CN114698179A - 一种智能调光的灯光控制器、***及其方法 - Google Patents

一种智能调光的灯光控制器、***及其方法 Download PDF

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胡绪桢
罗昭勇
陈立勇
赵诚
李选中
马煜程
吴振志
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Abstract

本申请涉及一种智能调光的灯光控制器、***及其方法，***包括智能调光的灯光控制器，管理***云平台，智慧灯杆；双灯控制器安装在每个智慧灯杆上，至少每两个智慧灯杆上设置有一套本地区域控制器；双灯控制器和本地区域控制器通过有线或无线网络建立连接，管理平台设置有第三通讯模块，双灯控制器、本地区域控制器可通过第一、第二通讯模块与管理***云平台实现通讯。本申请可自动获取智慧灯杆所在位置的经纬度，计算出日出日落时间，并且可根据日出日落自动对智慧灯杆进行智能调光控制；可采集气象数据，避免造成极端天气下人员伤亡；可采集车流量和人流量数据，同时联动道路事故中心，实现发生交通事故时，智慧灯杆的智能调光控制。

Description

一种智能调光的灯光控制器、***及其方法
技术领域
本申请涉及LED道路照明领域，特别是涉及一种智能调光的灯光控制器、***及其方法。
背景技术
随着经济飞速发展，城市照明建设也在不断进步，随着智慧灯杆***不断扩容和智能化要求的提高，城市智慧灯杆的极端天气处理、精准化控制和节能也显得越来越重要。现有的单灯控制器调光是基于***平台发送的调光指令，如晚上十点后将灯光亮度调为50％的亮度。目前的技术存在的问题：调光指令是根据***平台设置的调光策略定时执行，灵活性差，不能做到智能调光，按需调光；不能依据具体实际日出日落时间、天气气象的改变、重大事故的发生、道路交通流量、极端天气等进行智能自动调光；单灯控制器在网络故障时无法实现前端自管理。
发明内容
基于此，有必要针对以上问题，提供一种智能调光的灯光控制器、***及其方法。
本发明提供一种智能调光的灯光控制器，所述灯光控制器包括双灯控制器和本地区域控制器；
所述双灯控制器包括第一通讯模块、主控模块、电源模块、接口板、灯路控制模块和LED驱动模块；所述第一通讯模块与所述主控模块连接，所述主控模块、所述电源模块、连接所述接口板的输入端，所述灯路控制模块连接所述接口板的输出端，所述灯路控制模块与所述LED驱动模块的电源连接源信号输入端口连接，所述LED驱动模块的电源输出端口与LED灯具连接；
所述主控模块用以控制和监控智慧灯杆内部电路的电参数，所述电源模块用以提供电源，所述灯路控制模块包括调光单元和I/O开关单元，所述灯路控制模块用以接收主控模块的指令并对灯路进行控制，所述LED驱动模块执行所述灯路控制模块的控制指令，控制所述LED灯具亮暗变化；
所述本地区域控制器包括边缘计算控制器、卫星导航定位模块和交通事故联动模块；所述交通事故联动模块、所述卫星导航定位模块输出端与边缘计算控制器输入端连接；所述边缘计算器还包括与所述第一通讯模块对应通讯协议的第二通讯模块；
所述本地区域控制器用以通过所述卫星导航定位模块获取区域内经纬度；所述边缘计算模块用以计算出当前区域日出日落时间并发出指令，所述第一通讯模块用以接收所述第二通讯模块的指令，根据计算出的日出日落时间对区域内的所述智慧灯杆进行智能调光；所述第一通讯模块通过对应通讯协议与所述第二通讯模块无线或有线连接。
优选地，所述第一通讯模块采用的通讯协议至少包括，Zigbee，NB-loT，2G，4G，5G，RS485中的一种。
优选地，所述灯路控制模块包括，至少两个调光单元和至少两个I/O开关单元，用以对所述智慧灯杆两边的灯路进行调光控制。
优选地，所述主控模块控制和监控智慧灯杆内部电路的电参数包括：电压，电流，漏电流，功率和频率。
优选地，所述主控模块还包括：气象传感模块，人车流量采集模块；
所述气象传感模块用以采集气象数据，所述气象数据包括道路亮度，降雨量，风速；所述人车流量采集模块用以采集道路车流量和人流量数据。
