CN104918366A - 一种隧道照明智能控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隧道照明智能控制系统及控制方法，包括洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器、隧道灯、调光控制器、区段主控器和上位机；上述的洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器分别通过ZigBee模块与区段主控器无线通信，并分别将洞外亮度值、洞内亮度值、车速和车流量发送给区段主控器；区段主控器通过ZigBee模块与调光控制器无线通信，还通过GPRS模块与上位机无线通信；区段主控器根据上位机发送来的调光控制指令，控制调光控制器调节隧道灯的工作状态。本发明实现无级调光，减少不必要的电能浪费，创造良好的隧道视觉环境；减少布线浪费，且传输信号不受线路连续性和电压影响，控制操作方便。

Description

一种隧道照明智能控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及照明领域，具有涉及一种隧道照明智能控制系统及控制方法。

背景技术

隧道照明分为入口段、过渡段、中间段和出口段四个区段，过渡段有两个，分别设置在中间段前后。常规隧道照明控制系统用PLC系统实现控制，通常是按照设计的最大交通量进行这种控制方式的，这种控制方式常规来说有4级控制模式（阴天、晴天、重阴天、多云），基本照明段有白天和黑夜2级控制。有些结合了光感控制，即达到设定照度值便会自动亮灯灭灯。但是这种分级控制模式过于简单，不能及时根据隧道环境的实际情况作出调整，造成电能浪费，或者照明效果不理想而引发交通事故。另外，由于隧道照明的特殊性，在出入洞口会使司机产生黑洞和白洞效应，为消除司机的“暗适应”与“明适应”等视觉问题，需在入口段和出口段加强照明，这样会非常浪费电，且照明效果不佳。

另一方面，PLC信号传输有诸多缺点，如：配电变压器对电路载波信号有阻隔作用，以致电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传输；三相电力线间有很大信号损失；电力线存在本身固有的脉冲干扰；电力线对载波信号造成高削减。另外，布线回路复杂繁琐，浪费严重，使用不方便。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种根据隧道内外亮度、车速、车流量等条件进行自适应无极调光，节电环保，简化布线的隧道照明智能控制系统及控制方法。

本发明的技术方案是：一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，包括：

洞外亮度计，用于检测洞外亮度；

洞内区段亮度计，用于检测洞内各区段亮度；

雷达车辆检测器，用于检测车辆的车速和车流量；

隧道灯，用于隧道照明；

调光控制器，与隧道灯电连接，用于调节隧道灯的工作状态；工作状态包括开关、变亮或变暗；

区段主控器，用于接收洞外亮度检测值、洞内各区段亮度检测值、车速和车流量检测值，并将上述各检测值传输给上位机；区段主控器还根据上位机传输来的调光控制指令控制调光控制器调节隧道灯的工作状态；

上位机，根据接收到的洞外亮度检测值、洞内各区段亮度检测值、车速和车流量检测值发送调光控制指令给区段主控器，还接收外部的控制指令，根据外部的控制指令调整隧道灯的工作状态；

上述的洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器分别通过ZigBee模块与区段主控器无线通信；区段主控器通过ZigBee模块与调光控制器无线通信；区段主控器通过GPRS模块与上位机无线通信。

进一步地，上述的隧道灯包括入口段隧道灯、过渡段Ⅰ隧道灯、过渡段Ⅱ隧道灯、中间段隧道灯和出口段隧道灯。

进一步地，上述的区段主控器包括入口段主控器、过渡段Ⅰ主控器、过渡段Ⅱ主控器、中间段主控器和出口段主控器。

进一步地，上述的洞内区段亮度计包括入口段亮度计、过渡段Ⅰ亮度计、过渡段Ⅱ亮度计、中间段亮度计和出口段亮度计；入口段亮度计与入口段主控器无线连接，过渡段Ⅰ亮度计与过渡段Ⅰ主控器无线连接，过渡段Ⅱ亮度计与过渡段Ⅱ主控器无线连接，中间段亮度计与中间段主控器无线连接，出口段亮度计与出口段主控器无线连接。

进一步地，上述的上位机连接有报警器，当隧道状态异常时，该报警器报警。

进一步地，上述的调光控制器还将隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态信息发送给区段主控器。

