基于决策树的路灯智能自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于决策树的路灯智能自动控制系统，包括路灯、节点控制器、集中控制器和路灯控制单元，所述路灯、所述节点控制器、所述集中控制器和所述路灯控制单元依次连接，所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路，所述集中控制器上装设有摄像头和传感器，所述路灯控制单元具有自学习模块和控制策略自动决策模块，所述摄像头和所述传感器采集所述路灯的现场环境数据，所述集中控制器将所述环境数据反馈给所述路灯控制单元，所述自学习模块和所述控制策略自动决策模块根据所述环境数据进行相应的自动化配置，所述路灯控制单元对所述路灯的亮度或开关进行自动控制。本发明能够根据路段的实际情况满足路人的用灯需要，节约电力能源。
【专利说明】基于决策树的路灯智能自动控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种照明控制系统，具体地说，涉及一种路灯控制系统。
【背景技术】
[0002]路灯开关和调光控制能有效节约用电，由于以前很多路灯都是通宵开灯，所以不存在什么时候要对路灯进行开关灯和亮度调节的问题。随着硬件及软件技术的发展，对路灯进行精细的控制管理成为现实，但现有的路灯控制系统的路灯控制的都需要进行预先规划，虽然路灯的开关及亮度调节不再需要人工干预，但是路灯控制的策略还是需要依靠人工来规划和完成。
[0003]现有的控制方法一般是进行人工定义控制时间点，进行路灯的开关和亮度调节的操作，该方法存在主观性，并不能根据环境的实际情况进行路灯的控制，导致某些时段光照充足时，路灯亮着，而某些时段光照很低时，路灯却未能正常开启，并且管理的人力也很高。
[0004]请参阅图1和图2，现有技术中整个系统由路灯控制单元、集中控制器、节点控制器、路灯，采用分级的树型拓扑构建，其中路灯控制单元到集中控制器，集中控制器到节点控制器之间是单向的链路，分别由路灯控制单元向集中控制器发送控制信号，集中控制器向节点控制器发送控制信号，从而实现对路灯的开关及亮度进行控制。
[0005]集中控制器到节点控制器、节点控制器到路灯之间的数据传输是单向的，只能传输控制信号，无法对节点的情况进行采集。通过人为方式对路灯的开关时间段进行设置，无法根据实际环境的亮度值来动态调节路灯亮度，存在一定的不合理性，同时需要较多的人力来维护路灯控制单元，以保障系统的稳定运行。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于决策树的路灯智能自动控制系统，能根据实际环境的状况控制路灯开关和亮度值来动态调节路灯亮度，从而减少了人力成本，满足路人的用灯需要，节约电力能源。
[0007]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0008]一种基于决策树的路灯智能自动控制系统，包括路灯、节点控制器、集中控制器和路灯控制单元，所述路灯、所述节点控制器、所述集中控制器和所述路灯控制单元依次连接，所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路，所述集中控制器上装设有摄像头和传感器，所述路灯控制单元具有自学习模块和控制策略自动决策模块，所述摄像头和所述传感器采集所述路灯的现场环境数据，所述集中控制器将所述环境数据反馈给所述路灯控制单元，所述自学习模块和所述控制策略自动决策模块根据所述环境数据进行相应的自动化配置，所述路灯控制单元对所述路灯的亮度或开关进行自动控制。
[0009]进一步，所述摄像头和所述传感器可采集所述路灯现场环境路段中的车辆数量、光照强度、温度、湿度、可见度数据。
[0010]进一步，所述集中控制器通过无线网络将其标识码及所述环境数据传递给所述路灯控制单元。
[0011]进一步，所述集中控制器将所述路灯控制单元的控制操作指令通过电力载波的方式传递给所述节点控制器，所述节点控制器对所述路灯的亮度或开关进行调节控制。
[0012]进一步，所述自学习模块采用决策树算法，结合所述集中控制器返回的所述环境数据分析当前所述路灯所在路段的环境状况。
[0013]进一步，路灯管理员对所述路灯控制单元的操作进行调整和修正时，所述调整和修正的信息将传递给所述自学习模块。
[0014]进一步，所述自学习模块采用机器学习的决策树模型，构建路灯控制决策树模型，并将所述路灯控制决策树模型传递给所述控制策略自动决策模块。
[0015]进一步，所述自学习模块通过所述路灯控制决策树模型学习完所有路灯控制条件后，所述路灯管理员可通过管理台将系统切换为自动控制模式。
[0016]进一步，在所述自动控制模式中，所述路灯现场的所述环境数据直接传递给所述控制策略自动决策模块，所述控制策略自动决策模块对获取的所述环境数据进行自动分类，并确定所述路灯的控制操作指令。
