯具所提供的照度低于预期。所述最大照度差边界是指照度与标准距离照度之间的差值大于或等于预设的最大照度差阈值的距离范围对应的边界，即在该距离处的照度值与标准距离的照度值之差大于或等于预设的最大照度差阈值。

所述交通照明灯具周边的交通监控装置包括视频监控装置和图像监控装置。视频监控装置所提供的监控影像为视频格式，即其所提供的所述交通照明灯具周边的环境影像可以认为在时间上是连续的。而图像监控装置则是以一个相对较低的频率拍摄图片，其所提供的监控影像为有较长时间间隔的图片格式。

从交通监控服务器获取所述交通照明灯具周边的交通监控装置的步骤具体包括：

所述控制单元向所述交通监控服务器发送所述交通照明灯具的位置坐标；

所述交通监控服务器根据预设的距离阈值确定所述交通照明灯具周边的交通监控装置并向所述交通照明灯具的控制器返回所述交通监控装置的信息；

所述控制单元接收并存储所述交通监控装置的信息；

所述控制单元将当前交通照明灯具与所述交通监控装置绑定。

所述外部光源是指向所述交通照明灯具的照明范围提供照度的除了所述交通照明灯具本身以外的其它光源，即所述外部光源包括除所述交通照明灯具外的其它自然光源和非自然光源，所述自然光源包括如日光、月光以及云层反光等由自然环境产生的光源，所述非自然光源包括但不限于建筑灯光、景观灯以及车灯等人造光源。应当知道的是，对于每一个交通照明灯具的照明范围，所述外部光源也包括临近的其它交通照明灯具。

计算使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度的步骤具体包括：

根据每个外部光源与所述交通照明灯具的照明范围的相对位置计算每个外部光源向所述交通照明灯具的照明范围内每个坐标位置处提供的照度；

计算所述交通照明灯具的照明范围内每个坐标位置由所述外部光源提供的照度之和，将其确定为对应坐标位置的环境照度；

确定所述交通照明灯具的照明范围内平均环境照度小于预设阈值的低照度区域；

将所述目标照度与所述低照度区域的平均环境照度之差确定为所述交通照明灯具提供的照度。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的最小照度阈值或者最大照度差阈值；

根据所述最小照度阈值计算所述交通照明灯具的最小可接受照度边界的距离；或者，

根据所述最大照度差阈值计算所述交通照明灯具的最大照度差边界的距离；

获取所述交通照明灯具的安装参数，所述安装参数包括所述交通照明灯具的安装位置、安装高度以及照射角度；

在所述交通照明灯具的安装参数的基础上结合所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离确定所述交通照明灯具的照明范围。

具体的，所述最小可接受照度边界的距离是指所述最小可接受照度边界与所述交通照明灯具的距离，同样的，所述最大照度差边界的距离是指所述最大照度差边界与所述交通照明灯具的距离。

对于照明角度垂直向下的交通照明灯具，配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取预先配置的对应所述交通照明灯具类型的最大照明距离和所述交通照明灯具的安装高度/>，所述最大照明距离/>是根据所述交通照明灯具的最小可接受照度或者最大照度差异为边界确定的照明距离；

根据所述交通照明灯具类型的最大照明距离和所述安装高度/>计算所述交通照明灯具的照明半径：

；

将以所述交通照明灯具所在位置为中心的，半径为所述照明半径的圆形地面区域确定为所述交通照明灯具的照明范围。

在本发明的一些实施方式中，根据所述最小照度阈值计算所述交通照明灯具的最小可接受照度边界的距离的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的最大发光强度以及预先配置的最小照度阈值/>；

计算所述交通照明灯具的最小可接受照度边界的距离：

，

其中为标准亮度系数，/>为空气中的光强衰减因子。

具体的，所述交通照明灯具的最大发光强度为所述交通照明灯具在规定的工作电压下所能输出的发光强度的最大值，其对应的是所述交通照明灯具的最大输出功率。由于交通照明灯具通常不会在最大输出功率下长时间工作，因此需要配置一个标准亮度系数/>来定义所述交通照明灯具的日常工作亮度，所述标准亮度系数/>通常在60%~80%之间取值。

