CN103260322B - 道路照明控制***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路照明控制，公开了一种道路照明控制***，包括城市智能路灯控制中心，还包括与所述城市智能路灯控制中心通过网络相互交换信息的一个以上车载定位通信***和一个以上路灯区域控制室；所述车载定位通信***采集所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息；所述路灯区域控制室采集室外自然光照状况信息，并且根据所述城市智能路灯控制中心的指令控制相应路灯的明灭；所述城市智能路灯控制中心根据上述信息发布控制相关路灯明灭的指令给相应的路灯区域控制室。本发明还公开了相关的道路照明控制方法。本发明能够根据交通状况和天气情况精细地灵活地控制路灯明灭；通过智能调度管路控制***做出响应；保证了交通安全，节省了能源。
Description
技术领域 本发明涉及道路照明控制，尤其涉及一种通过通信***收集交通和天气信息并用于集中控制路灯明灭的一种道路照明控制***和方法。
背景技术 现有技术中道路照明控制***往往是多个控制中心各管一段道路的照明，并且路灯明灭完全根据时间来控制，没有考虑天气情况，尤其是当白天下雨光照度下降时不能及时开启路灯，或者在空无一人一车的宽阔马路上彻夜灯火通明。
随着计算机技术和通信技术的发展，有必要设计一套集中统筹地精细管理城市道路照明的控制***和方法。
发明内容 本发明的主要目的在于公开一种道路照明控制***和方法，集中统筹精细地管理城市道路照明。
本发明公开了一种道路照明控制***，包括城市智能路灯控制中心，还包括与所述城市智能路灯控制中心通过网络相互交换信息的一个以上车载定位通信***和一个以上路灯区域控制室；所述车载定位通信***将所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息传送给所述城市智能路灯控制中心；所述路灯区域控制室采集室外自然光照状况信息传送给所述城市智能路灯控制中心，并且根据所述城市智能路灯控制中心的指令控制相应路灯的明灭；所述城市智能路灯控制中心接收所述车载定位通信***和路灯区域控制室上传的信息，并根据该信息发布控制相关路灯明灭的指令给相应的路灯区域控制室。
本发明的所述城市智能路灯控制中心进一步包括作为控制和协调中心的路网照明智能控制与调度中心、交通状态信息处理***、数字地图信息处理***、天气状况信息处理***、时钟***、网络通信***和无线通信***；
所述路网照明智能控制与调度中心协调所述城市智能路灯控制中心运行，用于分析、综合信息，并输出不同区域的路灯照明控制调度方案；
所述交通状态信息处理***用于根据所述路网照明智能控制与调度中心的指令处理来自所述车载定位通信***的道路照明信息；
所述数字地图信息处理***用于根据所述路网照明智能控制与调度中心的指令处理来自所述车载定位通信***的位置信息并计算其在道路上的运行轨迹；
所述天气状况信息处理***用于获取天气信息并传送给所述路网照明智能控制与调度中心；
所述网络通信***用于根据所述路网照明智能控制与调度中心的指令与所述路灯区域控制室交换信息；
所述无线通信***用于根据所述路网照明智能控制与调度中心的指令与所述车载定位通信***交换信息。
本发明的所述车载定位通信***进一步包括车载GPS定位***、光强检测***、无线通信***和车载智能控制***；
所述车载智能控制***用于控制和协调所述车载GPS定位***、光强检测***、和无线通信***的工作；
所述车载GPS定位***用于在所述车载智能控制***的控制下，通过卫星定位***接收车辆当前的位置信息、行驶方向和速度；
所述光强检测***用于检测车辆当前位置的道路照明状况的信息；
所述无线通信***用于与城市智能路灯控制中心建立通信联系，并在所述车载智能控制***控制下将当前位置的照明状况及改变照明状态的要求发送给所述城市智能路灯控制中心。
本发明的所述路灯区域控制室进一步包括：智能调度管理控制***、自然光亮度检测***、新能源集中管理***、电网管理***和网络通信***；
所述自然光亮度检测***用于采集并提供当前区域的室外自然光照度数据；
所述新能源集中管理***用于优先采用新能源为相关路灯供电；
所述电网管理***在新能源不足于为相关路灯供电的时候采用其它电网为相关路灯照明供电；
