一种太阳能路灯的控制方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及太阳能路灯，具体为一种太阳能路灯的控制方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、路灯主要用于夜间照明，确保道路的可见性和行车安全，帮助减少夜间事故，提升安全感，还可以增强社区的美观和出行的便利性。

2、太阳能路灯作为一种可持续的新型照明灯具，利用太阳能板收集和储存能量，解决了传统路灯在没有电网接入情况下无法实现照明的问题。太阳能路灯不仅降低了能源成本，还减少了碳排放，适用于公园、步道以及偏远地区等。

3、随着互联网技术的快速发展，相关技术人员尝试将互联网技术与太阳能路灯相结合，旨在对太阳能路灯进行精确控制，以优化能源利用效率和延长设备使用寿命。通过智能控制系统，太阳能路灯可以根据环境光照、温度等因素自动调节亮度，确保在不同天气条件下提供足够的照明，同时减少能量浪费。

4、在现有技术中大多数方法是根据周围环境因素实现对单个太阳能路灯的智能控制；然而，在现实场景下太阳能路灯是以群体形式分布的，即通常在一个区域内存在多个太阳能路灯并且太阳能路灯是同时工作的；例如在马路上，太阳能路灯是以等距方式排列，这种设计不仅确保了均匀的照明效果，还提高了道路安全性。因此，单个路灯的智能控制在实际应用中存在局限性，不能达到精确的控制效果。

5、为此，本发明提出一种太阳能路灯的控制方法、系统及存储介质。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种太阳能路灯的控制方法、系统及存储介质用于对太阳能路灯进行控制；主要从以下几点出发，首先，以多个太阳能路灯的照明范围为最小控制单元，建立一个三维环境模型；并对三维环境模型中的太阳能路灯生成初始照明调整参数；所述初始照明调整参数以满足在三维环境模型不同区域的最低照明需求；其次，本发明提出一种太阳能路灯参数调整模型对初始照明调整参数进行一阶调整；该模型通过收集最小控制单元的实时监控视频和实时气象数据进行分析，获取相应的照明调整系数；最后，本发明提出一种二阶照明参数调整方法通过对一阶调整后的各区域的实际照明效果进行评估，并根据实际照明效果与照明期望之间的误差实现对一阶照明参数的调整。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提出一种太阳能路灯的控制方法，包括：

4、以多个太阳能路灯照明范围为最小控制单元；

5、进一步地，根据所述最小控制单元建立相关的三维环境模型；其中，所述三维环境模型运行在远程服务器上，并与太阳能路灯进行联网，控制照明参数的动态调整；

6、进一步地，根据太阳能路灯在现实场景下的物理坐标对所述三维环境模型进行标记；

7、进一步地，获取所述三维换模型中每个太阳能路灯参数；其中，所述太阳能路灯参数包括：高度、功率、光通量、光照强度、蓄电池容量以及故障状态；所述故障状态包括：可照明和不可照明，分别用1和0表示；

8、进一步地，获取所述最小控制单元的自然光照数据；

9、进一步地，对所述三维环境模型中每个区域进行性质分析，得到普通区域和特殊区域；

10、进一步地，根据性质分析结果为每个区域设定最低照明需求；

11、进一步地，对所述普通区域和所述特殊区域设置不同的照明期望；

12、进一步地，根据所述三维环境模型存在的遮挡物计算出每个区域的太阳能路灯光照贡献度；

13、进一步地，根据所述自然光照数据、所述物理坐标以及所述太阳能路灯参数，结合每个区域的照明期望、太阳能路灯光照贡献度和归一化相对重叠光照贡献度得到每个太阳能路灯的初始照明调整参数；其中，所述初始照明调整参数用于调节太阳能路灯的电流和电压值，且确保满足所述最低照明需求；

14、对于所述初始照明调整参数还包括：根据每个所述太阳能路灯参数获取太阳能路灯在所述三维环境模型的几何照射范围；利用几何算法计算出所述几何照射范围中灯光照射重叠区域；计算每个灯光照射重叠区域的相对重叠光照贡献度；对所述相对重叠光照贡献度进行归一化操作，得到归一化相对重叠光照贡献度；将所述归一化相对重叠光照贡献度代入至所述初始照明调整参数的生成过程。

15、进一步地，利用太阳能路灯参数调整模型对所述初始照明调整参数进行调整，得到一阶照明调整参数；

16、其中，所述太阳能路灯参数调整模型包括：

17、实时信息获取模块，用于对所述最小控制单元进行实时监控，分别获取实时监控视频和实时监控气象数据；

18、数据处理模块，用于对所述实时监控视频和所述实时监控气象数据进行预处理，分别得到标准实时视频数据和标准实时气象数据；其中，所述数据处理模块包括：视频数据处理单元和气象数据处理单元；

