一种基于边缘计算的城市照明节能控制方法及系统与流程

本发明涉及城市照明，具体是涉及一种基于边缘计算的城市照明节能控制方法及系统。

背景技术：

1、城市道路是城市总体规划的主要组成部分，它关系到整个城市的有机活动。城市道路的人行道上要设立有道路灯，道路灯的设置一般需要配光合理，其光源最好有寿命超长，常年使用免维护；光效高、显色性好，能在超低温环境下瞬时启动正常工作的特点。道路灯为了节约电力，需要对其亮度进行调整。

2、道路灯需要保证车辆的正常行驶，避免因亮度太低其发生碰撞，但现有的控制技术对于平衡道路灯亮度与车辆的正常行驶相对较为欠缺，导致其节能控制的安全性不足。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，提供一种基于边缘计算的城市照明节能控制方法及系统，本技术方案解决了上述背景技术中提出的现有的控制技术对于平衡道路灯亮度与车辆的正常行驶相对较为欠缺，导致其节能控制的安全性不足的问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于边缘计算的城市照明节能控制方法，包括：

4、基于天气，形成光照影响模型；

5、基于季节，形成夜间照明时段；

6、建立光照强度与可视距离的模型；

7、将夜间照明时段划分为渐进照明时段、全照明时段和减弱照明时段；

8、在渐进照明时段，将灯光亮度逐步增强至全照明时段的灯光强度；

9、在减弱照明时段，将全照明时段的灯光强度逐步减弱为0；

10、基于历史数据，形成光照叠加预测模型；

11、将城市公路均匀分为至少一个公路段，在公路段进行车流量的统计，基于车辆统计，形成公路段的光照强度设定值，其中，光照强度设定值为路灯投射至公路表面的光强，而非路灯的光强；

12、在全照明时段，每隔预设时间，获取实时月光强度，每隔预设时间，基于光照强度设定值、实时月光强度和光照影响模型，对公路段的路灯进行照明强度设置，得到路灯的预备照明强度；

