一种路灯网络控制方法及其网络结构

1.一种路灯网络控制方法，其特征在于：
当路灯通过信号采集单元采集到有车辆经过并测得车速信号时，立刻点亮本路灯，同时根据预设的车速与前方路灯亮灯数量对应值，以及预设的车速与亮灯时间对应值，命令前方若干路灯点亮数秒，待车辆驶过此路灯后关闭此路灯；
当路灯执行亮灯命令时接收到本路灯亮灯命令和/或后方路灯命令亮灯命令，路灯持续亮灯至所有亮灯命令结束；
该控制方法选择性的加入以任意个控制程序：包括，
路灯网络采集车流量信号，并预设路灯亮度等级与车流量对应值，根据车流量信号控制路灯亮度；
路灯网络采集环境亮度信号，并预设路灯亮度等级与环境亮度对应值，根据环境亮度信号控制路灯亮度；
路灯网络采集空气湿度信号，当空气湿度值达到预设的雾天和雨天数值时，命令所有路灯提供最大亮度的照明，且执行该亮度命令时，其他亮度控制命令无效；
路灯网络预设1至N级车流量亮度等级，以及1至M级环境亮度等级，且均为亮度递增等级，路灯亮度设置M+N个亮度递增级别，当采集到车流量后需要路灯亮度级别为X级别，采集到环境亮度需要路灯亮度为Y级别，则此时控制路灯亮度为X+Y级别；
路灯网络的路口处设有转向传感器，当车辆行驶到路口转向或直线时，转向传感器测得车辆行驶方向，并命令该方向路段的靠近路口的路灯亮灯；
所述的路灯网络中的路灯在接收到亮灯命令时，向位于本路灯马路另一侧路灯发出亮灯命令。
2.一种实现权利要求1所述路灯网络控制方法的网络结构，其特征在于：在网络中每个路灯均设有实时采集车速信息的信号采集单元，并将采集的信号输送至本路灯控制单元，所述的控制单元设有通信系统，所述的通信系统发送本路灯控制命令至前方路灯通信系统，接收后方通信系统控制命令并输送至控制单元，所述的控制单元经驱动执行机构与路灯连接。
3.根据权利要求2所述的网络结构，其特征在于：每个路灯或一段路灯起始端的总控机箱设有环境亮度传感器、车流量监测传感器和空气湿度传感器，这些装置均与路灯控制单元连接或通信。
4.根据权利要求3所述的网络结构，其特征在于：网络结构的路口的每个转角处均设有转向传感器，所述的转向传感器与转角两侧的路灯控制单元连接或通信。

一种路灯网络控制方法及其网络结构\n技术领域\n[0001] 本发明涉及道路照明系统，更具体的说涉及一种路灯网络的动态、节能控制方法及其网络结构。\n背景技术\n[0002] 据相关资料统计，目前全球照明用电约消耗世界三分之一的能源，其中道路照明约占整个照明的30％。据我们统计分析，全球照明平均约50％为无效照明，道路照明平均约70％为无效照明。所谓无效照明就是人们不在工作或生活时的无需照明和人们在生活工作时的过度照明。如：下半夜道路上无人(无车)的路灯照明或道路上有少量人(车)，而此时仍是上半夜人多车多时高标准照明，这种无效照明造成了巨大的电力能源的浪费。\n[0003] 目前我国常规的照明方法：灯在一定时间内以恒定的功率和亮度，为人们的工作和生活服务。这种照明方式称之为固态照明。其主要特点：灯在一定的时间内恒功率、恒亮度，它与人的活动和环境无关系；也有通过声控方式控制路灯，当车辆经过时点亮一盏路灯，这样的照明方式灵敏度有限，同时不能提供一个有效的安全照明距离，光亮范围太小，存在安全隐患。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题是实现一种光随人(车)走，光随人(车)变的动态照明网络及其网络结构。