CN117557006A - 一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，涉及照明管理领域，包括：管控模块，用于作为各功能模块的核心控制端，进行照明控制指令的传递；登记模块，用于待布置和已布置的城市路灯身份登记，记录路灯的相关信息，并分配唯一的标识符；电采集模块，用于通过连接到路灯的电源线路，在路灯的运行状态下获取电流和电压信息，实时监测和记录路灯的用电情况，提供用电数据；实现对路灯亮度和开启时间的精确控制，根据光亮程度和天气信息，合理调整路灯的亮度和开启时间，避免能源的浪费，实现能源的有效利用，从而降低能源成本，评估路灯的布置是否需要调整，以适应不同路段的需求，优化城市照明布局。

Description

一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台

技术领域

本发明涉及照明管理技术领域，具体为一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台。

背景技术

城市照明设施最主要设备就是路灯，路灯系统的优劣直接决定城市照明状态的优劣，因为需要集中化的管理平台，对路灯的布置与运行进行合理布控。

但是现有的照明设施的管理平台还存在不足，例如：

1、在日常使用过程中，往往会因为各种原因造成路灯的故障和损坏，而使得路灯出现失灵现象，现有技术对于自然类型难以准确识别，并且难以自主分析已布置路灯路段，光照能力是否充足；

2、在特定天气下，路灯照明的开启与关闭周期各有不同，现有技术的路灯管理平台难以准确的对不同天气进行自动分析，并制定合理的路灯控制指令。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，能够有效地解决现有技术在日常使用过程中，往往会因为各种原因造成路灯的故障和损坏，而使得路灯出现失灵现象，现有技术对于自然类型难以准确识别，并且难以自主分析已布置路灯路段，光照能力是否充足，在特定天气下，路灯照明的开启与关闭周期各有不同，现有技术的路灯管理平台难以准确的对不同天气进行自动分析，并制定合理的路灯控制指令问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，

本发明公开了一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，包括：

管控模块，用于作为各功能模块的核心控制端，进行照明控制指令的传递；

登记模块，用于待布置和已布置的城市路灯身份登记，记录路灯的相关信息，并分配唯一的标识符；

电采集模块，用于通过连接到路灯的电源线路，在路灯的运行状态下获取电流和电压信息，实时监测和记录路灯的用电情况，提供用电数据；

频闪模块，用于检测路灯的频闪信号，记录路灯的开关状态变化，获取路灯在当前运行周期的关闭与开启次数，提供频闪数据；

光感模块，用于感应周围环境的光照强度，获取路灯周围的光亮系数；

阈值定义模块，用于通过预设参数定义电采集模块、频闪模块和光感模块的报警阈值，当采集到的数据超过阈值时，触发传递指令；

异常报警模块，用于在阈值定义模块采集数据超出阈值时，接收其传递指令进行报警，发送警报信号至管控模块提醒；

天气识别模块，用于通过连接到气象传感器或获取气象数据的接口，获取当前时段的天气信息；

变更模块，接收天气识别模块反馈的天气数据，作为变更度参考值，进行路灯控制策略分析，通过与控制系统的接口通信，编辑延长和缩短指令调整路灯的亮灭状态；

路段获取模块，用于在光感模块采集到异常数据时提取路段相关信息，并突出标记问题路灯的标识符；

光亮分析模块，通过对光感模块采集到的数据进行分析和比对，评估路段获取模块所获取路段的照明情况是否符合需求，根据分析结果，提出是否需要增加或减少路灯的建议。

更进一步地，所述登记模块中路灯的相关信息包括位置、型号和责任人。

更进一步地，所述电采集模块利用传感器或电表，将电能的使用情况转化为数字信号，并通过数据采集器传输到管控模块。

更进一步地，所述频闪模块通过光敏传感器感知路灯的亮灭状态，并通过计数器记录频闪次数，分析路灯的使用频率和工作模式，所获取数据，作为能耗分析、故障排查和节能优化的参照数值。

更进一步地，所述光感模块通过光敏元件将光信号转化为电信号，并通过模数转换器将其转换为数字信号。

更进一步地，所述天气识别模块获取温度、湿度和风力气象数据，并识别天气状况，分析自然光照条件，进行预设尺度的调整。

更进一步地，所述预设尺度的调整逻辑为，在低自然光照条件下，按预设调整值上调变更模块变更度，在高自然光照条件下，按预设调整值下调变更模块变更度参考值。

更进一步地，所述光亮分析模块通过监督学习算法，在已有的数据集上训练模型，自动学习光感模块和其他关联模块间的关联规律，作为下一周期光照情况、路灯状态和环境因素识别和判断能力分析参照。

更进一步地，所述监督学习算法训练模型在运行时，给定训练集，其中/>表示输入特征，/>表示对应的输出标签，通过学习模型h(x）映射输入x到对应的输出y，即y≈h(x)。

