CN110892794B - 用于显示街道照明水平的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于监视和实施城市的照明基础设施的大规模性能验证的系统和相应方法。特别地，当前发明将沿城市道路的照明性能测量的测量值和道路的规范要求进行结合。在各种实施例中，当前发明然后就这些规范要求呈现现有道路照明的5个充分性的三维可视化。

Description

用于显示街道照明水平的系统和方法

技术领域

本申请涉及光管理系统领域，更特别地涉及一种监视和显示沿公共街道的照明水平的方法和系统。在一个实施例中，相对于被分析的（多个）街道的规范要求来显示这些水平。在各种另外的实施例中，本发明以各种视觉和交互格式来呈现数据，该数据为照明设计专家和规范机构提供有用的工具。

背景技术

道路照明是都市区域的关键基础设施，其对人们生活的诸多方面都具有深远的影响。良好照明的道路改善了城市中的驾驶条件、安全性和整体生活质量，其中城市已经愈发变得人口过多且交通拥挤。鉴于其巨大的实用性，照明工程学会（IES）和国际照明委员会已基于交通和行人使用模式推荐了街道专用照明水平。维持这种广泛的基础设施并确保遵守该标准对于公民的福祉至关重要。

发明内容

因此，市政府和街道照明提供商通常每年投资大笔资金来维持和改进照明条件。这些费用中的很大数量涉及测量道路上的当前照明条件，以便评估实际照明条件并确保它们满足被测量的道路的类型的规范标准。由于这些大笔支出以及所涉及的结果数据量，存在使过程自动化并以高效和有效的方式呈现结果的需要。特别地，在当前发明的各种实施例中，可视化技术被用来向查看数据的照明专业人员提供容易识别的见解。

当前发明将沿一个或多个城市道路的照明性能测量的测量值与道路的规范要求相结合。在各种实施例中，当前发明然后就这些规范要求呈现现有道路照明的充分性的三维可视化。

在下面的详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施例，以便提供对所要求保护的发明的透彻理解。然而，对于受益于本公开的本领域普通技术人员显而易见的是，与本文所公开的具体细节不同的根据本教导的其他实施例仍在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对公知的装置和方法的描述，以免模糊代表性实施例的描述。这样的方法和装置显然在所要求保护的发明的范围内。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他示例性特征、方面和优点将更加显而易见，其中：

图1图示了当前发明的示例性实施例，其中显示了街道照明条件的三维（3D）可视化。

图2图示了由本发明提供的示例性3D显示，其中跨道路宽度描绘了数据收集点。

图3图示了由本发明提供的示例性3D显示，其中描绘了对照明规定的遵循。

图4图示了本发明提供的示例性3D显示，其中呈现了一个或多个道路的分类。

图5图示了本发明提供的示例性3D显示，其中在所描绘的地图上指示了街灯方位。

图6图示了由本发明提供的示例性3D显示，其中自动生成遵循照明规定的传感器网格点。

图7描绘了描绘示例性方法的流程图，本发明通过该示例性方法来确定对照明标准的遵循。

要理解，这些附图只是出于说明本发明的概念的目的，而并不旨在作为本发明的限制的定义。将领会，在适当位置的可能补充有标记符号的相同标记数字被用来标识相应部件。

具体实施方式

如上所述，当前发明涉及沿一个或多个道路的第一获取照明测量。在本发明的各种实施例中，这些测量中的每一个测量具有至少三个与之相关联的值：两个值指定地理位置坐标（纬度和经度）和一个照明测量（照度或亮度）的值。考虑了获得该数据的各种手段。在已经获取传统手动测量的情况下，数据库可以是可用的。一些现代的街道照明系统具有根据街灯的已知的位置和高度以及其勒克斯水平来近似得到街道水平的测量的能力。因此，附加数据库可以与该数据一起是可用的。尽管能够采用这些方法，但它们并未顾及到可能随时间发生的变化（例如，由于机械故障或由于透镜盖的褪色或老化导致的街灯亮度降低）。因此，本发明的优选实施例考虑通过采用一个或多个宿主交通工具上的传感器来获取照明测量，该一个或多个宿主交通工具横穿城市街道，并在沿道路的离散点处获得当前的光水平测量，并将这些测量提供给中央处理单元。标题为“户外照明网络光变化/优化系统（Outdoor Lighting Network Light Change/Optimization System）”的美国专利9113514号描述了这样的系统，通过引用其全部内容的方式将其并入于此。

