一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，属于智慧照明控制领域。该方法构建了照明亮度与车流量、人流量、湿度、PM2.5、环境照度5个环境参数的关系模型。首先获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵；然后将环境参数矩阵归一化得到归一化后的矩阵，根据归一化后的矩阵利用熵权法得出每个环境参数的熵权值；其次利用层次分析法得到每个环境参数的主观权值；再将每个环境参数的熵权值与主观权值组合赋权，得到每个环境参数的综合权值；最后将归一化后的环境参数值与环境参数的综合权值加权得到照明亮度判断值，进而进行照明亮度调控。本发明专利技术建立了多环境参数与照明亮度控制的逻辑关系，达到自适应调光控制的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法
本专利技术属于智慧照明控制领域，涉及一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法。
技术介绍
在智慧城市的研究与建设中，智慧照明作为智慧城市中城市道路建设的重要组成部分，其智能化控制管理方式效率高低将直接影响照明能耗、交通拥堵以及环境突发情况等问题的增减。目前，虽然国内外专家针对智慧路灯领域研制了相应的产品，例如：2017年7月，上海浦东采用的新一代物联网通信技术NB-IOT的26盏智能路灯进行试点运行；2015年7月，杭州市将集照明节能、视频监控、无线WIFI、充电桩、信息推送等信息化应用集成在智慧路灯中进行试点运行；2016年12月，北京街头亮相一批集照明、空气监测、微基站、WiFi设备、视频监控、信息发布、电动车充电等七大功能于一体的智慧路灯；2016年美国洛杉矶政府策划把街上路灯全部智能联网并把所有街上高压灯换成LED灯；德国柏林将把近1000个路灯加入“智能充电桩”使用；英国MK体育场采用施莱德的智能一体化灯具为附近市民提供多功能性服务。但是，国内外专家学者在智慧照明调光领域的研究相对较少，同时随着道路环境情况越来越复杂化，采用同一亮度的路灯照明控制方式很难应对各种突发情况。因此，亟需对智慧照明调光策略进行研究，为相关管理人员对智慧照明的管理与服务提供帮助。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，构建环境参数与照明亮度的模型，达到自适应亮度调节的目的，同时提高照明管理效率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，构建了照明亮度与车流量、人流量、湿度、PM2.5、环境照度5个环境参数的关系模型，具体包括以下步骤：S1：分析环境参数与道路照明亮度的关系，确定与照明亮度有关的环境参数；所述与照明亮度有关的环境参数为车流量、人流量、湿度、PM2.5及环境照度；S2：获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵X′，并将环境参数矩阵归一化得到归一化之后的矩阵X；S3：根据归一化之后的矩阵X计算各环境参数的熵权值αj；S4：根据不同环境参数的重要程度得到判断矩阵Y，利用层次分析法确定各环境参数的主观权值θj；S5：将第j项环境参数的主观权值θj与熵权值αj组合赋权，得到第j项环境参数的综合权值ωj；S6：将归一化后的环境参数值与每个环境参数的综合权值加权得到这一组环境参数的照明亮度判断值Gi；S7：照明设备根据照明亮度判断值Gi所在区间，调节照明亮度到相应亮度值L。进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21：获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵X′为：其中，x′ij表示第i组的第j项环境参数值，i＝1,2,3,…,n，j＝1,2,3,4,5，环境参数值指获取的车流量、人流量、湿度、PM2.5及环境照度的值；S22：由于环境参数矩阵X′中各个环境参数值单位不统一，数据之间无法进行直接对比，所以对环境参数矩阵X′进行归一化处理后得到矩阵X：其中归一化公式分为：正参数：xij＝(x′ij-min(x′j))/(max(x′j)-min(x′j))；逆参数：xij＝(max(x′j)-x′ij)/(max(x′j)-min(x′j))；其中，max(x′j)表示环境参数矩阵X′中第j列元素中值最大的元素，min(x′j)表示环境参数矩阵X′中第j列元素中值最小的元素。正参数表示随着环境参数值的增加，照明亮度值相应增加，逆参数表示随着环境参数值的增加，照明亮度值相应减少；以上所有环境参数中仅环境照度为逆参数，即环境照度值降低，路灯亮度增加，其他环境参数为正参数。进一步，所述步骤S3具体包括以下步骤：S31：确定第j项参数的熵值ej，熵值ej的计算公式如下：其中，k与环境参数值的组数n有关，k的计算公式如下：k＝1/lnnS32：将求得的第j项参数的熵值ej带入熵权的计算公式求得第j项指标的熵权值αj，熵权值αj的计算公式如下：进一步，所述步骤S4具体包括以下步骤：S41：将环境参数照度、车流量、人流量、PM2.5、湿度分别编号为A1、A2、A3、A4、A5，其中每一个环境参数相对于另一个环境参数都有一个重要程度值，根据参数与参数之间的重要程度值，构建判断矩阵Y：其中yij表示环境参数Ai对于环境参数Aj的重要程度值，重要程度值分为同等重要为1、稍微重要为3、明显重要为5、强烈重要为7和极端重要为9，2、4、6、8为介于重要程度之间的重要程度值，yji为yij的倒数，即yji＝1/yij；S42：根据判断矩阵Y，利用层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)，求得各个环境参数的主观权值为：θ＝{θ1,θ2,…,θ5}进一步，所述步骤S5具体为：根据第j项环境参数的熵权值αj与主观权值θj得到第j项环境参数的综合权值ωj，ωj的计算公式如下：进一步，所述步骤S6具体为：将综合权值ωj与归一化后的矩阵X进行加权处理，得到第i组环境参数的照明亮度判断值Gi，Gi的计算公式如下：进一步，所述步骤S7具体为：关于亮度的关系模型得到照明亮度判断值Gi，Gi将落在4个照明区间[0，G1]、[G1，G2]、[G2，G3]、[G3，G4]中，4个照明区间分别对应4个照明亮度值L1、L2、L3、L4，照明设备将根据照明亮度判断值Gi的值所在的照明区间，自适应调节路灯亮度到相应亮度值。