CN106304483A - 公路隧道智慧绿色照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路隧道智慧绿色照明系统，包括：所述软件系统控制模块接收到环境信息参数和车辆信息参数后，根据公路隧道照明设计细则计算隧道洞内各个路段所需要的亮度和色温，并将该亮度值和色温值传送至照明灯具调光模块，所述照明灯具调光模块接收软件系统控制模块发出的调光指令后，控制各个路段的LED照明灯具，调节至软件系统控制模块设定的亮度值和色温值。该公路隧道智慧绿色照明系统控制方式简单方便，根据不同的环境参数和车流状况，智能控制隧道洞内各路段的照度和色温，节能的同时还能保证能见度不佳的情况下，隧道洞内的灯光穿透性，减少交通事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及隧道内照明控制领域，更具体地讲，涉及一种公路隧道智慧绿色照明控制系统。
背景技术
现如今，隧道照明控制方式主要包括人工控制，时序控制和自动调光控制。人工控制需由专人负责照明管理，根据不同时段和天气等环境因素，主观决定灯具开关数量和方式。这种控制方式导致运营成本高，科学智能化极低；时序控制根据白天黑夜分时段对灯具亮度调节，这种方式未考虑洞外亮度、车流量等因素对隧道内实际亮度的需求。自动控制是根据洞内外亮度值控制各个照明回路的开关，从节能、经济方面考虑，自动控制方式优于其他两种控制方式，国内大多数隧道照明系统都采用了自动控制方式。
然而现阶段国内的隧道照明自动控制系统仅局限于对照度的自动控制，对于LED照明灯具色温的控制还没有涉及，目前国内公路隧道照明所使用的LED照明灯具普遍采用色温固定设置在5500K以上的冷白光，虽然体现了LED照明灯具在道路照明中高显色性的优势，但是在大雾、雨天等能见度差的环境下，冷白色的LED光线不易被驾驶人员识别，使人产生LED灯具光穿透性差的感觉，研究表明3000K~3500K的暖白光在低能见度条件下，具有最佳的穿透性和识别度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种公路隧道智慧绿色照明控制系统，旨在通过环境信息和车辆信息，智能控制公路隧道内LED照明灯具的照度和色温，实现照明节能的同时，在能低能见度下，改变LED灯具色温值，提高公路隧道照明的光线穿透性和识别度。
为了实现上述目的，提供一种公路隧道智慧绿色照明控制系统，明路段分为入口段、过渡段中间段及出口段，所述的系统包括：
环境信息采集模块，用于采集各照明路段的环境信息参数，所述环境信息参数包括亮度值、能见度；
车辆信息采集模块，用于采集各照明路段的车辆信息参数，所述车辆信息参数至少包括车流量、车辆行驶速度；
系统软件控制模块，用于基于所述的环境信息参数、车辆信息采集信息参数查询预设照明标准确定隧道内各个路段所需要的目标亮度和色温，基于所述的目标标亮度和色温，生成各照明路段的调光控制指令；
照明灯具调光模块，根据调光指令驱动各隧道灯组达到相应的亮度值和色温值，各隧道灯组独立控制。
进一步地，设置亮度值、能见度车流量、车辆行驶速度对应的亮度值权重，采用加权平均法计算公式得到目标光照度。
进一步地，所述环境信息采集模块包括微波设备，通过所述微波设备监测车流量大小和车辆行驶速度。
进一步地，环境信息采集模块包括采集隧道外亮度的亮度仪以及采集隧道内、外能见度的能见度传感器，其中所述的亮度仪、能见度传感器和隧道灯组设置在同一支撑杆上。
进一步地，所述照明灯具调光模块包括多组隧道灯组以及与各隧道灯组电连接的驱动单元，所述驱动单元包括：控制器、稳压转换器，其中，所述控制器通过导线分别与220V交流电源和所述稳压转换器相连，所述控制器通过Zigbee无线网与照明灯具调光模块通信，根据调光控制指令将220V交流电源和稳压转换器导通，同时向稳压转换器发送PWM信号；所述稳压转换器接收控制器发送的PWM信号并将220v电压转换成隧道灯组所对应的电压，对隧道灯组供电。
进一步地，所述隧道灯为由两种或两种以上不同色温的LED灯珠排列组合形成的LED光源灯组，通过控制所述两种或两种以上不同色温的LED灯珠改各隧道灯组的色温和亮度。
