本發(fā)明涉及路燈控制，特別涉及一種用于低碳環(huán)保智慧城市的自適應(yīng)調(diào)光led路燈及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、led路燈作為新型綠色光源的典型代表，被廣泛應(yīng)用于普通照明、道路照明、特種照明等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的led路燈無法滿足實(shí)際的照明需求，消耗浪費(fèi)了極大部份的能源，智能感應(yīng)路燈系統(tǒng)的核心目標(biāo)在于通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)路燈的智能化管理與控制，以達(dá)到節(jié)能減排、提高照明效率與用戶體驗(yàn)的目的。

2、現(xiàn)有技術(shù)一，中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枺?02321197283.4公開了一種能夠自感應(yīng)控制的led路燈，屬于led照明燈具技術(shù)領(lǐng)域，包括與控制裝置的信號(hào)端電性連接的感應(yīng)裝置，控制裝置的輸入端和輸出端分別與信號(hào)裝置的輸出端和調(diào)光電源的調(diào)光控制端電性連接，信號(hào)裝置的輸入端通過接線端子與調(diào)光電源的輸入端電性連接，調(diào)光電源的輸出端與led光源電性連接，控制裝置與接線端子電性連接，接線端子與市政供電網(wǎng)絡(luò)電性連接。公開了一種能夠自感應(yīng)控制的led路燈，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在使用led光源節(jié)能的同時(shí)，當(dāng)感應(yīng)裝置在感應(yīng)不到道路無人和車輛時(shí)。雖然通過信號(hào)裝置與調(diào)光電源配合自動(dòng)降低亮度來降低能耗，降低了徹夜長(zhǎng)亮的方式存在不必要的能源消耗問題；但是，遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控能力不足。

3、現(xiàn)有技術(shù)二，中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枺?02323314782.x涉及路燈控制領(lǐng)域，具體是涉及一種感應(yīng)式節(jié)能led路燈的控制電路，包括驅(qū)動(dòng)電源、控制器和運(yùn)動(dòng)傳感器，當(dāng)目標(biāo)路段處于夜間低流量時(shí)段時(shí)，傳感器控制電路控制運(yùn)動(dòng)傳感器處于上電狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)傳感器與驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)連接，當(dāng)運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)到移動(dòng)物體時(shí)，控制led燈具從節(jié)能工作模式恢復(fù)至常規(guī)工作模式并延遲切換回節(jié)能工作模式。當(dāng)路燈點(diǎn)亮一段時(shí)間后將所有路燈的工作狀態(tài)切換至節(jié)能工作模式，當(dāng)有移動(dòng)物體在目標(biāo)路段出現(xiàn)時(shí)將該路段的路燈的工作狀態(tài)臨時(shí)切換至常規(guī)工作模式。雖然，以保證此時(shí)該路段的照明需求，大大降低了電力資源浪費(fèi)。但是，缺乏綜合管理平臺(tái)，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有路燈的全局監(jiān)控和管理。

4、現(xiàn)有技術(shù)三，中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枺?02311662254.5涉及路燈控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種感應(yīng)式節(jié)能led路燈的分時(shí)控制方法，包括以下步驟：設(shè)定點(diǎn)亮?xí)r刻t1和熄滅時(shí)刻t2；計(jì)算路燈的時(shí)控時(shí)段；其中t3、t4分別為預(yù)設(shè)的開燈延遲時(shí)間、關(guān)燈延遲時(shí)間；在亮度調(diào)控時(shí)段內(nèi)，將目標(biāo)路段的所有路燈的亮度調(diào)低；在亮度調(diào)控時(shí)段，檢測(cè)目標(biāo)路段路面上是否有移動(dòng)物體。當(dāng)路燈處于點(diǎn)亮的工作狀態(tài)時(shí)，在低車流量時(shí)段將全路段的路燈設(shè)置為低亮度的節(jié)能工作模式。雖然，當(dāng)有車輛或其他移動(dòng)物體經(jīng)過時(shí)，將車輛或移動(dòng)物體經(jīng)過的路段的路燈臨時(shí)設(shè)置為高亮度的正常工作模式，大大降低了電力資源的浪費(fèi)；但是，智能化程度較低，無法靈活應(yīng)對(duì)復(fù)雜的環(huán)境變化需求。

