CN102300366B - 一种双控式led隧道照明节能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双控式LED隧道照明节能控制器。本发明包括LED照度调节模块、供电控制模块、车流量检测模块、自然光跟踪模块、载波通信模块和显示模块。供电控制模块给LED照度调节模块提供电压，车流量检测模块检测进入隧道车辆通行数量，自然光跟踪模块采集当前自然光亮度信息，车流量检测模块检测和自然光跟踪模块的输出通过载波通信模块传给LED照度调节模块，LED照度调节模块根据车辆数量以及自然光亮度信息，控制隧道内LED灯具，实现对LED灯进行无级调光控制，显示模块实时显示当前隧道内车流量情况。本发明采用车流量检测模块和自然光跟踪模块实现双控式调光，使得照明系统更加智能化。

Description

一种双控式LED隧道照明节能控制器

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，特别是涉及一种采用嵌入式计算机技术和计算机信号处理技术的双控式隧道照明节能控制器。 

背景技术

在公路养护经费支出中，假如不考虑遭遇自然灾害或超载等人为因素破坏而必须修复的情况下，那么隧道照明支出将占据较大的比重。随着我国综合国力的不断增强，新建或改建公路的建设理念也从80年代前的遇山盘山改为遇山穿洞，在设计中放大了转变半径，平缓了坡度，提高行驶速度，缩短了行车距离。在给人们带来快捷降耗的同时却增加了养护的成本，即产生的巨额隧道照明支出。长期以来，巨额隧道照明支出与安全行车之间的矛盾一直困扰着隧道的管理者和经营者。有的隧道经营者为了降低照明电费的支出，不顾隧道内的行车安全无故少开灯，入夜后干脆不开灯。导致隧道内存在着较大的安全隐患，这种为降低隧道的营运成本，依靠少开灯或不开灯的做法是非常不理智和冒险的。要想真正降低隧道营运成本必须要采取科技的手段，这也是今后一个时期低碳交通和隧道照明节能的方向。

LED灯以其低能耗、高效率、节能、环保和长寿命的特点，在照明行业得到广泛应用。长期以来在公路隧道照明灯具中高压钠灯一直占据着主导地位，但和LED灯比较，高压钠灯存在着很多不足的地方，如功率因素较低，亮度无法随着交通流量的变化可调，不利于节能。而LED光源耗电少、能耗高、亮度可无极调节，是隧道照明节能控制的首选光源。

发明内容

本发明的目的在于针对隧道照明系统存在的过度照明、洞口亮度不够导致安全隐患等缺点，提供一种节能效果更好、可靠性更高的双控式LED隧道照明节能控制器。 

一种双控式LED隧道照明节能控制器包括LED照度调节模块、供电控制模块、车流量检测模块、自然光跟踪模块、载波通信模块和显示模块。供电控制模块给LED照度调节模块提供5V电压，车流量检测模块检测进入隧道车辆通行数量，自然光跟踪模块采集当前自然光亮度信息，车流量检测模块检测和自然光跟踪模块的输出通过载波通信模块传给LED照度调节模块，LED照度调节模块根据车流量检测模块检测到的车辆数量以及自然光跟踪模块采集的自然光亮度信息，控制隧道内LED灯具，实现对LED灯进行无级调光控制，LED照度调节模块通过显示模块实时显示当前隧道内车流量情况。

所述的车流量检测模块包括两个激光发射端和两个激光接收端；两个激光发射端均由12V电源供电；激光发射端、激光接收端采用对射式激光探测器组，第一激光发射端和第二激光发射端分别发射激光束，第一激光接收端接收车辆车头通过时激光束通断所产生的开关量信号，第二激光接收端接收车辆车尾通过时激光束通断所产生的开关量信号。

所述的自然光跟踪模块主要包括自然光变送器、直流0～5V信号输入接口和分压模块；自然光变送器信号采集自然光，送到直流0～5V信号输入接口，经过分压处理后，通过载波通信模块送到LED照度调节模块的模数转换器进行AD采样。

所述的载波通信模块包括CPU、锁相环分频器、EPLD芯片、载波发送模块、载波接收模块、电力线接口、用户接口以及RS485总线；锁相分频器负责载波频点的锁定功能，用于给EPLD芯片提供时钟信号，EPLD芯片负责载波信号的调制解调，一方面通过载波发送模块传输给电力线接口，另一方面调制解调信号传输给CPU，并通过RS485总线用于与用户接口连接；所述的EPLD芯片包含载波通信模块的输入口，用户接口为载波通信模块的输出口。

所述的LED照度调节模块包括处理器和DAC输出控制模块；处理器采用ATMEGA8，处理器对两个激光接收端送来的信号进行分析及处理，并根据接收信号的先后顺序判断过往车辆的数量及行驶方向，同时处理器读取自然光跟踪模块输出数据，做平均值计算得出光亮度值，根据光的亮度，通过DAC输出控制模块实现对LED灯的亮度进行调节，自然光亮度值可通过显示模块显示。

本发明具有的有益效果是：本发明采用车流量检测模块和自然光跟踪模块实现双控式调光，使得系统更加智能化；本发明实现的控制器节能效果更好，稳定性更高。

附图说明

图1是系统结构图。

图2是车流量检测模块结构图。

图3是自然光跟踪模块结构图。

图4是载波通信原理图。

图5是LED照度调节模块结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种双控式LED隧道照明节能控制器，包括LED照度调节模块4、供电控制模块5、车流量检测模块1、自然光跟踪模块2、载波通信模块3和显示模块7。供电控制模块5给LED照度调节模块3提供5V电压，车流量检测模块1检测进入隧道车辆通行数量，自然光跟踪模块2采集当前自然光亮度信息，车流量检测模块检测1和自然光跟踪模块2的输出通过载波通信模块3传给LED照度调节模块4，LED照度调节模块4根据车流量检测模块1检测到的车辆数量以及自然光跟踪模块2采集的自然光亮度信息，控制隧道内LED灯具6，实现对LED灯具6进行无级调光控制，LED照度调节模块4通过显示模块7实时显示当前隧道内车流量情况。

