專利名稱：一種節(jié)能的路燈亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種路燈的節(jié)能及遠(yuǎn)程集中監(jiān)控技術(shù)。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)總發(fā)電量為28 344億kWh，其中照明用電占到全社會(huì)用電總量的 12%左右，而城市道路公共照明用電量占到整個(gè)照明用電的30%左右，2006年我國(guó)道路照明 用電量已超過(guò)1000億kWh 。目前路燈的控制系統(tǒng)主要采用時(shí)控和光控的方法。光控，利用光敏傳感器采樣周?chē)庹諒?qiáng) 度，通過(guò)控制電路來(lái)點(diǎn)亮或熄滅路燈。若周?chē)庹諒?qiáng)度低于某一閥值，則點(diǎn)亮路燈，高于某 一閥值，則熄滅路燈。時(shí)控，不同區(qū)域所處緯度不同，所以晝夜長(zhǎng)短不一。時(shí)控就是利用當(dāng) 地一年四季晝夜的長(zhǎng)短來(lái)粗略的控制路燈的亮滅時(shí)間。眾所周知，午夜過(guò)后路上行人車(chē)輛大大減少，采用上述兩種控制方式都依然需要點(diǎn)亮路燈，維持一定的亮度。盡管近年來(lái)有所改 進(jìn)，那就是在午夜過(guò)后隔盞開(kāi)燈、單邊開(kāi)燈、調(diào)低路燈亮度。隨著技術(shù)的發(fā)展，微控制器、 公用數(shù)據(jù)信道(有線Internet/WLAN/GPRS/CDMA/GSM等)、電力線載波傳輸?shù)燃夹g(shù)的發(fā)展， 使得現(xiàn)代路燈節(jié)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控，但是主要還是基于上述兩種控制方式及人工控 制方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)亮度的隨需調(diào)節(jié)。未能從根本上解決路燈的節(jié)能問(wèn)題，造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種節(jié)能的路燈亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 及控制方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本系統(tǒng)由燈上設(shè)備、街道級(jí)控制中心組成。燈上設(shè)備和街道級(jí)控制中心之間由數(shù)據(jù)通信 模塊連接。燈上設(shè)備光源、亮度調(diào)節(jié)模塊、微控制器、車(chē)輛/行人探測(cè)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊。亮度 調(diào)節(jié)模塊、車(chē)輛/行人探測(cè)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊均與微控制器連接。光源和亮度調(diào)節(jié)模塊連接。街道級(jí)控制中心運(yùn)算平臺(tái)及運(yùn)行在其上面的控制算法、數(shù)據(jù)通信模塊，數(shù)據(jù)通信模塊 與運(yùn)算平臺(tái)連接，本部分的數(shù)據(jù)通信模塊和燈上設(shè)備的數(shù)據(jù)通信模塊連接。上述系統(tǒng)及控制方法，可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有分叉的街道上路燈亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。若需要增加遠(yuǎn)程集中計(jì)費(fèi)/運(yùn)行監(jiān)測(cè)/控制功能，需同時(shí)在燈上設(shè)備增加電流/電壓測(cè)量模塊、在街道級(jí)控制中心增加公用數(shù)字通信信道接口、增加包含運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)/GIS系統(tǒng)/監(jiān)測(cè)軟件 的計(jì)算機(jī)和公用數(shù)字通信信道接口的城市級(jí)服務(wù)器。城市級(jí)服務(wù)器的計(jì)算機(jī)和公用數(shù)字通信 信道接口連接，公用數(shù)字通信信道接口和街道級(jí)控制中心的公用數(shù)字通信信道接口連接。若需要增加交通流量統(tǒng)計(jì)和疏導(dǎo)功能，需同時(shí)在部分燈上設(shè)備增加顯示模塊、在街道級(jí) 控制中心增加公用數(shù)字通信信道接口、增加包含運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)/GIS系統(tǒng)/交通流量統(tǒng)計(jì)及疏導(dǎo)軟 件的計(jì)算機(jī)和公用數(shù)字通信信道接口的城市級(jí)服務(wù)器。