进一步地，还包括探测触发模块，用于探测车辆与所述隧道灯组之间的距离，当车辆与隧道灯组之间的距离小于以所述隧道灯组的中心为圆心的第一预设半径时，触发环境信息采集模块采集各照明路段的环境信息参数，车辆信息采集模块采集各照明路段的车辆信息参数；当车辆与隧道灯组之间的距离小于以所述隧道灯组的中心为圆心的第二预设半径时，照明灯具调光模块控制隧道灯组进行照明。
进一步地，所述第二预设半径为相邻隧道灯组之间距离的1.5倍或驾驶员夜间行驶有效视距的1.5倍。
进一步地，其特征还在于，所述车辆信息采集模块包括车速计算单元、车流量计算单元，所述车速计算单元包括3组红外传感器，第一组红外传感器捕获车辆计数信号a1，时间信号t1，第二组红外传感器捕获车辆计数信号a2，时间信号t2，第三组红外传感器捕获车辆计数信号a3，时间信号t3，根据如下公式计算车辆速度
其中，V表示车辆通过红外传感器时的平均车速，S1表示相邻两个红外传感器之间的距离，t1表示车辆通过第一组红外传感器时的时间点，t3表示车辆通过第三组红外传感器时的时间点；
所述车流量计算单元包括地埋环形感应线圈组、计数器、通信装置，所述计数器在地埋环形感应线圈组的触发下进行计数，所示通讯装置用于实现地埋环形感应线圈组与计数器之间、计数器与系统软件控制模块之间的周期性数据传输，所述的通信装置采用无线通信方式或有线通信方式。
本发明公开的这种公路隧道智慧绿色照明控制系统，采用设置在洞外的照度仪和微波传感器，监测洞外亮度、车流量大小和车辆行驶速度，并以此为基础，根据公路隧道照明设计细则的要求，计算隧道洞内实际需要的照度值，智能控制隧道洞内LED灯具的照度；同时利用能见度传感器，监测能见度的大小，相应的对LED照明灯具的色温进行调节，使光线具有良好的穿透性和识别度，在保证隧道洞内照度需要的前提下，既实现了节能照明，又提高了低能见度条件下，隧道内的行车安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的控制系统结构示意图；
图2为本发明的控制系统工作流程图；
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的公路隧道智慧绿色照明系统，包括环境信息采集模块1、车辆信息采集模块2、软件系统控制模块3、照明灯具调光模块4。环境信息采集模块1采集隧道洞外亮度和能见度，车辆信息采集模块2采集车流量大小和车辆行驶速度，环境信息采集模块1和车辆信息采集模块2将监测到的数据信息传送至软件系统控制模块3，所述软件系统控制模块3接收到环境信息参数和车辆信息参数后，根据公路隧道照明设计细则计算隧道洞内各个路段所需要的亮度和色温，并将该亮度值和色温值传送至照明灯具调光模块4，所述照明灯具调光模块4接收软件系统控制模块发出的调光指令后，控制各个路段的LED照明灯具，调节至软件系统控制模块设定的亮度值和色温值。
如图2所示，公路隧道智慧绿色照明系统的具体工作流程如下：
S1：环境信息采集模块1中的能见度传感器采集能见度N；
S2：环境信息采集模块1中的照度仪采集隧道洞外亮度L20（S）；
S3：车辆信息采集模块2中的微波传感器采集车流量大小、车辆行驶速度；
S4：系统软件控制模块3接收到隧道洞外亮度L20（S）和车流量大小、车辆行驶速度的信息，根据公路隧道照明设计细则计算洞内各路段的照度；根据公路隧道照明设计细则，隧道照明分为入口段、过渡段、中间段和出口段，各段的照度计算方法如下：
入口段划分为两个照明段，各段亮度的计算公式为：
其中 k 为入口段亮度折减系数，k 的值可以根据《公路隧道照明设计细JTG/TD70/2—01—2014》中表4.1.1取值；
过渡段分为三个照明段，各段亮度的计算公式为：
中间段的照明亮度Lin由隧道单双向、行车速度、车流量等因素共同决定，可以根据《公路隧道照明设计细JTG/TD70/2—01—2014》中表6.1.1取值。
出口段分为两个照明段，各段亮度的计算公式为：
S5：系统软件控制模块3根据采集到的能见度信息，判断是否达到低能见度限值，达到低能见度限值，则发出调节色温指令，将色温调节至3000K~3500K的暖白光；没有达到低能见度限值，则色温不做调节；
S6：系统软件控制模块3将调光指令发送给照明灯具控制模块4的总控制器；
S7：总控制将系统软件控制模块3的调光指令分配各各个路段的分控制器；
S8：各个路段的分控制器根据各自相应的调光指令，对LED照明灯具进行照度和色温的调节。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种公路隧道智慧绿色照明系统，其特征在于，照明路段分为入口段、过渡段、中间段及出口段，所述的系统包括：