所述网络通信***用于为当前路灯区域控制室与城市智能路灯控制中心(100)建立通信联系、交换信息。
本发明还公开了一种道路照明控制方法，包括如下步骤：
一个以上车载定位通信***将所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息传送给城市智能路灯控制中心；
一个以上路灯区域控制室采集本区域室外自然光照状况信息传送给所述城市智能路灯控制中心；
所述城市智能路灯控制中心接收所述车载定位通信***和路灯区域控制室上传的信息，综合不同道路上的行车需求、与天气相关的自然光照状况，并根据预设的路灯控制程序发布控制相关路灯明灭的指令给相应的路灯区域控制室；
相应的路灯区域控制室根据所述城市智能路灯控制中心的指令控制相应路灯的明灭。
本发明所述的道路照明控制方法，所述城市智能路灯控制中心的发布控制相关路灯明灭的指令的过程包括如下步骤；
所述天气状况信息***通过网络通信***获取各路灯区域控制室采集的当地天气状况；
交通状态信息***通过无线通信***获取各车载定位通信***上报的相关道路照明状况和照明需求；
所述路网照明智能控制与调度中心综合天气状况、时间、自然光亮度和交通状态，向相关路灯区域控制室发布相关路灯明灭的指令。
本发明所述的道路照明控制方法，所述车载定位通信***将所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息传送给城市智能路灯控制中心的步骤包括：
车载GPS定位***获取车辆当前的位置、行驶速度和行驶方向等信息；
光强检测***检测当前道路的照明亮度情况；
车载智能控制***根据当前路面照明状况判断是否需要改变路灯照明服务，或者根据外部输入的需求，通过无线通信***发送相关信息到路灯区域控制室。
本发明所述的道路照明控制方法所述路灯区域控制室的工作步骤包括：
自然光亮度检测***获取本区域当前的自然光亮度，并通过网络通信***上报城市智能路灯控制中心；
新能源集中管理***获取当前新能源电源电量信息，优先为路灯照明供电，并通过网络通信***上报城市智能路灯控制中心；
在新能源电能储备不足时采用电网供电；
智能调度管理控制***通过网络通信***接收城市智能路灯控制中心的指令并根据所述指令控制本区域相关路灯明灭。
本发明的道路照明控制***和方法，通过自动地定时收集天气状况信息，能够根据天气情况精细地灵活地控制路灯明灭；通过车载智能控制***收集不同道路上的照明需求，再通过智能调度管路控制***做出响应；保证了交通安全，节省了能源。本发明采用新能源集中管理***，合理调度新能源和电网供电，便于互补、利用充分、管理方便。
附图说明
图1是本发明的道路照明控制***的结构框图。
图2是本发明的车载定位通信***的结构框图。
图3是本发明的路灯区域控制室的结构框图。
图4是本发明的城市智能路灯控制中心的结构框图。
图5是本发明的车载定位通信***的工作流程框图。
图6是本发明的路灯区域控制室的工作流程框图。
图7是本发明的城市智能路灯控制中心的工作流程框图。
具体实施方式 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示是本发明的道路照明控制***的结构框图，主要包括由城市智能路灯控制中心100，多个车载定位通信***300，和多个路灯区域控制室500。城市智能路灯控制中心100通过网络连接和管理多个车载定位通信***300、和多个路灯区域控制室500。其中，车载定位通信***300通过无线网络连接城市智能路灯控制中心100，向城市智能路灯控制中心100上传道路照明的信息和需求；路灯区域控制室500通过有线或者无线的网络连接城市智能路灯控制中心100，交换路灯明灭的信息和指令。
下面分别描述车载定位通信***300和路灯区域控制室500、以及城市智能路灯控制中心100的***结构和工作流程。
如图2所示是车载定位通信***300的结构框图，主要包括车载GPS定位***310、光强检测***320、无线通信***330和车载智能控制***340。其中：
(1)车载智能控制***340