5、目前現(xiàn)有技術(shù)一、現(xiàn)有技術(shù)二及現(xiàn)有技術(shù)三存在遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控能力不足，缺乏綜合管理平臺(tái)，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有路燈的全局監(jiān)控和管理，智能化程度較低，無法靈活應(yīng)對(duì)復(fù)雜的環(huán)境變化需求的問題。因而，本發(fā)明提供一種用于低碳環(huán)保智慧城市的自適應(yīng)調(diào)光led路燈及其控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

2、本發(fā)明的一方面，提供一種用于低碳環(huán)保智慧城市的自適應(yīng)調(diào)光led路燈，包括：

3、信息及傳輸采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集環(huán)境光線強(qiáng)度、人流量以及車流量等道路相關(guān)信息，對(duì)道路相關(guān)信息進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的道路相關(guān)信息傳輸至燈光控制模塊；

4、燈光控制模塊，用于對(duì)道路相關(guān)信息進(jìn)行處理分析，將環(huán)境光線強(qiáng)度、人流量以及車流量為輸入變量，led路燈亮度為輸出變量，根據(jù)輸出變量調(diào)節(jié)led路燈的亮度，將路燈的狀態(tài)以及數(shù)據(jù)上傳至中央管理系統(tǒng)；

5、道路預(yù)警模塊，用于實(shí)現(xiàn)中央管理系統(tǒng)和智慧城市安防系統(tǒng)進(jìn)行通訊，智慧城市安防系統(tǒng)對(duì)路燈狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，若檢測(cè)到路燈異常，則通知相關(guān)部門進(jìn)行維修；智慧城市安防系統(tǒng)檢測(cè)到道路異常，則調(diào)節(jié)led路燈。

6、一種可選的實(shí)施方式中，信息及傳輸采集模塊，包括：

7、數(shù)據(jù)采集子模塊，用于獲取led路燈所處環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)集、監(jiān)測(cè)行人狀態(tài)數(shù)據(jù)集以及車流量狀態(tài)數(shù)據(jù)集，對(duì)其進(jìn)行清洗、去除噪聲、去除異常值以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化等預(yù)處理操作；

8、其中，環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)集包括路燈所處環(huán)境路燈密度、路燈所處環(huán)境數(shù)據(jù)密度以及路燈所處環(huán)境數(shù)據(jù)樹木高度與參照樹木高度差值的絕對(duì)值；

9、數(shù)據(jù)分析子模塊，用于將led燈所處環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)集進(jìn)行對(duì)比，得到led路燈基準(zhǔn)亮起亮度；對(duì)監(jiān)測(cè)行人狀態(tài)數(shù)據(jù)集進(jìn)行綜合分析，得到行人狀態(tài)特征值；對(duì)車流量狀態(tài)數(shù)據(jù)集進(jìn)行計(jì)算，得到車流狀態(tài)特征值；

10、數(shù)據(jù)輸出子模塊，用于將led路燈基準(zhǔn)亮起亮度、行人狀態(tài)特征值以及車流狀態(tài)值輸出至燈光控制模塊中。

11、一種可選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)分析子模塊，包括：

12、環(huán)境狀態(tài)模塊，用于獲取路燈所處換環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)集，綜合分析得到路燈所處環(huán)境狀態(tài)特征值，將路燈所處環(huán)境狀態(tài)特征值作為對(duì)比得到路燈基準(zhǔn)亮度分析依據(jù)；路燈所處環(huán)境狀態(tài)特征值與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的各路燈所處環(huán)境狀態(tài)特征值對(duì)應(yīng)的路燈基準(zhǔn)亮起亮度進(jìn)行對(duì)比，得到該路燈所處環(huán)境狀態(tài)特征值對(duì)應(yīng)的路燈基準(zhǔn)亮起亮度；

13、人流量單元，用于當(dāng)檢測(cè)到行人時(shí)，路燈亮起基準(zhǔn)亮度；獲取路燈監(jiān)測(cè)行人狀態(tài)數(shù)據(jù)集，綜合分析得到路燈監(jiān)測(cè)行人特征值，智能路燈監(jiān)測(cè)行人狀態(tài)特征值作為綜合分析得到路燈亮度評(píng)估值的分析依據(jù)；