城市級(jí)服務(wù)器的計(jì)算機(jī)和公用數(shù)字通 信信道接口連接，公用數(shù)字通信信道接口和街道級(jí)控制中心的公用數(shù)字通信信道接口連接。若需要增加緊急情況報(bào)警功能，需同時(shí)在燈上設(shè)備增加緊急情況報(bào)警按鈕、在街道級(jí)控 制中心增加公用數(shù)字通信信道接口、增加包含運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)/GIS系統(tǒng)/緊急情況報(bào)警軟件的計(jì)算 機(jī)和公用數(shù)字通信信道接口的城市級(jí)服務(wù)器。城市級(jí)服務(wù)器的計(jì)算機(jī)和公用數(shù)字通信信道接 口連接，公用數(shù)字通信信道接口和街道級(jí)控制中心的公用數(shù)字通信信道接口連接。上述三種衍生功能需要增加的軟件和硬件模塊重疊部分可以合并。例如，在同時(shí)需要上 述三種功能時(shí)，只需要一個(gè)城市級(jí)服務(wù)器即可。本發(fā)明之系統(tǒng)，主要有兩種工作模式恒亮模式和亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模式。針對(duì)某些交 通繁忙時(shí)段，比如午夜12點(diǎn)之前，系統(tǒng)采用恒亮模式。此時(shí)，與普通的路燈系統(tǒng)一樣，所有 路燈均打開(kāi)，保持恒定亮度。到了交通閑時(shí)，例如午夜之后到黎明，就進(jìn)入亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào) 節(jié)模式，在這種模式下，沒(méi)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，路燈維持較低的亮度， 一旦車(chē)輛/行人探測(cè)模塊檢 測(cè)到車(chē)輛/行人經(jīng)過(guò)，燈上設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊傳送信息給街道級(jí)控制中心，經(jīng)過(guò)控制算法 的運(yùn)算，街道級(jí)控制中心給車(chē)輛行駛方向前方的一定數(shù)目的燈上設(shè)備發(fā)出調(diào)高亮度命令。在 車(chē)輛駛過(guò)之后，再發(fā)出調(diào)低亮度命令。這樣就可以保持只有車(chē)輛行駛前方的一定數(shù)目的路燈 高亮，其余路燈回到低亮度狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)能效果。前方高亮路燈的數(shù)目由車(chē)輛的行駛速度 決定，速度越快，數(shù)目越多。燈上設(shè)備、街道級(jí)控制中心、城市級(jí)服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊、公用數(shù)據(jù)通信信道連接 成一個(gè)可以互相通信的網(wǎng)絡(luò)化路燈硬件平臺(tái)。燈上設(shè)備的電壓/電流測(cè)量模塊測(cè)得的實(shí)時(shí)電 壓、電流及進(jìn)而計(jì)算得來(lái)的能耗；街道級(jí)控制中心對(duì)所管轄燈上設(shè)備檢測(cè)到車(chē)輛/行人的頻度 統(tǒng)計(jì)得出的交通流量估計(jì)；緊急情況報(bào)警信息均可以通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上行到城市級(jí)服務(wù)器。 城市級(jí)服務(wù)器對(duì)每盞路燈的控制指令和交通疏導(dǎo)信息也可以通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下行到燈上設(shè) 備。本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)化的路燈硬件平臺(tái)以一定的控制算法使得路燈亮度可以隨需調(diào)節(jié)達(dá)到節(jié) 能效果。利用其網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)加裝一定的電路和軟件衍生出遠(yuǎn)程集中計(jì)費(fèi)/運(yùn)行監(jiān)測(cè)/控制，以及交通流量統(tǒng)計(jì)及疏導(dǎo)、緊急情況報(bào)警等功能。


