一种联动感应式路灯亮度调节系统及其控制方法与流程

本发明涉及电热；其他类目不包含的电照明的技术领域，特别涉及一种联动感应式路灯亮度调节系统及其控制方法。

背景技术：

路灯，指给道路提供照明功能的灯具，泛指交通照明中路面照明范围内的灯具，其被广泛运用于各种需要照明的地方。

为了响应国家节能环保的要求，目前很多路灯都安装了自动感应调节亮度的功能，然而，自动调节路灯亮度实现节能的方案不适合车行道这种速度较快的场景，且在夜晚情况下基本不能达到节能的效果。

一般来说，通过感应物体靠近、或是通过自然光线的亮度进行调节；相对来说，前者更适用于普通城市内人行道路的照明控制，对于机动车辆来说，其车速过快，并不适用此方案，而后者显然受天气变化影响较大，在夜晚亦无法达到有需要时开启、无需要是关闭的节能的目的。

除了节能的考量外，进一步来说，有别于高速公路的场景，类似村道等应用场景下，没有完全对行人、非机动车进行阻隔，照明条件较差的情况下，出现了大量事故多发路段，对于百姓的人身安全来说缺乏必要的保障。

技术实现要素：

本发明解决了现有技术中，自动调节路灯亮度实现节能的方案不适合车行道这种速度较快的场景，且在夜晚情况下基本不能达到节能的效果，而村道类路段又没有完整的照明条件的问题，提供了一种优化的联动感应式路灯亮度调节系统及其控制方法。

本发明所采用的技术方案是，一种联动感应式路灯亮度调节系统，所述系统配合路段设置，所述路段为相邻的路口间的道路；所述系统包括设于每一个路口的摄像头，所述摄像头连接至控制终端，所述控制终端分别连接至路段中的每一个路灯。

优选地，配合所述控制终端的车辆内设有通讯模块，所述通讯模块与车辆总成配合设置；所述车辆总成包括车辆传动装置和车辆动力装置。

优选地，任一路口设有至少2个摄像头；所述2个摄像头设置在十字路口的对角线方向或丁字路口的2个拐角。

一种所述的联动感应式路灯亮度调节系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：配置车辆，车辆登记至控制终端；

步骤2：配置摄像头；

步骤3：路灯初始化至可调节状态，路灯亮度大于0；摄像头启动；

步骤4：摄像头采集视频流，当出现目标车辆，进行下一步，否则重复步骤3；

步骤5：摄像头获得车辆信息，传输至控制终端，控制终端判定车辆通行方向；

步骤6：控制终端获得车辆信息，控制车辆通行方向上的路段内的路灯联动；若当前路段对应的出口处的摄像头在预设时间内采集到目标车辆，则当前路灯亮度调节完毕，否则进行下一步；

步骤7：判断车辆信息，基于车辆信息重复步骤6或结束调节。

优选地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：为任一车辆分配唯一编码；

步骤1.2：基于当前编码以私钥进行加密，将加密后的结果与私钥一起以公钥加密，将加密结果传输至控制终端；

步骤1.3：控制终端采用公钥进行解密，得到加密后的车辆编码及私钥，以私钥解密得到车辆编码；

步骤1.4：将车辆编码登记在控制终端，允许车辆通讯模块与控制终端进行信息交互。

优选地，所述步骤2中，配置摄像头包括配置摄像头的gps信息及朝向。

优选地，所述步骤4中包括以下步骤：

步骤4.1：摄像头采集视频流；

步骤4.2：若任一帧与前一帧的差值不为0，则进行下一步，否则，重复步骤4.2；

步骤4.3：以前一帧为背景帧，将当前帧与前一帧作差，得到待辨别物，做目标框；

步骤4.4：若目标框大于预设值，则以当前帧后的若干帧与对应的前一帧作差，对待辨别物进行目标跟随，否则返回步骤4.2；

步骤4.5：若待辨别物的运动速度大于预设值，则为车辆，进行步骤5，否则重复步骤3。

优选地，所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1：摄像头获得车辆信息，所述车辆信息为车辆编码；

步骤5.2：摄像头将车辆信息传输至控制终端，控制终端与车辆建立通信连接；

步骤5.3：控制终端获取车辆若干秒内的定位信息、采集车辆总成的信息；

步骤5.4：计算车辆的定位信息与车辆总成的信息的匹配度，若匹配，则进行下一步，否则重复步骤5.3；所述匹配度包括车辆传动系统与定位信息的匹配及车辆动力系统与定位信息的匹配。