更进一步地，所述训练模型的最小化损失函数的参数优化公式为：

；

式中，表示模型参数优化值，m表示训练集的样本数量，L表示损失函数，h表示模型的预测结果，θ代表模型参数，/>表示训练集中的输入特征，/>表示训练集中的真实标签。

（三）有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果，

1、通过电采集模块、频闪和光感模块的数据采集和分析，可以实现对路灯亮度和开启时间的精确控制，根据光亮程度和天气信息，合理调整路灯的亮度和开启时间，避免能源的浪费，实现能源的有效利用，从而降低能源成本。

2、频闪模块和电采集模块可以实时监测路灯的运行状态和电能消耗情况，当出现故障或异常时，平台可以及时报警并通知责任人进行处理，这样可以提高路灯的可靠性和稳定性，减少故障的发生，并提高维护的效率。

3、通过各个模块采集的数据，可以进行综合分析和统计，为城市管理者提供决策支持，通过光感模块和光亮分析模块的数据，可以评估路灯的布置是否需要调整，以适应不同路段的需求，优化城市照明布局，提高照明质量和城市形象。

4、通过智能化管理平台，可以实现对城市路灯的精细化管理和监控，各个模块的协同工作，使得管理人员能够更加高效地登记、分配责任人、获取实时数据并进行相应的调整和控制，提高管理效率，减少人力资源的浪费。

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为本发明的框架结构图；

图中的标号分别代表，1、管控模块；2、登记模块；3、电采集模块；4、频闪模块；5、光感模块；6、阈值定义模块；7、异常报警模块；8、天气识别模块；9、变更模块；10、路段获取模块；11、光亮分析模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

本实施例的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，如图1所示，包括：

管控模块1，用于作为各功能模块的核心控制端，进行照明控制指令的传递；

登记模块2，用于待布置和已布置的城市路灯身份登记，记录路灯的相关信息，相关信息包括位置、型号和责任人，并分配唯一的标识符；

电采集模块3，用于通过连接到路灯的电源线路，在路灯的运行状态下获取电流和电压信息，实时监测和记录路灯的用电情况，提供用电数据，电采集模块3利用传感器或电表，将电能的使用情况转化为数字信号，并通过数据采集器传输到管控模块1；

频闪模块4，用于检测路灯的频闪信号，记录路灯的开关状态变化，获取路灯在当前运行周期的关闭与开启次数，提供频闪数据，频闪模块4通过光敏传感器感知路灯的亮灭状态，并通过计数器记录频闪次数，分析路灯的使用频率和工作模式，所获取数据，作为能耗分析、故障排查和节能优化的参照数值；

光感模块5，用于感应周围环境的光照强度，获取路灯周围的光亮系数，光感模块5通过光敏元件将光信号转化为电信号，并通过模数转换器将其转换为数字信号；

阈值定义模块6，用于通过预设参数定义电采集模块3、频闪模块4和光感模块5的报警阈值，当采集到的数据超过阈值时，触发传递指令；

异常报警模块7，用于在阈值定义模块6采集数据超出阈值时，接收其传递指令进行报警，发送警报信号至管控模块1提醒；

路段获取模块10，用于在光感模块5采集到异常数据时提取路段相关信息，并突出标记问题路灯的标识符；

光亮分析模块11，通过对光感模块5采集到的数据进行分析和比对，评估路段获取模块10所获取路段的照明情况是否符合需求，根据分析结果，提出是否需要增加或减少路灯的建议。

与现有技术相比，可以实现对路灯亮度和开启时间的精确控制，能源的浪费，实现能源的有效利用，从而降低能源成本，实现对城市路灯的精细化管理和监控，各个模块的协同工作，使得管理人员能够更加高效地登记、分配责任人、获取实时数据并进行相应的调整和控制，提高管理效率。

实施例2：

在其他层面，本实施例中的光亮分析模块11通过监督学习算法，在已有的数据集上训练模型，自动学习光感模块5和其他关联模块间的关联规律，作为下一周期光照情况、路灯状态和环境因素识别和判断能力分析参照，所述监督学习算法训练模型在运行时，给定训练集，其中/>表示输入特征，/>表示对应的输出标签，通过学习模型h(x）映射输入x到对应的输出y，即y≈h(x)；

通过损失函数表示模型h(x）预测结果与真实标签y之间的差异，然后通过优化算法来最小化损失函数，以调整模型参数使其能够更好地拟合训练数据；

所述训练模型的最小化损失函数的参数优化公式为：

；

式中，表示模型参数优化值，m表示训练集的样本数量，L表示损失函数，h表示模型的预测结果，θ代表模型参数，/>表示训练集中的输入特征，/>表示训练集中的真实标签。

实施例3：

本实施例中，如图1所示，提供一种依据天气调整照明策略的措施，天气识别模块8，用于通过连接到气象传感器或获取气象数据的接口，获取当前时段的天气信息，天气识别模块8获取温度、湿度和风力气象数据，并识别天气状况，分析自然光照条件，进行预设尺度的调整；变更模块9，接收天气识别模块8反馈的天气数据，作为变更度参考值，进行路灯控制策略分析，通过与控制系统的接口通信，编辑延长和缩短指令调整路灯的亮灭状态，预设尺度的调整逻辑为，在低自然光照条件下，按预设调整值上调变更模块9变更度，在高自然光照条件下，按预设调整值下调变更模块9变更度参考值。