19、其中，视频数据处理单元包括：对所述实时监控视频进行视频帧提取，得到第一实时监控视频；对所述第一实时监控视频进行去噪处理，得到第二实时监控视频；对所述第二实时监控视频进行视频增强，得到第三实时监控视频；对所述第三实时监控视频进行目标检测与分割，得到所述标准实时视频数据；

20、所述气象数据处理单元包括：对所述实时监控气象数据进行异常值处理，得到第一实时监控气象数据；对所述第一实时监控气象数据进行标准化数据，得到第二实时监控气象数据；对所述第二实时监控气象数据进行特征提取，得到所述标准实时气象数据；其中，所述标准实时气象数据包括：云量、降水量、湿度、风速、温度和空气质量中任意一个标准实时气象数据。

21、第一照明参数影响分析模块，用于对所述标准实时视频数据进行太阳能路灯照明分析；

22、其中，所述第一照明参数影响分析模块包括：提取所述标准实时数据中目标的关键特征，包括：目标类型、尺寸特征、运动特征、形状特征、位置特征和行为特征；

23、进一步地，根据所述关键特征进行计算当前场景的照明需求；

24、进一步地，利用机器学习方法求解所述初始照明调整参数与所述照明需求的调整关系，得到第一照明参数调整系数；

25、第二照明参数影响分析模块，用于对所述标准实时气象数据进行太阳能路灯照明分析；

26、其中，所述第二照明参数影响分析模块包括：根据所述标准实时气象数据计算当前气象照明需求；

27、进一步地，建立所述标准实时气象数据与所述当前气象照明需求的非线性关系；

28、进一步地，根据所述非线性关系对所述初始照明调整参数进行求解，得到第二照明参数调整系数；

29、照明调整系数计算模块，用于对所述第一照明参数调整系数和所述第二照明参数调整系数计算照明调整系数；

30、照明调整系数计算模块，用于对所述第一照明参数影响分析模块和所述第二照明参数影响分析模块的输出结果计算照明调整系数；

31、照明参数调整模块，用于所述照明调整系数对所述初始照明调整参数进行调整，得到所述一阶照明调整参数。

32、进一步地，对所述一阶照明调整参数的照明效果进行评估，并根据评估结果对所述一阶照明调整参数进行调整，得到二阶照明调整参数；

33、其中，所述二阶照明调整参数的生成过程包括：收集经所述一阶照明调整参数调整后每个区域的实际照明效果数据，包括：光照强度和分布情况；

34、进一步地，根据所述实际照明效果数据对每个区域进行照明效果评估，得到照明效果评估结果；

35、进一步地，计算所述照明效果评估结果与所述照明期望之间的期望误差；

36、进一步地，根据所述期望误差计算二阶照明参数调整系数；

37、进一步地，根据所述二阶照明参数调整系数对所述一阶照明调整参数进行调整，得到所述二阶照明调整参数。

38、进一步地，根据所述二阶照明调整参数实现对所述最小控制单元中太阳能路灯的控制。

39、第二方面，本发明提出一种太阳能路灯的控制系统，所述系统包括：控制范围生成单元、环境模型生成单元、联网单元、太阳能路灯管理单元、数据监控单元、照明参数生成单元、照明参数调整单元、控制单元、评估单元和反馈单元；

40、其中，所述控制范围生成单元，用于以多个太阳能路灯的照明范围生成最小控制单元；

41、所述环境模型生成单元，用于以所述最小控制单元的现实场景生成三维环境模型；

42、所述联网单元，用于将所述最小控制单元中实体太阳能路灯与运行在远程服务器上的三维环境模型进行连接；

43、所述太阳能路灯管理单元，用于对太阳能路灯进行管理，包括记录太阳能路灯的物理坐标、高度、功率、光通量、光照强度、蓄电池容量以及故障状态；

44、所述数据监控单元，利用多个监控设备对所述最小控制单元进行实时监控和通过气象设备实时获取气象数据；

45、所述照明参数生成单元，用于生成太阳能路灯的初始照明参数；具体包括：获取所述最小控制单元的自然光照数据；

46、进一步地，对所述三维环境模型中每个区域进行性质分析，得到普通区域和特殊区域；

47、进一步地，根据性质分析结果为每个区域设定最低照明需求；

48、进一步地，对所述普通区域和所述特殊区域设置不同的照明期望；

49、进一步地，根据所述三维环境模型存在的遮挡物计算出每个区域的太阳能路灯光照贡献度；

50、进一步地，根据所述自然光照数据、所述物理坐标以及所述太阳能路灯参数，结合每个区域的照明期望、太阳能路灯光照贡献度和归一化相对重叠光照贡献度得到每个太阳能路灯的初始照明调整参数；其中，所述初始照明调整参数用于调节太阳能路灯的电流和电压值，且确保满足所述最低照明需求；

