本發(fā)明涉及道路照明，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加速，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和管理變得日益復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過各種傳感器、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)物體與物體、物體與人之間的信息交換和智能化控制，近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，包括智能家居、智能交通、智能安防等領(lǐng)域，為了滿足城市照明管理的需求，提高照明效率和節(jié)能效果，基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2、如中國專利公開號：cn113163559a的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)包括：道路照明裝置，用于設(shè)置在道路的至少一側(cè)實(shí)現(xiàn)照明功能；服務(wù)器，用于與道路照明裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互并控制道路照明裝置；移動終端設(shè)備，用于至少與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)交互以獲取至少一個道路照明裝置所處道路的照明數(shù)據(jù)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)實(shí)際街道照明情況對用戶進(jìn)行引導(dǎo)從而實(shí)現(xiàn)智能照明，但是道路照明還受限于交通流量和環(huán)境因素，僅依靠實(shí)際街道照明情況引導(dǎo)照明調(diào)節(jié)，整體的環(huán)境適應(yīng)性差，因此，如何根據(jù)交通流量、環(huán)境條件因素進(jìn)行智能照明調(diào)節(jié)，以動態(tài)調(diào)整道路策略，適應(yīng)不同的道路照明需求，是我們要解決的問題，為此，現(xiàn)提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)平臺，所述物聯(lián)網(wǎng)平臺通信連接有感知模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、照明調(diào)控模塊、故障監(jiān)測報警模塊以及用戶交互模塊，其中，各模塊間電信號連接；

4、所述感知模塊，在路燈節(jié)點(diǎn)部署各種傳感器，利用傳感器監(jiān)測道路的光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件，其中，傳感器包括光照傳感器、雷達(dá)探測器、溫濕度傳感器，并實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)點(diǎn)與物聯(lián)網(wǎng)平臺之間的數(shù)據(jù)傳輸和命令控制，在路燈之間建立網(wǎng)絡(luò)，將路燈的狀態(tài)信息和控制指令傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺；

5、所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對各傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、分析和挖掘，提取照明調(diào)節(jié)特征分析光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件的變化趨勢；

6、所述照明調(diào)控模塊，基于數(shù)據(jù)處理模塊的輸出，根據(jù)交通流量、環(huán)境條件因素，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法動態(tài)調(diào)整路燈的照明策略，智能調(diào)節(jié)路燈的亮度、開關(guān)時間參數(shù)；

7、所述故障監(jiān)測報警模塊，實(shí)時監(jiān)測路燈的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并報告故障信息，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)功能，減少人工巡檢的頻率和維護(hù)成本；

8、所述用戶交互模塊，提供用戶交互界面和展示平臺，查看路燈的實(shí)時狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)、報警信息，有助于管理人員更好地了解路燈的運(yùn)行情況，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。

9、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述感知模塊中，監(jiān)測道路的光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件的過程為：

10、在路燈節(jié)點(diǎn)上安裝和部署多種傳感器，包括光照傳感器、雷達(dá)探測器和溫濕度傳感器；

11、利用傳感器監(jiān)測道路的光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件，獲取道路和環(huán)境信息，其中，光照傳感器用于監(jiān)測當(dāng)前的光照強(qiáng)度，雷達(dá)探測器用于檢測道路上的車輛流量，通過反射波的強(qiáng)度和時間差確定車輛的存在和速度，溫濕度傳感器用于收集環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)；

12、通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將傳感器收集到的道路和環(huán)境信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺，其中，無線通信網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)、lora、zigbee等低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，并通過mesh網(wǎng)絡(luò)在路燈之間建立網(wǎng)絡(luò)，形成分布式感知系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中的每個路燈節(jié)點(diǎn)都具備通信能力，可以與其他路燈節(jié)點(diǎn)或物聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和命令控制；

13、基于路燈之間建立的網(wǎng)絡(luò)連接，采集路燈的當(dāng)前狀態(tài)信息并上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺，其中，路燈的當(dāng)前狀態(tài)信息包括亮度、開關(guān)狀態(tài)、能耗數(shù)據(jù)。

14、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述數(shù)據(jù)處理模塊中，分析光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件變化趨勢的過程為：

15、從物聯(lián)網(wǎng)平臺匯總來自光照傳感器、雷達(dá)探測器、溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)融合步驟，其中，數(shù)據(jù)清洗去除無效或異常數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)平滑用于處理因傳感器噪聲而產(chǎn)生的輕微波動數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換將傳感器原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便后續(xù)分析，數(shù)據(jù)融合將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以形成更全面的道路和環(huán)境信息；

16、從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取與照明調(diào)節(jié)相關(guān)的特征，其中，光照強(qiáng)度特征為光照強(qiáng)度的平均值、最大值、最小值，交通流量的特征為交通流量的峰值、平均值、波動情況，環(huán)境條件的特征為環(huán)境溫濕度的變化趨勢；

