CN103607830A - 公路led隧道灯的自适应控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公路LED隧道灯的自适应控制方法及装置，通过传感器采集公路隧道当前路段的车辆通行情况及亮度信息，将采集的信息通过基于FPGA的控制核心单元进行运算和处理，算法预设在LED灯具控制器内，根据前一级的输出控制编码信息，即下一级的输入控制编码信息来判断本级LED灯具控制器控制的LED隧道灯所述路段，从而选择相应的算法，使LED灯具控制器作为通用组件，适用于隧道的任何路段。本发明基于FPGA技术，通过FPGA片上系统作LED灯具控制器，利用LED灯具控制器控制隧道中各路段的LED灯，将LED灯具控制器采用逐级连接的方式，利用前一级LED灯具控制器的编码信息为后一级的LED灯具控制器提供控制数据，能更好的实现自适应控制及节能。

Description

公路LED隧道灯的自适应控制方法及装置
技术领域
本发明涉及公路照明技术领域，尤其是一种公路LED隧道灯的自适应控制方法及装置。
背景技术
目前，随着公路建设的发展，长隧道及特长隧道不断增多，而公路隧道的照明问题也随之而来。现在的公路隧道由于距离较长，通常需要设置较多的照明灯，而由于这些照明灯通常是采用统一控制的方式，而且其亮度也无法自动调节，由于隧道内照明灯的照明亮度与隧道外自然光亮度之间可能存在差异，因此在汽车进入隧道时，由于光照变化较大，司机会一时适应不了，感觉洞口很黑，无法辨清道路状况而产生“黑洞效应”，这会使得驾驶员容易对速度和距离的判断产生偏差，带来及其严重隐患。但是，如果只是增加隧道内的照明亮度，在汽车离开隧道时，则可能产生“白洞效应”，而且增加隧道内的照明亮度也意味着电耗的增加，同时还没有解决存在的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是：提供一种公路LED隧道灯的自适应控制方法及装置，它能根据隧道中的车辆通行情况及亮度情况自动控制隧道内的LED灯的亮度，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：公路LED隧道灯的自适应控制方法，通过传感器采集公路隧道当前路段的车辆通行情况及亮度信息，将采集的信息通过基于FPGA的控制核心单元进行数据运算和处理，即根据运算结果来对当前路段的LED隧道灯进行亮度调节，并产生下一级的输入控制编码信息，下一级LED灯具控制器又根据接收到的输入控制编码信息解读出当前路段应该达到的亮度信息，并结合当前路段的实时亮度信息及通行情况信息来自动调整算法，依据运算结果对其控制路段的LED隧道灯进行控制，从而实现公路LED隧道灯的自适应控制。
所述的自动调整算法是，算法预设在LED灯具控制器内，根据前一级的输出控制编码信息，即下一级的输入控制编码信息来判断本级LED灯具控制器控制的LED隧道灯所述路段，从而选择相应的算法，使LED灯具控制器作为通用组件，适用于隧道的任何路段。
自适应LED隧道灯控制系统，包括LED灯具控制器，前一级的LED灯具控制器与后一级LED灯具控制器连接，LED灯具控制器为基于FPGA的控制核心单元；在LED灯具控制器上连接有隧道路段通行情况传感器及隧道灯光实时亮度传感器。
在最前一级的LED灯具控制器上连接有自然光检测量化单元，在自然光检测量化单元上连接有自然光亮度传感器。
LED灯具控制器连接一组LED隧道灯。LED灯具控制器单独应用于较短隧道，也可以由两个以上LED灯具控制器构成较长隧道照明控制系统。
各LED灯具控制器之间的连接为无线信号联接或有线总线连接。
LED隧道灯控制器”基于FPGA的控制核心单元，即其运算器、控制器、缓存等均在FPGA片上完成，特点是运算和控制的处理速度快，静态耗电少，还可以降低控制器的故障率。
（1）“运算器”用于输入控制信号与隧道路段实时照度信号的信息综合，一方面产生该路段的实际照明控制信号；另一方面产生下一级LED隧道灯控制器的亮度控制信号。
（2）“控制器”将运算器送来的实际照明控制信号转换为PWM信号去控制LED灯组调光，使其达到该路段的设计照明标准亮度。
（3）“输入控制编码信息”是前级处理单元的输出控制信号，是包含了隧道外自然光照度信息、是否有车通行、该控制器工作于哪一个隧道路段等的一组信息编码。
（4）“路段控制”根据输入控制编码信息判断该LED隧道灯具控制器工作于哪个隧道路段（入口、过度、中间），并启用相应算法，通过运算器计算产生该组LED隧道灯的亮度控制信号，同时算出下一组LED隧道灯应该达到的亮度标准的编码信息。
（5）“强制跳线”，如果控制器是工作于隧道的出口过渡段、出口段，即通过跳线来标记，以实现算法转换。
LED灯具控制器通过运算，产生用于输入控制信号与隧道路段实时照度信号的信息综合，一方面产生该路段的实际照明控制信号，并将实际照明控制信号转换为PWM信号去控制LED灯组调光，使其达到该路段的设计照明标准亮度；另一方面产生下一级LED隧道灯控制器的亮度控制信号，形成下一级LED隧道灯控制器的“输入控制编码信息”，它是包含了隧道外自然光照度信息、是否有车通行、该控制器工作于哪一个隧道路段等的一组信息编码。
根据实际需要，将连接在不同路段的LED灯上LED隧道灯控制器划分为入口、过度及中间，并通过输入编码信息的设别启用相应算法，通过LED隧道灯控制器计算产生该组LED隧道灯的亮度控制信号，同时算出下一组LED隧道灯应该达到的亮度标准的编码信息。
对于工作于隧道的出口过渡段及出口段的LED隧道灯控制器需要通过跳线来标记，以实现算法转换。
隧道路段通行情况传感器用于检测该路段是否有车通行，此信号决定是否点亮本隧道路段和下一路段的照明灯。
隧道灯光实时亮度传感器用于检测该路段的实际照明亮度情况，信号反馈给控制器去调整算法，用以改善因隧道灯光衰，车流量过大引起的尘埃、烟雾等造成的隧道路段照明亮度不足的问题，也是防止隧道过度照明而浪费能源的关键技术。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明基于FPGA技术，通过片上系统设计作LED灯具控制器的控制核心单元，利用LED灯具控制器控制隧道中各段的LED灯，将LED灯具控制器采用逐级连接的方式，利用前一级LED灯具控制器输出的编码信息为后一级的LED灯具控制器提供算法控制依据，能更好的实现自适应控制及节能。本发明结构简单，成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例：公路LED隧道灯的自适应控制方法，通过传感器采集公路隧道当前路段的车辆通行情况及亮度信息，将采集的信息通过基于FPGA的控制核心单元进行数据运算和处理，即根据运算结果来对当前路段的LED隧道灯进行亮度调节，并产生下一级的输入控制编码信息，下一级LED灯具控制器又根据接收到的输入控制编码信息解读出当前路段应该达到的亮度信息，并结合当前路段的实时亮度信息及通行情况信息来自动调整算法，依据运算结果对其控制路段的LED隧道灯进行控制，从而实现公路LED隧道灯的自适应控制；算法预设在LED灯具控制器内，根据前一级的输出控制编码信息，即下一级的输入控制编码信息来判断本级LED灯具控制器控制的LED隧道灯所述路段，从而选择相应的算法，使LED灯具控制器作为通用组件，适用于隧道的任何路段。
自适应LED隧道灯控制系统的结构如图1所示，包括LED灯具控制器1，也可以是两个以上LED灯具控制器1组成的系统，前一级的LED灯具控制器1与后一级LED灯具控制器1连接，LED灯具控制器1为基于FPGA的控制核心单元；在LED灯具控制器1上连接有隧道路段通行情况传感器2及隧道灯光实时亮度传感器3；在最前一级的LED灯具控制器1上连接有自然光检测量化单元4，在自然光检测量化单元4上连接有自然光亮度传感器5。将LED灯具控制器1与对应的LED隧道灯组6连接起来。