14、其中，路燈檢測(cè)行人狀態(tài)數(shù)據(jù)集包括行人距離路燈最近距離、距離路燈最近行人行走速度、路燈監(jiān)測(cè)到行人數(shù)量、路燈監(jiān)測(cè)到行人連續(xù)直線行走距離長(zhǎng)度；

15、車流量單元，用于當(dāng)檢測(cè)到車輛時(shí)，路燈亮起基準(zhǔn)亮度；獲取路燈監(jiān)測(cè)行車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)集，綜合分析得到路燈監(jiān)測(cè)車輛特征值，智能路燈監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)特征值作為綜合分析得到路燈亮度評(píng)估值的分析依據(jù)；

16、其中，燈檢測(cè)行人狀態(tài)數(shù)據(jù)集包括車輛距離路燈最近距離、距離路燈最近車輛行駛速度、路燈監(jiān)測(cè)到車輛數(shù)量、路燈監(jiān)測(cè)到車輛連續(xù)直線行走距離長(zhǎng)度。

17、一種可選的實(shí)施方式中，燈光控制模塊，包括：

18、模糊化處理子模塊，用于實(shí)時(shí)收集環(huán)境光線強(qiáng)度、人流量和車流量等道路相關(guān)信息；對(duì)采集到的確定變量進(jìn)行模糊化處理，將環(huán)境光線強(qiáng)度、人流量和車流量作為輸入變量，將輸入變量映射到模糊集合中，并為每個(gè)輸入變量定義隸屬度函數(shù)，得到模糊變量。

19、模糊控制子模塊，用于根據(jù)輸入變量與輸出變量關(guān)系，設(shè)定模糊控制規(guī)則庫(kù)；根據(jù)輸入變量和模糊控制規(guī)則庫(kù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)其變量特征值進(jìn)行加權(quán)平均，得出最終模糊控制量；

20、控制命令子模塊，用于將最終模糊控制變量轉(zhuǎn)換為清晰數(shù)值，將清晰數(shù)值作為輸出變量，發(fā)出控制led路燈命令，并將路燈狀態(tài)及數(shù)據(jù)上傳至中央管理系統(tǒng)。

21、一種可選的實(shí)施方式中，模糊控制子模塊，包括：

22、特征值排序單元，用于將采集到的輸入變量，按照時(shí)間戳進(jìn)行排序；對(duì)其特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)后的特征值進(jìn)行分段處理，以時(shí)間戳為節(jié)點(diǎn)，設(shè)置對(duì)應(yīng)的特征區(qū)域；

23、計(jì)算元素單元，用于將精確量轉(zhuǎn)換為模糊單點(diǎn)集，精確量對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為基本元素，對(duì)其進(jìn)行非線性模糊化算法計(jì)算；對(duì)輸入變量與輸出變量進(jìn)行分析得出輸入變量與輸出變量之間關(guān)系，設(shè)定模糊控制規(guī)則庫(kù)；

24、最終精準(zhǔn)量單元，用于根據(jù)非線性模糊算法，對(duì)模糊值進(jìn)行推理，去模糊值后，得到最終精確量輸出；并將模糊控制量轉(zhuǎn)化為清晰數(shù)值。

25、一種可選的實(shí)施方式中，計(jì)算元素單元，包括：

26、模糊控制規(guī)則庫(kù)子單元，用于確定隸屬度函數(shù)，建立模糊控制規(guī)則庫(kù)；進(jìn)行模糊化輸入，將精確輸入至轉(zhuǎn)換為模糊集合中的隸屬度值；進(jìn)行評(píng)估模糊控制規(guī)則庫(kù)中的每條規(guī)則，確定每條規(guī)則的激活程度；

27、控制指令子單元，用于確定隸屬度后，組合所有激活的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)，使用最小操作進(jìn)行聚合，對(duì)規(guī)則評(píng)估后，將模糊輸入轉(zhuǎn)換為精確的控制規(guī)則；去模糊化過程將決定最終控制led路燈亮度指令；

