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图像识别式路灯 亮度预测控制与维护系统

阅读：728发布：2024-02-23

专利汇可以提供图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，系统包括双目立体视觉传感器、运动分析模块、CAN通信传输总线、路灯电柜主控制器、智能调光镇流器、HID路灯，根据通视和视场角具体情况分布安装的双目立体视觉传感器获取路况的影像并将其传送给运动分析模块，运动分析模块通过对影像的分析判断路况状态以及目标移动方向与位置信息，当运动分析模块将目标的位置及移动方向信息通过CAN通讯传送给路灯电柜主控制器，路灯电柜主控制器依据此信息判定是否需要调高HID路灯亮度，本发明实现了提前调高人员或车辆的运动方向上若干盏HID路灯的照明亮度，避免“灯下黑”的窘境。，下面是图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，其特征在于：系统包括双目立体视觉传感器（10）、运动分析模块（20）、CAN通信传输总线、路灯电柜主控制器（30）、智能调光电子镇流器（40）、HID路灯（50），根据通视和视场角具体情况分布安装的双目立体视觉传感器（10）获取路况的影像并将其传送给运动分析模块（20），运动分析模块（20）利用视差原理，处理不同视角下获取的对同一场景的两幅图像，并通过对影像的分析判断路况状态以及目标移动方向与位置信息，当运动分析模块（20）将目标的位置及移动方向信息通过CAN通讯传送给路灯电柜主控制器（30），路灯电柜主控制器（30）依据此信息判定是否需要调高HID路灯（50）亮度，若需要则根据目标移动方向、位置信息，利用写入内存的地理信息准确判断出目标前方范围内智能调光电子镇流器（40）的数量及相应地址，通过CAN总线下达调光控制指令给目标移动前方范围内的智能调光电子镇流器（40），使其输出功率增加至正常额定状态，保证目标运动前方目视范围内的照度，同时下达调光控制指令给目标移动反方向上的智能调光电子镇流器（40），使HID路灯（50）进入节能状态。
2.根据权利要求1所述的图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，其特征在于：在路灯电柜主控制器（30）内对双目立体视觉传感器（10）、HID路灯（50）硬件进行地理信息初始化，确定硬件的地址和物理位置。
3.根据权利要求2所述的图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，其特征在于：双目立体视觉传感器（10）的地址对应于运动分析模块（20），而HID路灯（50）的地址对应于相应的智能调光电子镇流器（40），硬件地址由八位硬件拨码器设定。
4.根据权利要求2所述的图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，其特征在于：所述的路灯电柜主控制器（30）与中央控制中心之间由GSM无线网络或GPRS传输数据。

说明书全文

图像识别式路灯 亮度预测控制与维护系统

技术领域

[0001] 本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统。

背景技术

[0002] 路灯作为城市亮化工程的主要组成部分起到了非常重要的作用。路灯不仅提供夜间交通安全照明，更是维持夜间治安必要的设施，从路灯设施的好坏可以看出一个城市现代化的水平，因此世界各地对路灯设施的建设均非常重视，然而在加强城市亮化工程建设的同时，也造成了城市亮化照明用电消耗的大幅提升，特别是随着近几年来能源价格的大幅上涨，庞大的路灯电费开支也成了各地财政的一大负担，缺电和照明控制技术落后的问题日益突出，照明节电被列为除动力节电以外的另一重大节电项目，并且路灯在使用过程中，会出现损坏，需要电力维修人员经常的巡逻以检查出损坏的路灯，进行维修，大大耗费了维修人员的时间。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，通过检测灯下目标运动趋势预测控制人员或车辆的运动方向上若干盏灯的照明亮度并及时调低相反方向路灯的照度，实现对每一盏灯的亮度控制，同时可以收集所有灯的运行状态，简化照明系统的日常巡查工作，节约了维护成本。

[0004] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统，其特征在于：系统包括双目立体视觉传感器、运动分析模块、CAN通信传输总线、路灯电柜主控制器、智能调光电子镇流器、HID路灯，根据通视和视场角具体情况分布安装的双目立体视觉传感器获取路况的影像并将其传送给运动分析模块，运动分析模块通过对影像的分析判断路况状态以及目标移动方向与位置信息，当运动分析模块将目标的位置及移动方向信息通过CAN通讯传送给路灯电柜主控制器，路灯电柜主控制器依据此信息判定是否需要调高HID路灯亮度，若需要则根据目标移动方向、位置信息，利用写入内存的地理信息准确判断出目标前方范围内智能调光电子镇流器的数量及相应地址，通过CAN总线下达调光控制指令给目标移动前方范围内的智能调光电子镇流器，使其输出功率增加至正常额定状态，保证目标运动前方目视范围内的照度，同时下达调光控制指令给目标移动反方向上的智能调光电子镇流器，使HID路灯进入节能状态。