圖l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2燈上設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；圖3街道級(jí)控制中心結(jié)構(gòu)圖；圖4城市級(jí)服務(wù)器結(jié)構(gòu)圖；圖5燈上設(shè)備電壓/電流測(cè)量模塊說(shuō)明圖；圖6燈上設(shè)備LonWorks通信模塊和街道級(jí)控制中心LonWorks通信模塊通信數(shù)據(jù)幀；圖7燈上設(shè)備通信模塊數(shù)據(jù)率選擇說(shuō)明圖；圖8控制算法模型；圖9控制算法多車(chē)多方向說(shuō)明圖；圖10調(diào)亮燈算法流程圖；圖11調(diào)暗燈算法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖敘述兩個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例l.本實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)如附圖1所示，它包括燈上設(shè)備l、電力線信道2、街道 級(jí)控制中心3、 GPRS信道4、城市級(jí)服務(wù)器5。 1.1燈上設(shè)備1燈上設(shè)備1作為系統(tǒng)最終端具有執(zhí)行調(diào)光命令、交通流量統(tǒng)計(jì)信號(hào)采集、接收?qǐng)?bào)警信號(hào)， 部分重要路口的燈上設(shè)備兼具路況及疏導(dǎo)信息顯示的作用。現(xiàn)對(duì)這些功能涉及到的具體模塊 功能、地位進(jìn)行闡述。1.1.1 LED6光源采用多個(gè)大功率高亮LED6串聯(lián)組成。 l丄2 PWM亮度調(diào)節(jié)模塊7采用PWM (脈寬調(diào)制技術(shù))來(lái)調(diào)節(jié)加在大功率高亮LED6上的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。 l丄3 電壓/電流測(cè)量模塊8電壓/電流測(cè)量模塊8實(shí)時(shí)測(cè)量LED6所消耗的電壓和電流。微控制器通過(guò)電壓和電流計(jì) 算能耗，用于計(jì)費(fèi)。如附圖5所示，在給LED6供電的電源回路18中串接阻值為/ 的電阻 19，并用A/D芯片同時(shí)采樣電阻19兩端相對(duì)于地的電壓。設(shè)采樣周期為7;,在第/次采樣時(shí)得到電阻19兩端電壓為n,.，F(xiàn)2,.，則可得LED6消耗的電流為(n, -F2,.)/i , LED6上電壓為F2i，可得此時(shí)LED6的功率為f =^x/,.=F2iX(n,—K2》/7 。由于采樣周期一般很短，例如采樣率為lMsample/sec時(shí)，采樣周期7; =l//s ，在T,內(nèi)LED6消耗的功率可以認(rèn)為是恒定的，得在第/周期內(nèi)消耗的能耗為^;Sx7;，對(duì)每次采樣期間能耗求和就得到總能耗-『=;K 。l丄4 微控制器ll微控制器ll主要負(fù)責(zé)PWM亮度調(diào)節(jié)模塊7的控制、電壓/電流測(cè)量模塊8結(jié)果的讀取和 能耗的計(jì)算、接收超聲波車(chē)輛/行人探測(cè)模塊13產(chǎn)生的中斷信號(hào)、LonWorks通信模塊10的 控制、接收緊急情況報(bào)警按鈕9產(chǎn)生的中斷信號(hào)、交通疏導(dǎo)信息在LED顯示屏14上的顯示 等。l丄5超聲波車(chē)輛/行人探測(cè)模塊13本模塊基本作用就是探測(cè)馬路寬度內(nèi)物體。馬路寬度作為系統(tǒng)參數(shù)在安裝時(shí)設(shè)定。本模 塊采用超聲反射式測(cè)距。將超聲發(fā)射和接收探頭安裝在路燈燈柱的一定高度，然后測(cè)量距離 路邊最近的物體的距離。若探測(cè)結(jié)果小于馬路寬度，這樣可認(rèn)為有車(chē)輛/行人經(jīng)過(guò)。在實(shí)際應(yīng)用中也可選擇紅外激光等作為探測(cè)手段。1.1.6 LonWorks通信模塊10LonWorks通信模塊10負(fù)責(zé)燈上設(shè)備l和街道級(jí)控制中心3之間信息可靠、高效、快速 的傳遞。數(shù)據(jù)通信模塊有很多種實(shí)施方案，尤其以電力線為信道的數(shù)據(jù)通信技術(shù)(如低層可 以采用電力載波技術(shù)的LonWorks協(xié)議)，短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)(如ZigBee)這兩種技術(shù) 適合本系統(tǒng)，它們都不用鋪設(shè)有線信道，可以顯著降低成本，利于對(duì)舊系統(tǒng)的改造。燈上設(shè)備1和街道級(jí)控制中心3之間信息的傳遞通過(guò)如附圖6所示數(shù)據(jù)幀的方式進(jìn)行， 上行和下行數(shù)據(jù)幀可以根據(jù)具^(guò)i^功能進(jìn)行相應(yīng)變化。