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种路灯网络控制方法：\n[0006] 当路灯通过信号采集单元采集到有车辆经过并测得车速信号时，立刻点亮本路灯，同时根据预设的车速与前方路灯亮灯数量对应值，以及预设的车速与亮灯时间对应值，命令前方若干路灯点亮数秒，待车辆驶过此路灯后关闭此路灯；\n[0007] 当路灯执行亮灯命令时接收到本路灯亮灯命令和/或后方路灯命令亮灯命令，路灯持续亮灯至所有亮灯命令结束。\n[0008] 路灯网络采集车流量信号，并预设路灯亮度等级与车流量对应值，根据车流量信号控制路灯亮度。\n[0009] 路灯网络采集环境亮度信号，并预设路灯亮度等级与环境亮度对应值，根据环境亮度信号控制路灯亮度。\n[0010] 路灯网络采集空气湿度信号，当空气湿度值达到预设的雾天和雨天数值时，命令所有路灯提供最大亮度的照明，且执行该亮度命令时，其他亮度控制命令无效。\n[0011] 路灯网络预设1至N级车流量亮度等级，以及1至M级环境亮度等级，且均为亮度递增等级，路灯亮度设置M+N个亮度递增级别，当采集到车流量后需要路灯亮度级别为X级别，采集到环境亮度需要路灯亮度为Y级别，则此时控制路灯亮度为X+Y级别。\n[0012] 路灯网络的路口处设有转向传感器，当车辆行驶到路口转向或直线时，转向传感器测得车辆行驶方向，并命令该方向路段的靠近路口的路灯亮灯。\n[0013] 所述的路灯网络中的路灯在接收到亮灯命令时，向位于本路灯马路另一侧路灯发出亮灯命令。\n[0014] 一种路灯网络结构，在网络中每个路灯均设有实时采集车速信息的信号采集单元，并将采集的信号输送至本路灯控制单元，所述的控制单元设有通信系统，所述的通信系统发送本路灯控制命令至前方路灯通信系统，接收后方通信系统控制命令并输送至控制单元，所述的控制单元经驱动执行机构与路灯连接。\n[0015] 每个路灯或一段路灯起始端的总控机箱设有环境亮度传感器、车流量监测传感器和空气湿度传感器，这些装置均与路灯控制单元连接或通信。\n[0016] 网络结构的路口的每个转角处均设有转向传感器，所述的转向传感器与转角两侧的路灯控制单元连接或通信。\n[0017] 所述的转向传感器为感应雷达、红外探测器或光线传感器。\n[0018] 本发明的优点在于在繁华闹市区和偏僻路段路灯可以根据具体环境给予适当的照明强度，可节电30％；在偏郊路段全采用本方法，平均节电70％，最高可以节电90％。若采用LED光源，平均寿命可提高5倍。\n附图说明\n[0019] 下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：\n[0020] 图1为路灯网络结构示意图；\n[0021] 图2为路灯网络中路灯控制系统结构框图；\n[0022] 上述图中的标记均为：1、第N路灯；2、第N+1路灯；3、第N+2路灯；4、第N+3路灯；\n5、第N+4路灯；6、转向传感器。\n具体实施方式\n[0023] 参见图1可知，本发明中所说的前方路灯与后方路灯，是按照汽车行驶的方向而定，置于车子后方的路灯为后方路灯，置于车子前方的路灯为前方路灯，参见图2可知，路灯网络中的路灯控制系统包括控制单元、信号采集单元、通信系统以及驱动执行机构，其中驱动执行机构为路灯的驱动电路，在接收控制单元对路灯的控制命令后，控制路灯工作，路灯为LED光源，并且是由多个LED光源集成的，控制单元为编程后的微处理器，为整个网络中一个路灯单元的“大脑”，通信系统与控制单元连接，将接收的后方路灯命令传输至控制单元，同时也将控制单元的控制命令传送至前方路灯通信系统，各个路灯的通信系统之间可以采用有线连接，也可以采用无线通信，配以相应的接收、发射及解码设备即可。