车载智能控制***340包括车辆出厂时原有的车载嵌入式控制***。这里“原有的车载嵌入式控制***”指随原车出厂的驾驶舱电气中控***，其中与车载智能控制***340相关的主要包括电源***、液晶显示器和接收外部指令的控制面板，或者显示和控制一体化的触摸屏；以及控制和协调车载GPS定位***310、光强检测***320、无线通信***330工作的中央控制单元芯片。车载智能控制***340还可以获取车载GPS定位***310接收到的车辆当前位置信息，和光强检测***320检测到的道路上路灯照明状况信息，并能通过无线通信***330将这些信息发送给城市智能路灯控制中心100，作为其要求城市智能路灯控制中心100进行路灯调度控制的实际依据。
(2)车载GPS定位***310
车载GPS定位***310用于在车载智能控制***340的控制下，通过卫星定位***接收车辆当前的位置信息。
(3)光强检测***320
光强检测***320在车载智能控制***340的控制下，检测提供车辆当前位置的道路照明状况的信息。
(4)无线通信***330
无线通信***330在车载智能控制***340的控制下，为当前车辆与城市智能路灯控制中心100建立通信联系，并将当前位置的照明状况及改变照明状态的要求发送给城市智能路灯控制中心100，并接受来自智能路灯控制中心100的路灯控制结果反馈信息，形成智能路灯控制中心100对某一路段照明调度控制的有反馈闭环信息控制。
2.路灯区域控制室500
如图3所示是本发明的路灯区域控制室500结构框图，主要包括智能调度管理控制***510、自然光亮度检测***520、新能源集中管理***530、电网管理***540和网络通信***550等五个模块。路灯区域控制室结构500各组成部分功能如下：
(1)智能调度管理控制***510
智能调度管理控制***510一方面通过网络通信***550将自然光亮度检测***520采集的本区域当前的自然光亮度信息发送给智能路灯控制中心100，另一方面根据城市智能路灯控制中心100的路灯照明控制指令进行本区域路灯的照明调度控制。并在照明调度控制中优先通过新能源集中管理***530采用新能源供电***提供的电能，当新能源供电***电力不足时，再通过电网管理***540采用电网提供的电能。
(2)自然光亮度检测***520
自然光亮度检测***520采集室外自然光照度数据，为智能调度管理控制***510提供当前区域的自然光亮度信息，并能够有效防止因夜间闪电、短时强光照射等特殊情况干扰造成的错误自然光亮度信息。
(3)新能源集中管理***530
新能源集中管理***530对采用新能源的路灯的输出电能进行集中管理，并监控新能源供电***的电力是否不足，在需要时切换到电网管理***540实现照明供电功能。采用新能源集中管理***530的好处：节约成本、合理调度、便于互补、利用充分、管理方便。
(4)电网管理***540
电网管理***540将电网提供的电能转化为适应本区域需要的电能形式，并进行合理的电能质量控制(无功补偿和一定的电能质量控制)。
(5)网络通信***550
网络通信***550为当前路灯区域控制室500与城市智能路灯控制中心100建立通信联系，并将当前路灯区域控制室500的电能利用状况、路灯照明状况和本区域自然光亮度信息发送给城市智能路灯控制中心100，并接受来自智能路灯控制中心100的反馈信息。
如图4所示是本发明的城市智能路灯控制中心100的***结构框图，主要包括路网照明智能控制与调度中心110、交通状态信息处理***120、数字地图信息处理***130、天气状况信息处理***140、时钟***150、网络通信***160和无线通信***170等模块。
在本发明的另一个实施例中，不包括交通状态信息处理***120，并且无线通信***170的功能由网络通信***160一并实现。
城市智能路灯控制中心100各模块部分的功能如下：
(1)路网照明智能控制与调度中心110
路网照明智能控制与调度中心110通过综合分析交通状态信息处理***120收集多个车载定位通信***300上报的交通状况信息、路灯区域控制室500上报的路灯区域自然光亮度、天气状况信息处理***140获取的天气状况信息、以及根据数字地图信息处理***130确定的地点的路灯照明状况来确定并输出不同区域的路灯照明控制调度方案。路网照明智能控制与调度中心110既保障所控制区域内所有车辆的照明需要，又根据需要定点、定量地提供必要的路灯照明，从而最大限度地节约了城市路灯照明***的用电量。
(2)交通状态信息处理***120