本专利技术的有益效果在于：本专利技术建立了环境参数信息采集与照明亮度调节的逻辑关系，提出的一种自适应亮度调节策略，能够有效提高道路照明管理效率和自动化管理程度。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为照明亮度判断值获取流程图；图2为环境参数与照明亮度层次结构图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。如图1所示，考虑到一些环境参数与路灯的照明亮度的调节有一定的关系，基于此构建了路灯照明亮度与车流量、人流量、PM2.5、湿度、环境照度5个环境参数的关系模型，提出一种自适应亮度调节策略，本策略采用熵权法与层次分析法(Theanalytichierarchyprocess,AHP)综合赋权的方法来分配每一个环境参数对的照明亮度的决策权重，根据确定的决策权重与归一化之后的环境参数值加权得到一个照明亮度判断值，照明亮度判断值的大小决定路灯所需调节的亮度值。照明亮度判断值的确定流程如图1所示。在层次分析法中，照明亮度与5个环境参数构造了一个三层的层次结构，层次结构如图2所示。本实施例提供一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，具体包括以下步骤：S1：分析环境参数与道路照明亮度的关系，确定与照明亮度有关的环境参数；所述与照明亮度有关的环境参数为车流量、人流量、湿度、PM2.5及环境照度；S2：获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵X′，并将环境参数矩阵归一化得到归一化之后的矩阵X，包括以下步骤：S21：所述n组环境参数值所构建的环境参数矩阵X′为：其中，x′ij表示第i组的第j项环境参数值，i＝1,2,3,…,n，j＝1,2,3,4,5，环境参数值指获取的车流量、人流量、湿度、PM2.5、环境照度的值；n的值要求大于等于2，即n≥2，而n的取值越大最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：分析环境参数与道路照明亮度的关系，确定与照明亮度有关的环境参数；所述与照明亮度有关的环境参数为车流量、人流量、湿度、PM2.5及环境照度；S2：获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵X′，并将环境参数矩阵归一化得到归一化之后的矩阵X；S3：根据归一化之后的矩阵X计算各环境参数的熵权值αj；S4：根据不同环境参数的重要程度得到判断矩阵Y，利用层次分析法确定各环境参数的主观权值θj；S5：将第j项环境参数的主观权值θj与熵权值αj组合赋权，得到第j项环境参数的综合权值ωj；S6：将归一化后的环境参数值与每个环境参数的综合权值加权得到这一组环境参数的照明亮度判断值Gi；S7：照明设备根据照明亮度判断值Gi所在区间，调节照明亮度到相应亮度值L。

【技术特征摘要】
1.一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：分析环境参数与道路照明亮度的关系，确定与照明亮度有关的环境参数；所述与照明亮度有关的环境参数为车流量、人流量、湿度、PM2.5及环境照度；S2：获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵X′，并将环境参数矩阵归一化得到归一化之后的矩阵X；S3：根据归一化之后的矩阵X计算各环境参数的熵权值αj；S4：根据不同环境参数的重要程度得到判断矩阵Y，利用层次分析法确定各环境参数的主观权值θj；S5：将第j项环境参数的主观权值θj与熵权值αj组合赋权，得到第j项环境参数的综合权值ωj；S6：将归一化后的环境参数值与每个环境参数的综合权值加权得到这一组环境参数的照明亮度判断值Gi；S7：照明设备根据照明亮度判断值Gi所在区间，调节照明亮度到相应亮度值L。2.根据权利要求1所述的一种基于多环境参数的智慧照明调光控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21：获取n组环境参数值，构建环境参数矩阵X′为：其中，x′ij表示第i组的第j项环境参数值，i＝1,2,3,…,n，j＝1,2,3,4,5，环境参数值指获取的车流量、人流量、湿度、PM2.5及环境照度的值；S22：由于环境参数矩阵X′中各个环境参数值单位不统一，数据之间无法进行直接对比，所以对环境参数矩阵X′进行归一化处理后得到矩阵X：其中归一化公式分为：正参数：xij＝(x′ij-min(x′j))/(max(x′j)-min(x′j))；逆参数：xij＝(max(x′j)-x′ij)/(max(x′j)-min(x′j))；其中，max(x′j)表示环境参数矩阵X′中第j列元素中值最大的元素，min(x′j)表示环境参数矩阵X′中第j列元素中值最小的元素；正参数表示随着环境参数值的增加，照明亮度值相应增加，逆参数表示随着环境参数值的增加，照明亮度值相应减少；以上所有环境参数中仅环境照度为逆参数，即环境照度值降低，路灯亮度增加，其他环境参数为正参数。3.根据权利要求2所述的一种基于多环境参数的智慧照...

【专利技术属性】
技术研发人员：向敏，谭童，戴柯宇，周恩，赵旭东，殷宇帆，李彬，王成龙，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50