CN106555980A - 一种公路隧道节能照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路隧道节能照明装置，主要包括供电系统、主控系统、传感器系统、照明系统组成，隧道洞口处设置有减光棚；通过太阳能发电板为本系统各部分供电，为了确保电力充沛，同时提供交流电源供电，以太阳能电源为优先，当太阳能电源不足时开启交流电源；通过传感器系统采集隧道外部的亮度情况和车流量情况，反馈给主控系统，通过主控系统对照明系统进行自动化智能控制；本发明结构功能明确，可操作性强，自动化程度高，节能环保，便于后续维护，可推广性强，具有广泛的社会和经济价值。

Description

一种公路隧道节能照明装置

技术领域

本发明属于公路隧道运营安全设施技术领域，涉及一种公路隧道节能照明装置。

背景技术

随着我国交建设施的不断完善，全国范围内高速公路基本成网，我国地形多样，山地丘陵分布广泛，高速路网对线型要求较高，因此不可避免的出现的大量公路隧道。随着公路隧道修筑技术的稳步提高，隧道的长度也变的越来越长，对于这样的长大隧道，其照明要求尤为重要。众所周知，高速公路行驶中车速较高，人眼突然从一个明亮的环境中进入一个相对黑暗的环境中，会有一段适应期，从而出现所说的“黑洞效应”，随着人眼在隧道黑暗环境中的适应，当到达出口时，又突然进入一个非常明亮的环境，也需要一定的适应时间，出现所谓的“白洞效应”，当车速较高时，隧道入口的“黑洞效应”和隧道出口的“白洞效应”可能造成人眼对周围环境的短暂识别障碍，引发一系列安全事故，这严重威胁公路隧道的运营安全。

为了解决上述问题，国内外学者已经提出了许多方案，目前公路隧道通用的照明方案就是根据既定的亮度计算方法进行计算所需灯具的数量，在出入口段根据亮度需要加密灯具数量，取得了一定的照明效果。但是，目前的照明系统不具备经济性和实用性，主要存在以下几方面的问题，首先照明系统的供电均由交流电供应，隧道内灯具设置好之后基本处于全天开放状态，即使在隧道内车流量很小的情况下，隧道内照明也完全开放，造成了大量的电量浪费，另一方面，隧道出入口段的“黑洞效应”和“白洞效应”仅仅靠加密灯具无法很好的解决，而隧道内部的照明却过亮，这也造成了浪费，实际高速公路隧道的行车体验并不是很好，因此隧道照明系统还需要进一步改良。

发明内容

针对上述现有背景技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种公路隧道节能照明系统及灯具布置型式，力求解决隧道出入口的“黑洞效应”和“白洞效应，并尽力实现节能的效果，提高高速公路隧道的行车体验。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种公路隧道节能照明装置，包括供电系统、主控系统、传感器系统和照明系统，隧道洞口处设置有减光棚；

所述的供电系统包括并行设置的太阳能发电板、蓄电器和交流电源，供电系统为主控系统、传感器系统和照明系统提供电源；

所述的传感器系统包括亮度传感器和高清摄像头，亮度传感器监测外部环境亮度的变化，高清摄像头实时监测隧道外车流量情况，其均将监测的信号传输给主控系统；

所述的主控系统包括传感器反馈模块和照明控制模块，传感器反馈模块接收传感器系统发来的信号并发送给照明控制模块，照明控制模块根据环境亮度的变化和车流量情况对照明系统进行智能化控制；

所述的照明系统包括设置在隧道顶部的高压钠灯、设置在检修道上的LED侧灯以及设置在边墙和道路中线处的荧光条；

所述的减光棚在隧道出入口50m-100m范围内设置。

所述的减光棚其型式为宽为5m环形预制品，入口处做成“倒削竹式”。

所述的亮度传感器和高清摄像头设置于隧道入口段的减光棚上，高清摄像头向路面倾斜一定角度；

所述的太阳能发电板设置于洞口减光棚上方，太阳能发电板朝向隧道洞口方向。

所述的洞顶高压钠灯在洞口段一定范围内分多排设置，随着隧道延伸逐渐减少至一排，且隧道入口段的高压钠灯设置向隧道方向具有一定的倾角；

所述的隧道检修道处的LED侧灯沿隧道双侧全长设置；

所述的隧道双侧边墙和路面中心线处的荧光条沿隧道全长设置。

所述的减光棚安装是在隧道建设完成后，在其出入口段分别安装，减光棚长度按照隧道长度及车速限制在50-100m之间选取，减光棚材料选用钢化有机玻璃，其地基采用扩大基础浇筑。