交通状态信息处理***120为路网照明智能控制与调度中心110提供某路灯区域内的交通状态，为其对这一区域的路灯控制提供现场依据，既降低了车载定位通信***300与路网照明智能控制与调度中心110的通信量，又防止了该区域路灯控制动作的频繁操作，有效延长了该区域路灯控制器和路灯的工作寿命。交通状态信息***120既可以接收来自交管部门提供的当前交通状态信息，还可以收集并处理多个车载定位通信***300上报的交通状况信息以及路灯区域控制室500上报的路灯区域自然光亮度信息。然后对这些信息进行综合分析，为路网照明智能控制与调度中心的调度提供依据。这里的交通状态信息***与交管部门的交通信息发布平台(如：广播、网络或短信等形式)相通。一旦某个区域交通流量较大，就可以保持连续照明，而不需要在这一区域行驶的车辆请求照明了。
(3)数字地图信息***130
数字地图信息***130为路网照明智能控制与调度中心110依据车载定位通信***300上报的车辆位置信息、车辆行驶方向和速度等判断不同车辆所需要的照明区域，并且很快结合数字地图信息确定车辆所在区域和将要驶向的区域，为其提供准确、有效的照明服务。
(4)天气状况信息***140
天气状况信息***140为路网照明智能控制与调度中心110获取特殊天气(如大雾、沙尘暴等)信息，路网照明智能控制与调度中心110可根据这些特殊天气提供专门的路灯照明服务。
(5)时钟***150
时钟***150为路网照明智能控制与调度中心110提供准确的时间信息，保证整个***的同步，为依据时间和自然光亮度实现双控提供精确的时间依据。
(6)网络通信***160
网络通信***160为路网照明智能控制与调度中心110与路灯区域控制室500之间建立起双向有线通信联系。
(7)无线通信***170
无线通信***170为路网照明智能控制与调度中心110与车载定位通信***300之间建立起双向无线通信联系。
本发明的道路照明控制***的工作流程，包括车载定位通信***300的工作原理、路灯区域控制室500的控制方法和城市智能路灯控制中心100的控制方法。下面分别进行描述。
1.车载定位通信***300的工作原理
如图5所示是本发明的车载定位通信***300的工作过程流程框图。其中：
***初始化主要完成车载定位通信***300与城市智能路灯控制中心100的无线通信联系的建立和车载GPS定位***310的自检和初始化；
读取车辆当前定位信息是指车载智能控制***340通过车载GPS定位***310读取车辆当前的位置、行驶速度和行驶方向等信息；
检测当前路面照明状况是指车载智能控制***340通过光强检测***320检测当前道路的照明亮度情况；
是否需要改变当前路灯照明状况是指车载智能控制***340根据当前路面照明状况判断是否需要请求城市智能路灯控制中心100改变当前提供的路灯照明服务；
向城市智能路灯控制中心100发出车辆当前位置信息和照明需求是指车载智能控制***340通过无线通信***330向城市智能路灯控制中心100发送该车辆的当前位置、行驶速度、行驶方向和导航路线以及需要提供路灯照明需求的信息；
城市智能路灯控制中心100是否有反馈信息是指车载智能控制***340等待城市智能路灯控制中心100发回的控制结果，用于使车载智能控制***300判断路灯控制是否出了故障，为城市智能路灯控制中心判断故障并及时排除故障提供依据。
2.路灯区域控制室500的工作过程
如图6所示是本发明的路灯区域控制室500的工作过程流程框图。其中：
***初始化主要完成路灯区域控制室500的智能调度管理控制***510与城市智能路灯控制中心100的网络通信联系的建立；
自然光亮度检测是指智能调度管理控制***510通过自然光亮度检测***520获取本区域当前的自然光亮度；
新能源电能储备信息检测是指智能调度管理控制***510通过新能源集中管理***530获取当前储存太阳能、风能等新能源发电电池的电量信息，为智能调度管理控制***510在提供路灯照明服务时选择电能来源提供选择依据；
是否需要改变当前路灯照明是指智能调度管理控制***510根据路网照明智能控制与调度中心110发来的控制指令判断本区域是否需要提供路灯照明服务；改变路灯照明状况，包括停止或提供照明两种情况的转换。
选择电能来源是指智能调度管理控制***510根据新能源电能储备信息决定是否采用新能源电能储备电池提供电能，如果电池电能耗尽，则采用电网供电，并根据新能源发电状况、时间信息、天气状况和电网供电状况等信息综合分析并决定是否需要通过电网错峰给电池涓流充电，以防止电池因长期存放造成的损害。当采用电网供电时，根据需要进行自动无功补偿和一定的电能质量控制。