路灯的信号采集单元至少设有一个采集车速信息的信号采集单元，并与本路灯的控制单元连接，采集车速的装置通常为探测雷达。\n[0024] 为了提高路灯网络的节能效果，路灯网络还设置有环境亮度传感器、车流量监测传感器、空气湿度传感器和时间系统。环境亮度传感器用以监测环境亮度，对于月圆的晚上和阴天的晚上给予路面不同亮度的照明，可采用光线传感器；车流量监测传感器用以对路面车辆密度的监测，一般为红外传感器或雷达探测器与计时系统的结合，通过计算单位时间内通过车辆的数目得出车流量信息，该监测设备可以集成于路灯的车速信息采集单元，通过采集车速得出经过车辆数目，并通过控制单元的计算，即可得出该路段的车流量信息，因为不同密度的车流量需要的照明亮度不同，因此测得此信息很重要，可根据此信息控制路灯亮度；空气湿度传感器用于检测环境湿度，判读是否为雨天或雾天，以便在特殊环境给予充分的照明；时间系统为一个时钟，区分上半夜与下半夜，使路灯在不同时刻给以不同的照明亮度，一般以子时区分上、下半夜。上述四个感应控制装置可分在每个路灯上安置一套，单独控制本路灯照明；由于这些信息在一定区域内是相同的，所以也可以在一个路段的总控机箱上安置这些装置，通过总控机箱与该路段所有路灯控制单元连接或通信便可控制该路灯的照明亮度，这样的控制方式可以节约设备成本。总控机箱要设置于一个路段路灯的起始端，需要在汽车行驶时，先经过总控机箱受其监测，再经过后面的路灯段，使得总控机箱能提前发出照明亮灯的控制命令。\n[0025] 为了车到各路口转弯时，能安全和连续亮灯。各路口路灯处还设有转向传感器6。\n这个转向传感器6设置于路口每个转角处，通常为感应雷达、红外探测器或光线传感器，这些转向传感器6与两侧靠近路口的路灯连接或通信，当来车驶入监测范围，通过采集信号获得车辆将要行驶的方向，命令其控制范围内的路口路灯亮灯。\n[0026] 路灯网络的控制方法，具体如下：\n[0027] 每个路灯均可以采集车辆的车速信息，当一个路灯采集的有车经过并测得速度信号后，立刻点亮本路灯，同时根据预设的车速与前方路灯亮灯数量对应值，以及预设的车速与亮灯时间对应值，命令前方若干路灯点亮数秒，待车辆驶过此路灯后关闭此路灯。车灯时间与车速成反比关系，亮灯数量与车速成正比关系。本路灯网络控制方法可实现“光随人(车)走，光随人(车)变”，在无人(车)时，LED路灯几乎不亮或处于休眠工作状态(只亮总功率的5％，可根据需要设定)，当有车辆时，它能自动判断出车速，给出安全的亮灯距离(60米～160米)，这个安全的亮灯距离是随车速的增长而增长的，可以根据路段照明要求预先设定车速与亮灯时间对应值，即设置每个区间车速相应的控制几盏路灯点亮，由于该数值与路灯间距及路灯照明标准等因素影响，数值可自由设定，这里不做例举；同时车速与亮灯时间对应值，即根据车速控制前方路灯亮几秒，因为车速越快，经过一个路灯照明段的时间越短，因此该对应值呈反比关系，且该时间对于前方每个路灯是不一的，距离发出命令的路灯越远的路灯亮灯时间越长。本路灯在传感器探测不到汽车存在时，且无其他路灯亮灯命令时，立刻灭灯或预定时间灭灯，从而实现“光随人(车)走，光随人(车)变”的效果，这个合理的亮灯范围和亮度变化始终随车而行，犹如舞台中的追光灯，随人而动，它自始至终保证路上的每辆车在最科学合理、最经济安全的照明状况下运行，杜绝任何不必要的电能浪费，使节电达到极致。\n[0028] 例如图1所示，当车流经过第N路灯1时，检测到车辆车速为100km/h，则第N路灯\n1通知前方第N+1路灯2亮灯1.5秒、第N+2路灯3亮灯3秒、第N+3路灯4亮灯4.5秒、第N+4路灯5亮灯6秒，当车辆行驶过第N路灯1时，第N路灯1在0.5秒后灭灯，车辆到达路口直行，则转向传感器6测得车辆进入直行状态，则命令车辆直行车道的前3个路灯亮灯。