[發明專利]一種基于邊緣計算的自適應調光系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202210030565.9
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114390762A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 楊永杰;葉海濤;查陽
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 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: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 曹振中

本發明公開了一種基于邊緣計算的隨機森林算法自適應調光系統，包括人機交互終端、邊緣智能控制網關及智能街燈控制節點；人機交互終端包括街燈數據的遠程傳輸可視化軟件和智慧路燈后臺管理控制平臺；邊緣智能控制網關包括邊緣計算服務器、無線橋梁，邊緣計算服務器通過無線橋梁連接人機交互終端及遠程服務器，邊緣計算服務器通過無線網絡連接智能街燈控制節點；智能街燈控制節點包括集中控制板、單燈控制器、LED路燈及多路環境傳感器；本發明將智慧路燈集中控制器作為邊緣計算節點，充分利用其計算和存儲資源的同時，減少智慧路燈網絡的數據傳輸量，從而緩解云中心壓力，提高對網絡邊緣設備異常檢測及控制的實時性。

技術領域

本發明屬于路燈技術領域，具體涉及一種基于邊緣計算的隨機森林算法自適應調光系統及其工作方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，能源和環境之間的沖突越來越突出，改善能源消耗和改善公共設施的利用效率，建設新的智能城市，是智慧城市的重要發展方向之一。

現如今，我國以及全世界都面臨能源緊缺的問題，甚至在民用電的使用上需要采取必要的節約能源手段。城市交通路燈是重要的基礎設施，互聯網與人工智能相結合迸發出新的火花，為城市智能化提供新的動力。

智慧路燈系統是其中關鍵性的公共基礎設施載體。然而，規模逐漸擴大的智慧路燈系統越來越無法滿足實時、安全處理任務的需求。目前，常用的路燈控制方法是采用時間控制，光控制等，其主要缺陷是后端管理的嚴重滯后，精度低和工作效果差。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于邊緣計算的隨機森林算法自適應調光系統，以解決背景技術中所提出的缺陷或問題。

為實現上述發明目的，本發明的實施例提供一種基于邊緣計算的隨機森林算法自適應調光系統，其特征在于，包括人機交互終端、邊緣智能控制網關及智能街燈控制節點；

所述人機交互終端包括街燈數據的遠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關包括邊緣計算服務器、無線橋梁，所述邊緣計算服務器通過無線橋梁連接人機交互終端及遠程服務器，所述邊緣計算服務器通過無線網絡連接智能街燈控制節點；

所述智能街燈控制節點包括集中控制板、單燈控制器、LED路燈及多路環境傳感器；所述多路環境傳感器用于對周圍環境數據進行采集，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關。

進一步的，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、復位電路、存儲器及Lora基站模塊。

優選的，所述單燈控制器用于對交通路端的單燈照明PWM亮度調控。

進一步的，所述多路環境傳感器至少采集到光照強度、PM2.5濃度、車流量以及時間數據。

進一步的，所述邊緣計算器對集中控制板所反饋的多路環境傳感器所采集到的數據進行分析，分析過程采用K-means算法實現數據的聚類，將數據參數劃分為不同等級；使用LDA算法進行降維，并使用現有數據建立數據模型(K-means)，建立光照等級lable；通過調節k值參數，使得類之間的間距最大，類內之間的間距最小；經過不停調整k值，確定最優K值，將所有樣本數據建立簇心，形成邊界清晰的分類結果，之后再通過大量處理后的數據采用隨機森林算法進行數據訓練，訓練之后進行預測輸出。

本發明的實施例另外還提供一種基于邊緣計算的隨機森林算法自適應調光系統的工作方法，其特征在于，包括以下過程：