提供路灯照明服务是指智能调度管理控制***510根据需要为本区域路灯供电，提供照明服务；
停止路灯照明服务是指智能调度管理控制***510根据需要停止本区域路灯供电，停止照明服务。
3.智能路灯控制中心的工作过程
如图7所示是本发明的道路照明控制***的工作过程流程框图。其中：
***初始化主要完成数字地图信息***130的初始化、***时钟150的时间校对、无线通信***170的初始化、网络通信***160的初始化及与各路灯区域控制室500的通信联系建立；
天气状况检测是指路网照明智能控制与调度中心110通过天气状况信息***140获取当前是否存在需要提供路灯照明服务的特殊天气，如：能见度很低的雾霾天气、沙尘暴天气等；
交通状态信息检测是指路网照明智能控制与调度中心110通过交通状态信息***120获取各路灯控制区域的交通状态信息，为是否提供路灯照明服务提供判断依据；
各路灯区域控制信息检测是指路网照明智能控制与调度中心110通过网络通信***160获取各路灯控制区域的路灯照明状态，能源供应状态等信息；
车载GPS信息检测是指路网照明智能控制与调度中心110根据无线通信***170判断当前是否有车载GPS信息及路灯照明服务信息需求；
综合信息判断是指路网照明智能控制与调度中心110通过对当前的天气状况、时间、自然光亮度、交通状态、车载GPS以及各路灯区域控制等信息进行综合判断，决定对不同路灯控制区域进行路灯照明服务判断；
选择路灯控制区域是指路网照明智能控制与调度中心110根据综合信息判断结果，对当前路灯照明服务状态与需要提供路灯照明服务情况不同的区域进行选择；
发出控制信息是指路网照明智能控制与调度中心110对选择的路灯控制区域发出控制信息，这些信息既可以是提供路灯照明服务的指令，也可以是停止路灯照明服务的指令。
是否需要反馈控制信息是指路网照明智能控制与调度中心110根据综合信息判断是否存在车载GPS信息来判断是否需要给相应的车载定位的无线通信***310发送控制反馈信息；
发出控制信息是指路网照明智能控制与调度中心110给相应的车载定位通信***310发出控制反馈信息。
Claims (6)
1.一种道路照明控制***，包括城市智能路灯控制中心(100)，其特征在于，还包括与所述城市智能路灯控制中心(100)通过网络相互交换信息的一个以上车载定位通信***(300)和一个以上路灯区域控制室(500)；所述车载定位通信***(300)将所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息传送给所述城市智能路灯控制中心(100)；所述路灯区域控制室(500)采集室外自然光照状况信息传送给所述城市智能路灯控制中心(100)，并且根据所述城市智能路灯控制中心(100)的指令控制相应路灯的明灭；所述城市智能路灯控制中心(100)接收所述车载定位通信***(300)和路灯区域控制室(500)上传的信息，并根据该信息发布控制相关路灯明灭的指令给相应的路灯区域控制室(500)；
所述城市智能路灯控制中心(100)进一步包括作为控制和协调中心的路网照明智能控制与调度中心(110)、交通状态信息处理***(120)、数字地图信息处理***(130)、天气状况信息处理***(140)、时钟***(150)、网络通信***(160)和无线通信***(170)；
所述路网照明智能控制与调度中心(110)协调所述城市智能路灯控制中心(100)运行，用于分析、综合信息，并输出不同区域的路灯照明控制调度方案；
所述交通状态信息处理***(120)用于根据所述路网照明智能控制与调度中心(110)的指令处理来自所述车载定位通信***(300)的道路照明信息；
所述数字地图信息处理***(130)用于根据所述路网照明智能控制与调度中心(110)的指令处理来自所述车载定位通信***(300)的位置信息并计算其在道路上的运行轨迹；
所述天气状况信息处理***(140)用于获取天气信息并传送给所述路网照明智能控制与调度中心(110)；
所述网络通信***(160)用于根据所述路网照明智能控制与调度中心(110)的指令与所述路灯区域控制室(500)交换信息；
所述无线通信***(170)用于根据所述路网照明智能控制与调度中心(110)的指令与所述车载定位通信***(300)交换信息。