进一步地，上述的区段主控器连接有报警器，当隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态信息异常时，该报警器报警。

一种隧道照明智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，初始化系统各模块；

步骤2，洞外亮度计检测洞外亮度，并将洞外亮度检测值传输给区段主控器；洞内区段亮度计检测洞内各区段亮度，并将洞内亮度检测值传输给所在区段内的区段主控器；雷达车辆检测器检测车辆的车速和车流量，并将车速和车流量检测值传输给区段主控器；区段主控器将接收到的上述各检测值传输给上位机；

步骤3，上位机判断是否启动手动控制，若启动手动控制，则操作人员自行指定上位机输出结果，程序结束；否则进行步骤4；

步骤4，上位机根据接收到的步骤2中的各检测值判断隧道状态是否正常，若不正常，上位机调用特殊状态程序，并控制与上位机连接的报警器报警；否则进行步骤5；

步骤5，上位机根据接收到的步骤2中的各检测值，调用自动调光控制程序计算各区段隧道灯的逻辑控制数据，并发送调光控制指令给区段主控器；区段主控器根据接收到的调光控制指令，控制对应的隧道灯调节工作状态；

步骤6，调光控制器将隧道灯的工作参数发送给对应的区段控制器，区段控制器根据隧道灯的工作参数判断隧道灯是否正常，若不正常，则区段主控器控制与区段主控器连接的报警器报警，并关闭异常的隧道灯，同时区段主控器将报警信息发送给上位机并进行步骤7；否则，区段主控器将隧道灯正常的信息发送给上位机并进行步骤8；

步骤7，上位机判断是否有外界触发停止程序，若有，程序结束，若没有，则返回步骤2；

步骤8，上位机判断是否有外界触发停止程序，若有，程序结束，若没有，则间隔3~4分钟后返回步骤2。

进一步地，步骤6中所述的隧道灯的工作参数包括隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态。

进一步地，步骤8中，若上位机未检测到外界触发停止程序，则间隔3.5分钟后返回步骤2。

本发明提供的一种隧道照明智能控制系统及控制方法，与现有技术相比，有以下有益效果：上位机根据洞内外亮度、车辆的车速和车流量等信息实时调控隧道灯的工作状态，实现无级调光，减少不必要的电能浪费，创造良好的隧道视觉环境，预防隧道内交通事故的发生；另一方面，各器件间采用无线通信，减少布线浪费，且传输信号不受线路连续性和电压影响，控制操作方便。

附图说明

图1是本发明具体实施例工作原理总示意图。

图2是本发明具体实施例工作原理具体示意图。

图3是本发明智能控制系统控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1和图2所示，本发明提供的一种隧道照明智能控制系统，包括洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器、隧道灯、调光控制器、区段主控器和上位机。

洞外亮度计，用于检测洞外亮度。

洞内区段亮度计，用于检测洞内各区段亮度；洞内区段亮度计包括分别检测入口段、过渡段Ⅰ、过渡段Ⅱ、中间段、出口段亮度的入口段亮度计、过渡段Ⅰ亮度计、过渡段Ⅱ亮度计、中间段亮度计和出口段亮度计。

雷达车辆检测器，用于检测车辆的车速和车流量。

隧道灯，用于隧道照明；隧道灯包括分别设置在入口段、过渡段Ⅰ、过渡段Ⅱ、中间段、出口段的入口段隧道灯、过渡段Ⅰ隧道灯、过渡段Ⅱ隧道灯、中间段隧道灯和出口段隧道灯；各个区段均设置多台隧道灯，每台隧道灯均连接一调光控制器。

调光控制器，与隧道灯电连接，用于调节隧道灯的工作状态；工作状态包括开关、变亮或变暗；另外，调光控制器还将隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态信息发送给区段主控器，当隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态信息异常时，区段主控器控制与区段主控器连接的报警器报警，以便工作人员及时处理隧道灯故障，提高工作效率。