所述的传感器系统中，在减光棚入口的正上方设置亮度传感器和高清摄像头，高清摄像头向路面设置一定的倾角，实时监测路面车流量状况；

在减光棚上方尽可能多的设置多组太阳能板，太阳能板连接蓄电器，蓄电器连接总供电系统。

所述的太阳能发电板优先为各部分供电，当太阳能电源不足时开启交流电源；

所述的传感器系统采集隧道外部的亮度情况和车流量情况，反馈给主控系统，通过主控系统对照明系统进行自动化智能控制；主控系统接受传感器系统发送的检测信息，并对照明系统及时做出控制调整。

所述的亮度监测器根据亮度感受结果对亮度分级并发送给主控系统，主控系统根据亮度分级结果并结合包括白天、黑夜及阴天在内的气象状况，开启相应数量的高压钠灯；其中，亮度最低等级开启数量最多的高压钠灯，亮度最高等级开启照明保障所需最少的高压钠灯，亮度最低等级与亮度最高等级之间的亮度等级与开启的高压钠灯呈线性或梯度对应；

高清摄像头监测车流量为零时，主控系统控制照明系统中高压钠灯减少或关闭；高清摄像头监测车流量增大时，主控系统控制照明系统中高压钠灯增多。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的装置，通过传感器系统可实时采集亮度和车流量信息，并及时反馈给主控系统，主控系统根据监测信息可及时调整照明系统，达到了智能化控制与节能的目标。另外，本系统自成体系，各模块功能明确，出现问题便于查找与检修，根据主控系统进行智能化控制，减少了灯具连续工作的时间，增加了其使用寿命，平时只需对照明系统终端进行维护(如更换损坏的灯具)即可，缩减了养护费用。

本发明主要以太阳能清洁能源供电，配备交流电源作为后备，在绿色环保的目的的基础上，也确保了系统工作的可靠性。本发明结构功能明确，可操作性强，自动化程度高，节能环保，便于后续维护，可推广性强，具有广泛的社会和经济价值。

附图说明

图1为系统原理示意图；

图2为隧道正视图；

图3为隧道侧视图；

图4为隧道俯视图。

具体实施方式

为进一步说明本系统，下面结合附图对本发明进行详细解释，并给出一个实施例。

参见图1至图4，本发明提供的一种公路隧道节能照明系统及灯具布置型式包括供电系统、主控系统、传感器系统、照明系统组成，隧道5洞口处设置有减光棚6。

所述的供电系统由设置在减光棚6上的太阳能发电板101、蓄电器、交流电源共同组成，供电系统为主控系统、传感器系统和照明系统提供电源；

所述的主控系统包括传感器反馈模块和照明控制模块，传感器反馈模块接收传感器系统发来的信号，从而通过照明控制模块做出对照明系统的智能化控制；

所述的传感器系统包括亮度传感器301和高清摄像头302，亮度传感器301能够敏感监测外部环境亮度的变化，高清摄像头302实时监测隧道外的车流量情况，俩者信号传输给主控系统的传感器反馈模块；

所述的照明系统4包括设置在隧道顶部的高压钠灯401、设置在检修道上的LED侧灯402以及设置在边墙和道路中线处的荧光条403；

所述洞口处的减光棚6在隧道5出入口50m-100m范围内设置，其材料选用钢化有机玻璃，做成一定宽度的环形预制品，减光棚6出入口做成“倒削竹式”；所述的亮度传感器301和高清摄像头302设置于隧道5入口段的减光棚6上；所述的太阳能板101设置于洞口减光棚6上方，太阳能板向洞口方向依次尽可能多的设置，一方面增加电能收集，一方面起到减光的作用；所述的洞顶高压钠灯401在洞口段一定范围内分多排设置，随着隧道延伸可逐渐减少至一排，且隧道5入口段的高压钠灯401设置向隧道方向具有一定的倾角；所述的隧道检修道处的LED侧灯402沿隧道双侧，全长设置；所述的隧道双侧边墙和路面中心线处的荧光条403也沿隧道全长设置。

本发明提供的一种公路隧道节能照明系统，安装步骤如下：

步骤1：安装洞口减光棚6。隧道5建设完成后，在其出入口段分别安装减光棚6，减光棚6长度按照隧道5长度及车速限制按50-100m选取，减光棚6材料选用钢化有机玻璃，其地基采用扩大基础浇筑确保牢靠，减光棚6出入口做成“倒削竹式”；

