基于決策樹的路燈智能自動控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于決策樹的路燈智能自動控制系統，包括路燈、節點控制器、集中控制器和路燈控制單元，所述路燈、所述節點控制器、所述集中控制器和所述路燈控制單元依次連接，所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路，所述集中控制器上裝設有攝像頭和傳感器，所述路燈控制單元具有自學習模塊和控制策略自動決策模塊，所述攝像頭和所述傳感器采集所述路燈的現場環境數據，所述集中控制器將所述環境數據反饋給所述路燈控制單元，所述自學習模塊和所述控制策略自動決策模塊根據所述環境數據進行相應的自動化配置，所述路燈控制單元對所述路燈的亮度或開關進行自動控制。本發明能夠根據路段的實際情況滿足路人的用燈需要，節約電力能源。
【專利說明】基于決策樹的路燈智能自動控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種照明控制系統，具體地說，涉及一種路燈控制系統。
【背景技術】
[0002]路燈開關和調光控制能有效節約用電，由于以前很多路燈都是通宵開燈，所以不存在什么時候要對路燈進行開關燈和亮度調節的問題。隨著硬件及軟件技術的發展，對路燈進行精細的控制管理成為現實，但現有的路燈控制系統的路燈控制的都需要進行預先規劃，雖然路燈的開關及亮度調節不再需要人工干預，但是路燈控制的策略還是需要依靠人工來規劃和完成。
[0003]現有的控制方法一般是進行人工定義控制時間點，進行路燈的開關和亮度調節的操作，該方法存在主觀性，并不能根據環境的實際情況進行路燈的控制，導致某些時段光照充足時，路燈亮著，而某些時段光照很低時，路燈卻未能正常開啟，并且管理的人力也很高。
[0004]請參閱圖1和圖2，現有技術中整個系統由路燈控制單元、集中控制器、節點控制器、路燈，采用分級的樹型拓撲構建，其中路燈控制單元到集中控制器，集中控制器到節點控制器之間是單向的鏈路，分別由路燈控制單元向集中控制器發送控制信號，集中控制器向節點控制器發送控制信號，從而實現對路燈的開關及亮度進行控制。
[0005]集中控制器到節點控制器、節點控制器到路燈之間的數據傳輸是單向的，只能傳輸控制信號，無法對節點的情況進行采集。通過人為方式對路燈的開關時間段進行設置，無法根據實際環境的亮度值來動態調節路燈亮度，存在一定的不合理性，同時需要較多的人力來維護路燈控制單元，以保障系統的穩定運行。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種基于決策樹的路燈智能自動控制系統，能根據實際環境的狀況控制路燈開關和亮度值來動態調節路燈亮度，從而減少了人力成本，滿足路人的用燈需要，節約電力能源。
[0007]為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0008]一種基于決策樹的路燈智能自動控制系統，包括路燈、節點控制器、集中控制器和路燈控制單元，所述路燈、所述節點控制器、所述集中控制器和所述路燈控制單元依次連接，所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路，所述集中控制器上裝設有攝像頭和傳感器，所述路燈控制單元具有自學習模塊和控制策略自動決策模塊，所述攝像頭和所述傳感器采集所述路燈的現場環境數據，所述集中控制器將所述環境數據反饋給所述路燈控制單元，所述自學習模塊和所述控制策略自動決策模塊根據所述環境數據進行相應的自動化配置，所述路燈控制單元對所述路燈的亮度或開關進行自動控制。
[0009]進一步，所述攝像頭和所述傳感器可采集所述路燈現場環境路段中的車輛數量、光照強度、溫度、濕度、可見度數據。
[0010]進一步，所述集中控制器通過無線網絡將其標識碼及所述環境數據傳遞給所述路燈控制單元。
[0011]進一步，所述集中控制器將所述路燈控制單元的控制操作指令通過電力載波的方式傳遞給所述節點控制器，所述節點控制器對所述路燈的亮度或開關進行調節控制。
[0012]進一步，所述自學習模塊采用決策樹算法，結合所述集中控制器返回的所述環境數據分析當前所述路燈所在路段的環境狀況。
[0013]進一步，路燈管理員對所述路燈控制單元的操作進行調整和修正時，所述調整和修正的信息將傳遞給所述自學習模塊。
[0014]進一步，所述自學習模塊采用機器學習的決策樹模型，構建路燈控制決策樹模型，并將所述路燈控制決策樹模型傳遞給所述控制策略自動決策模塊。
[0015]進一步，所述自學習模塊通過所述路燈控制決策樹模型學習完所有路燈控制條件后，所述路燈管理員可通過管理臺將系統切換為自動控制模式。
[0016]進一步，在所述自動控制模式中，所述路燈現場的所述環境數據直接傳遞給所述控制策略自動決策模塊，所述控制策略自動決策模塊對獲取的所述環境數據進行自動分類，并確定所述路燈的控制操作指令。