2.根据权利要求1所述的道路照明控制***，其特征在于，所述车载定位通信***(300)进一步包括车载GPS定位***(310)、光强检测***(320)、无线通信***(330)和车载智能控制***(340)；
所述车载智能控制***(340)用于控制和协调所述车载GPS定位***(310)、光强检测***(320)、和无线通信***(330)的工作；
所述车载GPS定位***(310)用于在所述车载智能控制***(340)的控制下，通过卫星定位***接收车辆当前的位置信息、行驶方向和速度；
所述光强检测***(320)用于检测车辆当前位置的道路照明状况的信息；
所述无线通信***(330)用于与城市智能路灯控制中心(100)建立通信联系，并在所述车载智能控制***(340)控制下将当前位置的照明状况及改变照明状态的要求发送给所述城市智能路灯控制中心(100)。
3.根据权利要求1所述的道路照明控制***，其特征在于，所述路灯区域控制室(500)进一步包括：智能调度管理控制***(510)、自然光亮度检测***(520)、新能源集中管理***(530)、电网管理***(540)和网络通信***(550)；
所述自然光亮度检测***(520)用于采集并提供当前区域的室外自然光照度数据；
所述新能源集中管理***(530)用于优先采用新能源为相关路灯供电；
所述电网管理***(540)在新能源不足于为相关路灯供电的时候采用其它电网为相关路灯照明供电；
所述网络通信***(550)用于为当前路灯区域控制室(500)与城市智能路灯控制中心(100)建立通信联系、交换信息。
4.一种道路照明控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
一个以上车载定位通信***(300)将所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息传送给城市智能路灯控制中心(100)；
一个以上路灯区域控制室(500)采集本区域室外自然光照状况信息传送给所述城市智能路灯控制中心(100)；
所述城市智能路灯控制中心(100)接收所述车载定位通信***(300)和路灯区域控制室(500)上传的信息，综合不同道路上的行车需求、与天气相关的自然光照状况，并根据预设的路灯控制程序发布控制相关路灯明灭的指令给相应的路灯区域控制室(500)；
相应的路灯区域控制室(500)根据所述城市智能路灯控制中心(100)的指令控制相应路灯的明灭；
所述城市智能路灯控制中心(100)的发布控制相关路灯明灭的指令的过程包括如下步骤；
天气状况信息***(140)通过网络通信***(160)获取各路灯区域控制室(500)采集的当地天气状况；
交通状态信息***(120)通过无线通信***(170)获取各车载定位通信***(300)上报的相关道路照明状况和照明需求；
路网照明智能控制与调度中心(110)综合天气状况、时间、自然光亮度和交通状态，向相关路灯区域控制室(500)发布相关路灯明灭的指令。
5.根据权利要求4所述的道路照明控制方法，其特征在于，所述车载定位通信***(300)将所在位置及其照明状况和是否需要改变照明状况的信息传送给城市智能路灯控制中心(100)的步骤包括：
车载6PS定位***(310)获取车辆当前的位置、行驶速度和行驶方向等信息；
光强检测***(320)检测当前道路的照明亮度情况；
车载智能控制***(340)根据当前路面照明状况判断是否需要改变路灯照明服务，或者根据外部输入的需求，通过无线通信***(330)发送相关信息到路灯区域控制室(500)。
6.根据权利要求4所述的道路照明控制方法，其特征在于，所述路灯区域控制室(500)的工作步骤包括：
自然光亮度检测***(520)获取本区域当前的自然光亮度，并通过网络通信***(550)上报城市智能路灯控制中心(100)；
新能源集中管理***(530)获取当前新能源电源电量信息，优先为路灯照明供电，并通过网络通信***(550)上报城市智能路灯控制中心(100)；
在新能源电能储备不足时采用电网供电；
智能调度管理控制***(510)通过网络通信***(550)接收城市智能路灯控制中心(100)的指令并根据所述指令控制本区域相关路灯明灭。
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