[0005] 采用上述技术，本发明实现了自主按需调光，运用精巧的灯下目标运动趋势预测和跟踪算法，提前调高人员或车辆的运动方向上若干盏HID路灯的照明亮度，避免“灯下黑”的窘境，并及时调低相反方向HID路灯的照度，最大程度地控制路段的整体能耗，实现充分照明与最低能耗的完美结合，基于工业现场控制总线的通信网络配合智能调光电子镇流器内部的控制和诊断程序，可以实现对每一盏HID路灯的亮度控制，也可以收集所有灯的运行状态，通过路灯电柜主控制器端的GSM无线网络或GPRS汇总到中央控制中心，从而简化了照明系统的日常巡查工作，节约了电力维修人员的时间。附图说明

[0006] 图1是本发明的系统控制原理框图；

[0007] 图2是本发明的系统硬件布置原理图；

[0008] 图3是本发明中智能调光电子镇流器的原理框图；

[0009] 图4是本发明的系统控制流程图。

具体实施方式

[0010] 结合附图，图像识别式路灯亮度预测控制与维护系统包括双目立体视觉传感器10、运动分析模块20、CAN通信传输总线、路灯电柜主控制器30、智能调光电子镇流器40、HID路灯50，根据通视和视场角具体情况分布安装的双目立体视觉传感器10获取路况的影像并将其传送给运动分析模块20，运动分析模块20通过对影像的分析判断路况状态以及目标移动方向与位置信息，当运动分析模块20将目标的位置及移动方向信息通过CAN通讯传送给路灯电柜主控制器30时，路灯电柜主控制器30依据此信息判定是否需要调高HID路灯50亮度，若需要则根据目标移动方向、位置信息，利用写入内存的地理信息准确判断出目标前方范围内智能调光电子镇流器40的数量及相应地址，通过CAN总线下达调光控制指令给目标移动前方范围内的智能调光电子镇流器40，使其输出功率增加至正常额定状态，保证目标运动前方目视范围内的照度，同时下达调光控制指令给目标移动反方向上的智能调光电子镇流器40，使HID路灯50进入节能状态。

[0011] 在路灯电柜主控制器30内对双目立体视觉传感器10、HID路灯50硬件进行地理信息初始化，确定硬件的地址和物理位置。

[0012] 双目立体视觉传感器10的地址对应于运动分析模块20，而HID路灯50的地址对应于相应的智能调光电子镇流器40，硬件地址由八位硬件拨码器设定。

[0013] 所述的路灯电柜主控制器30与中央控制中心之间由GSM无线网络或GPRS传输数据。

[0014] 以下结合附图和系统的工作原理对本发明的技术方案作详细说明。

[0015] 首先根据通视和视场角具体情况分布安装的双目立体视觉传感器10主要作用是获取路况的影像并将其传送给运动分析模块20，运动分析模块20通过对影像的分析判断路况状态以及目标移动方向与位置信息，它是利用视差原理，处理不同视角下获取的对同一场景的两幅图像，从而恢复出物体的三维几何信息，并测得空间距离。当运动分析模块20将目标的位置及移动方向信息通过CAN通讯传送给路灯电柜主控制器30时，路灯电柜主控制器30会依据此信息判定是否需要调高HID路灯50亮度，若需要则根据方向、位置信息，利用写入内存的地理信息准确判断出目标前方100米内智能调光电子镇流器40的数量及相应地址，并通过CAN总线下达调光控制指令给目标移动前方100米内的智能调光电子镇流器40，使其输出功率增加至正常额定状态，保证运动物体或目标前方目视范围内的照度，同时下达调光控制指令给目标移动反方向上的智能调光镇流器40，使HID路灯50进入节能状态，例如:额定功率的50%。

[0016] 再者，为了实现上述设计，必须在路灯电柜主控制器内对系统内硬件即双目立体视觉传感器10、HID路灯50进行地理信息初始化，其目的是确定硬件的地址和物理位置，以便实现对其准确控制。

