[發(fā)明專利]一種基于邊緣計(jì)算的自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210030565.9
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114390762A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永杰;葉海濤;查陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: H05B47/19
• 分類號: H05B47/19;H05B47/165;H05B47/105;H05B47/11;H05B47/115;H05B45/10;H05B45/12;G06K9/62;G06N20/20
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 曹振中

1.一種基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，包括人機(jī)交互終端、邊緣智能控制網(wǎng)關(guān)及智能街燈控制節(jié)點(diǎn)；

所述人機(jī)交互終端包括街燈數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸可視化軟件和智慧路燈后臺管理控制平臺；

所述邊緣智能控制網(wǎng)關(guān)包括邊緣計(jì)算服務(wù)器、無線橋梁，所述邊緣計(jì)算服務(wù)器通過無線橋梁連接人機(jī)交互終端及遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述邊緣計(jì)算服務(wù)器通過無線網(wǎng)絡(luò)連接智能街燈控制節(jié)點(diǎn)；

所述智能街燈控制節(jié)點(diǎn)包括集中控制板、單燈控制器、LED路燈及多路環(huán)境傳感器；所述多路環(huán)境傳感器用于對周圍環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所述集中控制板的輸出端連接單燈控制器并通過單燈控制器控制LED路燈，所述集中控制板的輸入端連接多路環(huán)境傳感器，所述集中控制板通過信號傳輸模塊雙向連接邊緣智能網(wǎng)關(guān)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，所述集中控制板包括處理器、繼電器、電流檢測電路、電壓取樣電路、復(fù)位電路、存儲器及Lora基站模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，所述單燈控制器用于對交通路端的單燈照明PWM亮度調(diào)控。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，所述多路環(huán)境傳感器至少采集到光照強(qiáng)度、PM2.5濃度、車流量以及時(shí)間數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)，其特征在于，所述邊緣計(jì)算器對集中控制板所反饋的多路環(huán)境傳感器所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析過程采用K-means算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聚類，將數(shù)據(jù)參數(shù)劃分為不同等級；使用LDA算法進(jìn)行降維，并使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型(K-means)，建立光照等級lable；通過調(diào)節(jié)k值參數(shù)，使得類之間的間距最大，類內(nèi)之間的間距最小；經(jīng)過不停調(diào)整k值，確定最優(yōu)K值，將所有樣本數(shù)據(jù)建立簇心，形成邊界清晰的分類結(jié)果，之后再通過大量處理后的數(shù)據(jù)采用隨機(jī)森林算法進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練，訓(xùn)練之后進(jìn)行預(yù)測輸出。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括以下過程：

(1)人機(jī)交互終端(PC端或者手機(jī)端)通過智慧路燈后臺管理控制平臺進(jìn)行人為的照明指令的下發(fā)；邊緣智能控制網(wǎng)關(guān)將該指令發(fā)送至智能街燈控制節(jié)點(diǎn)；智能街燈控制節(jié)點(diǎn)中的集中控制板對人機(jī)交互終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并通過Lora基站模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到單燈控制器，單燈控制器對交通路端的單燈照明的LED路燈PWM亮度調(diào)控；

(2)智能街燈控制節(jié)點(diǎn)中的多路環(huán)境傳感器對周圍環(huán)境信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將所采集到的數(shù)據(jù)反饋給邊緣計(jì)算服務(wù)器，邊緣計(jì)算服務(wù)器對進(jìn)行本地的環(huán)境參數(shù)、交通信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，邊緣計(jì)算服務(wù)器根據(jù)分析結(jié)果對集中控制板發(fā)送照明指令，集中控制板通過Lora基站模塊對單燈控制器進(jìn)行照明指令的下發(fā)，單燈控制器對交通路端的單燈照明的LED路燈PWM亮度調(diào)控。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于邊緣計(jì)算的隨機(jī)森林算法自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，多路環(huán)境傳感器采集到光照強(qiáng)度、PM2.5濃度，車流量以及時(shí)間數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至集中控制板，由邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用K-means算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聚類，將數(shù)據(jù)參數(shù)劃分為不同等級，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；使用K-means算法對特征向量即環(huán)境參數(shù)(光照強(qiáng)度，PM2.5濃度，車流量，時(shí)間)進(jìn)行聚類分析，劃分亮度等級，使用LDA算法進(jìn)行降維，并使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型(K-means)，建立光照等級lable；通過特定調(diào)節(jié)k值參數(shù)，使得類之間的間距最大，類內(nèi)之間的間距最小；經(jīng)過不停調(diào)整k值，確定最優(yōu)K值，將所有樣本數(shù)據(jù)建立簇心，形成邊界清晰的分類結(jié)果，之后再通過大量處理后的數(shù)據(jù)采用隨機(jī)森林算法進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練，訓(xùn)練之后進(jìn)行預(yù)測輸出。