[0017]進一步，所述控制策略自動決策模塊將所述控制操作指令傳遞給路燈控制模塊，所述路燈控制模塊將所述控制操作指令通過無線網絡傳遞到所述集中控制器。
[0018]與現有技術相比，本發明所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路設計，在所述集中控制器增加視頻傳感裝置，能夠減少人為設計路燈開關和亮度調節的主觀臆斷性，根據路段的實際情況滿足路人的用燈需要，節約電力能源。
[0019]本發明引入所述控制策略自動決策模塊和所述自學習模塊，通過將機器學習及自動決策方法引入到所述路燈控制單元中，賦予路燈控制系統智慧，能夠讓路燈控制系統在實際使用的過程中，逐漸具備人類的智能，從而實現無人值守或無需人工干預的路燈自動化控制管理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為現有技術中路燈控制系統的邏輯結構示意圖；
[0021]圖2為現有技術中路燈控制單元的結構示意圖；
[0022]圖3為本發明的邏輯結構示意圖；
[0023]圖4為本發明的路燈控制單元的結構示意圖；
[0024]圖5為本發明的決策樹的構造過程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本發明基于決策樹的路燈智能自動控制系統作進一步說明。
[0026]請參閱圖3和圖4，本發明公開了一種基于決策樹的路燈智能自動控制系統，包括路燈、節點控制器、集中控制器和路燈控制單元，所述路燈、所述節點控制器、所述集中控制器和所述路燈控制單元依次連接，所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路，所述集中控制器上裝設有攝像頭和傳感器，所述路燈控制單元具有自學習模塊和控制策略自動決策模塊，所述攝像頭和所述傳感器采集所述路燈的現場環境數據，所述集中控制器將所述環境數據反饋給所述路燈控制單元，所述自學習模塊和所述控制策略自動決策模塊根據所述環境數據進行相應的自動化配置，所述路燈控制單元對所述路燈的亮度或開關進行自動控制。
[0027]請參閱圖3，所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路，所述集中控制器能將所述路燈控制單元發送的控制操作指令通過電力載波的方式傳遞給所述節點控制器，所述節點控制器對所述路燈的亮度或開關進行調節控制；同時，所述集中控制器上裝設的所述攝像頭和所述傳感器可采集所述路燈現場環境路段中的車輛數量、光照強度、溫度、濕度、可見度數據，通過無線網絡(GSM/3G)將其標識碼及所述環境數據傳遞給所述路燈控制單兀。
[0028]請參閱圖4和圖5，所述自學習模塊采用決策樹算法，結合所述集中控制器返回的所述環境數據分析當前所述路燈所在路段的環境狀況。所述決策樹算法是以實例為基礎的歸納學習算法，它從一組無次序、無規則的元組中推理出決策樹表示形式的分類規則。所述決策樹算法采用自頂向下的遞歸方式，在決策樹的內部結點進行屬性值的比較，并根據不同的屬性值從該結點向下分支，葉結點是要學習劃分的類。從根到葉結點的一條路徑就對應著一條合取規則，整個決策樹就對應著一組析取表達式規則。
[0029]請參閱圖3和圖4，路燈管理員通過所述集中控制器返回的所述環境數據，對相應的路段的所述路燈進行開關或亮度調節操作。所述路燈控制單元將所述路燈管理員相應的操作與對應的所述環境數據傳遞給所述自學習模塊，所述自學習模塊采用機器學習的決策樹模型，構建路燈控制決策樹模型，并將所述路燈控制決策樹模型傳遞給所述控制策略自動決策模塊。路燈管理員對所述路燈控制單元的操作進行調整和修正時，所述調整和修正的信息也將傳遞給所述自學習模塊。所述自學習模塊通過所述路燈控制決策樹模型不斷地學習，直到學習完所有路燈控制條件后，所述路燈管理員可通過管理臺將系統切換為自動控制模式。在所述自動控制模式中，所述路燈現場的所述環境數據直接傳遞給所述控制策略自動決策模塊，所述控制策略自動決策模塊對獲取的所述環境數據進行自動分類，并確定所述路燈的控制操作指令。所述控制策略自動決策模塊將所述控制操作指令傳遞給路燈控制模塊，所述路燈控制模塊將所述控制操作指令通過無線網絡傳遞到所述集中控制器。
[0030]本發明基于決策樹的路燈智能自動控制系統實現路燈的自動化控制過程如下:
[0031]首先，所述集中控制器上裝設的所述攝像頭和所述傳感器采集所述路燈現場環境路段中的車輛數量、光照強度、溫度、濕度、可見度數據；其次，所述集中控制器通過無線網絡(GSM/3G)將其標識碼及所述環境數據傳遞給所述路燈控制單元的所述控制策略自動決策模塊；接著，所述控制策略自動決策模塊根據預先設定的決策模型，確定相應的路燈控制操作指令；然后，所述控制策略自動決策模塊將所述控制操作指令傳遞給路燈控制模塊，所述路燈控制模塊將所述控制操作指令通過無線網絡傳遞到所述集中控制器；最后，所述集中控制器將所述控制操作指令通過電力載波的方式傳遞給所述節點控制器，所述節點控制器對所述路燈的亮度或開關進行調節控制。