优选地，所述本地区域控制器还包括交通事故联动模块，所述交通事故联动模块与所述边缘计算器相连，所述交通事故联动模块用以接收所述双灯控制器采集的道路车流量和人流量数据，传输至所述边缘计算器处理后发出指令至所述双灯控制器，实现交通事故时智慧灯杆智能调光控制。
本发明还提供一种智能调光***，包括上述任一项所述的智能调光的灯光控制器，还包括，管理***云平台，至少一个智慧灯杆；
所述双灯控制器安装在每个所述智慧灯杆上，至少每两个所述智慧灯杆上设置有一套所述本地区域控制器；
所述双灯控制器和所述本地区域控制器通过有线或无线网络建立连接，所述管理平台设置有第三通讯模块，所述双灯控制器、所述本地区域控制器通过所述第一通讯模块和所述第二通讯模块与所述第三通讯模块实现通讯；
所述双灯控制器将采集的电参数、气象、道路车流和人流量数据上传至所述本地区域控制器，所述本地区域控制器对区域内的所述双灯控制器数据进行处理并发出指令，同时将处理的数据传输至所述管理***云平台进行存储和分析。
优选地，所述管理***云平台还包括，道路事故中心平台；所述道路事故中心平台用以通过所述第三通讯模块直接发出指令至所述双灯控制器，用以交通事故时智慧灯杆自动调光控制。
优选地，所述双灯控制器将采集的气象数据和车流量、人流量数据上传至所述本地区域控制器，经所述本地区域控制器中的边缘计算器分析处理数据后，用以低亮度、中亮度和高亮度三个级别亮度自动调光控制。
优选地，所述本地区域控制器采集到的风速大于等于设定阈值时，所述本地区域控制器发出指令至所述双灯控制器进行关灯并切断电源；具体而言，所述阈值设定为36.9m/s。
本发明还提供一种利用上述任一项所述的智能调光***进行的智能调光方法，包括：
智慧灯杆中双灯控制器采集外部环境信息；
将外部信息上传至本地区域控制器和/或管理***云平台，本地区域控制器和/或管理***云平台处理分析后发出指令；
区域内的智慧灯杆根据指令进行灯光调控。
优选地，所述本地区域控制器处理分析后发出指令，所述指令还包括所述本地区域控制器根据卫星导航定位模块分析计算得出当前日出日落时间，所述卫星导航定位模块包括北斗定位导航模块。
本发明具有以下有益效果：本发明提供一种智能调光的灯光控制器及智慧灯杆***中的双灯控制器可同时分别对两盏智慧灯杆进行智能调光；在本地区域控制器中引入了卫星导航定位模块，通过边缘计算器计算具有自动获取智慧灯杆所在位置的经纬度，计算出日出日落时间，并且可根据日出日落自动对智慧灯杆进行智能调光；可通过气象传感模块采集数据，智能应对极端天气，避免造成极端天气下人员伤亡；可通过人车流量采集模块采集车流量和人流量数据，同时可通过管理***云平台联动道路事故中心，实现发生交通事故时，智慧灯杆的智能调光控制响应速度快、效率高且准确度高；通过本地区域控制器能控制区域内至少一个智慧灯杆。
附图说明
图1为本发明一实施例中灯光控制器中双灯控制器结构示意图；
图2为本发明一实施例中灯光控制器中本地区域控制器结构示意图图；
图3为本发明一实施例中一种智能调光的灯光控制器及智慧灯杆***结构示意图；
图4为本发明一实施例中一种智能调光的方法步骤示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
请参照图1和图2，在一些可选的实施例中，一种智能调光的灯光控制器包括双灯控制器3和本地区域控制器10。
双灯控制器3包括第一通讯模块60、主控模块20、电源模块70、接口板80、灯路控制模块30和LED驱动模块40；第一通讯模块60与主控模块20连接，主控模块20、电源模块70、连接接口板80的输入端，灯路控制模块30连接接口板80的输出端，灯路控制模块30与LED驱动模块40的电源连接源信号输入端口连接，LED驱动模块40的电源输出端口与LED灯具50连接；主控模块20用以控制和监控智慧灯杆内部电路的电参数，电源模块70用以提供电源，灯路控制模块30包括调光单元31和I/O开关单元33，灯路控制模块30用以接收主控模块20的指令并对灯路进行控制，LED驱动模块40执行所述灯路控制模块30的控制指令，控制LED灯具50亮暗变化。
