一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法及系统，方法包括步骤：步骤S1：边缘网关根据时间点和预设时段划分值判断智慧灯杆所处的控制时段；步骤S2：处于晨昏控制时段，采用光照线性补偿方法控制智慧灯杆对环境光照进行补偿；步骤S3：判断是否处于深夜控制时段；步骤S4：处于白天控制时段，边缘网关控制智慧灯杆无亮度输出；系统包括智慧灯杆、边缘网关和云端服务器。与现有技术相比，增强终端设备实时响应、交互与协同，减轻云端计算压力和通信耗时，实现了精细化照明控制，又有效降低了无谓能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法及系统
本专利技术涉及智慧照明领域，尤其是涉及一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法及系统。
技术介绍
路灯作为城市市政基础设施，具有基数大，分布广，使用率高等特点，但是传统灯杆本身作为仅有单一照明功能的机械装置，不存在智能化、网联化的设计，导致传统照明方式存在种种问题。其一是人工控制方式误差大，统一性低，应急能力差，难以满足现代城市照明需求；其二是信息化水平低下，运营管理模式落后，导致监控难度大，故障维修难以到位或工作量大；其三是简单粗放的管控机制导致电能浪费严重，无法满足可持续发展的战略需求。因此，智慧照明已经逐渐成为一种发展趋势。随着互联网产业和物联网技术的快速发展，近年来，智慧照明已经取得一些进展，可以实现照明设备联网以及相应的管理与控制。但是，照明控制策略仍然采用简单的光控与时控等传统方式，还有许多地区依然采用夜灯单一恒照度的灯光策略，无法在用电量上做到“精打细算”，造成不必要的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法及系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，该方法包括以下步骤：步骤S1：边缘网关根据时间点和预设时段划分值判断智慧灯杆所处的控制时段，若智慧灯杆处于晨昏控制时段，执行步骤S2，若智慧灯杆处于夜间控制时段，执行步骤S3，若智慧灯杆处于白天控制时段，执行步骤S4；步骤S2：边缘网关比较环境光照与预设阈值，采用光照线性补偿方法控制智慧灯杆对环境光照进行补偿；步骤S3：边缘网关判断智慧灯杆是否处于深夜控制时段，若否，边缘网关控制智慧灯杆高亮度输出，边缘网关控制智慧灯杆低亮度输出，边缘网关通过智慧灯杆i检测到人体时，控制智慧灯杆i高亮度输出，智慧灯杆i-1和智慧灯杆i+1经过协同延迟时间后高亮度输出，智慧灯杆i以及智慧灯杆i-1/智慧灯杆i+1经过恢复延迟时间后恢复低亮度输出；步骤S4：边缘网关控制智慧灯杆无亮度输出。所述的晨昏控制时段包括清晨控制时段和黄昏控制时段，若智慧灯杆处于清晨控制时段，智慧灯杆对环境光照进行线性递减补偿，若智慧灯杆处于黄昏控制时段，智慧灯杆对环境光照进行线性递增补偿。所述光照线性补偿方法的计算公式为：其中，Power(t)为智慧灯杆百分比输出功率，k1为清晨控制时段的递减系数，k2为黄昏控制时段的递增系数，T1为日出时间，T3为日落时间，P_high为高亮度，L为环境光照。所述的步骤S3中若智慧灯杆i高亮度输出后恢复低亮出输出前，边缘网关通过智慧灯杆i检测到人体，则智慧灯杆i、智慧灯杆i-1和智慧灯杆i+1维持高亮度输出，直至不再检测到人体，智慧灯杆i以及智慧灯杆i-1/智慧灯杆i+1经过恢复延迟时间后恢复低亮度输出。所述的协同延迟时间通过智慧灯杆间距和人行速度计算得到。一种实现所述智慧灯杆照明控制方法的智慧灯杆照明控制系统，包括：智慧灯杆，采集人体信息和环境光照信息，并将人体信息和环境光照信息传输至边缘网关；边缘网关，接收智慧灯杆传递的人体信息和环境光照信息，判断智慧灯杆所处的控制时段，计算晨昏控制时段的补偿量，向智慧灯杆发送控制信息，向云端服务器上传用电量和故障信息；云端服务器，进行信息化管理、用电量统计分析和故障维修申报。所述的智慧灯杆设有LED可调光源、传感器模块、智能仪表和单灯控制器，所述传感器模块采集人体信息和环境光照信息，所述单灯控制器接收传感器模块传递的人体信息和环境光照信息并将人体信息和环境光照信息发送至边缘网关，同时单灯控制器接收边缘网关传递的控制信息并进行LED可调光源亮度控制；所述智能仪表采集智慧灯杆的电流、电压、功率和故障信息并通过单灯控制器传递电流、电压、功率和故障信息至边缘网关。所述的传感器模块包括光照度传感器和红外传感器。所述的单灯控制器为RS485芯片。所述的边缘网关通过串口与智慧灯杆进行通信，所述边缘网关通过5G与云端服务器进行通信。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)智慧灯杆为终端层、边缘网关为边缘层、5G为网络层、云端服务器为云断层，通过终端层、边缘层、网络层和云端层四层架构，实现路灯集约化、高效化、智能化管理，尤其是智能边缘网关的引入，不仅增强终端设备实时响应、交互与协同，也减轻云端计算压力和通信耗时，同时也减少了远距离数据传输的差错率。(2)基于经纬度控制、光照度控制和泛在环境感知信息，晨昏控制模式克服了传统时控和光控的缺点，实现了精细化照明控制；夜间控制模式区分了高峰期和低谷期，并且通过协同控制提供人性化照明服务，既满足了行人夜间照明需求，又有效降低了无谓能耗。