本發(fā)明涉及智慧照明領(lǐng)域，尤其涉及智慧路燈照明系統(tǒng)、路燈照明智能控制裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人們生活水平的提高和城市的迅速發(fā)展，對(duì)道路照明的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前，道路照明除了要滿足功能照明，確保道路安全，還要實(shí)現(xiàn)科學(xué)節(jié)能。

2、傳統(tǒng)的路燈控制采用定時(shí)控制的方式，即通常在每天傍晚的固定時(shí)間點(diǎn)亮，在早晨固定時(shí)間關(guān)閉。受季節(jié)、天氣的影響，這種固定時(shí)間控制的方式無(wú)法感知自然光強(qiáng)度的變化，會(huì)導(dǎo)致在自然光較弱卻路燈關(guān)閉，無(wú)法為人們提供照明，以及自然光較強(qiáng)卻路燈依然開(kāi)啟，造成能源浪費(fèi)。

3、隨著智能感知技術(shù)的發(fā)展，路燈能夠檢測(cè)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度，從而具備節(jié)能功能。路燈通過(guò)感知環(huán)境光照強(qiáng)度，自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈開(kāi)關(guān)。在具備調(diào)光的路燈中，路燈還可以降低亮度或減少照明時(shí)間，以減少能源消耗。

4、為了進(jìn)一步節(jié)約能源，智能照明還采取半夜燈的方式，即在后半夜人流量、車流量較少，亮度不需要太高的情況下，實(shí)現(xiàn)路燈隔一亮一的方式及兩排路燈交叉點(diǎn)亮，以節(jié)約電能。這種方式高效智能，具備一定的先進(jìn)性，但是現(xiàn)有的照明智能控制系統(tǒng)也存在著如下一些問(wèn)題：

5、1、隔一亮一的方式較為固定，需要人為設(shè)置規(guī)則，靈活性較差。

6、2、自適應(yīng)性較差，不能隨著路燈狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整亮燈策略。例如，某些路燈損壞無(wú)法點(diǎn)亮，在沒(méi)有及時(shí)維修的期間，由于隔一亮一的方案沒(méi)有及時(shí)調(diào)整，本該點(diǎn)亮的路燈無(wú)法被點(diǎn)亮，最終造成區(qū)域照明亮度不足，影響行車和行人安全。

7、3、沒(méi)有考慮到路口和路段的特殊性，而是認(rèn)為所有路燈的重要性是一致的。但是，事實(shí)上，在一些關(guān)鍵路口或者關(guān)鍵地形處，如事故易發(fā)多發(fā)區(qū)域，應(yīng)需要更多的亮度，確保道路安全，但是隔一亮一的方式忽略了該特殊性。

8、4、沒(méi)有考慮到路燈的使用情況，路燈的壽命與使用情況息息相關(guān)。盡管在部署初期，路燈的起始使用時(shí)間是一樣的，但是隨著時(shí)間的推移，有些燈使用時(shí)間更長(zhǎng)一些，有些時(shí)間被使用的時(shí)間短一些。尤其是部分路燈進(jìn)行更新或者因維修而重裝時(shí)，使用時(shí)間則重新開(kāi)始計(jì)算。而隔一亮一的方式忽略了路燈本身的屬性變化。

9、綜上所述，現(xiàn)有的智能照明智能控制系統(tǒng)都無(wú)法同時(shí)具備靈活性、自適應(yīng)性，無(wú)法做到既要保證照明亮度，保證行人行車安全，還要盡可能的節(jié)約能源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供智慧路燈照明系統(tǒng)、路燈照明智能控制裝置及其控制方法，本發(fā)明的智慧路燈照明控制系統(tǒng)包括：路燈照明智能控制裝置，物聯(lián)網(wǎng)以及多個(gè)路燈，路燈照明智能控制裝置通過(guò)一物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)控制并獲取多個(gè)路燈的狀態(tài)及對(duì)應(yīng)路燈周邊環(huán)境照度信息，該路燈照明智能控制裝置根據(jù)路燈狀態(tài)信息及環(huán)境照度信息并結(jié)合路燈地理位置信息和路段重要性信息對(duì)每一路燈開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，輸出路燈控制結(jié)果，路燈根據(jù)路燈控制結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)亮或者熄滅。