\n[0029] 由于车辆在前进，且道路上可能同时存在多辆汽车，因此每个路灯在执行亮灯命令时可能会接受到本路灯和/或后方路灯多个亮灯命令，此时路灯持续执行亮灯命令，直至完成最迟一个要求灭灯的亮灯命令，从而保证车辆安全照明。\n[0030] 为了避免无效照明，但同时又能保证安全的照明亮度，路灯网络还可以选择性的采集车流量信号、环境亮度信号以及环境湿度信号，同时也可设置时间系统，针对不同环境光亮、车流量、环境湿度及所处时刻给予精确的照明。其中环境亮度监控，可以在路灯网络中预设路灯亮度等级与车流量对应值，即一定环境亮度值区间给予相应的亮度等级，其环境越亮，则照明亮度越高，传感器采集了信号后，传送至控制单元，其只需在数据库中对比，即可得出相应的预设照明等级，从而控制开启路灯的亮度；车流量监控同样也是预设路灯亮度等级与车流量对应值，车流越是密集则给予越强的照明等级，与环境亮度控制方式相同；湿度传感器用以检测环境湿度，判断环境是否是雾天或雨天，可以预设雾天和雨天的湿度数值，雨雾天湿度一般大于95％，这个数值与地理位置有关，可根据情况而定，当传感器采集湿度信息后将信号传输至控制单元，由控制单元判断是否为雨雾天，若判断为雨雾天，则命令得到开启命令的路灯全亮，提供最大限度的照明能力，保证车辆行驶安全，同时其他照明级别控制度命令无效，只执行雨雾传感器所得的亮度控制命令。上述亮度控制使路灯可以根据车流量信息、环境亮度和环境湿度信息精确的控制照明亮度。对于无上述亮度控制系统的路灯网络还可设置时间系统，由于下半夜一辆车在主干道上低速行驶，科学合理的平均照度值应该只需4Lx，远远低于固态照明的标准值30Lx左右，从而时间系统可以得出照明所处时刻，并预设上半夜与下半夜不同的路灯亮度等级，在上半夜对路段提供高亮度照明，在下半夜对路段提供低亮度照明。同时时间系统、环境湿度系统和环境亮度系统可以用作路灯启动装置，对于突发性变天或季节性的天黑时刻的变化，在路面需要照明时自动启动路灯，避免安全隐患。\n[0031] 对于同时有多个信号，多个等级对路灯进行亮度调整，我们可以在路灯网络中预设1至N级车流量亮度等级(通常设置3个级别，单车通过级别，多车通过级别和密集车流级别)，以及1至M级环境亮度等级(通常设置3个级别，环境高亮级别，环境微亮和环境无光级别)，且照明亮度均为亮度递增等级，路灯亮度设置M+N个亮度递增级别，(1为休眠或灭灯级别，依次递增亮度至M+N级)，当采集到车流量后需要路灯亮度级别为X级别，采集到环境亮度需要路灯亮度为Y级别，则此时控制路灯亮度为X+Y级别。当同时存在上半夜与下半夜亮度控制指令时，可以针对上半夜和下半夜指定两个M+N的亮度级别。\n[0032] 由于道路照明安全的需要，路灯网络中的路灯在接收到亮灯命令时，向位于本路灯马路另一侧路灯发出亮灯命令，但亮度可以比有车一侧的路灯低，以保证司机看清整个路面，警防过马路的行人。当一个路灯同时接收同侧路灯的亮灯命令和对面路灯的辅助亮灯命令时，以同侧路灯命令为准。\n[0033] 车辆在行驶到路口转向时，由路口处的转向传感器6判断车辆行驶到路口是进行转向还是直线时，并命令该方向路段的靠近路口的路灯亮灯。当车改变方向而转弯时，直线方向的路灯立即停止工作，弯道上的路灯立即进入工作，给予车辆能安全和连续的亮灯环境。\n[0034] 对于控制路灯亮灯级别，可以采用以下措施调整：\n[0035] 1、每个路灯采用多个LED光源，根据亮度级别设置启动不同的光源数量；\n[0036] 2、采用调电流、调脉宽等多种方式，根据亮度级别自动降低功率。