一种路灯控制器及方法与流程

本发明属于路灯控制
技术领域：
，特别是涉及一种路灯控制器及方法。
背景技术：
：随着物联网的发展，越来越多的设备改变了我们的生活。智慧城市的概念也打响了。智慧路灯也是政府一直关心政府项目，晚上到来的时候可以看到马路两旁各式各样的灯光，点亮了我们的城市，但是晚上照明带来了一个问题那就是能源的问题。现有的路灯控制方式在晚上的情况下，由于是非智能控制，路灯通过定时的开关来控制灯的亮灭，造成了电力资源的浪费，长时间的开关和在线缩短了路灯的使用寿命。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种路灯控制器及方法，可以降低功耗、节约能源。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种路灯控制器，包括传感器采集单元、数据分析单元、控制单元和信息传输单元；所述信息传输单元分别与所述传感器采集单元、数据分析单元和控制单元相连；所述传感器采集单元用于获取行人或车辆的位置信息和路灯的电流电压信息，并将位置信息与电流电压信息传输给所述信息传输单元，由信息传输单元发送至所述数据分析单元；所述数据分析单元用于对收到的位置信息、电流电压信息和历史数据进行分析得到路灯控制命令，并将路灯控制命令通过信息传输单元传输给所述控制单元；所述控制单元根据收到的路灯控制命令对路灯进行控制，使得行人或车辆接近路灯时，路灯持续变亮，行人或车辆远离路灯时，路灯持续变暗。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述传感器采集单元包括目标感应装置和电流电压检测装置，所述目标感应装置用于获取行人或车辆的位置信息，所述电流电压检测装置用于获取路灯的电流电压信息。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述目标感应装置为雷达传感器和/或红外传感器；所述电流电压检测装置为电流互感器和电压互感器。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述数据分析单元还对接收到的位置信息和电流电压信息进行保存作为以后的历史数据。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述数据分析单元通过对历史数据进行建模将路灯照射的范围划分为多个区域，其中，每个区域对应有相应的路灯亮度值，并根据区域和路灯亮度值形成路灯控制命令。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述路灯控制命令的格式包括时间、阈值、采集值、亮度、告警和状态；所述时间为传感器采集单元采集到数据的时间；所述阈值为在距离路灯一定距离设置的门限值；所述采集值为传感器采集单元获取到行人或车辆的位置值，当采集值到达阈值时控制单元控制路灯调节到阈值对应的亮度值；所述亮度为阈值所对应的路灯亮度值；所述告警为当行人或车辆远离路灯时将广播发送信息到下一个路灯。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述信息传输模块为无线信息模块，所述无线信息模块与其他路灯控制器无线信息模块进行无线组网实现各个路灯之间的通信。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，还提供了一种路灯控制方法，包括以下步骤：（1）获取行人或车辆的位置信息和路灯的电流电压信息；（2）对位置信息、电流电压信息和历史数据进行分析得到路灯控制命令；（3）根据路灯控制命令对路灯进行控制，使得行人或车辆接近路灯时，路灯持续变亮，行人或车辆远离路灯时，路灯持续变暗。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述步骤（1）中采用雷达传感器和/或红外传感器获取行人或车辆的位置信息，采用电流互感器和电压互感器获取路灯的电流电压信息。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述步骤（2）通过对历史数据进行线性回归的方法将路灯照射的范围划分为多个区域，其中，每个区域对应有相应的路灯亮度值，并根据区域和路灯亮度值形成路灯控制命令。