2、本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，首先提供一種路燈照明智能控制方法，其包括：

3、s10：根據(jù)路燈數(shù)量n以二進(jìn)制編碼方式結(jié)合在線狀態(tài)信息集以及故障狀態(tài)信息集生成k個(gè)初始化方案作為種群的k個(gè)個(gè)體，完成路燈種群的初始化，種群中的任一個(gè)體可以表示為

4、s20.a：根據(jù)路燈數(shù)量、最小亮燈數(shù)以及亮燈數(shù)量適應(yīng)度函數(shù)，分別計(jì)算出每一種群個(gè)體的亮燈數(shù)量適應(yīng)度；

5、s20.b：根據(jù)一路燈地理位置信息集、亮燈均勻性適應(yīng)度函數(shù)以及每一種群個(gè)體代表的亮燈控制方案，計(jì)算每一種群個(gè)體的亮燈均勻性適應(yīng)度；

6、s20.c：根據(jù)每一種群個(gè)體代表的亮燈控制方案、對(duì)應(yīng)路燈的使用時(shí)長(zhǎng)信息以及時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算每一種群個(gè)體的使用時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度；

7、s20.d：根據(jù)路燈位置重要程度集、重要性適應(yīng)度函數(shù)以及每一種群個(gè)體代表的亮燈控制方案，計(jì)算每一種群個(gè)體的重要性適應(yīng)度；

8、s30：根據(jù)每一種群個(gè)體的亮燈數(shù)量適應(yīng)度、亮燈均勻性適應(yīng)度、使用時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度、重要性適應(yīng)度對(duì)每一適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行歸一化，對(duì)歸一化后的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行求和得到綜合適應(yīng)度函數(shù)；

9、s40：根據(jù)所述綜合適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每一種群個(gè)體的綜合適應(yīng)度；

10、s50：若存在種群個(gè)體的綜合適應(yīng)度大于一預(yù)設(shè)個(gè)體的適應(yīng)度，則以適應(yīng)度最大的種群個(gè)體的表示生成開(kāi)關(guān)燈控制方案。

11、進(jìn)一步地，所述亮燈數(shù)量適應(yīng)度函數(shù)為：

12、f1＝-x2+nx+c

13、

14、c＝m2-nm

15、其中，n為路燈總數(shù)，m為最小亮燈數(shù)，為種群第k個(gè)個(gè)體的第i個(gè)路燈的亮燈狀態(tài)。

16、進(jìn)一步地，所述亮燈均勻性適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)建過(guò)程如下：

17、當(dāng)所有路燈在同一道路上時(shí)，n個(gè)路燈能劃分n/2個(gè)網(wǎng)格，根據(jù)該n/2個(gè)網(wǎng)格構(gòu)造數(shù)據(jù)：

18、

19、其中l(wèi)j為前j個(gè)網(wǎng)格的亮燈個(gè)數(shù)，此時(shí)所述亮燈均勻性適應(yīng)度函數(shù)為：

20、

21、其中，var(l)為網(wǎng)格數(shù)據(jù)l的方差；

22、當(dāng)路燈處于不同道路上時(shí)，將每一個(gè)路燈的位置作為一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，獲取所有坐標(biāo)點(diǎn)，并構(gòu)成一個(gè)多邊形；

23、選擇亮點(diǎn)的燈的坐標(biāo)點(diǎn)，所述多邊形構(gòu)成圍蔽空間的點(diǎn)的散落圖；

24、根據(jù)所述散落圖，計(jì)算voronoi(維諾)圖，從而獲得voronoi多邊形的面積集a；

25、求解面積集合a的方差var(a)和均值e(a)，此時(shí)所述亮燈均勻性適應(yīng)度函數(shù)為：

26、

27、其中，e(a)為維諾多邊形的面積集a的均值，var(a)為維諾多邊形的面積集a的方差。

28、進(jìn)一步地，所述時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度函數(shù)為：

29、

30、其中，ti為第i個(gè)路燈的使用時(shí)長(zhǎng)，為種群第k個(gè)個(gè)體的第i個(gè)路燈的亮燈狀態(tài)。

31、進(jìn)一步地，所述重要性適應(yīng)度函數(shù)為：

32、

33、其中，gi為第i個(gè)路燈的重要程度，為種群第k個(gè)個(gè)體的第i個(gè)路燈的亮燈狀態(tài)。

34、進(jìn)一步地，每一適應(yīng)度函數(shù)的歸一化公式如下：

35、

36、其中，分別是第i個(gè)適應(yīng)度函數(shù)的最大值和最小值。

37、進(jìn)一步地，在步驟s40后還包括：

38、s51：若種群個(gè)體的適應(yīng)度均小于一預(yù)設(shè)個(gè)體的適應(yīng)度，則根據(jù)遺傳算法對(duì)種群個(gè)體進(jìn)行更新，得到新一代種群個(gè)體，并重新執(zhí)行步驟s20.a、s20.b、s20.c、s20.d。