Claims (6)

1.一种公路LED隧道灯的自适应控制方法，其特征在于：通过传感器采集公路隧道当前路段的车辆通行情况及亮度信息，将采集的信息通过基于FPGA的控制核心单元进行数据运算和处理，即根据运算结果来对当前路段的LED隧道灯进行亮度调节，并产生下一级的输入控制编码信息，下一级LED灯具控制器又根据接收到的输入控制编码信息解读出当前路段应该达到的亮度信息，并结合当前路段的实时亮度信息及通行情况信息来自动调整算法，依据运算结果对其控制路段的LED隧道灯进行控制，从而实现公路LED隧道灯的自适应控制。
2.根据权利要求1所述的公路LED隧道灯的自适应控制方法，其特征在于：所述的自动调整算法是，算法预设在LED灯具控制器内，根据前一级的输出控制编码信息，即下一级的输入控制编码信息来判断本级LED灯具控制器控制的LED隧道灯所述路段，从而选择相应的算法，使LED灯具控制器作为通用组件，适用于隧道的任何路段。
3.一种自适应LED隧道灯控制系统，包括LED灯具控制器（1），其特征在于：前一级的LED灯具控制器（1）与后一级LED灯具控制器（1）连接，LED灯具控制器（1）为基于FPGA的控制核心单元；在LED灯具控制器（1）上连接有隧道路段通行情况传感器（2）及隧道灯光实时亮度传感器（3）。
4.根据权利要求3所述的自适应LED隧道灯控制系统，其特征在于：在最前一级的LED灯具控制器（1）上连接有自然光检测量化单元（4），在自然光检测量化单元（4）上连接有自然光亮度传感器（5）。
5.根据权利要求3所述的自适应LED隧道灯控制系统，其特征在于：LED灯具控制器（1）连接一组LED隧道灯。
6.根据权利要求3所述的自适应LED隧道灯控制系统，其特征在于：各部件之间的连接为无线信号联接或有线总线连接。
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