本地区域控制器10包括边缘计算控制器12，卫星导航定位模块13；交通事故联动模块11、卫星导航定位模块13输出端与边缘计算控制器12输入端连接；边缘计算器12还包括与第一通讯模块60对应通讯协议的第二通讯模块121；本地区域控制器10通过所述卫星导航定位模块13获取区域内经纬度，通过所述边缘计算模块12计算出当前区域日出日落时间并发出指令，所述双灯控制器3中的第一通讯模块60接收来自所述本地区域控制器10中第二通讯单元121发出的指令，根据计算出的日出日落时间对区域内的智慧灯杆进行智能调光，并设定日出日落时间为日常运行智能开关调光控制模式。
其中，根据经纬度计算某地区的日出日落时间的方法如下：
(1)已知：某地区的经度Lo，纬度Gl，时区Z，T1为上次计算的日出日落时间，第一次计算时T1＝180°。
(2)计算从格林威治时间公元2000年1月1日到计算日的世纪数t，则t＝(days+T1/360)/36525；
(3)计算太阳的平黄径：L＝280.460+36000.770×t；
(4)计算太阳的平近点角：G＝357.528+35999.050×t；
(5)计算太阳的黄道经度：λ＝L+1.915×sinG+0.020xsin(2G)；
(6)计算地球的倾角：ε＝23.4393-0.0130×t；
(7)计算太阳的偏差：δ＝arcsin(sinε×sinλ)；
(8)计算格林威治时间的太阳时间角GHA：GHA＝T1-180-1.915×sinG-0.020×sin(2G)+2.466×sin(2λ)-0.053×sin(4λ)；
(9)计算修正值e：e＝arcos{[sinh-sin(Glat)sin(δ)]/cos(Gl)cos(δ)}；
(10)计算新的日出时间：Tn1＝T1-(GHA+Lo+e)；
(11)计算新的日落时间：Tn2＝T1-(GHA+Lo-e)；
(12)比较T1和Tn之差的绝对值，如果大于0.1°即0.007小时，把Tn作为新的日出日落时间值，重新从第(2)步开始进行迭代计算，如果T1和Tn之差的绝对值小于0.007小时，则Tn即为所求的格林威治日出日落时间；上面的计算以度为单位,即180°＝12小时，因此需要转化为以小时表示的时间，再加上所在的时区数Z,即要计算地的日出日落时间为：Tk1＝Tn1/15+Z，Tk2＝Tn2/15+Z。自动获取了智慧灯杆的经纬度，计算出日出日落的时间，可根据日出日落自动对智慧灯杆进行开关调光控制，实现了灯光智能控制。
在另一些可选的实施例中，双灯控制器3中的第一通讯模块60采用通讯协议至少包括Zigbee，NB-loT，2G，4G，5G，RS485中的一种。灯路控制模块30包括至少两个调光单元31、32和至少两个I/O开关单元33、34，用以对智慧灯杆两边的灯路进行调光控制。主控模块20控制监控智慧灯杆内部电路的电参数包括但不限于：电压，电流，漏电流。功率和频率。主控模块20还包括：气象传感模块21，人车流量采集模块22；其中，气象传感模块21用以采集气象数据，气象数据包括道路亮度，降雨量，风速；人车流量采集模块22用以采集道路车流量和人流量数据。
在一些可选的实施例中，本地区域控制器10还包括交通事故联动模块11，交通事故联动模块11与边缘计算器12相连，交通事故联动模块11用以接收双控制器3中人车流量采集模块22采集的道路车流量和人流量数据，传输至边缘计算器12处理后发出指令至双灯控制器3，实现交通事故时智慧灯杆智能调光控制。
请参考图1至图3，为本发明另一实施例一种智能调光的灯光控制器及智慧灯杆***。包括上述实施例中的智能调光的灯光控制器，还包括管理***云平台，至少一个智慧灯杆。
双灯控制器3安装在每个智慧灯杆上，每两个但不局限于两个智慧灯杆1上设置有一套所述本地区域控制器，双灯控制器3控制LED灯具2。双灯控制器3和本地区域控制器10通过有线或无线网络建立连接，管理***云平台80设置有第三通讯模块81，双灯控制器3、本地区域控制器10可通过第一通讯模块60和第二通讯模块121与所述管理***云平台80的第三通讯模块81实现通讯；双灯控制器3将采集的电参数、气象、道路车流和人流量数据上传至所述本地区域控制器10，本地区域控制器10对区域内所述双灯控制器3的数据进行处理并发出指令，同时将处理的数据传输至所述管理***云平台80进行存储和分析。