13、对事故多发统计地段，进行事故引发原因追溯，确定与光照有关的目标事故原因，获取目标事故原因引起事故的公路段，作为目标公路段；

14、基于目标事故原因和光照强度与可视距离的模型，对目标公路段的路灯的预备照明强度进行调整，得到路灯的目标照明强度；

15、对目标公路段的路灯，按照目标照明强度进行路灯光照强度设置，对除目标公路段之外的公路段的路灯，按照预备照明强度进行路灯光照强度设置。

16、优选的，所述基于天气，形成光照影响模型包括以下步骤：

17、获取降雨量的取值范围，等间距分割降雨量的取值范围，得到至少一个降雨点；

18、在降雨量为降雨点处数值的条件下，获取光照减弱后的作用系数，所述作用系数为减弱后的光照强度占未减弱的光照强度的比例；

19、将降雨点与作用系数配对拟合，得到光照影响拟合函数，其中，降雨点为自变量，作用系数为因变量；

20、将光照影响拟合函数作为光照影响模型。

21、优选的，所述基于季节，形成夜间照明时段包括以下步骤：

22、分别在春夏秋冬各季节内，统计每日的阳光强度不足时的初始时刻和阳光强度充足时的初始时刻；

23、对每日的阳光强度不足时的初始时刻取均值，得到夜间初始时刻，对阳光强度充足时的初始时刻取均值，得到夜间结束时刻；

24、夜间初始时刻和夜间结束时刻之间的时段构成夜间照明时段。

25、优选的，所述建立光照强度与可视距离的模型包括以下步骤：

26、获取光照强度的取值范围，等间距分割光照强度的取值范围，得到至少一个光照点；

27、在光照强度为光照点处数值的条件下，获取司机的最大可视距离；

28、将光照点与最大可视距离配对并拟合，得到可视距离拟合函数，其中，光照点为自变量，最大可视距离为因变量；

29、将可视距离拟合函数作为光照强度与可视距离的模型。

30、优选的，所述将夜间照明时段划分为渐进照明时段、全照明时段和减弱照明时段包括以下步骤：

31、基于历史数据，获取从夜间初始时刻到完全日落的时间，作为特征时间间距；

32、将夜间照明时段中与夜间初始时刻距离小于特征时间间距的部分，作为渐进照明时段；

33、将夜间照明时段中与夜间结束时刻距离小于特征时间间距的部分，作为减弱照明时段；

34、将夜间照明时段中除渐进照明时段和减弱照明时段的部分，作为全照明时段。

35、优选的，所述基于历史数据，形成光照叠加预测模型包括以下步骤：

36、获取路灯到城市公路中其所照明部分的距离范围，等间距其所照明部分的距离范围，得到至少一个距离点；

37、在到路灯的距离为距离点处数值的条件下，获取强度系数，所述强度系数为到路灯的距离为距离点处数值的点的光照强度与路灯的实际强度的比值；

38、将距离点与强度系数配对并拟合，得到至少一个强度拟合函数；

39、将至少一个光照点进行随机组合，得到至少一个光照组；

40、在两个光源分别为光照组中光照点的数值的条件下，获取两个光源的综合光照强度；

41、将光照组与综合光照强度配对并拟合，得到光照叠加拟合函数；

42、将强度拟合函数和光照叠加拟合函数作为光照叠加预测模型。

43、优选的，所述基于车辆统计，形成公路段的光照强度设定值包括以下步骤：

44、获取公路段的长度、公路段单位时间内的行车流量和车辆通过公路段的平均时间，使用车距公式，计算公路段的车辆平均间距；

45、将车辆平均间距作为刹车距离代入可视距离拟合函数中，反解得出公路段的光照强度设定值；

46、车距公式如下：，

47、其中，k为车辆平均间距，s为公路段的长度，a为单位时间内的行车流量，t为车辆通过公路段的平均时间。

48、优选的，所述对公路段的路灯进行照明强度设置，得到路灯的预备照明强度包括以下步骤：

49、获取公路段中任意一点，作为特征点；

50、在公路段上均匀取至少一个取样点；

51、获取当天的实时降雨量，将实时降雨量代入光照影响拟合函数，得到实时作用系数；

52、将特征点到公路段的至少一个路灯的距离代入强度拟合函数，得到实际强度系数；

53、将路灯的照明强度作为未知数与实时月光强度叠加，叠加后与实时作用系数和实际强度系数相乘，得到实际作用强度；

54、将至少一个路灯的综合光照强度，使用强度拟合函数进行合并，合并时，任取两个路灯的综合光照强度代入强度拟合函数，所得结果覆盖用于合并的两个路灯的综合光照强度，形成新的综合光照强度，重复本步骤，直到至少一个路灯的综合光照强度的个数变为1为止，并将该综合光照强度作为特征光照强度；

55、令特征光照强度等于光照强度设定值，反解出路灯的照明强度；

56、当特征点遍历至少一个取样点时，获取至少一个路灯的照明强度，将至少一个路灯的照明强度中的最大值，作为路灯的预备照明强度。

57、优选的，所述对目标公路段的路灯的预备照明强度进行调整，得到路灯的目标照明强度包括以下步骤：

58、获取目标公路段中发生的事故中的车辆的行车记录视频，基于行车记录视频，获取安全刹车距离，所述安全刹车距离满足于在两车相聚安全刹车距离时进行刹车，不会发生碰撞；

59、将安全刹车距离代入可视距离拟合函数中，反解得到目标强度设定值；

60、获取目标公路段的特征光照强度，作为目标特征光照强度；

61、令目标特征光照强度等于目标强度设定值，反解出路灯的照明强度，作为路灯的目标照明强度；

62、当目标公路段的特征点遍历目标公路段的至少一个取样点时，获取路灯的目标照明强度，将路灯的目标照明强度中的最大值，作为路灯的目标照明强度。

63、一种基于边缘计算的城市照明节能控制系统，用于实现上述的基于边缘计算的城市照明节能控制方法，包括：

64、模型建立模块，所述模型建立模块基于天气，形成光照影响模型，基于季节，形成夜间照明时段，建立光照强度与可视距离的模型，基于历史数据，形成光照叠加预测模型；

65、时段分类模块，所述时段分类模块将夜间照明时段划分为渐进照明时段、全照明时段和减弱照明时段；

66、照明调整模块，所述照明调整模块在渐进照明时段，将灯光亮度逐步增强至全照明时段的灯光强度，在减弱照明时段，将全照明时段的灯光强度逐步减弱为0；

67、初步计算模块，所述初步计算模块将城市公路均匀分为至少一个公路段，在公路段进行车流量的统计，基于车辆统计，形成公路段的光照强度设定值；

68、次级计算模块，所述次级计算模块在全照明时段，每隔预设时间，获取实时月光强度，每隔预设时间，基于光照强度设定值、实时月光强度和光照影响模型，对公路段的路灯进行照明强度设置，得到路灯的预备照明强度；

69、目标确定模块，所述目标确定模块对事故多发统计地段，进行事故引发原因追溯，确定与光照有关的目标事故原因，获取目标事故原因引起事故的公路段，作为目标公路段；

70、路灯调整模块，所述路灯调整模块基于目标事故原因和光照强度与可视距离的模型，对目标公路段的路灯的预备照明强度进行调整，得到路灯的目标照明强度；

71、路灯设置模块，所述路灯设置模块对目标公路段的路灯，按照目标照明强度进行路灯光照强度设置，对除目标公路段之外的公路段的路灯，按照预备照明强度进行路灯光照强度设置。

72、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

73、通过设置模型建立模块、初步计算模块、次级计算模块和路灯调整模块，对车辆在公路中行驶的各种情况进行汇总，并基于行车的间距进行光照强度的设置，确保光照强度足以看清相邻的车辆，同时，还对易发事故的路段，进行光照的进一步的增强，从而保证司机能合理增大车距，同时还能看清相邻车辆，进而避免事故的发生，在设置时，考虑到光随距离和天气的减弱效果，并考虑多个靠近的路灯的灯光叠加效应，从而保证设置的光照强度为满足需求的最小值，进而能达到节能的效果。