17、結(jié)合光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件各自與照明調(diào)節(jié)相關(guān)的特征，綜合路燈的當(dāng)前亮度、開關(guān)狀態(tài)、能耗狀態(tài)信息，利用時間序列分析方法，分析光照強(qiáng)度、交通流量以及環(huán)境條件的變化趨勢；

18、結(jié)合光照強(qiáng)度的平均值、最大值、最小值特征，計算光照評估指數(shù)，分析光照強(qiáng)度的變化趨勢，判斷是否需根據(jù)自然光線的變化調(diào)整路燈亮度，結(jié)合交通流量的峰值、平均值、波動情況特征，計算交通流量識別指數(shù)，分析交通流量數(shù)據(jù)，識別高峰時段和低流量時段，結(jié)合環(huán)境溫濕度的變化趨勢特征，計算環(huán)境條件評估指數(shù)，分析環(huán)境條件的變化趨勢，識別環(huán)境變化對照明需求的影響。

19、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述光照評估指數(shù)的表達(dá)式為：

20、；

21、其中，為光照評估指數(shù)，用于評估當(dāng)前光照條件與基準(zhǔn)光照強(qiáng)度的偏差程度，為光照強(qiáng)度的平均值，表示一段時間內(nèi)光照強(qiáng)度的平均值，反映了整體的光照水平，為光照強(qiáng)度的最大值，表示在觀測周期內(nèi)光照強(qiáng)度的最大值，反映了光照的峰值條件，為光照強(qiáng)度的最小值，表示在觀測周期內(nèi)光照強(qiáng)度的最小值，反映了光照的最低條件，為基準(zhǔn)光照強(qiáng)度，為預(yù)設(shè)的值，用于與實(shí)際光照強(qiáng)度進(jìn)行比較，評估實(shí)際光照水平是否需要調(diào)整，的取值范圍是；

22、所述交通流量識別指數(shù)的表達(dá)式為：

23、；

24、；

25、；

26、其中，為交通流量識別指數(shù)，用于評估當(dāng)前交通流量與基準(zhǔn)交通流量的偏差程度，為觀測周期內(nèi)交通流量的峰值，為交通流量的平均值，表示一段時間內(nèi)交通流量的平均值，反映了整體的交通流量水平，為交通流量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，反映了交通流量的波動情況，為基準(zhǔn)交通流量，是預(yù)設(shè)的值，用于與實(shí)際交通流量進(jìn)行比較，評估實(shí)際交通流量是否處于高峰或低峰狀態(tài)，為觀測時段的總數(shù)，為第個觀測時段的交通流量，的取值范圍是；

27、所述環(huán)境條件評估指數(shù)的表達(dá)式為：

28、；

29、其中，為環(huán)境條件評估指數(shù)，用于評估當(dāng)前環(huán)境條件與基準(zhǔn)環(huán)境條件的偏差程度，為當(dāng)前環(huán)境溫度，為當(dāng)前環(huán)境濕度，為基準(zhǔn)溫度，是預(yù)設(shè)的值，用于與實(shí)際環(huán)境溫度進(jìn)行比較，為基準(zhǔn)濕度，是預(yù)設(shè)的值，用于與實(shí)際環(huán)境濕度進(jìn)行比較，和表示在觀測周期內(nèi)環(huán)境溫度的最大值和最小值，和表示在觀測周期內(nèi)環(huán)境濕度的最大值和最小值，的取值范圍是。

30、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述照明調(diào)控模塊中，動態(tài)調(diào)整路燈照明策略的過程為：

31、接收來自數(shù)據(jù)處理模塊的輸出，包括交通流量、環(huán)境條件、光照強(qiáng)度經(jīng)過預(yù)處理和特征提取的數(shù)據(jù)，并從物聯(lián)網(wǎng)平臺及數(shù)據(jù)庫提取路燈節(jié)點(diǎn)的照明調(diào)整歷史數(shù)據(jù)，包括過去的路燈亮度調(diào)整記錄、開關(guān)時間，將路燈節(jié)點(diǎn)的照明調(diào)整歷史數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和測試集；

32、使用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建照明調(diào)控預(yù)測模型，預(yù)測路燈的照明需求，并利用測試集數(shù)據(jù)對訓(xùn)練的照明調(diào)控預(yù)測模型進(jìn)行測試評估；

33、將光照評估指數(shù)、交通流量識別指數(shù)、天氣條件評估指數(shù)作為輸入?yún)?shù)，結(jié)合照明調(diào)控預(yù)測模型計算出照明調(diào)控系數(shù)，以分析不同因素對照明需求的影響程度；

34、根據(jù)照明調(diào)控系數(shù)將照明需求劃分為不同的照明調(diào)控模式，分別為節(jié)能照明調(diào)控模式、常規(guī)照明調(diào)控模式以及高亮度照明調(diào)控模式，并為每個照明調(diào)控模式匹配相應(yīng)的調(diào)控閾值；

35、根據(jù)劃分的照明調(diào)控模式，為每個照明調(diào)控模式設(shè)定對應(yīng)的照明策略，并根據(jù)照明調(diào)控模式，生成具體的控制命令，包括亮度級別和開關(guān)時間，將控制命令通過物聯(lián)網(wǎng)平臺下發(fā)至各個路燈節(jié)點(diǎn)；