[0017] 双目立体视觉传感器10的地址通过其对应的运动分析模块20确定，而HID路灯50的地址是通过其相应的智能调光电子镇流器40确定，硬件地址是依靠八位硬件拨码器来人为设定，之所以不选择在软件里写入地址码，是因为一旦软件出现故障，或者当硬件有故障需要更换时，都将导致地址错乱，不方便系统的日常维护。

[0018] 结合图2，我们分别将运动分析模块20对应的双目立体视觉传感器10命名为C1、C2、C3、C4，并以各双目立体视觉传感器10所在处作为其视场范围内HID路灯50物理位置的原点，那么相应的双目立体视觉传感器10与其视场范围内HID路灯50的地址、位置关系可以分别用下表描述：

[0019] 表1：C1双目立体视觉传感器及其视场范围内HID路灯的地址、位置对照表[0020]名称地址（二进制表示）物理位置（米）
C1 00000000 0
L1 00000001 20
L2 00000010 60
L3 00000011 100
...... ...... ......
L9 00001001 340

[0021] 表2：C2双目立体视觉传感器及其视场范围内HID路灯的地址、位置对照表[0022]名称地址（二进制表示）物理位置（米）
C2 01100000 0
L34 01100001 20
L33 01100010 60
L32 01100011 100
...... ...... ......
L26 0111001 340

[0023] 表3：C3双目立体视觉传感器及其视场范围内HID路灯的地址、位置对照表[0024]名称地址（二进制表示）物理位置（米）
C3 01000000 0
L18 01000001 20
L19 01000010 60
L20 01000011 100
...... ...... ......
L25 01001000 300

[0025] 表4：C4双目立体视觉传感器及其视场范围内HID路灯的地址、位置对照表[0026]名称地址（二进制表示）物理位置（米）
C4 00100000 0
L17 00100001 20
L16 00100010 60
L15 00100011 100
...... ...... ......
L10 00101000 300

[0027] 假设C1捕获到一个目标，经过运动分析模块20运算，确定目标向着C1方向运行，两者相距320米。同时运动分析模块20将获取到的目标信息通过CAN总线发送给路灯电柜主控制器30。路灯电柜主控制器30在接收到目标信息后，根据地理信息系统判断出目标位于智能调光镇流器40中的L8和L9之间，随即下达调光控制指令，将其移动方向前方100米内的智能调光镇流器40中的L8、L7、L6输出功率调至正常额定状态，当系统实时监测到目标移动至L7、L8之间时，路灯电柜主控制器30下达调光指令将编号为L5、L6、L7的智能调光电子镇流器40输出功率调至额定状态，同时发送指令将目标运动后方编号为L8的智能调光电子镇流器40输出功率调至节能状态，例如：额定功率的50%，完成路灯亮度预测控制全过程。

[0028] 路灯电柜主控制器30除了进行路灯亮度预测控制外，还不断地、周而复始地循环检测控制范围内路灯的运行情况，一旦路灯出现故障，可以根据智能调光电子镇流器40返回或不返回故障代码，判断出具体的故障点，确定需要更换的是镇流器，还是灯泡，抑或是线路损坏情况，再将这些故障信息通过GSM无线网络汇报给中央控制室即中央控制中心，以生成日志的形式形成状态报表，方便路灯维护人员的处置和管理。

[0029] 智能调光电子镇流器将工频交流电变换为较高频率的交流电，其核心是高频DC/AC变换电路。智能调光电子镇流器基本功能如图3所示，工频市电电压在整流之前，先经过EMI滤波器滤波。EMI滤波器有电感和电容元件组成，用来阻止镇流器产生的高次谐波反馈到输入交流电网，以抑制对电网的污染和对电子设备的干扰，同时也可以防止来自电网的干扰侵入到镇流器。

[0030] DC/AC逆变器的功能是将直流电压变换成高频电压，高频变换部分的核心是功率开关MOS管。逆变电路的开关频率大于20KHz，采用半桥逆变电路，由控制检测电路输出半桥MOS管驱动信号。镇流器输出网络采用LC串联谐振网络，灯的启动通过LC电路发生串联谐振，利用启动电容两端产生的高压脉冲将灯点燃。在灯启动之后，电感元件对灯起限流作用。

[0031] 智能调光电子镇流器采用STM32F103RC MCU作为控制检测电路的主芯片，通过CAN网络和主控机通信。MCU时刻监测镇流器的工作运行状态，并接收主控机下达的控制命令来控制镇流器输出功率。一旦出现供电线路异常、灯开路、灯不能启动等异常状态，则通过控制电路关断高频变换器输出，并将故障信息通过CAN通讯发送到路灯电柜主控制器。

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