环境信息采集模块，用于采集各照明路段的环境信息参数，所述环境信息参数包括亮度值、能见度；
车辆信息采集模块，用于采集各照明路段的车辆信息参数，所述车辆信息参数至少包括车流量、车辆行驶速度；
系统软件控制模块，用于基于所述的环境信息参数、车辆信息采集信息参数查询预设照明标准确定隧道内各个路段所需要的目标亮度和色温，基于所述的目标标亮度和色温，生成各照明路段的调光控制指令；
照明灯具调光模块，根据调光指令驱动各隧道灯组达到相应的亮度值和色温值，各隧道灯组独立控制。
2.根据权利要求1所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征还在于，设置亮度值、能见度车流量、车辆行驶速度对应的亮度值权重，采用加权平均法计算公式得到目标光照度。
3.根据权利要求1所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征在于，所述环境信息采集模块包括微波设备，通过所述微波设备监测车流量大小和车辆行驶速度。
4.根据权利要求1所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征在于，环境信息采集模块包括采集隧道外亮度的亮度仪以及采集隧道内、外能见度的能见度传感器，其中所述的亮度仪、能见度传感器和隧道灯组设置在同一支撑杆上。
5.根据权利要求1所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征还在于，所述照明灯具调光模块包括多组隧道灯组以及与各隧道灯组电连接的驱动单元，所述驱动单元包括：控制器、稳压转换器，其中，所述控制器通过导线分别与220V交流电源和所述稳压转换器相连，所述控制器通过Zigbee无线网与照明灯具调光模块通信，根据调光控制指令将220V交流电源和稳压转换器导通，同时向稳压转换器发送PWM信号；所述稳压转换器接收控制器发送的PWM信号并将220v电压转换成隧道灯组所对应的电压，对隧道灯组供电。
6.根据权利要求5所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征还在于，所述隧道灯为由两种或两种以上不同色温的LED灯珠排列组合形成的LED光源灯组，通过控制所述两种或两种以上不同色温的LED灯珠改各隧道灯组的色温和亮度。
7.根据权利要求1所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征还在于，还包括探测触发模块，用于探测车辆与所述隧道灯组之间的距离，当车辆与隧道灯组之间的距离小于以所述隧道灯组的中心为圆心的第一预设半径时，触发环境信息采集模块采集各照明路段的环境信息参数，车辆信息采集模块采集各照明路段的车辆信息参数；当车辆与隧道灯组之间的距离小于以所述隧道灯组的中心为圆心的第二预设半径时，照明灯具调光模块控制隧道灯组进行照明。
8.根据权利要求7所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征还在于，所述第二预设半径为相邻隧道灯组之间距离的1.5倍或驾驶员夜间行驶有效视距的1.5倍。
9.根据权利要求1所述的公路隧道智慧绿色照明系统，其特征还在于，所述车辆信息采集模块包括车速计算单元、车流量计算单元，所述车速计算单元包括3组红外传感器，第一组红外传感器捕获车辆计数信号a1，时间信号t1，第二组红外传感器捕获车辆计数信号a2，时间信号t2，第三组红外传感器捕获车辆计数信号a3，时间信号t3，根据如下公式计算车辆速度
其中，V表示车辆通过红外传感器时的平均车速，S1表示相邻两个红外传感器之间的距离，t1表示车辆通过第一组红外传感器时的时间点，t3表示车辆通过第三组红外传感器时的时间点。
10.所述车流量计算单元包括地埋环形感应线圈组、计数器、通信装置，所述计数器在地埋环形感应线圈组的触发下进行计数，所示通讯装置用于实现地埋环形感应线圈组与计数器之间、计数器与系统软件控制模块之间的周期性数据传输，所述的通信装置采用无线通信方式或有线通信方式。
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