由于控制算法依據(jù)街道級(jí)控制中心3收到每個(gè)燈上設(shè)備1檢測(cè)到車(chē)輛/行人的時(shí)間來(lái)工作， 所以不管具體選用什么方案作為數(shù)據(jù)通信模塊，數(shù)據(jù)率的選擇一定要足夠高，否則會(huì)打亂這 個(gè)事件順序。例如，以電力線為信道的設(shè)備往往有很多節(jié)點(diǎn)掛在同一物理信道上，在同一時(shí) 刻只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)占用信道，為了避免沖突，往往具有載波偵聽(tīng)/沖突監(jiān)測(cè)功能，在數(shù)據(jù)率不 夠高的情況下這會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。如附圖7所示，假設(shè)相鄰路燈燈柱之間的距離為S，燈上設(shè)備傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)間為L(zhǎng)在^時(shí)刻，#1燈上設(shè)備1-1將檢測(cè)到車(chē)輛/行人上行數(shù)據(jù)幀發(fā)出， 在^時(shí)刻#2燈上設(shè)備1-2準(zhǔn)備將信號(hào)發(fā)出，而此時(shí)#1燈上設(shè)備1-1的上行數(shù)據(jù)幀還沒(méi)有傳完， 所以#2燈上設(shè)備1-2隨機(jī)等待一定時(shí)間后重發(fā)，在^時(shí)刻，#3燈上設(shè)備1-3準(zhǔn)備將信號(hào)發(fā)出， 但是此時(shí)#1燈上設(shè)備1-1正占用信道，#3燈上設(shè)備1-3也進(jìn)入隨機(jī)等待， 一旦#1燈上設(shè)備1-1的上行數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢，#2燈上設(shè)備1-2和#3燈上設(shè)備1-3由于等待的時(shí)間是隨機(jī)的， 所以可能造成#3燈上設(shè)備1-3比#2燈上設(shè)備1-2更早占用信道，從而造成錯(cuò)誤。所以在實(shí)施 過(guò)程中要求選擇數(shù)據(jù)率較高的傳輸方案，以滿足傳輸一幀上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)間f〈S/v的關(guān)系 式，滿足這個(gè)關(guān)系式后也就不需要載波偵聽(tīng)/沖突監(jiān)測(cè)的模式了。 1.1.7 緊急情況報(bào)警按鈕9在路燈燈柱一定高度安裝緊急情況報(bào)警按鈕9，在緊急情況下，例如發(fā)生車(chē)禍時(shí)，只需 要傷者按動(dòng)按鈕，就給微控制器ll發(fā)出中斷信號(hào)，燈上設(shè)備l、街道級(jí)控制中心3將事故信 號(hào)傳至城市級(jí)服務(wù)器5，根據(jù)發(fā)送報(bào)警信號(hào)的街道級(jí)控制中心3編號(hào)和燈上設(shè)備1編號(hào)，緊急情況報(bào)警軟件很容易得到事故發(fā)生的準(zhǔn)確位置，便于緊急救援。 U.8 EEPROM及系統(tǒng)參數(shù)配置接口 12EEPROM存儲(chǔ)馬路寬度、燈上設(shè)備編號(hào)等系統(tǒng)參數(shù)。在安裝時(shí)通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)配置接口 12 將上述參數(shù)存進(jìn)EEPROM。 1.2街道級(jí)控制中心3街道級(jí)控制中心3在整個(gè)系統(tǒng)中起著中間層的作用，它包含LonWorks通信模塊10、運(yùn) 算平臺(tái)15、 GPRS調(diào)制解調(diào)器16。對(duì)下，每個(gè)街道級(jí)控制中心3負(fù)責(zé)一條街道的所有燈上設(shè) 備1的控制。根據(jù)每個(gè)燈上設(shè)備1發(fā)來(lái)的信息，運(yùn)算平臺(tái)15進(jìn)行相應(yīng)的控制算法運(yùn)算，將控 制命令通過(guò)LonWorks通信模塊10發(fā)送到每個(gè)燈上設(shè)備1的LonWorks通信模塊10上。對(duì)上， 街道級(jí)控制中心3將路燈電流/電壓/能耗信息、緊急情況報(bào)警信息、統(tǒng)計(jì)得到的路況信息等信 息通過(guò)GPRS信道4發(fā)送到城市級(jí)服務(wù)器5。同時(shí)，負(fù)責(zé)接收城市級(jí)服務(wù)器5發(fā)過(guò)來(lái)的控制倍息。GPRS調(diào)制解調(diào)器16。主要作為街道級(jí)控制中心3和城市級(jí)服務(wù)器5的GPRS信道4的 軟硬件接口?？