在另一些可选的实施例中，管理***云平台80还包括道路事故中心平台82，道路事故中心平台82通过管理***云平台80的第三通讯模块81直接发出指令至双灯控制器3，实现交通事故时智慧灯杆自动调光控制。双灯控制器3将采集的气象数据和车流量、人流量数据上传至所述本地区域控制器10，经本地区域控制器10中边缘计算器12分析处理数据后，实现低亮度、中亮度和高亮度三个级别亮度自动调光控制。其中，根据获取的气象环境数据进行的智慧灯杆调光控制步骤具体如下：
本地区域控制器10获取的降雨量数据为J1，光照度数据为G1，风速数据为F1。
其中，降雨量：100＞J1≥50m/24H为暴雨；200＞J1≥100m/24H为大暴雨；J1＞250m/24H为特大暴雨；光照度值G1≤15lx为低亮度，15＜G1＜50lx时为中亮度，G1＞50lx时为高亮度。其中低亮度，中亮度，高亮度区间光照值可以根据城市道路实际情况进行设置；风速F1≥36.9m/s为12级风。
在一些可选的实施例中，当智慧灯杆为关的状态时，本地区域控制器10收集到各个智慧灯杆1上的气象数据，处理分析得到降雨量大于250m/24H，同时判断风速F1是否大于36.9m/s，判断为否时，本地区域控制器10需对本地区域的智慧灯杆进行开灯操作，判断为是时，保持关的状态。
在另一些可选的实施例中，本地区域控制器10收集到的风速数据为风速F1≥36.9m/s为12级风时，需对LED灯具2进行关灯并切断电源。本地区域控制器10采集的光照度值G1≤15lx为低亮度时，当智慧灯杆为关的状态时，本地区域控制器10需对本地区域的智慧灯杆进行开灯操作。
在一些可选的实施例中，本地区域控制器10采集的降雨量为100＞J1≥50m/24H为暴雨时，权重为T1，区间值为(0-0.5)；为200＞J1≥100m/24H为大暴雨区间时，权重为T2，区间值为(0.5-1)，光照度值为15＜G1＜50lx时为中亮度时权重为T3，区间值为(0-1)。其中，当T1+T3＞1.2时(其中1.2为阀值，可以根据实际情况进行设置)，当智慧灯杆1为关的状态时，本地区域控制器10需对本地区域的智慧灯杆1进行开灯操作；T2+T3＞1.2时(其中1.2为阀值，可以根据实际情况进行设置)，当智慧灯杆1为关的状态时，本地区域控制器10需对本地区域的智慧灯杆1进行开灯操作。
在另一些可选的实施例中，还提供一种利用上述任一实施例所述的智能调光***进行的智能调光方法，包括：
S110、智慧灯杆中双灯控制器采集外部环境信息；
S120、将外部信息上传至本地区域控制器和/或管理***云平台，本地区域控制器和/或管理***云平台处理分析后发出指令；
S130、区域内的智慧灯杆根据指令进行灯光调控。
具体而言，所述本地区域控制器10处理分析后发出指令，所述指令还包括所述本地区域控制器10根据卫星导航定位模块13分析计算得出当前日出日落时间，所述卫星导航定位模块13包括北斗定位导航模块。通过气象传感模块21采集数据，智能应对极端天气，避免造成极端天气下人员伤亡；通过人车流量采集模块22采集车流量和人流量数据，同时可通过管理***云平台80联动道路事故中心82，实现发生交通事故时，智慧灯杆的智能调光控制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种智能调光的灯光控制器，其特征在于，所述灯光控制器包括双灯控制器和本地区域控制器；
所述双灯控制器包括第一通讯模块、主控模块、电源模块、接口板、灯路控制模块和LED驱动模块；所述第一通讯模块与所述主控模块连接，所述主控模块、所述电源模块、连接所述接口板的输入端，所述灯路控制模块连接所述接口板的输出端，所述灯路控制模块与所述LED驱动模块的电源连接源信号输入端口连接，所述LED驱动模块的电源输出端口与LED灯具连接；
所述主控模块用以控制和监控智慧灯杆内部电路的电参数，所述电源模块用以提供电源，所述灯路控制模块包括调光单元和I/O开关单元，所述灯路控制模块用以接收主控模块的指令并对灯路进行控制，所述LED驱动模块执行所述灯路控制模块的控制指令，控制所述LED灯具亮暗变化；