在本发明另一些实施方式中，根据所述最大照度差阈值计算所述交通照明灯具的最大照度差边界的距离的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的最大发光强度以及预先配置的最大照度差阈值；

计算所述交通照明灯具的标准距离照度：

，

其中为标准亮度系数，/>为空气中的光强衰减因子，/>为预设的标准距离；

根据所述标准距离照度以及所述最大照度差阈值/>计算所述交通照明灯具的最大照度差边界的距离：

。

所述标准距离根据不同灯具的类型和最大发光强度/>的不同而配置为不同的数值，也可以配置为统一的数值，例如可以将其配置为0.5米到1米之间的任意数值。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，在所述交通照明灯具的安装参数的基础上结合所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离确定所述交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的位置坐标、安装高度/>、光束角/>和照射角度，所述照射角度包括方位角/>和高度角/>；

构建所述交通照明灯具的光轴，所述光轴为穿过所述交通照明灯具的中心延着所述交通照明灯具的照射方向延伸的射线；

计算所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的中心点的坐标：

；

计算所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的最大照明边界中的第一远点、近点以及第一水平点分别与所述中心点的距离：

，

其中为所述第一远点与所述中心点的距离，/>为所述近点与所述中心点的距离，/>为所述第一水平点与所述中心点的距离且：

；

基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点；

将所述近点、所述第二水平点以及所述第二远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

具体的，在获取所述交通照明灯具的位置坐标、安装高度/>和照射角度的步骤之前，还包括：

构建与地面平行的平面坐标系，所述平面坐标系为正交平面坐标系。如图3所示，所述交通照明灯具所在位置坐标具体为所述交通照明灯具的安装位置垂直投影到所述平面坐标系上的坐标。所述安装高度为所述交通照明灯具的安装位置的离地高度。所述光束角/>为所述交通照明灯具的照明光束的最大张角。所述照射角度中的方位角/>为所述交通照明灯具的照射方向投影到所述平面坐标系上后与所述平面坐标系中的基准方向（例如可以将两个正交坐标轴之中的任一个坐标轴的正向或反向延伸方向定义为基准方向）之间的夹角，所述照射角度中的高度角/>为所述交通照明灯具的照射方向与垂直方向（重力方向）之间的夹角。所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的中心点为所述交通照明灯具的光轴与地面的交点。如图4所示，所述第一水平点为经过所述中心点且垂直于所述近点与所述远点的连线与所述最大照明边界的交点，因此所述第一水平点在所述中心点的两侧各有一个。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，在基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点的步骤之前，还包括：

计算所述第一远点与所述交通照明灯具的距离：

；

计算所述第一水平点与所述交通照明灯具的距离：

；

判断所述第一远点与所述交通照明灯具的距离是否大于所述最小可接受照度边界的距离/>或者所述最大照度差边界的距离/>，以及判断所述第一水平点与所述交通照明灯具的距离是否大于所述最小可接受照度边界的距离/>或者所述最大照度差边界的距离/>；

当或者/>时，确定所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点；

当或者/>时，确定所述中心点与所述第一水平点之间不存在所述第二水平点；

当所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点，且所述中心点与所述水平点之间不存在所述第二水平点时，将所述近点、所述第一水平点以及所述第一远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

在上述实施方式的技术方案中，考虑到交通照明灯具的应用场合较多，安装环境复杂，不同应用场合下对所述交通照明灯具的结构、造型要求会有所不同，因此会出现一些高亮度的交通照明灯具上安装有将光束角限制在一个较小范围的情况，在这些情况下，则会发生所述中心点与所述第一水平点之间不存在所述第二水平点，或者所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点的情况。同理，在本发明的一些实施方式中，当所述中心点与所述第一远点之间存在所述第二远点，但所述中心点与所述第一水平点之间不存在所述第二水平点时，将所述近点、所述第一水平点以及所述第二远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，从所述监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源的步骤具体包括：

判断所述监控影像是否存在光源；

当所述监控影像中存在光源时，获取所述监控影像中的每个光源的照明范围；

判断所述监控影像中的光源的照明范围是否与所述交通照明灯具的照明范围存在交集；

当所述监控影像中的光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集时，识别所述监控影像中的光源的持续性特征；