通过以这种方式使能大规模的照明测量，当前发明可以被用于向城市提供关于其照明设施的见解。也就是说，通过分析沿着不同道路入射的照度水平并且将该信息与道路属性数据库进行匹配，本发明使得能够验证该道路的任何区段是否不满足照明标准。鉴于道路的速度限制，这种标准可以包括所要求的光的最低水平。

一旦获取光测量，本发明的各种实施例就输出反映道路的真实照明条件（包括但不限于照度、照度均匀性、频闪、循环、光度和照明条件的其他独特属性）的不同属性的3D可视化。可视化输出的一示例在图1中示出，其中描绘了城市的一部分的3D模型110。城市的3D建模是本领域众所周知的。当前发明将光测量并入到城市模型中，并将每个测量的照度值绘制为3D空间中的竖直线120。特别地，如示例性输出的部分105中所标识的，所指示的测量是沿阿尔弗莱德·德·缪塞路（Rue Alfred de Musset）的区段获得的。

在本发明的各种实施例中，3D可视化将每个数据点描绘为竖直线，其中每条线的长度可以与照明测量（诸如勒克斯）成固定比率。也就是说，如图1所示出的，具有较大勒克斯值的数据点将具有较高的线，具有较小勒克斯值的数据点将具有较短的线。这种方法可以确保每个数据点的可视化被清晰地呈现给用户，尤其是连续测量的数据点的关系。图1还利用明暗来帮助在视觉上区分测量的光值。在显示的部分130中提供了此明暗的图例。在另外的实施例中，与光高相关联的颜色可以用于此目的。

如图1所描绘，本发明的实施例提供了一种交互式显示，该显示允许每条垂直线是可点击的，以从而检索原始数据条目。也就是说，当用户点击一条线时，会显示弹出信息框140，其提供此数据点的详细信息。因此，如图1所示出的，在显示的部分140中提供了纬度、经度和测量的原始勒克斯值。

每条线表示在此具体位置处收集的勒克斯值。所以，当光数据采样率很高时，两条连续线之间的距离可能非常接近，这可能导致用户将实际上紧密靠拢的一组线看作单条垂直线。显示的交互性质允许放大感兴趣的区域的使用，使得出现单独的离散线，这允许点击单独的线并获得所涉及的位置的相应光数据。

在本工作的另一个实施例中，如果存在多个沿道路横向测量的数据，则数据点可以显示在其测量位置处，如图2所示。也就是说，图2从更垂直、自上而下的角度示出了数据点，其中在输出中示出了在道路的每一侧收集的两条数据轨迹（其中项210和220分别描绘了道路的左侧和右侧）。应当注意的是，虽然所描绘的线（例如，项120）的稍微倾斜的性质允许用户确定其相对高度，但是明暗的使用、以及特别是线的着色使得用户能够更容易地辨别所描绘的点的照明水平。

在本发明的另外的实施例中，自动检查道路的照明条件，以查看它们是否满足或超过设计遵循。然后呈现一图形，以在地图界面上指示详细结果，如图3所图示的。城市公职人员或照明公司人员可以使用这些结果来调整街道上的灯，或者增加光以避免任何安全风险，或者调暗光以节约能源。

在本发明的各种实施例中，图3是使用道路的分类和针对这种分类的街道照明设计规范得出的。在一个这样的实施例中，用户可以预设两个相邻的街道照明杆之间的照度平均值的范围（其中标记为L1、L2、……、L10的点描绘了灯杆方位）。例如，图3中的道路310的遵循范围被设置在7.25勒克斯和12.25勒克斯之间。当前发明可以使用在每两个连续的照明杆之间收集的数据中的所有数据来计算平均照度，并将此平均照度值与遵循范围进行比较。然后可以采用明暗（或着色）来指示两个杆之间的每个块是否满足遵循。 通过示例的方式，图例320描绘了三种类型的明暗：指示所测量的照明低于、满足或超过遵循（分别为项326、324和322）。

本发明的另外的实施例采用自动确定道路的分类并在如图4所例示的显示中呈现该信息。特别地，本发明导入一文件，该文件包含道路名称列表或与每条道路相关联的坐标列表，并且然后自动从在线开放式源中检索每条道路的详细信息。检索到的信息可以包括但不限于道路名称、道路类型（诸如干道、住宅区道路等）、道路的形状和详细位置。在本发明的一个实施例中，然后生成3D地图410，其使用不同类型的颜色或明暗（如在图例420中描绘的）来注释地图上的道路。通常，每种类型的道路都具有其相应的光设计要求。在这种情形下，则可以使用道路的分类来验证具体道路上的照明条件是否满足其设计要求。