所述本地区域控制器包括边缘计算控制器、卫星导航定位模块和交通事故联动模块；所述交通事故联动模块、所述卫星导航定位模块输出端与边缘计算控制器输入端连接；所述边缘计算器还包括与所述第一通讯模块对应通讯协议的第二通讯模块；
所述本地区域控制器用以通过所述卫星导航定位模块获取区域内经纬度；所述边缘计算模块用以计算出当前区域日出日落时间并发出指令，所述第一通讯模块用以接收所述第二通讯模块的指令，根据计算出的日出日落时间对区域内的所述智慧灯杆进行智能调光；所述第一通讯模块通过对应通讯协议与所述第二通讯模块无线或有线连接。
2.根据权利要求1所述的智能调光的灯光控制器，其特征在于，所述第一通讯模块采用的通讯协议至少包括，Zigbee，NB-loT，2G，4G，5G，RS485中的一种。
3.根据权利要求1所述的智能调光的灯光控制器，其特征在于，所述灯路控制模块包括，至少两个调光单元和至少两个I/O开关单元，用以对所述智慧灯杆两边的灯路进行调光控制。
4.根据权利要求3所述的智能调光的灯光控制器，其特征在于，所述主控模块控制和监控智慧灯杆内部电路的电参数包括：电压，电流，漏电流，功率和频率。
5.根据权利要求4所述的智能调光的灯光控制器，其特征在于，所述主控模块还包括：气象传感模块，人车流量采集模块；
所述气象传感模块用以采集气象数据，所述气象数据包括道路亮度，降雨量，风速；所述人车流量采集模块用以采集道路车流量和人流量数据。
6.根据权利要求5所述的智能调光的灯光控制器，其特征在于，所述本地区域控制器还包括交通事故联动模块，所述交通事故联动模块与所述边缘计算器相连，所述交通事故联动模块用以接收所述双灯控制器采集的道路车流量和人流量数据，传输至所述边缘计算器处理后发出指令至所述双灯控制器，实现交通事故时智慧灯杆智能调光控制。
7.一种智能调光***，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的智能调光的灯光控制器，还包括，管理***云平台，至少一个智慧灯杆；
所述双灯控制器安装在每个所述智慧灯杆上，至少每两个所述智慧灯杆上设置有一套所述本地区域控制器；
所述双灯控制器和所述本地区域控制器通过有线或无线网络建立连接，所述管理平台设置有第三通讯模块，所述双灯控制器、所述本地区域控制器通过所述第一通讯模块和所述第二通讯模块与所述第三通讯模块实现通讯；
所述双灯控制器将采集的电参数、气象、道路车流和人流量数据上传至所述本地区域控制器，所述本地区域控制器对区域内的所述双灯控制器数据进行处理并发出指令，同时将处理的数据传输至所述管理***云平台进行存储和分析。
8.根据权利要求7所述的智能调光***，其特征在于，所述管理***云平台还包括，道路事故中心平台；所述道路事故中心平台用以通过所述第三通讯模块直接发出指令至所述双灯控制器，用以交通事故时智慧灯杆自动调光控制。
9.根据权利要求7所述的智能调光***，其特征在于，所述双灯控制器将采集的气象数据和车流量、人流量数据上传至所述本地区域控制器，经所述本地区域控制器中的边缘计算器分析处理数据后，用以低亮度、中亮度和高亮度三个级别亮度自动调光控制。
10.根据权利要求9所述的智能调光***，其特征在于，所述本地区域控制器采集到的风速大于等于设定阈值时，所述本地区域控制器发出指令至所述双灯控制器进行关灯并切断电源。
11.一种利用根据权利要求7-10中任一项所述的智能调光***进行的智能调光方法，其特征在于，包括：
智慧灯杆中双灯控制器采集外部环境信息；
将外部信息上传至本地区域控制器和/或管理***云平台，本地区域控制器和/或管理***云平台处理分析后发出指令；
区域内的智慧灯杆根据指令进行灯光调控。
12.根据权利要求11所述的智能调光方法，其特征在于，所述本地区域控制器处理分析后发出指令，所述指令还包括所述本地区域控制器根据卫星导航定位模块分析计算得出当前日出日落时间，所述卫星导航定位模块包括北斗定位导航模块。
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