[0017]进一步，所述控制策略自动决策模块将所述控制操作指令传递给路灯控制模块，所述路灯控制模块将所述控制操作指令通过无线网络传递到所述集中控制器。
[0018]与现有技术相比，本发明所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路设计，在所述集中控制器增加视频传感装置，能够减少人为设计路灯开关和亮度调节的主观臆断性，根据路段的实际情况满足路人的用灯需要，节约电力能源。
[0019]本发明引入所述控制策略自动决策模块和所述自学习模块，通过将机器学习及自动决策方法引入到所述路灯控制单元中，赋予路灯控制系统智慧，能够让路灯控制系统在实际使用的过程中，逐渐具备人类的智能，从而实现无人值守或无需人工干预的路灯自动化控制管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中路灯控制系统的逻辑结构示意图；
[0021]图2为现有技术中路灯控制单元的结构示意图；
[0022]图3为本发明的逻辑结构示意图；
[0023]图4为本发明的路灯控制单元的结构示意图；
[0024]图5为本发明的决策树的构造过程示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本发明基于决策树的路灯智能自动控制系统作进一步说明。
[0026]请参阅图3和图4，本发明公开了一种基于决策树的路灯智能自动控制系统，包括路灯、节点控制器、集中控制器和路灯控制单元，所述路灯、所述节点控制器、所述集中控制器和所述路灯控制单元依次连接，所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路，所述集中控制器上装设有摄像头和传感器，所述路灯控制单元具有自学习模块和控制策略自动决策模块，所述摄像头和所述传感器采集所述路灯的现场环境数据，所述集中控制器将所述环境数据反馈给所述路灯控制单元，所述自学习模块和所述控制策略自动决策模块根据所述环境数据进行相应的自动化配置，所述路灯控制单元对所述路灯的亮度或开关进行自动控制。
[0027]请参阅图3，所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路，所述集中控制器能将所述路灯控制单元发送的控制操作指令通过电力载波的方式传递给所述节点控制器，所述节点控制器对所述路灯的亮度或开关进行调节控制；同时，所述集中控制器上装设的所述摄像头和所述传感器可采集所述路灯现场环境路段中的车辆数量、光照强度、温度、湿度、可见度数据，通过无线网络(GSM/3G)将其标识码及所述环境数据传递给所述路灯控制单兀。
[0028]请参阅图4和图5，所述自学习模块采用决策树算法，结合所述集中控制器返回的所述环境数据分析当前所述路灯所在路段的环境状况。所述决策树算法是以实例为基础的归纳学习算法，它从一组无次序、无规则的元组中推理出决策树表示形式的分类规则。所述决策树算法采用自顶向下的递归方式，在决策树的内部结点进行属性值的比较，并根据不同的属性值从该结点向下分支，叶结点是要学习划分的类。从根到叶结点的一条路径就对应着一条合取规则，整个决策树就对应着一组析取表达式规则。
[0029]请参阅图3和图4，路灯管理员通过所述集中控制器返回的所述环境数据，对相应的路段的所述路灯进行开关或亮度调节操作。所述路灯控制单元将所述路灯管理员相应的操作与对应的所述环境数据传递给所述自学习模块，所述自学习模块采用机器学习的决策树模型，构建路灯控制决策树模型，并将所述路灯控制决策树模型传递给所述控制策略自动决策模块。路灯管理员对所述路灯控制单元的操作进行调整和修正时，所述调整和修正的信息也将传递给所述自学习模块。所述自学习模块通过所述路灯控制决策树模型不断地学习，直到学习完所有路灯控制条件后，所述路灯管理员可通过管理台将系统切换为自动控制模式。在所述自动控制模式中，所述路灯现场的所述环境数据直接传递给所述控制策略自动决策模块，所述控制策略自动决策模块对获取的所述环境数据进行自动分类，并确定所述路灯的控制操作指令。所述控制策略自动决策模块将所述控制操作指令传递给路灯控制模块，所述路灯控制模块将所述控制操作指令通过无线网络传递到所述集中控制器。
[0030]本发明基于决策树的路灯智能自动控制系统实现路灯的自动化控制过程如下:
[0031]首先，所述集中控制器上装设的所述摄像头和所述传感器采集所述路灯现场环境路段中的车辆数量、光照强度、温度、湿度、可见度数据；其次，所述集中控制器通过无线网络(GSM/3G)将其标识码及所述环境数据传递给所述路灯控制单元的所述控制策略自动决策模块；接着，所述控制策略自动决策模块根据预先设定的决策模型，确定相应的路灯控制操作指令；然后，所述控制策略自动决策模块将所述控制操作指令传递给路灯控制模块，所述路灯控制模块将所述控制操作指令通过无线网络传递到所述集中控制器；最后，所述集中控制器将所述控制操作指令通过电力载波的方式传递给所述节点控制器，所述节点控制器对所述路灯的亮度或开关进行调节控制。