区段主控器，用于接收洞外亮度检测值、洞内各区段亮度检测值、车速和车流量检测值，并将各检测值传输给上位机；区段主控器还根据上位机传输来的调光控制指令控制调光控制器调节隧道灯的工作状态；区段主控器包括入口段主控器、过渡段Ⅰ主控器、过渡段Ⅱ主控器、中间段主控器和出口段主控器；其中入口段主控器与入口段亮度计无线连接，过渡段Ⅰ主控器与过渡段Ⅰ亮度计无线连接，过渡段Ⅱ主控器与过渡段Ⅱ亮度计无线连接，中间段主控器与中间段亮度计无线连接，出口段主控器与出口段亮度计无线连接。

上位机，根据接收到的洞外亮度检测值、洞内各区段亮度检测值、车速和车流量检测值发送调光控制指令给区段主控器；上位机还接收外部的控制指令，根据外部的控制指令调整隧道灯的工作状态；即当系统出现故障时，可由操作人员自行指定上位机的输出结果；另外，上位机还连接有报警器，当隧道状态异常时，该报警器报警。

上述的洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器、调光控制器、区段主控器均连接有ZigBee模块，洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器、和调光控制器均通过ZigBee模块与区段主控器无线通信；另外，区段主控器连接有GPSR模块，区段主控器通过GPRS模块与上位机无线通信，以保证信号快速准确地传输。

如图3是隧道照明智能控制系统的控制步骤：

步骤1，初始化系统各模块；

步骤2，洞外亮度计检测洞外亮度，并将洞外亮度检测值传输给各区段主控器；洞内区段亮度计检测洞内各区段亮度，并将洞内亮度检测值传输给所在区段内的区段主控器；雷达车辆检测器检测车辆的车速和车流量，并将车速和车流量检测值传输给区段主控器，区段主控器将接收到的上述各检测值传输给上位机；

步骤3，上位机判断是否启动手动控制，若启动手动控制，则操作人员自行指定上位机输出结果，程序结束；否则进行步骤4；

步骤4，上位机根据接收到的步骤2中的各检测值判断隧道状态是否正常，若不正常，上位机调用特殊状态程序，并控制与上位机连接的报警器报警；否则进行步骤5；

步骤5，上位机根据接收到的步骤2中的各检测值，调用自动调光控制程序计算各区段隧道灯的逻辑控制数据，并发送调光控制指令给区段主控器；区段主控器根据接收到的调光控制指令，控制对应的隧道灯调节工作状态；

步骤6，调光控制器将隧道灯的工作参数发送给对应的区段控制器，区段控制器根据隧道灯的工作参数判断隧道灯是否正常，若不正常，则区段主控器控制与区段主控器连接的报警器报警，并关闭异常的隧道灯，同时区段主控器将报警信息发送给上位机并进行步骤7；否则，区段主控器将隧道灯正常的信息发送给上位机并进行步骤8；

步骤7，上位机判断是否有外界触发停止程序，若有，程序结束，若没有，则返回步骤2；

步骤8，上位机判断是否有外界触发停止程序，若有，程序结束，若没有，则间隔3~4分钟后返回步骤2。

优选的，由于频繁调光不利于人眼适应且容易浪费电，上述步骤8中，当上位机未检测到外界触发停止程序时，系统间隔3.5分钟后返回步骤2重新调光，若车辆按正常速度行驶，可保证车辆在通过隧道时至多经历一次调光，便于司机适应隧道内的照明，给司机创造良好的行驶环境，同时节省用电，减少成本。

上述步骤6中隧道灯的工作参数包括隧道灯的输入电流、输入电压和开关状态，当隧道灯工作参数异常时，区段主控器将报警信息发送给上位机，并控制报警器报警，可以及时通知操作人员隧道灯异常，有利于操作人员及时作出处理。另外，隧道灯异常，必然造成光照不均匀或照明效果不佳，通过步骤7重新进行调光，可及时调整隧道照明，避免隧道灯异常带来的安全隐患。若隧道灯异常时，无车辆通行，也可如步骤7中先停止程序，及时维修。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，包括：

洞外亮度计，用于检测洞外亮度；

洞内区段亮度计，用于检测洞内各区段亮度；

雷达车辆检测器，用于检测车辆的车速和车流量；

隧道灯，用于隧道照明；

调光控制器，与隧道灯电连接，用于调节隧道灯的工作状态；工作状态包括开关、变亮或变暗；

区段主控器，用于接收洞外亮度检测值、洞内各区段亮度检测值、车速和车流量检测值，并将上述各检测值传输给上位机；区段主控器还根据上位机传输来的调光控制指令控制调光控制器调节隧道灯的工作状态；