梢愿鶕?jù)技術(shù)發(fā)展和需要選擇合適的信道，例如GPRS、 CDMA、 WLAN、有 線Internet等及相應(yīng)調(diào)制解調(diào)器。1.3城市級(jí)服務(wù)器5作為主控服務(wù)器來(lái)使用。整個(gè)城市只有一個(gè)。通過(guò)GPRS調(diào)制解調(diào)器16接收街道級(jí)控制 中心3通過(guò)GPRS信道4傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。通過(guò)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)17上的數(shù)據(jù)庫(kù)和GIS系統(tǒng)，根 據(jù)街道級(jí)控制中心3和燈上設(shè)備1的編號(hào)，將每個(gè)燈上設(shè)備1映射到實(shí)際地圖上，方便直觀 的監(jiān)控。通過(guò)加裝路燈計(jì)費(fèi)/實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)/控制軟件、交通流量統(tǒng)計(jì)和疏導(dǎo)軟件、緊急情況報(bào)警軟 件可以在地圖上直觀的實(shí)現(xiàn)衍生功能。1.4亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)控制方法1.4.1控制算法模型本算法的控制模型為基于速度的模型。在亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模式，只需要用戶前方足夠 數(shù)目的燈提供合適的亮度就不會(huì)影響用戶的使用。這樣既能滿足用戶要求又達(dá)到節(jié)能的目的。 車(chē)輛/行人的速度越快，前方高亮的燈就需要越多，我們的控制算法就以速度為模型基礎(chǔ)。因 為測(cè)速雷達(dá)等速度傳感器的價(jià)格比較昂貴，我們沒(méi)有直接采用速度作為控制變量，而是利用 每個(gè)燈上設(shè)備檢測(cè)到車(chē)輛/行人的時(shí)間值作為控制變量來(lái)實(shí)現(xiàn)速度模型，在算法實(shí)現(xiàn)中將對(duì)本 算法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本算法的結(jié)構(gòu)模型。凡是沒(méi)有分叉的道路均可以抽象成直線模型。每個(gè)路燈燈桿安裝一 套燈上設(shè)備l，并在安裝時(shí)依次編號(hào)。每個(gè)街道級(jí)控制中心負(fù)責(zé)一條可以抽象成直線的道路， 整個(gè)城市的街道級(jí)控制中心3統(tǒng)一編號(hào)，處于不同街道級(jí)控制中心管轄區(qū)域的燈上設(shè)備1編 號(hào)可以重復(fù)。當(dāng)有燈上設(shè)備1的超聲波車(chē)輛/行人探測(cè)模塊13檢測(cè)到在馬路寬度『內(nèi)有物體時(shí)，燈上 設(shè)備1便發(fā)一載有檢測(cè)到車(chē)輛/行人的上行數(shù)據(jù)幀到街道級(jí)控制中心3，街道級(jí)控制中心3將 這個(gè)燈上設(shè)備1上行數(shù)據(jù)幀到達(dá)時(shí)間的記錄刷新。街道級(jí)控制中心3就依據(jù)其管轄的所有燈 上設(shè)備1檢測(cè)到車(chē)輛/行人的最新的到達(dá)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。1.4.2控制算法實(shí)現(xiàn)為了達(dá)到速度越快，前方高亮燈的數(shù)目越多，需要將高亮燈數(shù)目和速度關(guān)聯(lián)，本算法間 接的將高亮燈數(shù)目及方向和燈上設(shè)備檢測(cè)到車(chē)輛/行人的最新時(shí)間關(guān)聯(lián)起來(lái)，達(dá)到了所需目 的，同時(shí)使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。為了簡(jiǎn)化算法，我們?cè)试S在車(chē)輛方向后向也高亮少量的燈。假設(shè)當(dāng)前檢測(cè)到車(chē)輛/行人的燈上設(shè)備為第''號(hào)，我們采用線性函數(shù)來(lái)決定在當(dāng)前車(chē)輛/行人位置前方和后方高亮燈的數(shù) 目<formula>formula see original document page 9</formula>(3) 式中各項(xiàng)含義^在燈上設(shè)備1編號(hào)遞減方向需要高亮燈的數(shù)目；丄。在燈上設(shè)備1編號(hào)遞增方向需要高亮燈的數(shù)目；^決定了最少的高亮燈數(shù)目；^決定了在同等時(shí)間間隔下高亮 燈的數(shù)目；C決定了高亮燈的最多數(shù)目?