优选地，所述步骤6包括以下步骤：

步骤6.1：控制终端实时获得车辆总成的信息；

步骤6.2：基于车辆总成的信息计算车辆当前位置p0，以p0为路段s1的近端点、p1为远端点，p1同时为路段s2的近端点、p2为远端点；

步骤6.3：若最近n次获得的车辆总成信息中车速的平均值大于预设值，则路段s1的长度其中，α为调节系数，为最近n次获得的车辆总成信息中车速的平均值，s′为预设值，否则s1＝s′；

若路段总长度s与已通过距离和s1之和的差值大于s′，则路段s2的长度s2＝s′，否则s2＝s-s1；

步骤6.4：以p1为中心点，路段s1和s2的所有路灯的亮度满足正态分布；

步骤6.5：控制终端获取车辆总成的信息，基于车辆总成的信息控制路段s1和路段s2的路灯亮度基于正态分布进行调节；

步骤6.6：当车辆到达p1时，若s2＝s-s1，则路段s2的路灯亮度继续基于正态分布进行调节，进行下一步，否则，以上一个路段s2为新的s1，当前位置更新为新的p0，返回步骤6.3；

步骤6.7：若当前路段对应的出口处的摄像头在预设时间内采集到目标车辆，则当前路灯亮度调节完毕，否则进行步骤7；所述预设时间其中，s为路段的总长度，为最近n次获得的车辆总成信息中车速的平均值。

优选地，所述步骤7中，若满足车辆动力系统停止工作且车辆传动系统发生80°～100°的转向，则结束调节，释放空间，否则基于车辆信息重复步骤6。

本发明涉及一种优化的联动感应式路灯亮度调节系统及其控制方法，配合路段、在每一个路口处设置摄像头，由摄像头与控制终端数据交互，同时由控制终端控制对应路段中的每一个路灯工作；当摄像头记录到已配置的车辆将进入路段时，将信息整合后传输至控制终端，由控制终端判定车辆通行的方向，控制终端获得车辆信息后控制对应路段内的路灯联动，直至路段出口处的摄像头在预设时间内采集到目标车辆，完成路灯亮度调节，否则需要进一步判断车辆信息。

本发明对接路口的摄像头，监测所有的车辆通行，根据其方向和对应的路段进行逻辑关联，随后基于车速，自动计算其所需视野的照明距离，控制前方对应距离的路灯调亮，同时慢慢将已经路过的路灯调暗。

本发明解决了自动调节亮度路灯的应用局限性，对于通行车辆较少的路灯夜间照明场景进行联动式调节，极大程度上节约能源，减少光污染，并在此前提下保障了通行安全，适用于通行速度较快或变数较大的车行道路灯控制。

附图说明

图1为本发明中车辆刚进入路段时，系统与道路配合的结构示意图；

图2为本发明中车辆在路段内行进过程中，系统与道路配合的结构示意图；

图1和图2中，路灯上的弧线表示灯光，弧线越多、路灯的亮度越大；

图3为本发明的系统结构示意框图，其中，箭头表示信息传输的方向；

图4为本发明对单个路灯的控制的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种联动感应式路灯亮度调节系统，所述系统配合路段1设置，所述路段1为相邻的路口2间的道路；所述系统包括设于每一个路口2的摄像头3，所述摄像头3连接至控制终端，所述控制终端分别连接至路段1中的每一个路灯4。

配合所述控制终端的车辆5内设有通讯模块，所述通讯模块与车辆总成配合设置；所述车辆总成包括车辆传动装置和车辆动力装置。

任一路口设有至少2个摄像头3；所述2个摄像头3设置在十字路口2的对角线方向或丁字路口2的2个拐角。

本发明中，整个系统的中枢部分为控制终端，控制终端用于接收摄像头3传递的视频流、获取车辆5总成的信息，并计算路灯4的联动感应方案、对对应的路灯4进行输出。

本发明中，常见的路口2包括丁字路口2和十字路口2，原则上丁字路口2和十字路口2均设置有摄像头3，两个路口2间的道路为此处讨论的路段1。

本发明中，在每个路口2设置至少2个摄像头3，分别在十字路口2的对角线方向或丁字路口2的2个拐角处，此处的摄像头3非流量摄像头，而是属于一种可以抓拍的摄像头3；默认通过摄像头3拍摄位置时，车辆5为正常的绿灯通行状态。

本发明中，以车辆5内的通讯模块对车辆总成的信息进行反馈，由控制终端基于车辆总成的信息对车辆5的具体信息进行判断，为了节省网络带宽，一般为确认当前车辆5时握手一次、在驶出当前路段时可以断开连接，也可以直接基于算法将前一个路段1的结尾信息与下一个路段1的开始信息进行拼接。