步骤2：安装传感器系统。在减光棚6入口的正上方设置亮度传感器301和高清摄像头302，高清摄像头302向路面设置一定的倾角，实时监测路面车流量状况；

步骤3：安装供电系统安装。在减光棚上方尽可能多的设置多组太阳能板101，太阳能板101连接蓄电器，蓄电器连接总供电系统，另外为了却保电力充沛，总供电系统还连接有交流电源；

步骤4：安装主控系统。在隧道5洞口空地处建设主控室，并安装主控系统，主控系统包括传感器反馈模块和照明控制模块；

步骤5：安装照明系统。根据隧道长度和交通量计算隧道所需的灯具数量及配置间距，按照设计的灯具布置型式，从隧道洞口段依次向内安装高压钠灯401，高压钠灯401在隧道入口段向内倾斜一定角度，且在洞口段加密布置。同时沿隧道全长在左右检修道安装LED侧灯402，在左右边墙和路面中央安装荧光条403。

步骤6：系统连接与调试。各部分按照好之后，用专用电缆将各部分连接，具体连接情况为：供电系统分别连接传感器系统、主控系统和照明系统，主控系统连接传感器系统和照明系统。各部分连接完成后，开启供电进行预调试，若有不工作的部分，及时进行查找原因，并解决问题，直至系统正常工作。

通过太阳能发电板为本系统各部分供电，为了确保电力充沛，同时提供交流电源供电，以太阳能电源为优先，当太阳能电源不足时开启交流电源；通过传感器系统采集隧道外部的亮度情况和车流量情况，反馈给主控系统，通过主控系统对照明系统进行自动化智能控制。

所述的亮度监测器根据亮度感受结果对亮度分级并发送给主控系统，主控系统根据亮度分级结果并结合包括白天、黑夜及阴天在内的气象状况，开启相应数量的高压钠灯；其中，亮度最低等级开启数量最多的高压钠灯，亮度最高等级开启照明保障所需最少的高压钠灯，亮度最低等级与亮度最高等级之间的亮度等级与开启的高压钠灯呈线性或梯度对应；

高清摄像头监测车流量为零时，主控系统控制照明系统中高压钠灯减少或关闭；高清摄像头监测车流量增大时，主控系统控制照明系统中高压钠灯增多。

如亮度监测器监控白天、黑夜及阴天情况，相应的控制隧道拱顶的高压钠灯的开启数量，高清摄像头监测车流量情况，当车流量为零时，可减少或关闭灯具工作数量；主控系统主要接受传感器系统发送的实时指令，并对照明系统及时做出控制调整；照明系统是整个系统的终端，包括隧道拱顶的高压钠灯和左右检修道的LED小灯，洞口段拱顶高压钠灯向隧道内方向设置一定的倾角，配合减光棚，具有更好的照明效果，LED小灯主要是导向作用，左右边墙和路面中线处还设置荧光条，也具有导向作用。

下面给出具体的实施例：

假定某隧道长度为2000m，最高设计行车速度为80km/h，削竹式洞门，现此隧道已经建成，需要对其进行照明系统配置。

步骤1：根据隧道5洞口尺寸和形式，定制隧道5出入口处的减光棚6，处理减光棚6地基，根据隧道长度和行车速度综合选择减光棚6长度为75m，将定值好的预制环进行拼装，得到所需的减光棚6长度，减光棚出入口做成“倒削竹式”；

步骤2：选择一台亮度传感器301和一台高清摄像头302，安装与减光棚6入口处的顶部，调整高清摄像头302的安装角度，使其向路面方向倾斜15°，安装好以备连接；

步骤3：选择60组太阳能发电板101，分别安装在隧道进口段(30组)和出口段(30组)的减光棚上方，安装时调整太阳能发电板101的间距和方向，使其更好的采集太阳能，并调整减光棚6内的亮度向隧道5内部方向依次减弱。将所有太阳能发电板101连接于蓄电器，蓄电器连接到供电系统，并将交流电源也连接到供电系统；

步骤4：根据因地制宜的原则，在隧道5洞口空地处建造主控室，并安装主控系统，主控系统主要包括传感器反馈模块和照明控制模块，传感器反馈模块接受传感器系统发来的信号，照明控制模块控制照明系统；