附图说明图1为本专利技术的智慧灯杆照明控制方法流程图；图2为本专利技术的夜间控制模式流程图；图3为本专利技术的晨昏控制模式流程图；图4为本专利技术的智慧灯杆照明控制系统结构框图；图5为本专利技术实施例的结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图4所示，一种智慧灯杆照明控制系统，包括终端层，边缘层，网络层和云端层四个部分。终端层用于环境信息感知采集与灯具控制，具体实体为智慧灯杆，设有传感器模块，智能仪表和单灯控制器。传感器模块包括至少一个光照度传感器和至少一个红外传感器，用于泛在环境信息采集(如人体信息和环境光照信息)；智能仪表用于采集智慧灯杆电流，电压，功率和故障信息；单灯控制器采用RS485单灯控制器，连接LED可调光驱动电源和120W的LED灯头，用于控制亮度。边缘层用于连接终端层和云端层以及进行边缘计算，至少包括一个边缘网关。边缘网关通过串口与终端层通信，一个边缘网关对应多个智慧灯杆，可实现边缘协同；同时配置通信端口，采取UDP网络协议与5G无线通信技术与云端层进行通信。云端层包括云端服务器，用于管理与维护，包括路灯GIS(GeographicInformationSystem)信息化管理、电量统计分析、故障维修申报等，云计算将为数据处理提供算力，后期可以开放大量接口，供各种行业应用接入。运营人员可以通过PC/Web/APP进入云端服务器，进行管理与维护，查看故障信息，维修日志等。紧急情况下，可以向边缘网关发送数据报文，边缘网关将相关报文解析成短字节的命令报文，本实施例采用以太网转RS485串口通信的形式连接单灯控制器，实现远程人工控制智慧灯杆开关与调光。如图1所示，一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，包括以下步骤：根据城市经纬度和当天日期，通过天文学公式计算(现有方法)，或是通过查表法，易得到当地日出日落时间，在此不再赘述。然后根据所在地情况设置偏置值(偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤S1：边缘网关根据时间点和预设时段划分值判断智慧灯杆所处的控制时段，若智慧灯杆处于晨昏控制时段，执行步骤S2，若智慧灯杆处于夜间控制时段，执行步骤S3，若智慧灯杆处于白天控制时段，执行步骤S4；/n步骤S2：边缘网关比较环境光照与预设阈值，采用光照线性补偿方法控制智慧灯杆对环境光照进行补偿；/n步骤S3：边缘网关判断智慧灯杆是否处于深夜控制时段，若否，边缘网关控制智慧灯杆高亮度输出，若是，边缘网关控制智慧灯杆低亮度输出，边缘网关通过智慧灯杆i检测到人体时，控制智慧灯杆i高亮度输出，智慧灯杆i-1和智慧灯杆i+1经过协同延迟时间后高亮度输出，智慧灯杆i以及智慧灯杆i-1/智慧灯杆i+1经过恢复延迟时间后恢复低亮度输出；/n步骤S4：边缘网关控制智慧灯杆无亮度输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：边缘网关根据时间点和预设时段划分值判断智慧灯杆所处的控制时段，若智慧灯杆处于晨昏控制时段，执行步骤S2，若智慧灯杆处于夜间控制时段，执行步骤S3，若智慧灯杆处于白天控制时段，执行步骤S4；
步骤S2：边缘网关比较环境光照与预设阈值，采用光照线性补偿方法控制智慧灯杆对环境光照进行补偿；
步骤S3：边缘网关判断智慧灯杆是否处于深夜控制时段，若否，边缘网关控制智慧灯杆高亮度输出，若是，边缘网关控制智慧灯杆低亮度输出，边缘网关通过智慧灯杆i检测到人体时，控制智慧灯杆i高亮度输出，智慧灯杆i-1和智慧灯杆i+1经过协同延迟时间后高亮度输出，智慧灯杆i以及智慧灯杆i-1/智慧灯杆i+1经过恢复延迟时间后恢复低亮度输出；
步骤S4：边缘网关控制智慧灯杆无亮度输出。


2.根据权利要求1所述的一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，其特征在于，所述的晨昏控制时段包括清晨控制时段和黄昏控制时段，若智慧灯杆处于清晨控制时段，智慧灯杆对环境光照进行线性递减补偿，若智慧灯杆处于黄昏控制时段，智慧灯杆对环境光照进行线性递增补偿。


3.根据权利要求2所述的一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，其特征在于，所述光照线性补偿方法的计算公式为：



其中，Power(t)为智慧灯杆百分比输出功率，k1为清晨控制时段的递减系数，k2为黄昏控制时段的递增系数，T1为日出时间，T3为日落时间，P_high为高亮度，L为环境光照。


4.根据权利要求1所述的一种基于泛在感知的智慧灯杆照明控制方法，其特征在于，所述的步骤S3中若智慧灯杆i高亮度输出后恢复低亮出输出前，边缘网关通过智慧灯杆i检测到人体，则智慧灯杆i、智慧灯杆i-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何斌，贺睿远，李刚，朱忠攀，王志鹏，周艳敏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31