如上面注明的，本发明的各种实施例（例如图3）显示相对于沿道路存在的灯杆的位置的测量的照明水平。本发明的另外的实施例采用自动导入照明杆位置信息并将该信息呈现在如图5所例示的显示中。特别地，本发明导入一个或多个文件，这些文件包含照明杆的坐标列表。如图5图示的，本发明然后可以在所描绘的地图510上分析并绘制这些杆的方位（L1-L7、L172-L177）。尽管未图示出，但是考虑所显示的地图可以提供街道名称的覆盖（如在图4中图示的）。这些特征允许用户快速并且清晰地了解照明资产的分布，从而有助于照明设计师更好地规划照明资源。

在确定所要求的照明水平时，各种规范机构对传感器相对于街灯的数量和放置提出了具体要求。然后将产生的传感器测量进行平均以获得相对于适用标准而应用的光测量值。举例来说，在英国，要求15个测量点（根据TR-28规定）。一些欧洲国家要求最少30个测量点（根据EN 13201）。

本发明的另外的实施例确定了需要获得所要求的测量的地点在道路上何处。图6是由这样的实施例生成的示例性显示输出610。它描绘了30个测量点或地点615（在每对相邻的街灯（L1-L10）之间）。如图6中所图示的，标记为VA_i和VB_i的点用于标明相应灯位置（L_i）处的道路宽度。在各种实施例中，本发明可以自动生成所要求的网格点，并提供每个点的坐标以供进一步使用。在图6所描绘的显示中，显示所确定的平均值（例如“58.44 勒克斯”）。进一步地，如在显示中描绘的，相邻的街灯对之间的道路的每个区段就其所确定的平均值是否满足适用标准来着明暗（或着色）。在图6所图示的示例中，所有三个描绘的道路区段均超过了规范遵循水平。

现在将关于图7中提供的流程图来描述上述自动遵循检查过程。如在步骤710处描绘的，系统持续收集街道照明数据。对于每个监视的街道段，就数据的充足性做出决定（步骤720）。如果数据不充足，则将该区域标明为“未完成”，并因此通知收集实体。这样做的一种可能的方式是采用实时地图界面，其可以标明哪个区域需要更多数据。作为结果，获取了附加数据，并且一旦充足，该区域就被标明为“已完成”（步骤730）。

如上所述，除了勒克斯水平之外，每个数据点确定了纬度和经度值。在步骤740处，可以基于原始GPS数据来标识正确的街道名称和基本信息（城市、州、国家）（例如，使用谷歌地图道路API的捕捉道路（Google Maps Roads API-Snap-to-Road）特征，该特征提供了针对给定一组GPS坐标返回最佳拟合道路几何形状（如https://developers.google.com/maps/documentation/roads/intro中所描述的）的功能）。利用从步骤740获得的街道名称和信息，可以在步骤750通过查询外部在线地图提供商或数据库（诸如公开地图（OpenStreetMap，https://www.openstreetmap.org/)、谷歌地图（Google Maps）、微软必应地图（Microsoft Bing Maps）等）来获得更详细的街道信息。此数据可以包括诸如道路类型、宽度、自行车友好度、条件、单向、人行道、车道等的信息。此获得的数据（例如，道路类型（干道、住宅区道路、二级公路、辅路等）然后被用在步骤760处，以检索适用的光设计遵循要求。通常，国家或城市具有为每种类型的街道定义街道照明设计要求的遵循标准和/或规定。此信息是公开可用的。这些规定通常包括街道上的最低光照、平均光照、要在两个照明杆之间测量多少点以及要将测量点放置在何处。利用从步骤750中检索的道路类型，可以确定照明设计遵循。

在所描绘方法中的这一点处，系统具有两组可用数据：（1）街道上收集的光照数据和（2）遵循数据。在从（1）计算出最小值和平均值并与遵循数据（2）进行比较之后，系统可以报告每两个照明杆之间的每个段是否满足遵循标准（步骤790）。

在各种实施例中，系统可以简单地使用在两个杆之间收集的数据点中的所有数据点来计算该段的平均照度。为了满足大多数辖区的遵循标准，要求进行附加的计算，如770-780中描绘的；其中系统将首先生成采样网格（例如，如图6中描绘的点615）。如上面描述的，每个网格点的纬度和经度是已知的。在步骤780处，系统将使用加权平均公式来计算每个网格点的照度值，其中权重由网格点与收集光数据的实际位置之间的距离决定。举例来说，距离网格点较近的收集数据点具有较高的权重，距离网格点较远的数据点具有较低的权重，并且如果数据点的距离大于一定距离（例如2米），则针对该网格点的评价将忽略此数据点。