[0032]本發明所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路設計，在所述集中控制器增加視頻傳感裝置，能夠減少人為設計路燈開關和亮度調節的主觀臆斷性，根據路段的實際情況滿足路人的用燈需要，節約電力能源。
[0033]本發明引入所述控制策略自動決策模塊和所述自學習模塊，通過將機器學習及自動決策方法引入到所述路燈控制單元中，賦予路燈控制系統智慧，能夠讓路燈控制系統在實際使用的過程中，逐漸具備人類的智能，從而實現無人值守或無需人工干預的路燈自動化控制管理。
[0034]本發明基于決策樹的路燈智能自動控制系統通過不斷獲取和學習路燈管理員的操作過程和決策，能逐漸取代路燈管理員完全由機器對路燈進行自動控制，減少了人力成本；且所述自學習模塊積累的路燈控制決策庫，可直接被其他路段共享使用，無需人工對所有路段進行長時間的觀察檢測，就能自動實現最優節能方案的自動部署。
[0035]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例，應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中技術人員依本發明構思在現有技術基礎上通過邏輯分析、推理或者根據有限的實驗可以得到的技術方案，均應該在由本權利要求書所確定的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種基于決策樹的路燈智能自動控制系統，包括路燈、節點控制器、集中控制器和路燈控制單元，其特征在于:所述路燈、所述節點控制器、所述集中控制器和所述路燈控制單元依次連接，所述集中控制器與所述路燈控制單元之間為雙向鏈路，所述集中控制器上裝設有攝像頭和傳感器，所述路燈控制單元具有自學習模塊和控制策略自動決策模塊，所述攝像頭和所述傳感器采集所述路燈的現場環境數據，所述集中控制器將所述環境數據反饋給所述路燈控制單元，所述自學習模塊和所述控制策略自動決策模塊根據所述環境數據進行相應的自動化配置，所述路燈控制單元對所述路燈的亮度或開關進行自動控制。
2.如權利要求1所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述攝像頭和所述傳感器可采集所述路燈現場環境路段中的車輛數量、光照強度、溫度、濕度、可見度數據。
3.如權利要求1所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述集中控制器通過無線網絡將其標識碼及所述環境數據傳遞給所述路燈控制單元。
4.如權利要求1所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述集中控制器將所述路燈控制單元的控制操作指令通過電力載波的方式傳遞給所述節點控制器，所述節點控制器對所述路燈的亮度或開關進行調節控制。
5.如權利要求1所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述自學習模塊采用決策樹算法，結合所述集中控制器返回的所述環境數據分析當前所述路燈所在路段的環境狀況。
6.如權利要求1所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:路燈管理員對所述路燈控制單元的操作進行調整和修正時，所述調整和修正的信息將傳遞給所述自學習模塊。
7.如權利要求6所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述自學習模塊采用機器學習的決策樹模型，構建路燈控制決策樹模型，并將所述路燈控制決策樹模型傳遞給所述控制策略自動決策模塊。
8.如權利要求7所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述自學習模塊通過所述路燈控制決策樹模型學習完所有路燈控制條件后，所述路燈管理員可通過管理臺將系統切換為自動控制模式。
9.如權利要求8所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:在所述自動控制模式中，所述路燈現場的所述環境數據直接傳遞給所述控制策略自動決策模塊，所述控制策略自動決策模塊對獲取的所述環境數據進行自動分類，并確定所述路燈的控制操作指令。
10.如權利要求9所述的基于決策樹的路燈智能自動控制系統，其特征在于:所述控制策略自動決策模塊將所述控制操作指令傳遞給路燈控制模塊，所述路燈控制模塊將所述控制操作指令通過無線網絡傳遞到所述集中控制器。
【文檔編號】H05B37/02GK104254165SQ201310265145
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2013年6月27日
【發明者】袁峰, 李引, 陳升東 申請人:廣州中國科學院軟件應用技術研究所