[0032]本发明所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路设计，在所述集中控制器增加视频传感装置，能够减少人为设计路灯开关和亮度调节的主观臆断性，根据路段的实际情况满足路人的用灯需要，节约电力能源。
[0033]本发明引入所述控制策略自动决策模块和所述自学习模块，通过将机器学习及自动决策方法引入到所述路灯控制单元中，赋予路灯控制系统智慧，能够让路灯控制系统在实际使用的过程中，逐渐具备人类的智能，从而实现无人值守或无需人工干预的路灯自动化控制管理。
[0034]本发明基于决策树的路灯智能自动控制系统通过不断获取和学习路灯管理员的操作过程和决策，能逐渐取代路灯管理员完全由机器对路灯进行自动控制，减少了人力成本；且所述自学习模块积累的路灯控制决策库，可直接被其他路段共享使用，无需人工对所有路段进行长时间的观察检测，就能自动实现最优节能方案的自动部署。
[0035]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种基于决策树的路灯智能自动控制系统，包括路灯、节点控制器、集中控制器和路灯控制单元，其特征在于:所述路灯、所述节点控制器、所述集中控制器和所述路灯控制单元依次连接，所述集中控制器与所述路灯控制单元之间为双向链路，所述集中控制器上装设有摄像头和传感器，所述路灯控制单元具有自学习模块和控制策略自动决策模块，所述摄像头和所述传感器采集所述路灯的现场环境数据，所述集中控制器将所述环境数据反馈给所述路灯控制单元，所述自学习模块和所述控制策略自动决策模块根据所述环境数据进行相应的自动化配置，所述路灯控制单元对所述路灯的亮度或开关进行自动控制。
2.如权利要求1所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述摄像头和所述传感器可采集所述路灯现场环境路段中的车辆数量、光照强度、温度、湿度、可见度数据。
3.如权利要求1所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述集中控制器通过无线网络将其标识码及所述环境数据传递给所述路灯控制单元。
4.如权利要求1所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述集中控制器将所述路灯控制单元的控制操作指令通过电力载波的方式传递给所述节点控制器，所述节点控制器对所述路灯的亮度或开关进行调节控制。
5.如权利要求1所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述自学习模块采用决策树算法，结合所述集中控制器返回的所述环境数据分析当前所述路灯所在路段的环境状况。
6.如权利要求1所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:路灯管理员对所述路灯控制单元的操作进行调整和修正时，所述调整和修正的信息将传递给所述自学习模块。
7.如权利要求6所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述自学习模块采用机器学习的决策树模型，构建路灯控制决策树模型，并将所述路灯控制决策树模型传递给所述控制策略自动决策模块。
8.如权利要求7所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述自学习模块通过所述路灯控制决策树模型学习完所有路灯控制条件后，所述路灯管理员可通过管理台将系统切换为自动控制模式。
9.如权利要求8所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:在所述自动控制模式中，所述路灯现场的所述环境数据直接传递给所述控制策略自动决策模块，所述控制策略自动决策模块对获取的所述环境数据进行自动分类，并确定所述路灯的控制操作指令。
10.如权利要求9所述的基于决策树的路灯智能自动控制系统，其特征在于:所述控制策略自动决策模块将所述控制操作指令传递给路灯控制模块，所述路灯控制模块将所述控制操作指令通过无线网络传递到所述集中控制器。
【文档编号】H05B37/02GK104254165SQ201310265145
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】袁峰, 李引, 陈升东 申请人:广州中国科学院软件应用技术研究所