上位机，根据接收到的洞外亮度检测值、洞内各区段亮度检测值、车速和车流量检测值发送调光控制指令给区段主控器，还接收外部的控制指令，根据外部的控制指令调整隧道灯的工作状态；

所述的洞外亮度计、洞内区段亮度计、雷达车辆检测器分别通过ZigBee模块与区段主控器无线通信；区段主控器通过ZigBee模块与调光控制器无线通信；区段主控器通过GPRS模块与上位机无线通信。

2.根据权利要求1所述的一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，所述的隧道灯包括入口段隧道灯、过渡段Ⅰ隧道灯、过渡段Ⅱ隧道灯、中间段隧道灯和出口段隧道灯。

3.根据权利要求2所述的一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，所述的区段主控器包括入口段主控器、过渡段Ⅰ主控器、过渡段Ⅱ主控器、中间段主控器和出口段主控器。

4.根据权利要求3所述的一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，所述的洞内区段亮度计包括入口段亮度计、过渡段Ⅰ亮度计、过渡段Ⅱ亮度计、中间段亮度计和出口段亮度计；入口段亮度计与入口段主控器无线连接，过渡段Ⅰ亮度计与过渡段Ⅰ主控器无线连接，过渡段Ⅱ亮度计与过渡段Ⅱ主控器无线连接，中间段亮度计与中间段主控器无线连接，出口段亮度计与出口段主控器无线连接。

5.根据权利要求1所述的一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，所述的上位机连接有报警器，当隧道状态异常时，上述报警器报警。

6.根据权利要求1所述的一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，所述的调光控制器还将隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态信息发送给区段主控器。

7.根据权利要求6所述的一种隧道照明智能控制系统，其特征在于，所述的区段主控器连接有报警器，当隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态信息异常时，上述报警器报警。

8.一种隧道照明智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，初始化系统各模块；

步骤2，洞外亮度计检测洞外亮度，并将洞外亮度检测值传输给区段主控器；洞内区段亮度计检测洞内各区段亮度，并将洞内亮度检测值传输给所在区段内的区段主控器；雷达车辆检测器检测车辆的车速和车流量，并将车速和车流量检测值传输给区段主控器；区段主控器将接收到的上述各检测值传输给上位机；

步骤3，上位机判断是否启动手动控制，若启动手动控制，则操作人员自行指定上位机输出结果，程序结束；否则进行步骤4；

步骤4，上位机根据接收到的步骤2中的各检测值判断隧道状态是否正常，若不正常，上位机调用特殊状态程序，并控制与上位机连接的报警器报警；否则进行步骤5；

步骤5，上位机根据接收到的步骤2中的各检测值，调用自动调光控制程序计算各区段隧道灯的逻辑控制数据，并发送调光控制指令给区段主控器；区段主控器根据接收到的调光控制指令，控制对应的隧道灯调节工作状态；

步骤6，调光控制器将隧道灯的工作参数发送给对应的区段控制器，区段控制器根据隧道灯的工作参数判断隧道灯是否正常，若不正常，则区段主控器控制与区段主控器连接的报警器报警，并关闭异常的隧道灯，同时区段主控器将报警信息发送给上位机并进行步骤7；否则，区段主控器将隧道灯正常的信息发送给上位机并进行步骤8；

步骤7，上位机判断是否有外界触发停止程序，若有，程序结束，若没有，则返回步骤2；

步骤8，上位机判断是否有外界触发停止程序，若有，程序结束，若没有，则间隔3~4分钟后返回步骤2。

9.根据权利要求8所述的一种隧道照明智能控制系统的控制方法，其特征在于，步骤6中所述的隧道灯的工作参数包括隧道灯的输入电流、输入电压、开关状态。

10.根据权利要求8所述的一种隧道照明智能控制系统的控制方法，其特征在于，步骤8中，若上位机未检测到外界触发停止程序，则间隔3.5分钟后返回步骤2。