作为本发明所述的技术方案的一种补充，所述步骤（2）中还包括将接收到的位置信息和电流电压信息进行保存作为以后的历史数据的步骤。本发明根据人流量或车流量的统计和对现场实时情况进行采集分析，根据分析的结果对路灯进行实时调节，从而达到智能地控制路灯的亮度，实现自主的控制路灯的功耗，减少不必要的浪费。相比于传统的定时开关灯的控制方式，本发明减少了能源浪费，也大大的的减少人员对路灯的管理，实现智能化的对路灯进行管理。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据本发明第一实施例的结构方框图；图2是根据本发明第二实施例的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例,能够可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。根据本发明的第一实施例，提供了一种路灯控制器，如图1所示，包括传感器采集单元、数据分析单元、控制单元和信息传输单元；所述信息传输单元分别与所述传感器采集单元、数据分析单元和控制单元相连；所述传感器采集单元用于获取行人或车辆的位置信息和路灯的电流电压信息，并将位置信息与电流电压信息传输给所述信息传输单元，由信息传输单元发送至所述数据分析单元；所述数据分析单元用于对收到的位置信息、电流电压信息和历史数据进行分析得到路灯控制命令，并将路灯控制命令通过信息传输单元传输给所述控制单元；所述控制单元根据收到的路灯控制命令对路灯进行控制，使得行人或车辆接近路灯时，路灯持续变亮，行人或车辆远离路灯时，路灯持续变暗。本实施例中的信息传输单元为无线信息传输单元，例如可以是zigbee模块。所述传感器采集单元包括目标感应装置和电流电压检测装置，所述目标感应装置用于获取行人或车辆的位置信息，所述电流电压检测装置用于获取路灯的电流电压信息。本实施例中，目标感应装置为雷达传感器和红外传感器；所述电流电压检测装置为电流互感器和电压互感器。通过电流电压检测装置和目标感应装置采集电压，将采集到的外部电路的电压信号，经过放大积分后，再通过spi口发送到所述信息传输单元，信息传输单元再通过串口将数据发送到数据分析单元中进行数据处理分析。本实施例中，数据分析单元通过对历史数据进行建模将路灯照射的范围划分为多个区域具体如下。模组通过采集单元将数据采集上来发送到数据分析单元，数据分析单元将采集的数据保存下来。根据之前大量统计的数据进行线性回归简单的方法，根据路灯为中心，传感器的覆盖范围为的面积，将覆盖面积划分为不同的区域。将实验的线性回归的统计值作为一个阈值。通过线性回归的方程将统计的值和亮度的值进行统计，通过统计就可以设置不同的阈值，如下表所示。离路灯的距离(m)离路灯的距离(m）离路灯的距离(m）离路灯的距离（m）阈值1122.50.5阈值211141213阈值31616.51720从上述的表格中，可以将采集的数据进行计算将不同的数据进行不同的换算，通过线性回归的方法得到一个在某个区域的一个阈值区间，通过线性统计的值设置不同的阈值通过设置不同的阈值和距离设置对应的表。通过上述的表格，可以实现对不同的距离，不同的区域进行设置不同的阈值。来实现在不同的区域控制不同的灯光亮度。其中，每个区域对应有相应的路灯亮度值，并根据区域和路灯亮度值形成路灯控制命令。也就是说，信息传输单元将数据通过串口发送到数据分析单元后，数据分析单元可以根据历史数据得到阈值（该阈值时通过大量测试得出，在某一个位置点对应不同的电流，通过该电流来实现控制路灯的亮度）。分析单元主要是用来分析数据，并将分析后的结果通过串口发送到信息传输单元，再由信息传输单元发送到控制单元来实现控制路灯的亮度。分析结果也可以发送到平台上，平台通过上报的电压，电流和人流量车流量，可以算出功耗，统计出车流量和人流量。值得一提的是，所述数据分析单元还对接收到的位置信息和电流电压信息进行保存作为以后的历史数据。控制单元由继电器电路和调光电路组成，调光电路根据控制命令形成模拟驱动信号，该驱动信号控制驱动电源的电流大小，通过控制电流的大小，从而控制路灯的亮暗效果。本实施例中的路灯控制器的工作流程如下：当有行人或者车辆通过某区域（即雷达传感器和红外传感器的感应范围）就会触发传感器采集单元读取对应传感器的外部信号。