，F(xiàn)結(jié)合上述公式(1)、 (2)、 (3)和附圖8詳述本算法。假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為f[2]， #2燈上設(shè) 備1-2檢測(cè)到車(chē)輛/行人，忽略上行數(shù)據(jù)幀傳輸及處理延遲(燈上設(shè)備1傳輸數(shù)據(jù)幀到街道級(jí)控制中心3的傳輸及處理延時(shí)為固定值，相鄰燈上設(shè)備時(shí)間差會(huì)消去這個(gè)固定值)，街道級(jí)控 制中心3將#2燈上設(shè)備1-2檢測(cè)到車(chē)輛/行人的最新時(shí)間刷新為Z[2]，此時(shí)，街道級(jí)控制中心3存儲(chǔ)的#1燈上設(shè)備1-1檢測(cè)到車(chē)輛/行人的時(shí)間Z[l]為最新的，車(chē)輛/行人還沒(méi)有經(jīng)過(guò)#3燈上 設(shè)備l-3，所以#3燈上設(shè)備1-3檢測(cè)到車(chē)輛/行人的時(shí)間還沒(méi)有更新，為上一次檢測(cè)到車(chē)輛/行 人車(chē)輛的時(shí)間/[3]。在上述情景中，a&(/[2]-41])口 "&(Z[2]—《3])，所以丄?？?^。所以在 燈上設(shè)備編號(hào)遞增的方向高亮燈的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在遞減方向上高亮燈的數(shù)目。街道級(jí)控制 中心3在接到#2燈上設(shè)備1-2傳來(lái)檢測(cè)到車(chē)輛/行人上行數(shù)據(jù)幀后很短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出i。，^ ，再結(jié)合當(dāng)前檢測(cè)到傳送車(chē)輛/行人信號(hào)的燈上設(shè)備的編號(hào)算出需要開(kāi)燈的燈上設(shè)備編號(hào)，發(fā)出 下行數(shù)據(jù)幀，從而實(shí)現(xiàn)了在運(yùn)動(dòng)方向前方開(kāi)較多數(shù)目的燈，在后方開(kāi)很少的燈，達(dá)到亮度隨 需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的效果。本算法對(duì)于多車(chē)多方向情況也具有很好的適用性。如附圖9所示，在某時(shí)刻/[2] = [3]， 這樣導(dǎo)致算出的i:。,A/均較大，這樣就是兩邊開(kāi)燈的情景。上述公式(3)約束了最少和最多高亮燈數(shù)目。當(dāng)車(chē)速很慢時(shí)<formula>formula see original document page 10</formula>和<formula>formula see original document page 10</formula>較大，導(dǎo)致算出的4或、較小，實(shí)際中在車(chē)輛/行人前進(jìn)方向不能太少的燈，所以對(duì)最少高亮燈數(shù)目作了約束。同理，當(dāng)車(chē)速很快時(shí)，對(duì)最多高亮燈數(shù)目作了約束。相比上述的調(diào)亮燈算法，調(diào)暗燈算法較為簡(jiǎn)單。讓每一個(gè)高亮的燈延遲一段時(shí)間然后調(diào) 暗即可。在街道級(jí)控制中心3為每一個(gè)調(diào)亮的設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的值每過(guò)一個(gè)單位時(shí) 間減l，當(dāng)某個(gè)燈對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器的值為O時(shí)，向其發(fā)出調(diào)暗下行數(shù)據(jù)幀。 1.4.3控制算法流程圖調(diào)亮燈算法和調(diào)暗燈算法流程圖分別見(jiàn)附圖10、附圖11。實(shí)施例2.僅含有實(shí)施例1中的燈上設(shè)備1 (除去LED顯示屏14)的所有部件、電力線 信道2、街道級(jí)控制中心3的LonWorks通信模塊10，運(yùn)算平臺(tái)15，其工作原理和步驟與實(shí) 施例l中對(duì)應(yīng)部分相同，可以實(shí)現(xiàn)一條街道的亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能。
權(quán)利要求