将所述监控影像中持续性特征符合要求的光源确定为所述交通照明灯具对应的外部光源。

在上述实施方式的技术方案中，具备持续性特征的光源是指该光源对所述交通照明灯具的照明范围存在持续性的影响，即持续向所述交通照明灯具的照明范围提供照度，其持续时间满足预设的时间要求。在本发明中所称的持续性的影响，除了对所述交通照明灯具的照明范围提供不间断的照明之外，还包括以较高频率间歇性地对所述交通照明灯具的照明范围提供照明，其平均间隔时间小于预设的间隔时间阈值。对于不具备持续性特征的动态光源，将其从所述外部光源中剔除，在计算使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度的步骤中，不考虑所述动态光源所提供的照度。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，识别所述监控影像中的光源的持续性特征的步骤具体包括：

根据所述监控影像中的光源在一段时间内的移动情况将所述监控影像中的光源区分所述监控影像中的静态光源和动态光源；

将所述监控影像中的静态光源确定为具备持续性特征；

当所述监控影像中存在动态光源时，根据所述动态光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的持续时间和/或间歇时间判断所述动态光源是否具备持续性特征。

在上述实施方式的技术方案中，所述静态光源为与所述交通监控装置的相对位置不发生变化的光源，例如所述交通监控装置拍摄范围内的建筑灯光，处于静止状态且照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的静态光源能够不间断地对所述交通照明灯具的照明范围提供照明。所述动态光源为与所述交通监控装置的相对位置随时间变化的光源，例如移动中的汽车的灯光。优选的，上述实施方式中的一段时间可以配置为一个相对较短的时间，例如可以将其配置为15秒到1分钟之间的任一时间，即当一个光源在15秒内未发生移动时，则将其确定为静态光源。应当知道的是，静态光源和动态光源并不是固定不变的，当一个光源被确定为静态光源或动态光源后，根据监控影像中对该光源的跟踪情况来变更其光源类型，变更光源类型的前提是该光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围仍然存在交集。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，根据所述动态光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的持续时间和/或间歇时间判断所述动态光源是否具备持续性特征的步骤具体包括：

获取预先配置的动态光源具备持续性特征的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的间歇时间阈值；

识别所述动态光源的类型；

当所述动态光源为车灯时，计算车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的平均间歇时间小于所述间歇时间阈值的最小车流量；

获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值；

当所述车流量历史数据的统计平均值大于所述最小车流量时，确定当前时段的车灯作为动态光源具备持续性特征。

在上述实施方式的技术方案中，所述动态光源为道路上行驶车辆的车灯时，其指代的并不是特定一辆车的车灯，而是道路上同向行驶的经过该路段的所有车辆的车灯的集合。所述交通监控服务器基于所述交通监控装置获取的城市道路的历史交通数据统计每条城市道路在各个时段的车流量，高峰时段的繁忙城市道路上车流量大，车灯向交通照明灯具的照明范围所提供的照度较大，反之，对于非高峰时段或者非繁忙路段，其车流量较小，与交通照明灯具的照明范围有交集的车灯在时间维度上具有较长的间隔，即车灯作为动态光源具有较长的间歇时间，则视为其不具备持续性特征。

采用上述实施方式的技术方案，每个交通照明灯具可以根据其照明范围受到的外部光源的影响来独立调节其亮度，同时对于同一路段的不同交通照明灯具，其根据由所述交通监控服务器统一分析得到的车流量统计数据来计算其照明范围受到的车灯的影响，使得同一路段的交通照明灯具的照明范围的照明效果具有一定的一致性，避免实时车流量的大幅波动引起所述交通照明灯具的亮度的大幅变化。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，计算车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的平均间歇时间小于所述间歇时间阈值的最小车流量的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的平均车速以及所述间歇时间阈值/>；

从所述监控影像中监测得到每一辆车的车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围之间存在交集的平均时长；