传感器采集单元通过雷达传感器和红外传感器感知有行人或者车辆通过传感器的覆盖面积，传感器采集单元中的电路板将外部的信号（传感器实时采集的数据）传输给zigbee模块，zigbee模块通过spi接口实现将传感器采集的外部信号进行处理，zigbee模块通过将采集的数据信息信号转换，即将电信号转换为数字信号。之后对信号量进行汇总成规定的数据帧，将各个采集的数据进行表示，见表1。时间（8bit）雷达值（1bit）红外值（1bit）电压（1bit）电流（1bit）表1通过上述的zigbee模块对数据进行初次处理，将数据进行组包。定义不同的消息格式，发送到数据分析单元进行分析。zigbee模块通过串口驱动唤醒数据分析单元，然后将数据帧通过串口发送。数据分析单元将接收到的数据格式进行一个个的解析，并将一些数据放在历史记录中。例如采集的外部数字信号（红外传感器的值、雷达传感器的值，电压的值、电流的值）在历史记录中可以进行统计，并通过对数据的建模得到路灯控制命令（通过对大量的数据进行统计，进行傅里叶算法，得出一个标量，在该路灯的照射范围内对不同的区域进行划分，如以路灯为中心，传感器的有效范围为半径的圆形区域，通过标量设置不同的半径阈值。当行人或者车辆通过的时候对灯的亮度进行调节，达到控制当车辆行驶路灯的方向过程中，路灯持续的变亮，当车辆或者行人远离的时候变暗）。数据分析单元通过将数据分析得到控制命令的格式如表2所示。时间（8bit）阈值（1bit）采集值（1bit）亮度（1bit）告警（1bit）状态（2bit）表2其中，时间为传感器采集单元采集到数据的时间；阈值为在距离路灯一定距离设置的门限值；采集值为传感器采集单元获取到行人或车辆的位置值，该位置值与阈值进行对比，当该位置值与阈值相同时，则控制单元控制路灯调节到阈值对应的亮度值；亮度为阈值所对应的路灯亮度值；所述告警为当行人或车辆远离路灯时将广播发送信息到下一个路灯。通过数据分析单元形成的命令格式发送给zigbee模块。zigbee模块通过串口将控制命令发送给控制单元，将控制命令中的亮度值通过spi发送到控制单元的调光电路以此来调节路灯的亮度。其中，zigbee模块作为主节点进行广播告知下一个节点有数据到来。该路灯中的zigbee节点作为网络的协调器，通过网络层建立一个拓扑网络，该网络用于zigbee主节点进行发送广播信息到路由节点。通过拓扑的网络，路由节点就可以加入网络中，实现各个路灯之间的通信。协调器网络异常时，路由节点也可以组建网络实现通信。通过中心节点发送到路由节点地址，告知有行人或者车辆即将通过下一个路灯，做好准备唤醒外设传感器准备采集数据（该方式实现了对外设的唤醒功能，实现低功耗）。当下一个路由节点（路由节点通过不断地搜网，主动地加入协调器所建立的网络中，在建立网络的时候将自己的地址发送给路由节点，中心节点就可以将数据发送到那个地址。路由与路由之间可以根据多跳来实现信息的传递）可以被上个节点进行唤醒，准备进行上述的采集功能。不难发现，本发明在有行人或者车辆朝着路灯的方向行驶时，传感器采集单元就可以实时采集相应的外部信号，发送到数据分析单元进行数据分析，再将分析的数据发送给控制单元，实现控制将路灯调亮，从而通过不同的区域设置不同的阈值实现对灯的亮度进行调节，从而达到通过监控行人或车辆在路灯的方向，来适应性的给予调光亮度，比如人离得远了就关灯，人离得近了就逐渐亮起。根据本发明的第二实施例，提供了路灯控制方法，包括以下步骤：第一步：获取行人或车辆的位置信息和路灯的电流电压信息。本实施例中，采用雷达传感器和/或红外传感器获取行人或车辆的位置信息，采用电流互感器和电压互感器获取路灯的电流电压信息。第二步：对位置信息、电流电压信息和历史数据进行分析得到路灯控制命令。具体地说，通过对历史数据进行建模将路灯照射的范围划分为多个区域，其中，每个区域对应有相应的路灯亮度值，并根据区域和路灯亮度值形成路灯控制命令。值得一提的是，该步骤中，还可以将接收到的位置信息和电流电压信息进行保存作为以后的历史数据。第三步：根据路灯控制命令对路灯进行控制，使得行人或车辆接近路灯时，路灯持续变亮，行人或车辆远离路灯时，路灯持续变暗。由此可见，本发明根据人流量或车流量的统计和对现场实时情况进行采集分析，根据分析的结果对路灯进行实时调节，从而达到智能地控制路灯的亮度，实现自主的控制路灯的功耗，减少不必要的浪费。相比于传统的定时开关灯的控制方式，本发明减少了能源浪费，也大大的的减少人员对路灯的管理，实现智能化的对路灯进行管理。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12