本发明中，车辆传动装置一般用于获得车辆5的转向信息，车辆动力装置一般用于获得车辆5的速度信息；车辆5的定位单元内置于通讯模块中。

本发明中，任一路段1中的路灯4为多个，具体的设置由本领域技术人员根据路段1的照明情况、路段1长度综合考察后决定。

本发明还涉及一种所述的联动感应式路灯亮度调节系统的控制方法，所述方法包括以下步骤。

步骤1：配置车辆5，车辆5登记至控制终端。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：为任一车辆5分配唯一编码；

步骤1.2：基于当前编码以私钥进行加密，将加密后的结果与私钥一起以公钥加密，将加密结果传输至控制终端；

步骤1.3：控制终端采用公钥进行解密，得到加密后的车辆编码及私钥，以私钥解密得到车辆编码；

步骤1.4：将车辆编码登记在控制终端，允许车辆5通讯模块与控制终端进行信息交互。

本发明中，每一车辆5，当需要利用当前调节系统时，必须首先加入控制终端的网络。

本发明中，唯一编码可以是车牌、或是控制终端派发的编码数据，任意两个编码不相同。

本发明中，对编码进行二次加密，保证了车辆5信息的唯一性、不可篡改性。

步骤2：配置摄像头3。

所述步骤2中，配置摄像头3包括配置摄像头3的gps信息及朝向。

本发明中，在配置摄像头3时对摄像头3的gps信息进行配置，保证了在实际的工作过程中，一则可以调节对应路段1的路灯4，二则可以在实际工作过程中，对摄像头3和车辆5的距离进行再确认。

本发明中，当路口2为十字路口2时，2个摄像头3设置在对角线的区块上，且2个摄像头3的取像朝向十字路口2的中心；当路口2为丁字路口2时，2个摄像头3设置在丁字路口2的支路和主路交汇位置的两边区块上，且2个摄像头3的取像朝向丁字路口2的中心。

步骤3：路灯4初始化至可调节状态，路灯4亮度大于0；摄像头3启动。

本发明中，路灯4可操作，且初始状态下，起码路口2附近的路灯4的亮度应大于0，便于摄像头3的拍摄及路口2处的照明。

步骤4：摄像头3采集视频流，当出现目标车辆5，进行下一步，否则重复步骤3。

所述步骤4中包括以下步骤：

步骤4.1：摄像头3采集视频流；

步骤4.2：若任一帧与前一帧的差值不为0，则进行下一步，否则，重复步骤4.2；

步骤4.3：以前一帧为背景帧，将当前帧与前一帧作差，得到待辨别物，做目标框；

步骤4.4：若目标框大于预设值，则以当前帧后的若干帧与对应的前一帧作差，对待辨别物进行目标跟随，否则返回步骤4.2；

步骤4.5：若待辨别物的运动速度大于预设值，则为车辆5，进行步骤5，否则重复步骤3。

本发明中，以差值判断是否出现车辆5，并以目标框对出现的车辆5进行跟踪，标记其运动轨迹。

本发明中，由于普通的行人、非机动车辆，其行驶速度、目标框的大小均不同，故以目标框进行待跟踪车辆5的跟踪，以运动速度对待追踪车辆5进行确认。

步骤5：摄像头3获得车辆信息，传输至控制终端，控制终端判定车辆5通行方向。

所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1：摄像头3获得车辆信息，所述车辆信息为车辆编码；

步骤5.2：摄像头3将车辆信息传输至控制终端，控制终端与车辆5建立通信连接；

步骤5.3：控制终端获取车辆5若干秒内的定位信息、采集车辆总成的信息；

步骤5.4：计算车辆5的定位信息与车辆总成的信息的匹配度，若匹配，则进行下一步，否则重复步骤5.3；所述匹配度包括车辆传动系统与定位信息的匹配及车辆动力系统与定位信息的匹配。

本发明中，摄像头3获得车辆编码后，控制终端分配内存用于当前车辆5的跟踪。

本发明中，匹配是指，基于车辆传动系统的信息，车辆5应当发生了转向或直线前进，基于车辆5的定位信息进行交叉验证，同时基于车辆动力系统的信息，车辆5应当位于的位置与车辆5的定位信息的交叉验证。