利用这种方法，可以基于每个网格点的周围的照度来估计其照度值。然后根据遵循标准，可以基于所确定的网格点的照度来计算该道路段的最小和平均照度。然后，根据这些平均和最小计算来确定该道路段对照明要求的遵循。也就是说，遵循定义了必须满足的两种类型的值：

1.整个段区域的平均勒克斯值，其通过使用此区域中的所有网格点计算得出。如果平均值小于遵循要求中定义的某值，则该段未遵循。

2.段区域中的所有网格点的最小勒克斯值。如果最低网格点小于遵循要求中定义的某值，则该段未遵循。

尽管未在附图中图示以避免不必要地使附图杂乱，但是本发明考虑了在地图显示领域中众所周知的各种交互功能。这样的功能包括但不限于各种导航按钮和箭头、放大/缩小功能、下拉菜单、帮助按钮等。因此，举例来说，这样的功能使得查看图5描绘的显示的用户能够简单地向右滚动来得到关于当前未图示的另外灯杆方位的信息。

尽管已经在本文中描述和说明了若干发明实施例，但是本领域普通技术人员将容易设想用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或优点中的一个或多个的多种其他装置和/或结构，并且这种变化和/或修改中的每一个都被认为在本文描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置均意味着是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或能够仅通过常规实验来确定本文描述的具体发明实施例的许多等同方案。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践本发明的实施例。本公开的发明实施例针对本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法中的两个或更多个的任意组合被包括在本公开的发明范围内。

本发明的原理被实现为硬件、固件和软件的任何组合。此外，软件优选地被实现为有形地体现在由部件或某些设备和/或设备的组合组成的程序存储单元或计算机可读存储介质上的应用程序。可以将应用程序上载到包括任何适当架构的机器并由其执行。该计算机平台还可以包括操作系统和微指令代码。本文描述的各种处理和功能可以是微指令代码的一部分或应用程序的一部分，或者是它们的任何组合，其可以由CPU执行，无论是否明确示出了这种计算机或处理器。另外，各种其他外围单元可以连接到计算机平台，诸如附加数据存储单元和打印单元。

如本文所定义和使用的所有定义应被理解为凌驾于字典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义之上。

除非明确指示为相反，否则本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应理解为意味着“至少一个”。

如在说明书和权利要求书中所使用的短语“和/或”应理解为意味着这样结合的元素中的“之一或两者”，即在某些情况下结合地存在而在其他情况下分离地存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即，如此结合的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”短语具体标识的元素之外，可以可选地存在其他元素，无论与那些具体标识的元素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以在一个实施例中仅指A（可选地包括除了B之外的元素）；在另一个实施例中，仅指B（可选地包括除了A之外的元素）；在又一个实施例中，指A和B两者（可选地包括其他元素）；等等。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应被理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应解释为包括性的，即包括若干元素或元素列表中的至少一个（但也包括不止一个）元素，以及可选地包括另外未列出的项目。仅明确指示为相反的术语（诸如“……中仅一个”或“……中恰一个”）或当在权利要求中使用“由……组成”时，将指的是包括若干元素或元素列表中的恰一个元素。一般而言，仅当在排他性术语（诸如“任一”、“……中的一个”、“……中的仅一个”或“……中的恰一个”）之后时，本文所用的术语“或”应解释为指示排他性替代方案（即“一个或另一个而非两者”）。当在权利要求书中使用“基本上由……组成”时，“基本上由……组成”应具有专利法领域中所使用的普通含义。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，提及一个或多个元素的列表的短语“至少一个”应被理解为意味着从该元素列表中的元素的中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不必然包含元素列表内具体列出的每一个元素的至少一个，并且不排除元素列表内元素的任何组合。这个定义还允许：除了短语“至少一个”所指的元素列表内具体标识的元素之外的元素可以可选地存在，无论与那些具体标识的元素有关还是无关。因此，作为一非限制性示例，“A和B中的至少一个”（或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地“A和/或B中的至少一个”）可以在一个实施例中指代存在至少一个（可选地包含超过一个）A，不存在B（以及可选地包含除B以外的元素）；在另一个实施例中，指代存在至少一个（可选地包含超过一个）B，不存在A（以及可选地包含除A以外的元素）；在又一个实施例中，指代至少一个（可选地包含超过一个）A，以及至少一个（可选地包含超过一个）B（以及可选地包含其他元素）；等等。