36、路燈節(jié)點(diǎn)接收控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)的亮度調(diào)整和開關(guān)操作，動態(tài)調(diào)整路燈的照明狀態(tài)。

37、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述照明調(diào)控系數(shù)的表達(dá)式為：

38、；

39、其中，為照明調(diào)控系數(shù)，用于決定最終的照明策略，為光照評估指數(shù)，為光照評估指數(shù)的基準(zhǔn)值，為交通流量識別指數(shù)，為交通流量識別指數(shù)的基準(zhǔn)值，和表示交通流量識別指數(shù)的最大值和最小值，為天氣條件評估指數(shù)，為天氣條件評估指數(shù)的基準(zhǔn)值，，，為權(quán)重系數(shù)。

40、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：多個所述照明調(diào)控模式對應(yīng)多個所述調(diào)控閾值，其中，所述調(diào)控閾值包括上限閾值和下限閾值；

41、多個所述照明調(diào)控模式與多個所述調(diào)控閾值滿足如下關(guān)系：

42、節(jié)能照明調(diào)控模式；降低亮度，可能將亮度設(shè)置為最低水平，只在必要時開啟路燈；

43、常規(guī)照明調(diào)控模式；保持中等亮度，根據(jù)交通流量和環(huán)境光線調(diào)整亮度；

44、高亮度照明調(diào)控模式；提高亮度到最高水平，確保道路安全和可見性；

45、其中，為照明調(diào)控系數(shù)，為常規(guī)照明調(diào)控模式對應(yīng)的下限閾值與節(jié)能照明調(diào)控模式對應(yīng)的上限閾值，為高亮度照明調(diào)控模式對應(yīng)的下限閾值與常規(guī)照明調(diào)控模式對應(yīng)的上限閾值。

46、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述故障監(jiān)測報警模塊中，發(fā)現(xiàn)并報告故障信息的過程為：

47、持續(xù)監(jiān)測路燈的運(yùn)行狀態(tài)，采集路燈的電流、電壓、功率數(shù)據(jù)，結(jié)合路燈的當(dāng)前狀態(tài)信息，分析路燈亮度、開關(guān)狀態(tài)和能耗，對路燈的使用狀態(tài)進(jìn)行檢測；

48、對路燈電流、電壓、功率和路燈亮度、開關(guān)狀態(tài)和能耗進(jìn)行綜合分析，計算異常檢測系數(shù)，判斷路燈是否處于正常工作狀態(tài)，并識別出數(shù)據(jù)異常時的故障類型；

49、根據(jù)確定的故障類型，分析路燈故障的嚴(yán)重程度，并為嚴(yán)重程度高的故障設(shè)置高級別的維護(hù)優(yōu)先級；

50、對識別的故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，并生成報警信息，定位故障路燈的具體位置，輸出故障類型、維護(hù)優(yōu)先級、故障數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)以及故障時間，通過短信、郵件、app推送的方式實(shí)時發(fā)送至相關(guān)人員。

51、本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述異常檢測系數(shù)的表達(dá)式為：

52、；

53、；

54、其中，為異常檢測系數(shù)，用于判斷路燈是否處于正常工作狀態(tài)，為測量偏差函數(shù)，為當(dāng)前電流，為電流的基準(zhǔn)值，為電流的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為當(dāng)前電壓，為電壓的基準(zhǔn)值，為電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為當(dāng)前功率，為功率的基準(zhǔn)值，為功率的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為當(dāng)前亮度，為亮度的基準(zhǔn)值，為亮度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為開關(guān)狀態(tài)（開為1，關(guān)為0），為預(yù)期的開關(guān)狀態(tài)基準(zhǔn)值，為當(dāng)前能耗，為能耗的基準(zhǔn)值，為能耗的標(biāo)準(zhǔn)偏差，的取值范圍是。

55、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)來說，取得的技術(shù)進(jìn)步是：

56、1、本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得道路照明系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時環(huán)境條件和交通流量智能調(diào)節(jié)路燈的亮度和開關(guān)狀態(tài)，不僅提高了照明效率，還顯著降低了能耗，通過光照傳感器實(shí)時監(jiān)測光照強(qiáng)度，結(jié)合天氣條件評估指數(shù)，智能調(diào)節(jié)路燈亮度，確保在不同天氣和光照條件下提供適宜的照明，通過交通流量識別指數(shù)，能夠識別交通高峰和低峰時段，動態(tài)調(diào)整亮度，避免在交通流量低的時段浪費(fèi)能源。

57、2、本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)，通過故障監(jiān)測報警模塊，實(shí)時監(jiān)測路燈的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，自動生成報警信息，并發(fā)送給維護(hù)人員，主動式的故障檢測和報警機(jī)制大大減少了人工巡檢的需求，降低了維護(hù)成本，使得管理人員能夠迅速定位并修復(fù)問題，避免了因路燈故障導(dǎo)致的交通安全隱患。