本发明中，不匹配的情况包括车辆5发生了转向，但实际的定位信息不符，此时车辆5可能发生了调头、或者是转入了人行道上某处。

步骤6：控制终端获得车辆信息，控制车辆5通行方向上的路段1内的路灯4联动；若当前路段1对应的出口处的摄像头3在预设时间内采集到目标车辆5，则当前路灯4亮度调节完毕，否则进行下一步。

所述步骤6包括以下步骤：

步骤6.1：控制终端实时获得车辆总成的信息；

步骤6.2：基于车辆总成的信息计算车辆5当前位置p0，以p0为路段s1的近端点、p1为远端点，p1同时为路段s2的近端点、p2为远端点；

步骤6.3：若最近n次获得的车辆总成信息中车速的平均值大于预设值，则路段s1的长度其中，α为调节系数，为最近n次获得的车辆总成信息中车速的平均值，s′为预设值，否则s1＝s′；

若路段1总长度s与已通过距离和s1之和的差值大于s′，则路段s2的长度s2＝s′，否则s2＝s-s1；

步骤6.4：以p1为中心点，路段s1和s2的所有路灯的亮度满足正态分布；

步骤6.5：控制终端获取车辆总成的信息，基于车辆总成的信息控制路段s1和路段s2的路灯4亮度基于正态分布进行调节；

步骤6.6：当车辆5到达p1时，若s2＝s-s1，则路段s2的路灯4亮度继续基于正态分布进行调节，进行下一步，否则，以上一个路段s2为新的s1，当前位置更新为新的p0，返回步骤6.3；

步骤6.7：若当前路段1对应的出口处的摄像头3在预设时间内采集到目标车辆5，则当前路灯4亮度调节完毕，否则进行步骤7；所述预设时间其中，s为路段1的总长度，为最近n次获得的车辆总成信息中车速的平均值。

本发明中，主要采用的照明方案为，为当前车辆5点亮其前方2个子路段s1和s2的路灯4，较近的路段1中的路灯4亮度为由弱到强，保证驾驶人的视线，较远方的路灯4的强度为由强到弱，即整体为一个正态分布图样；同时在车辆5行进的过程中，正态分布图样亦向前随动，保持直至路段结束。

本发明中，当速度较快时，此时一般采用平均速度，需要对照亮的第一个区域进行长度的调整，由于速度快，故其实际光强度由弱至强的路段距离应拉长；此处的α为可调系数，一般不大于2，α∈[0,1]。

本发明中，对于光强度由弱至强的路段1的距离是需要保障的，且一般这段路不会比总的路段1长度长，对于光强由强到弱的路段1来说，其距离视路段1的总长度而定，且不断更新，直至车辆5驶出当前路段1。

本发明中，对于光强由强到弱的路段1来说，其长度与已经行驶的距离相关。

步骤7：判断车辆信息，基于车辆信息重复步骤6或结束调节。

所述步骤7中，若满足车辆动力系统停止工作且车辆传动系统发生80°～100°的转向，则结束调节，释放空间，否则基于车辆信息重复步骤6。

本发明中，当车辆5没有正常使出路段1，考虑车辆5在路段1中发生了位置偏移，如车辆传动系统发生80°～100°的转向且车辆动力系统停止工作时，此处车辆5抵达目的地，停止跟踪，其中任一调节不满足，则说明车辆5存在极大的可能性需要继续前进，如临时停靠、抛锚等，故重复步骤6，确认其方位，为其点亮前方路灯4即可。

本发明中，系统更适宜于使用在长度较长的省道、村道及夜间的城市道路上，将大大节约能源消耗。

本发明配合路段1、在每一个路口2处设置摄像头3，由摄像头3与控制终端数据交互，同时由控制终端控制对应路段1中的每一个路灯4工作；当摄像头3记录到已配置的车辆5将进入路段1时，将信息整合后传输至控制终端，由控制终端判定车辆5通行的方向，控制终端获得车辆信息后控制对应路段1内的路灯4联动，直至路段1出口处的摄像头3在预设时间内采集到目标车辆5，完成路灯4亮度调节，否则需要进一步判断车辆信息。

本发明对接路口2的摄像头3，监测所有的车辆5通行，根据其方向和对应的路段1进行逻辑关联，随后基于车速，自动计算其所需视野的照明距离，控制前方对应距离的路灯4调亮，同时慢慢将已经路过的路灯4调暗。本发明解决了自动调节亮度路灯4的应用局限性，对于通行车辆5较少的路灯4夜间照明场景进行联动式调节，极大程度上节约能源，减少光污染，并在此前提下保障了通行安全，适用于通行速度较快或变数较大的车行道路灯4控制。