如图2所示，车流量检测模块1包括两个激光发射端A和B和两个激光接收端A和B；激光发射端A和激光发射端B均由12V电源供电；激光发射端、激光接收端采用对射式激光探测器组，发射端A和发射端B分别发射激光束，接收端A接收车辆车头通过时激光束通断所产生的开关量信号，接收端B接收车辆车尾通过时激光束通断所产生的开关量信号。

具体做法是在隧道口两端依次共装有四组车流量检测模块，进行编号，LED照度调节模块通过激光束产生的开关量信号判定是否有车辆经过隧道并对通过隧道的车辆计数统计，同时LED照度调节模块会根据隧道内车辆的数量及隧道外自然光照度，实时调节LED照度，使之与外界自然光照度匹配。显示模块可以实时显示隧道内车流量，通过进行显示参数设置可显示任一时间段车流量情况。

如图3所示，自然光跟踪模块主要包括自然光变送器、直流0～5V信号输入接口和分压模块；自然光变送器信号采集自然光，送到直流0～5V信号输入接口，经过分压处理后，通过载波通信模块送到LED照度调节模块处理器的模数转换器进行AD采样。

如图4所示，载波通信模块包括CPU、锁相环分频器、EPLD芯片、载波发送模块、载波接收模块、电力线接口、用户接口以及RS485总线；锁相分频器负责载波频点的锁定功能，用于给EPLD芯片提供时钟信号，EPLD芯片负责载波信号的调制解调，一方面通过载波发送模块传输给电力线接口，另一方面调制解调信号传输给CPU，并通过RS485总线用于与用户接口连接；所述的EPLD芯片包含载波通信模块的输入口，用户接口为载波通信模块的输出口。载波发送使用3档功率抽头，分别为高、中、低，分别与电力线接口1、2、3上，载波接收负责耦合电力线上的载波调制信号；CPU负责和终端设备进行数据交换，并对EPLD芯片的调制解调数据进行分析处理。

如图5所示，LED照度调节模块包括处理器和DAC输出控制模块；处理器采用ATMEGA8，处理器对两个激光接收端送来的信号进行分析及处理，并根据接收信号的先后顺序判断过往车辆的数量及行驶方向，同时处理器读取自然光跟踪模块输出数据，做平均值计算得出光亮度值，根据光的亮度，通过DAC输出控制模块实现对LED灯的亮度进行调节，自然光亮度值可通过显示模块显示。LED照度调节模块有7个档位设定，分别设定7中不同的外界自然光亮度值，LED照度调节模块自动根据当前采集到的自然光亮度值来选择对应的DAC输出控制模块的信号来控制隧道LED灯具的照度，当有车过往隧道时则自动根据外界自然光的亮度来匹配隧道内的照度，当无车过往隧道时则以设定的最低照度进行照明。

Claims (1)

1.一种双控式LED隧道照明节能控制器，包括LED照度调节模块、供电控制模块、车流量检测模块、自然光跟踪模块、载波通信模块和显示模块，其特征在于：供电控制模块给LED照度调节模块提供5V电压，车流量检测模块检测进入隧道车辆通行数量，自然光跟踪模块采集当前自然光亮度信息，车流量检测模块检测和自然光跟踪模块的输出通过载波通信模块传给LED照度调节模块，LED照度调节模块根据车流量检测模块检测到的车辆数量以及自然光跟踪模块采集的自然光亮度信息，控制隧道内LED灯具，实现对LED灯进行无级调光控制，LED照度调节模块通过显示模块实时显示当前隧道内车流量情况；

所述的车流量检测模块包括两个激光发射端和两个激光接收端；两个激光发射端均由12V电源供电；激光发射端、激光接收端采用对射式激光探测器组，第一激光发射端和第二激光发射端分别发射激光束，第一激光接收端接收车辆车头通过时激光束通断所产生的开关量信号，第二激光接收端接收车辆车尾通过时激光束通断所产生的开关量信号；

所述的自然光跟踪模块主要包括自然光变送器、直流0～5V信号输入接口和分压模块；自然光变送器信号采集自然光，送到直流0～5V信号输入接口，经过分压处理后，通过载波通信模块送到LED照度调节模块的模数转换器进行AD采样；

所述的载波通信模块包括CPU、锁相环分频器、EPLD芯片、载波发送模块、载波接收模块、电力线接口、用户接口以及RS485总线；锁相环分频器负责载波频点的锁定功能，用于给EPLD芯片提供时钟信号，EPLD芯片负责载波信号的调制解调，一方面通过载波发送模块传输给电力线接口，另一方面调制解调信号传输给CPU，并通过RS485总线用于与用户接口连接；所述的EPLD芯片包含载波通信模块的输入口，用户接口为载波通信模块的输出口；

所述的LED照度调节模块包括处理器和DAC输出控制模块；处理器采用ATMEGA8，处理器对两个激光接收端送来的信号进行分析及处理，并根据接收信号的先后顺序判断过往车辆的数量及行驶方向，同时处理器读取自然光跟踪模块输出数据，做平均值计算得出光亮度值，根据光的亮度，通过DAC输出控制模块实现对LED灯的亮度进行调节，自然光亮度值可通过显示模块显示。

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