28、調(diào)整策略子單元，用于使用加權(quán)平均法進(jìn)行模糊化，將隸屬度進(jìn)行加權(quán)平均；根據(jù)去模糊化的結(jié)果，生成控制燈光指令，調(diào)整led路燈亮度；最后進(jìn)行閉環(huán)反饋，將控制器輸出結(jié)果與預(yù)設(shè)燈光目標(biāo)進(jìn)行比較，并根據(jù)偏出調(diào)整控制策略。

29、一種可選的實(shí)施方式中，控制命令子模塊，包括：

30、清晰數(shù)值單元，用于根據(jù)非線性模糊算法，對(duì)模糊值進(jìn)行推理，去模糊值后，得到最終精確量輸出；并將模糊控制量轉(zhuǎn)化為清晰數(shù)值；

31、計(jì)算尺度值單元，用于對(duì)輸入和輸出的尺度值進(jìn)行計(jì)算，確定輸入和輸出的尺度值對(duì)應(yīng)的模糊及，實(shí)時(shí)跟蹤輸入變化，根據(jù)輸入變化計(jì)算出輸出的尺度值；

32、上傳傳輸單元，用于將清晰數(shù)值作為輸出變量，發(fā)出控制led路燈命令，并將路燈狀態(tài)及數(shù)據(jù)上傳至中央管理系統(tǒng)中。

33、一種可選的實(shí)施方式中，道路預(yù)警模塊，包括：

34、監(jiān)測(cè)道路子模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路燈以及路況狀態(tài)莫若檢測(cè)到路燈異常情況，則立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并通知相關(guān)部門進(jìn)行維修；

35、燈光預(yù)警子模塊，用于檢測(cè)到道路異常情況，則根據(jù)異常情況調(diào)整路燈閃爍情況，并對(duì)其進(jìn)行分析，得出對(duì)應(yīng)采取措施；其中，道路異常情況包括車輛違停、超速行為以及車禍等異常；

36、調(diào)整策略子模塊，用于采集歷史路燈數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整路燈策略；其中，歷史路燈數(shù)據(jù)包括能耗數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、亮燈時(shí)長(zhǎng)等。

37、本發(fā)明的另一方面，提供一種用于低碳環(huán)保智慧城市的自適應(yīng)調(diào)光led路燈的控制方法，包括：

38、實(shí)時(shí)采集環(huán)境光線強(qiáng)度、人流量以及車流量等道路相關(guān)信息，對(duì)道路相關(guān)信息進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的道路相關(guān)信息傳輸至燈光控制模塊；

39、用于對(duì)道路相關(guān)信息進(jìn)行處理分析，將環(huán)境光線強(qiáng)度、人流量以及車流量為輸入變量，led路燈亮度為輸出變量，根據(jù)輸出變量調(diào)節(jié)led路燈的亮度，將路燈的狀態(tài)以及數(shù)據(jù)上傳至中央管理系統(tǒng)；

40、中央管理系統(tǒng)和智慧城市安防系統(tǒng)進(jìn)行通訊，智慧城市安防系統(tǒng)對(duì)路燈狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，若檢測(cè)到路燈異常，則通知相關(guān)部門進(jìn)行維修；智慧城市安防系統(tǒng)檢測(cè)到道路異常，則調(diào)節(jié)led路燈。

41、本發(fā)明的通過物聯(lián)網(wǎng)（iot）技術(shù)以其強(qiáng)大的連接性和智能化特性能夠根據(jù)道路人車流量、環(huán)境光線強(qiáng)度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度或開關(guān)狀態(tài)，既保障了夜間行車的安全與便利，又有效減少了不必要的能源浪費(fèi)，構(gòu)建低碳環(huán)保的智慧城市。本發(fā)明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。管理人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的能源浪費(fèi)和安全隱患，降低人工巡檢的頻率和維護(hù)成本；精確的能耗統(tǒng)計(jì)，為管理部門提供了科學(xué)決策的依據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化資源配置通過與安防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，智能路燈還能在異常情況下及時(shí)發(fā)出警報(bào)，為城市安全保駕護(hù)航。