计算对应所述间歇时间阈值的平均车距：

；

基于所述平均车距计算所述最小车流量：

，/>

其中为单位换算因子，/>为所述交通照明灯具所在路段的单向车道数量。

所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的平均车速为所述交通监控服务器基于所述交通监控装置获取的城市道路的历史交通数据统计每条城市道路在各个时段的平均车速。

通常车流量的单位为“辆/小时”，车速的单位为“公里/小时”，而车距一般以“米”为单位进行统计，因此为了保证计算单位的一致性，在计算所述最小车流量时，需要引入单位换算因子，在使用上述计算单位时，所述单位换算因子/>为1000。

进一步的，在上述的用于城市道路的交通照明控制方法中，在获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值的步骤之后，还包括：

获取所述交通照明灯具所在路段的实时车流量；

计算所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值与所述实时车流量之间的差值；

当所述统计平均值与所述实时车流量之间的差值大于预设的车流量阈值时，基于所述实时车流量判断所述车灯作为动态光源是否具备持续性特征。

应当知道的是，由于所述交通监控服务器统计的车流量为经验数值，与实际车流量之间会有一定的差异，因此在本发明的交通照明控制方法中，还包括实时从所述交通监控服务器中获取城市道路的实时车流量，当所述车流量历史数据的统计平均值与所述实时车流量差异较大且持续一段时间时，结合所述实时车流量对所述交通照明灯具的亮度进行控制。例如，当所述实际车流量远小于所述车流量历史数据的统计平均值且持续时间超过预设的时间阈值时，则视为其不具备持续性特征。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，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利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种用于城市道路的交通照明控制系统，其特征在于，包括安装在城市道路中的交通照明灯具以及与所述交通照明灯具连接的交通监控服务器和边缘计算服务器，所述交通照明灯具包括照明单元、通信单元、存储单元和控制单元，所述交通照明灯具通过所述通信单元与所述交通监控服务器以及所述边缘计算服务器建立通信连接，所述控制单元从所述交通监控服务器获取所述交通照明灯具周边的交通监控装置并将所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息保存在所述存储单元中，所述控制单元将所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息发送给所述边缘计算服务器以使所述边缘计算服务器从所述交通监控装置中获取实时监控影像，从所述实时监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，计算所述外部光源到达所述交通照明灯具的照明范围的外部光源照度，从而计算使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度以及对应的所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度，所述控制单元将所述照明单元的亮度调节为所述目标亮度。

2.一种用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，包括：

配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围，所述照明范围为所述交通照明灯具的最小可接受照度边界或者最大照度差边界所确定的范围；

从交通监控服务器获取并存储所述交通照明灯具周边的交通监控装置的信息，所述交通监控装置与所述交通照明灯具的距离小于或等于预设的距离阈值，所述交通监控装置的信息包括所述交通监控装置的位置坐标以及监控范围；

从所述交通监控装置中获取监控影像，所述监控影像包括所述交通照明灯具周边的环境影像；

从所述监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源，所述外部光源包括除所述交通照明灯具外的其它自然光源和非自然光源；

计算使所述交通照明灯具的照明范围达到目标照度时所述交通照明灯具提供的照度，所述照明范围的目标照度为所述交通照明灯具提供的照度与所述外部光源提供的照度之和；

根据所述交通照明灯具提供的照度计算所述交通照明灯具的照明单元的目标亮度；

将所述交通照明灯具的亮度调节为所述目标亮度。

3.根据权利要求2所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，配置城市道路中的交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的最小照度阈值或者最大照度差阈值；

根据所述最小照度阈值计算所述交通照明灯具的最小可接受照度边界的距离；或者，

根据所述最大照度差阈值计算所述交通照明灯具的最大照度差边界的距离；

获取所述交通照明灯具的安装参数，所述安装参数包括所述交通照明灯具的安装位置、安装高度以及照射角度；

在所述交通照明灯具的安装参数的基础上结合所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离确定所述交通照明灯具的照明范围。

4.根据权利要求3所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，在所述交通照明灯具的安装参数的基础上结合所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离确定所述交通照明灯具的照明范围的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具的位置坐标、安装高度/>、光束角/>和照射角度，所述照射角度包括方位角/>和高度角/>；