51、所述照明参数调整单元，用于调整太阳能路灯的照明参数，包括：一阶照明调整参数和二阶照明调整参数

52、其中，所述一阶照明调整参数采用太阳能路灯参数调整模型对所述初始照明调整参数进行调整，具体过程包括：

53、实时信息获取模块，用于对所述最小控制单元进行实时监控，分别获取实时监控视频和实时监控气象数据；

54、数据处理模块，用于对所述实时监控视频和所述实时监控气象数据进行预处理，分别得到标准实时视频数据和标准实时气象数据；

55、第一照明参数影响分析模块，用于对所述标准实时视频数据进行太阳能路灯照明分析；

56、其中，所述第一照明参数影响分析模块包括：

57、提取所述标准实时数据中目标的关键特征，包括：目标类型、尺寸特征、运动特征、形状特征、位置特征和行为特征；

58、根据所述关键特征进行计算当前场景的目标照明需求；

59、利用机器学习方法求解所述初始照明调整参数与所述照明需求的调整关系，得到第一照明参数调整系数；

60、第二照明参数影响分析模块，用于对所述标准实时气象数据进行太阳能路灯照明分析；

61、其中，所述第二照明参数影响分析模块包括：

62、根据所述标准实时气象数据计算当前气象照明需求；

63、建立所述标准实时气象数据与所述当前气象照明需求的非线性关系；

64、根据所述非线性关系对所述初始照明调整参数进行求解，得到第二照明参数调整系数；

65、照明调整系数计算模块，用于对所述第一照明参数调整系数和所述第二照明参数调整系数计算照明调整系数；

66、照明参数调整模块，用于所述照明调整系数对所述初始照明调整参数进行调整，得到所述一阶照明调整参数。

67、其中，所述二阶照明调整参数的生成过程包括：

68、收集经所述一阶照明调整参数调整后每个区域的实际照明效果数据，包括：光照强度和分布情况；

69、根据所述实际照明效果数据由所述评估单元对每个区域进行照明效果评估，得到照明效果评估结果；

70、计算所述照明效果评估结果与所述照明期望之间的期望误差；

71、根据所述期望误差计算二阶照明参数调整系数；

72、根据所述二阶照明参数调整系数对所述一阶照明调整参数进行调整，得到所述二阶照明调整参数。

73、所述控制单元，用于根据所述照明参数调整单元的输出结果调整电压和电流；

74、所述评估单元，用于评估太阳能路灯照明参数调整后的照明效果；

75、所述反馈单元，用于反馈太阳能路灯每次调整的照明参数与照明效果。

76、第三方面，本发明提出一种太阳能路灯的控制存储介质，所述控制存储介质上存储有太阳能路灯智能控制程序，所述太阳能路灯智能控制程序被处理器执行时实现第一方面或第二方面中任意一项所述的太阳能路灯的控制过程。

77、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

78、1.本发明提出一种基于最小控制单元的太阳能路灯的控制方法，该方法以多个太阳能路灯的照明范围为控制单位，解决了现有技术中未考虑到太阳能路灯之间灯光具有交互性问题；实现了多个太阳能路灯同步控制；该方法不仅降低了太阳能路灯的能源消耗，还起到了多个太阳能路灯的精确控制的作用。

79、2、本发明提出一种关于太阳能路灯的初始照明调整参数的生成方法；该方法通过获取最小控制单元中太阳能路灯参数，为不同类型区域的照明需求进行初始路灯照明的初始化设置；并且将相邻太阳能路灯之间可能存在重叠性，从而进一步地提升对太阳能路灯的控制精度。

80、3、本发明提出一种太阳能路灯参数调整模型用于对初始照明调整参数进行一阶调整；该模型通过对实时的监控数据和实时的气象数据进行分析，从环境和天气两个维度对路灯的调整进行考虑；这样不仅能够实现对太阳能路灯的实时动态控制，还可以根据实际情况提升对太阳能路灯的控制精度。

81、4、本发明提出一种太阳能路灯的二阶照明参数调整方法，用于对太阳能路灯参数调整模型的输出结果进行修正；该方法对一阶调整后的太阳能路灯的照明效果进行评估，从多个角度获得照明的有效性；并且通过计算每个区域的照明效果与照明期望之间的误差，利用照明期望优化算法对一阶调整后的照明参数进行调整；这样不仅照明的质量，还进一步地提升了对太阳能路灯的控制精度。