与现有技术相比，根据光亮程度和天气信息，合理调整路灯的亮度和开启时间，避免能源的浪费，实现能源的有效利用，从而降低能源成本。

工作原理：本发明通过管控模块1总控全局功能模块，通过登记模块2，为待布置和已布置的城市路灯提升身份登记，并对接分配责任人，在运行状态下，通过电采集模块3获取路灯的电流与电压等信息，通过频闪模块4获取路灯在当前运行周期的关闭与开启次数，通过光感模块5获取路灯的光亮系数，通过天气识别模块8获取当前时段的天气信息，分析光亮程度，并通过变更模块9编辑延长与缩短指令，提交至管控模块1以控制路灯开启时间，通过阈值定义模块6对电采集模块、频闪模块4和光感模块5的报警阈值进行定义，天气识别模块8将所识别数据递交至阈值定义模块6，作为参照值辅助当前周期的阈值制定，在采集数据超出阈值后，通过异常报警模块7进行报警，当光感模块5采集到异常数据时，则路段获取模块10触发，对该路段信息提取，通过光亮分析模块11分析当前路段的路灯布置是否需要增减；

实现对路灯亮度和开启时间的精确控制，根据光亮程度和天气信息，合理调整路灯的亮度和开启时间，避免能源的浪费，实现能源的有效利用，从而降低能源成本，实时监测路灯的运行状态和电能消耗情况，当出现故障或异常时，平台可以及时报警并通知责任人进行处理，评估路灯的布置是否需要调整，以适应不同路段的需求，优化城市照明布局，提高照明质量和城市形象。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，包括：

管控模块（1），用于作为各功能模块的核心控制端，进行照明控制指令的传递；

登记模块（2），用于待布置和已布置的城市路灯身份登记，记录路灯的相关信息，并分配唯一的标识符；

电采集模块（3），用于通过连接到路灯的电源线路，在路灯的运行状态下获取电流和电压信息，实时监测和记录路灯的用电情况，提供用电数据；

频闪模块（4），用于检测路灯的频闪信号，记录路灯的开关状态变化，获取路灯在当前运行周期的关闭与开启次数，提供频闪数据；

光感模块（5），用于感应周围环境的光照强度，获取路灯周围的光亮系数；

阈值定义模块（6），用于通过预设参数定义电采集模块（3）、频闪模块（4）和光感模块（5）的报警阈值，当采集到的数据超过阈值时，触发传递指令；

异常报警模块（7），用于在阈值定义模块（6）采集数据超出阈值时，接收其传递指令进行报警，发送警报信号至管控模块（1）提醒；

天气识别模块（8），用于通过连接到气象传感器或获取气象数据的接口，获取当前时段的天气信息；

变更模块（9），接收天气识别模块（8）反馈的天气数据，作为变更度参考值，进行路灯控制策略分析，通过与控制系统的接口通信，编辑延长和缩短指令调整路灯的亮灭状态；

路段获取模块（10），用于在光感模块（5）采集到异常数据时提取路段相关信息，并突出标记问题路灯的标识符；

光亮分析模块（11），通过对光感模块（5）采集到的数据进行分析和比对，评估路段获取模块（10）所获取路段的照明情况是否符合需求，根据分析结果，提出是否需要增加或减少路灯的建议。

2.根据权利要求1所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述登记模块（2）中路灯的相关信息包括位置、型号和责任人。

3.根据权利要求1所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述电采集模块（3）利用传感器或电表，将电能的使用情况转化为数字信号，并通过数据采集器传输到管控模块（1）。

4.根据权利要求1所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述频闪模块（4）通过光敏传感器感知路灯的亮灭状态，并通过计数器记录频闪次数，分析路灯的使用频率和工作模式，所获取数据，作为能耗分析、故障排查和节能优化的参照数值。

5.根据权利要求1所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述光感模块（5）通过光敏元件将光信号转化为电信号，并通过模数转换器将其转换为数字信号。

6.根据权利要求1所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述天气识别模块（8）获取温度、湿度和风力气象数据，并识别天气状况，分析自然光照条件，进行预设尺度的调整。

7.根据权利要求6所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述预设尺度的调整逻辑为，在低自然光照条件下，按预设调整值上调变更模块（9）变更度，在高自然光照条件下，按预设调整值下调变更模块（9）变更度参考值。

8.根据权利要求1所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述光亮分析模块（11）通过监督学习算法，在已有的数据集上训练模型，自动学习光感模块（5）和其他关联模块间的关联规律，作为下一周期光照情况、路灯状态和环境因素识别和判断能力分析参照。

9.根据权利要求8所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述监督学习算法训练模型在运行时，给定训练集，其中/>表示输入特征，/>表示对应的输出标签，通过学习模型h(x）映射输入x到对应的输出y，即y≈h(x)。

10.根据权利要求9所述的一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台，其特征在于，所述训练模型的最小化损失函数的参数优化公式为：

；

式中，表示模型参数优化值，m表示训练集的样本数量，L表示损失函数，h表示模型的预测结果，θ代表模型参数，/>表示训练集中的输入特征，/>表示训练集中的真实标签。