1. 一種節(jié)能的路燈亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由燈上設(shè)備(1)、數(shù)據(jù)通信信道(2)、街道級(jí)控制中心(3)、公用數(shù)據(jù)通信信道(4)、城市級(jí)服務(wù)器(5)組成，燈上設(shè)備(1)和街道級(jí)控制中心(3)之間由數(shù)據(jù)通信模塊(10)通過(guò)數(shù)據(jù)通信信道(2)連接，街道級(jí)控制中心(3)和城市級(jí)服務(wù)器(5)由公用數(shù)據(jù)信道接口(16)通過(guò)公用數(shù)據(jù)通信信道(4)連接，燈上設(shè)備(1)由光源(6)、亮度調(diào)節(jié)模塊(7)、電壓/電流測(cè)量模塊(8)、緊急情況報(bào)警按鈕(9)、數(shù)據(jù)通信模塊(10)、微控制器(11)、EEPROM及系統(tǒng)參數(shù)配置接口(12)、車(chē)輛/行人探測(cè)模塊(13)、顯示模塊(14)組成，街道級(jí)控制中心(3)由數(shù)據(jù)通信模塊(10)、運(yùn)算平臺(tái)(15)、公用數(shù)據(jù)通信信道接口(16)組成，城市級(jí)服務(wù)器(5)由計(jì)算機(jī)(17)和公用數(shù)據(jù)通信信道接口(16)組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種節(jié)能的路燈亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，其特征 在于，為了節(jié)能，建立了高亮燈數(shù)目隨運(yùn)動(dòng)速度變化的模型，其運(yùn)行步驟如下a. 凡是沒(méi)有分叉的道路均可以抽象成直線模型，每個(gè)路燈燈桿安裝一套燈上設(shè)備(1)， 并在安裝時(shí)依次編號(hào)，每個(gè)街道級(jí)控制中心(3)負(fù)責(zé)一條可以抽象成直線的道路；b. 當(dāng)有燈上設(shè)備(1)的車(chē)輛/行人探測(cè)模塊(13)檢測(cè)到在馬路寬度『內(nèi)有物體時(shí)，燈 上設(shè)備(1)的數(shù)據(jù)通信模塊(10)便發(fā)出一載有檢測(cè)到車(chē)輛/行人的上行數(shù)據(jù)幀到街道級(jí)控 制中心(3)，街道級(jí)控制中心(3)將這個(gè)燈上設(shè)備(1)上行數(shù)據(jù)幀到達(dá)時(shí)間的記錄刷新；c. 街道級(jí)控制中心(3)根據(jù)燈上設(shè)備(1)檢測(cè)到車(chē)輛/行人的時(shí)間值，對(duì)車(chē)輛/行人運(yùn) 動(dòng)方向兩邊高亮燈數(shù)目進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而通過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊(10)發(fā)出下行數(shù)據(jù)幀將相應(yīng)燈上 設(shè)備(1)的燈調(diào)亮；d. 讓每一個(gè)高亮的燈延遲一段時(shí)間然后調(diào)暗即可，在街道級(jí)控制中心(3)為每一個(gè)調(diào) 亮的燈所在的燈上設(shè)備(1)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的值每過(guò)一個(gè)單位時(shí)間減l，當(dāng)某個(gè)計(jì) 數(shù)器的值為0時(shí)，向其對(duì)應(yīng)的燈上設(shè)備(1)發(fā)出調(diào)暗下行數(shù)據(jù)幀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所說(shuō)的一種節(jié)能的路燈亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，其特征 在于，所說(shuō)計(jì)算車(chē)輛/行人運(yùn)動(dòng)方向兩邊高亮燈數(shù)目，是根據(jù)以下公式完成的<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>式中各項(xiàng)含義Zy在燈上設(shè)備(l)編號(hào)遞減方向需要高亮燈的數(shù)目，丄。在燈上設(shè)備(1)編號(hào)遞增方向需要高亮燈的數(shù)目，^決定了最少的高亮燈數(shù)目，5決定了在同等時(shí)間間隔下 高亮燈的數(shù)目，C決定了高亮燈的最多數(shù)目。