还应理解的是，除非明确指示为相反，否则在本文要求保护的任何包含多于一个步骤或动作的方法中，该方法的步骤或动作的顺序不必然受限于该方法的步骤或动作被记载的顺序。

在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡短语（诸如“包括”、“包含”、“承载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“构成有”和类似短语）应理解为开放式的，即意味着包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所陈述的，仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”应分别是封闭式的或半封闭式的过渡短语。

Claims (15)

1.一种管理道路表面的一个或多个区段的对照明要求的遵循的方法，其中所述一个或多个区段包括一个或多个灯，所述方法包括：

收集光测量数据和对应的与每个所收集的光测量相关联的GPS确定的位置；

创建描绘所述道路的一个或多个区段的显示；

针对所述道路的给定区段确定其分类；

获得这种分类的规范照明勒克斯标准；

确定每个区段的对规范照明要求的遵循水平；以及

在所述显示上可视化地描绘所述道路的一个或多个区段的遵循水平。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于相应区段中的遵循水平调节所述一个或多个灯的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述可视化地描绘的步骤包括明暗或颜色编码以指示所述一个或多个区段的遵循水平。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述显示是三维（3D）显示，并且所述可视化地描绘的步骤包括在所述3D显示上叠加亮度值中的至少一些亮度值的指示，其中所述亮度值中的至少一些亮度值的大小通过垂直线来指示。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述3D显示通过与所述道路的一个或多个区段相关联的垂直线的线型或颜色来指示每个所描绘的区段的遵循水平。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定沿所述道路的给定区段的灯杆的方位并且在所述显示上指示这些方位；以及，

在所述显示上指示相对于所述灯杆方位的测试点，所述测试点是所述规范要求所要求的。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

通过在至少一个位置的光测量数据上执行加权功能来确定每个测试点处的估计的光亮度值，所述加权基于所述位置与所述测试点的接近度。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

使用为所述道路的区段确定的估计的光亮度值来在所述显示上描绘平均勒克斯读数；以及，

基于所述平均勒克斯读数在所述显示上提供所述道路的所述区段是否满足所述照明勒克斯标准的指示。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

在所述显示上描绘为所述道路的区段确定的估计的光亮度值的最小勒克斯读数；以及，

基于所述最小勒克斯读数在所述显示上提供所述道路的所述区段是否满足所述照明勒克斯标准的指示。

10.一种用于管理在沿所述道路表面的一个或多个区段的位置处测量的光亮度值的系统，其中所述一个或多个区段包括一个或多个灯，所述系统包括：

中央处理器；

移动设备，配备有GPS功能，用于获得沿道路的一个或多个区段的光亮度值和那些值被获得的位置；

通信系统，在操作上连接所述中央处理器和所述移动设备；

数据库，包括所述道路的所述一个或多个区段的分类和每个道路分类的规范照明勒克斯标准；

显示设备，用于描绘所述道路的一个或多个区段的显示；以及，

其中所述中央处理器确定每个区段对规范照明要求的遵循水平，并且使所述显示可视化地图示所述道路的一个或多个区段的遵循水平。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括：

所述中央处理器确定沿所述道路的给定区段的灯杆的方位，并且在所述显示上指示相对于所述灯杆方位的测试点，所述测试点是所述规范要求所要求的。

12.根据权利要求11所述的系统，进一步包括：

所述中央处理器通过在至少一个位置的光测量数据上执行加权功能来确定每个测试点处的估计的光亮度值，所述加权基于所述位置与所述测试点的接近度；以及，

其中所述估计的光亮度值被用于确定对规范要求的遵循。

13.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：

所述显示使用为所述道路的区段确定的估计的光亮度值来描绘平均勒克斯读数；以及

所述显示基于所述平均勒克斯读数在所述显示上提供所述道路的区段是否满足所述照明勒克斯标准的指示。

14.根据权利要求12所述的系统，进一步包括：

所述显示描绘为所述道路的区段确定的估计的光亮度值的最小勒克斯读数；以及，

所述显示基于所述最小勒克斯读数在所述显示上提供所述道路的区段是否满足所述照明勒克斯标准的指示。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有多个程序代码部分，所述多个程序代码部分在运行时施行根据权利要求1所述的方法。

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