39、進(jìn)一步地，在步驟s51前還包括：

40、s51.a：迭代次數(shù)是否大于一預(yù)設(shè)閾值，若否，則執(zhí)行步驟s51，若是則以預(yù)設(shè)個(gè)體的表示生成開(kāi)關(guān)燈控制方案。

41、另一方面，本發(fā)明還提供一種路燈照明智能控制裝置，其包括：

42、種群初始化模塊：用于根據(jù)路燈數(shù)量n以二進(jìn)制編碼方式結(jié)合在線狀態(tài)信息集以及故障狀態(tài)信息集生成k個(gè)初始化方案作為種群的k個(gè)個(gè)體，完成路燈種群的初始化，種群中的任一個(gè)體可以表示為

43、亮燈數(shù)量適應(yīng)度計(jì)算模塊：用于根據(jù)路燈數(shù)量、最小亮燈數(shù)以及亮燈數(shù)量適應(yīng)度函數(shù)，分別計(jì)算出每一種群個(gè)體的亮燈數(shù)量適應(yīng)度；

44、亮燈均勻性適應(yīng)度計(jì)算模塊：用于根據(jù)一路燈地理位置信息集、亮燈均勻性適應(yīng)度函數(shù)以及每一種群個(gè)體代表的亮燈控制方案，計(jì)算每一種群個(gè)體的亮燈均勻性適應(yīng)度；

45、使用時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度計(jì)算模塊：用于根據(jù)每一種群個(gè)體代表的亮燈控制方案、對(duì)應(yīng)路燈的使用時(shí)長(zhǎng)信息以及時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算每一種群個(gè)體的使用時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度；

46、重要性適應(yīng)度計(jì)算模塊：用于根據(jù)路燈位置重要程度集、重要性適應(yīng)度函數(shù)以及每一種群個(gè)體代表的亮燈控制方案，計(jì)算每一種群個(gè)體的重要性適應(yīng)度；

47、綜合適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)建模塊：用于根據(jù)每一種群個(gè)體的亮燈數(shù)量適應(yīng)度、亮燈均勻性適應(yīng)度、使用時(shí)長(zhǎng)適應(yīng)度、重要性適應(yīng)度對(duì)每一適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行歸一化，對(duì)歸一化后的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行求和得到綜合適應(yīng)度函數(shù)；

48、綜合適應(yīng)度計(jì)算模塊：用于根據(jù)所述綜合適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每一種群個(gè)體的綜合適應(yīng)度；

49、開(kāi)關(guān)燈控制方案生成模塊：用于若存在種群個(gè)體的綜合適應(yīng)度大于一預(yù)設(shè)個(gè)體的適應(yīng)度，則以適應(yīng)度最大的種群個(gè)體的表示生成開(kāi)關(guān)燈控制方案。

50、另一方面，本發(fā)明還提供一種智慧路燈照明控制系統(tǒng)，包括上述任一項(xiàng)所述的路燈照明智能控制裝置、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及多個(gè)路燈；

51、所述物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)控制并獲取多個(gè)路燈的狀態(tài)及對(duì)應(yīng)路燈周邊環(huán)境照度信息并與路燈照明智能控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述路燈照明智能控制裝置用于生成路燈開(kāi)關(guān)控制方案；

52、綜上所述，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)如下：

53、1、本發(fā)明綜合考慮了路燈使用情況、路燈狀態(tài)、路燈所在路段的信息等多種因素，實(shí)現(xiàn)路燈照明的綜合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)能。

54、2、本發(fā)明區(qū)分了路段的重要性，使得重要路段的路燈能夠更好的保證行人和行車的照明亮度，提升安全性。

55、3、本發(fā)明考慮路燈本身屬性，提升了整個(gè)路燈系統(tǒng)的使用壽命。

56、4、相比于傳統(tǒng)的固定模式，本方案更加智能，適應(yīng)性更強(qiáng)。

57、為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。