步骤5：根据隧道长度和行车速度计算满足所需亮度的高压钠灯401数量，并采购足量的LED侧灯402和荧光条403，从洞口段依次安装高压钠灯401，为减小“黑洞效应”，洞口段300m范围内灯具3排布置，间距向隧道内部依次减小，且洞口处高压钠灯401向隧道方向设置30°倾角，向中间段延伸，倾角逐渐减小至0°(垂直方向布置)，隧道中间1400m单排布置，出口段布置同入口段，但灯具不设置倾角，高压钠灯401安装完毕后，在隧道左右边墙和路面中线处，沿隧道全长安装荧光条403，并在左右检修道处沿隧道全长安装LED侧灯402；

步骤6：依次连接已安装好的各部分，开启电源进行系统初步调试，发现并解决调试中所发现的问题，确保系统的正常运行。

本系统主要以太阳能清洁能源供电，配备交流电源作为后备，在绿色环保的目的的基础上，也确保了系统工作的可靠性。本发明结构功能明确，可操作性强，自动化程度高，节能环保，便于后续维护，可推广性强，具有广泛的社会和经济价值。

Claims (8)

1.一种公路隧道节能照明装置，其特征在于，包括供电系统、主控系统、传感器系统和照明系统，隧道洞口处设置有减光棚；

所述的供电系统包括并行设置的太阳能发电板、蓄电器和交流电源，供电系统为主控系统、传感器系统和照明系统提供电源；

所述的传感器系统包括亮度传感器和高清摄像头，亮度传感器监测外部环境亮度的变化，高清摄像头实时监测隧道外车流量情况，其均将监测的信号传输给主控系统；

所述的主控系统包括传感器反馈模块和照明控制模块，传感器反馈模块接收传感器系统发来的信号并发送给照明控制模块，照明控制模块根据环境亮度的变化和车流量情况对照明系统进行智能化控制；

所述的照明系统包括设置在隧道顶部的高压钠灯、设置在检修道上的LED侧灯以及设置在边墙和道路中线处的荧光条；

所述的减光棚在隧道出入口50m-100m范围内设置。

2.如权利要求1所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的减光棚其型式为宽为5m环形预制品，入口处做成“倒削竹式”。

3.如权利要求1所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的亮度传感器和高清摄像头设置于隧道入口段的减光棚上，高清摄像头向路面倾斜一定角度；

所述的太阳能发电板设置于洞口减光棚上方，太阳能发电板朝向隧道洞口方向。

4.如权利要求1所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的洞顶高压钠灯在洞口段一定范围内分多排设置，随着隧道延伸逐渐减少至一排，且隧道入口段的高压钠灯设置向隧道方向具有一定的倾角；

所述的隧道检修道处的LED侧灯沿隧道双侧全长设置；

所述的隧道双侧边墙和路面中心线处的荧光条沿隧道全长设置。

5.如权利要求1所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的减光棚安装是在隧道建设完成后，在其出入口段分别安装，减光棚长度按照隧道长度及车速限制在50-100m之间选取，减光棚材料选用钢化有机玻璃，其地基采用扩大基础浇筑。

6.如权利要求1所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的传感器系统中，在减光棚入口的正上方设置亮度传感器和高清摄像头，高清摄像头向路面设置一定的倾角，实时监测路面车流量状况；

在减光棚上方尽可能多的设置多组太阳能板，太阳能板连接蓄电器，蓄电器连接总供电系统。

7.如权利要求1所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的太阳能发电板优先为各部分供电，当太阳能电源不足时开启交流电源；

所述的传感器系统采集隧道外部的亮度情况和车流量情况，反馈给主控系统，通过主控系统对照明系统进行自动化智能控制；主控系统接受传感器系统发送的检测信息，并对照明系统及时做出控制调整。

8.如权利要求1或7所述的公路隧道节能照明装置，其特征在于，所述的亮度监测器根据亮度感受结果对亮度分级并发送给主控系统，主控系统根据亮度分级结果并结合包括白天、黑夜及阴天在内的气象状况，开启相应数量的高压钠灯；其中，亮度最低等级开启数量最多的高压钠灯，亮度最高等级开启照明保障所需最少的高压钠灯，亮度最低等级与亮度最高等级之间的亮度等级与开启的高压钠灯呈线性或梯度对应；

高清摄像头监测车流量为零时，主控系统控制照明系统中高压钠灯减少或关闭；高清摄像头监测车流量增大时，主控系统控制照明系统中高压钠灯增多。