一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明系统和方法

1.一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明系统，其特征在于：所述系统包括单灯控制器、集中控制器和远程监管中心，远程监管中心与集中控制器之间采用GPRS无线网络进行通信，集中控制器与单灯控制器以及单灯控制器之间采用ZigBee无线网络进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明系统，其特征在于：所述单灯控制器包括车辆行人感应模块(1)、环境光照强度检测模块(2)、灯杆倾斜检测模块(3)、水位检测模块(4)、功率检测模块(5)、数据处理模块(6)、调整亮度模块(7)、路灯关断模块(8)、LED驱动电源(9)、LED路灯(10)、时钟模块(11)、网络通信模块(12)、数据存储模块(13)、ZigBee射频模块(14)、电源电路；所述的车辆行人感应模块(1)、环境光照强度检测模块(2)、灯杆倾斜检测模块(3)、水位检测模块(4)、功率检测模块(5)、调整亮度模块(7)、路灯关断模块(8)、时钟模块(11)、数据存储模块(13)均通过I/O接口与数据处理模块(6)连接，所述的数据处理模块(6)通过UART串口与网络通信模块(12)连接，所述的网络通信模块(12)通过I/O接口与ZigBee射频模块(14)连接；调整亮度模块(7)和路灯关断模块(8)连接LED驱动电源(9)，LED驱动电源(9)连接LED路灯(10)。
3.根据权利要求1所述的一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明系统，其特征在于：所述集中控制器包括ZigBee组网模块(15)、EEPROM存储模块(16)、ARM微控制器(17)、按键电路(18)、GPRS无线通讯模块(19)、电源电路；所述的ARM微控制器(17)设置二个UART串口，二个UART串口分别连接ZigBee组网模块(15)、GPRS无线通讯模块(19)；此外ARM微控制器(17)和EEPROM存储模块(16)、按键电路(18)之间均通过I/O接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明系统，其特征在于：所述远程监管中心(22)作为整个路灯照明系统的控制和管理中心，通过GPRS网络与公网服务器(20)建立连接从而与各地的区域单灯控制器通信，实时反映各路段各个路灯运作情况，能够显示路灯的不同状态信息，并将其存储在MYSQL数据库(21)中方便管理人员查阅，能够远程控制路灯的开关并且可以调节路灯的亮度，可以完成对数据记录读取、事件检测以及对报警信息的应答等操作。
5.一种根据权利要求1所述的依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明方法，采用上述照明系统进行操作，其特征在于：将黎明与黄昏时段的环境照度、天黑后半夜时段的车辆行人情况影响因素分类考虑，在黎明与黄昏时段采取环境照度模糊控制方法，在天黑后半夜时段采取车流量模糊控制方法；通过分时段采取不同模糊控制方法来改善系统的控制精度以满足照明质量和节电效果的双重需求。
6.根据权利要求5所述的一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明方法，其特征在于：采用两个双输入单输出结构的模糊控制器在不同时间段交替对路灯进行控制，其分别是对应黄昏和黎明时段的模糊控制器FC1和对应天黑后半夜时段的模糊控制器FC2；其工作原理是：照明系统提供一基准时钟，根据不同季节日升日落时间的不同，对两个模糊控制器开启和关闭的时间点进行调整；日出到日落前后一小时期间开启模糊控制器FC1，根据环境照度值和环境照度变化率信息按时作出开关灯决策和调光控制；凌晨零点到日出前一小时期间开启模糊控制器FC2，根据LED路灯当前输出功率和路面行人、车辆情况信息自动调整路灯亮度级别进行多级调光控制；其他时间不开启两个模糊控制器，减少系统的吞吐量。
7.根据权利要求5所述的一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明方法，其特征在于：所述环境照度模糊控制方法，依托于模糊控制器FC1，包括如下步骤：
(1)采集信号：系统在黎明到黄昏时段，用环境光照强度检测模块读取环境照度值，并利用多传感器数据融合技术剔除疏失误差，通过采样计算得到环境照度变化率；
(2)模糊量化：把获得的环境照度值和环境照度变化率作为模糊控制的输入量，利用隶属函数模糊量化以获得两个对应的模糊输入量；
(3)模糊推理：对上述获得的两个模糊输入量根据模糊控制规则进行模糊推理，以获得对应的模糊输出量；
(4)模糊决策：对上述的模糊输出量进行模糊决策获得模糊控制输出量，根据模糊控制输出量转换而来的实际路灯控制量来控制路灯的开关灯和调光。
8.根据权利要求5所述的一种依托环境数据分时段模糊控制路灯的照明方法，其特征在于：所述车流量模糊控制方法，依托于模糊控制器FC2，包括如下步骤：
(1)采集信号：系统在天黑后半夜时段，通过车辆行人感应模块获取路面行人、车辆情况信息，以及通过功率检测模块获取路灯的当前输出功率；
(2)模糊量化：把获得的路面行人、车辆情况信息和路灯当前输出功率作为模糊控制的输入量，利用隶属函数模糊量化以获得两个对应的模糊输入量；
(3)模糊推理：对上述获得的两个模糊输入量根据模糊控制规则进行模糊推理，以获得对应的模糊输出量；
(4)模糊决策：对上述的模糊输出量进行模糊决策获得模糊控制输出量，根据模糊控制输出量转换而来的实际路灯控制量来控制路灯的亮度等级。

暂无