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種節(jié)能的亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中計(jì)費(fèi)/運(yùn)行監(jiān)測(cè)/控制個(gè)功能，采用以下步驟-電壓/電流測(cè)量模塊(8)測(cè)得電壓、電流；微控制器(11)利用電壓、電流計(jì)算能耗； 并通過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊(10)把這些數(shù)據(jù)和本燈上設(shè)備(1)編號(hào)發(fā)送到街道級(jí)控制中心(3); 街道級(jí)控制中心(3)通過(guò)公用數(shù)據(jù)通信信道接口 (16)把接收到的電壓/電流/能耗以及燈上 設(shè)備(1)編號(hào)、本街道級(jí)控制中心(3)編號(hào)發(fā)送到城市級(jí)服務(wù)器(5);城市級(jí)服務(wù)器(5) 根據(jù)這些編號(hào)和數(shù)據(jù)確定燈上設(shè)備(1)的位置、能耗和運(yùn)行狀態(tài)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種節(jié)能的亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)交通流量統(tǒng)計(jì)及疏導(dǎo)的功能，采用以下步驟微控制器(11)通過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊(10)把車(chē)輛/行人探測(cè)模塊(13)檢測(cè)到車(chē)輛/行人 的信息和本燈上設(shè)備(1)編號(hào)發(fā)送到街道級(jí)控制中心(3);街道級(jí)控制中心(3)利用檢測(cè) 到車(chē)輛/行人的頻度估算出交通流量；通過(guò)公用數(shù)據(jù)通信信道接口 (16)把估算的流量以及燈 上設(shè)備(1)編號(hào)、本街道級(jí)控制中心(3)編號(hào)發(fā)送到城市級(jí)服務(wù)器(5);城市級(jí)服務(wù)器(5) 根據(jù)這些編號(hào)確定燈上設(shè)備(1)的位置，實(shí)現(xiàn)交通流量的統(tǒng)計(jì)；城市級(jí)服務(wù)器(5)把一些 路段的交通流量統(tǒng)計(jì)信息再傳送到這些路段附近的燈上設(shè)備(1);并在顯示模塊(14)上顯示o
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種節(jié)能的亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)緊急情況報(bào)警功能，采用以下步驟微控制器(11)檢測(cè)到緊急情況報(bào)警按鈕(9)發(fā)出的中斷信號(hào)；通過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊(10)把這個(gè)信號(hào)和本燈上設(shè)備(1)編號(hào)發(fā)送到街道級(jí)控制中心(3);街道級(jí)控制中心(3)通過(guò) 公用數(shù)據(jù)通信信道接口 (16)把這個(gè)信號(hào)以及燈上設(shè)備(1)編號(hào)、本街道級(jí)控制中心(3)編號(hào)發(fā)送到城市級(jí)服務(wù)器(5);城市級(jí)服務(wù)器(5)根據(jù)這些編號(hào)確定燈上設(shè)備(1)的位置，進(jìn)而確定緊急情況發(fā)生的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種路燈節(jié)能及遠(yuǎn)程集中監(jiān)控領(lǐng)域的技術(shù)。該系統(tǒng)由燈上設(shè)備(1)、數(shù)據(jù)通信信道(2)、街道級(jí)控制中心(3)、公用數(shù)據(jù)通信信道(4)、城市級(jí)服務(wù)器(5)組成。建立了高亮燈數(shù)目隨運(yùn)動(dòng)速度變化的模型，街道級(jí)控制中心(3)通過(guò)燈上設(shè)備(1)檢測(cè)到車(chē)輛/行人的時(shí)間值計(jì)算車(chē)輛/行人運(yùn)動(dòng)方向兩邊高亮的燈數(shù)目，進(jìn)而控制相應(yīng)的燈高亮，延遲一段時(shí)間后再控制高亮的燈調(diào)暗，達(dá)到了亮度隨需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的節(jié)能效果。利用本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)化的路燈硬件平臺(tái)，通過(guò)一定的電路和軟件衍生出遠(yuǎn)程集中計(jì)費(fèi)/運(yùn)行監(jiān)測(cè)/控制，交通流量統(tǒng)計(jì)及疏導(dǎo)、緊急情況報(bào)警等功能。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101267703SQ20081001810
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
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