构建所述交通照明灯具的光轴，所述光轴为穿过所述交通照明灯具的中心延着所述交通照明灯具的照射方向延伸的射线；

计算所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的中心点的坐标：

；

计算所述交通照明灯具的照明光束照射到地面的最大照明边界中的第一远点、近点以及第一水平点分别与所述中心点的距离：

，

其中为所述第一远点与所述中心点的距离，/>为所述近点与所述中心点的距离，/>为所述第一水平点与所述中心点的距离且：

；

基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点；

将所述近点、所述第二水平点以及所述第二远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

5.根据权利要求4所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，在基于所述最小可接受照度边界的距离或者所述最大照度差边界的距离在所述中心点与所述第一远点之间确定第二远点，以及在所述中心点与所述水平点之间确定第二水平点的步骤之前，还包括：

计算所述第一远点与所述交通照明灯具的距离：

；

计算所述第一水平点与所述交通照明灯具的距离：

；

判断所述第一远点与所述交通照明灯具的距离是否大于所述最小可接受照度边界的距离/>或者所述最大照度差边界的距离/>，以及判断所述第一水平点与所述交通照明灯具的距离是否大于所述最小可接受照度边界的距离/>或者所述最大照度差边界的距离/>；

当或者/>时，确定所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点；

当或者/>时，确定所述中心点与所述第一水平点之间不存在所述第二水平点；

当所述中心点与所述第一远点之间不存在所述第二远点，且所述中心点与所述水平点之间不存在所述第二水平点时，将所述近点、所述第一水平点以及所述第一远点之间的范围确定为所述交通照明灯具的照明范围。

6.根据权利要求2所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，从所述监控影像中解析得到所述交通照明灯具对应的外部光源的步骤具体包括：

判断所述监控影像是否存在光源；

当所述监控影像中存在光源时，获取所述监控影像中的每个光源的照明范围；

判断所述监控影像中的光源的照明范围是否与所述交通照明灯具的照明范围存在交集；

当所述监控影像中的光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集时，识别所述监控影像中的光源的持续性特征；

将所述监控影像中持续性特征符合要求的光源确定为所述交通照明灯具对应的外部光源。

7.根据权利要求6所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，识别所述监控影像中的光源的持续性特征的步骤具体包括：

根据所述监控影像中的光源在一段时间内的移动情况将所述监控影像中的光源区分所述监控影像中的静态光源和动态光源；

将所述监控影像中的静态光源确定为具备持续性特征；

当所述监控影像中存在动态光源时，根据所述动态光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的持续时间和/或间歇时间判断所述动态光源是否具备持续性特征。

8.根据权利要求7所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，根据所述动态光源的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的持续时间和/或间歇时间判断所述动态光源是否具备持续性特征的步骤具体包括：

获取预先配置的动态光源具备持续性特征的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的间歇时间阈值；

识别所述动态光源的类型；

当所述动态光源为车灯时，计算车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的平均间歇时间小于所述间歇时间阈值的最小车流量；

获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值；

当所述车流量历史数据的统计平均值大于所述最小车流量时，确定当前时段的车灯作为动态光源具备持续性特征。

9.根据权利要求8所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，计算车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围存在交集的平均间歇时间小于所述间歇时间阈值的最小车流量的步骤具体包括：

获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的平均车速以及所述间歇时间阈值；

从所述监控影像中监测得到每一辆车的车灯的照明范围与所述交通照明灯具的照明范围之间存在交集的平均时长；

计算对应所述间歇时间阈值的平均车距：

；

基于所述平均车距计算所述最小车流量：

，

其中为单位换算因子，/>为所述交通照明灯具所在路段的单向车道数量。

10.根据权利要求8所述的用于城市道路的交通照明控制方法，其特征在于，在获取所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值的步骤之后，还包括：

获取所述交通照明灯具所在路段的实时车流量；

计算所述交通照明灯具所在路段对应当前时段的车流量历史数据的统计平均值与所述实时车流量之间的差值；

当所述统计平均值与所述实时车流量之间的差值大于预设的车流量阈值时，基于所述实时车流量判断所述车灯作为动态光源是否具备持续性特征。