CN108901110A - 节能型公路隧道等效照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：洞外监测反馈单元，用于监测洞外的亮度信息、色温信息以及交通量信息，并将监测到的洞外信息数据输出至总控制器；洞内监测反馈单元，用于监测洞内侧壁反射信息以及隧道内空气污染信息并将监测到的洞内信息数据传输至总控制器；总控制器，用于接收洞外信息数据和洞内信息数据并进行计算处理得到隧道内所需的最小照明亮度以及所需的照明色温，且总控制器根据计算结果向无级调光照明单元输出照明控制指令控制无级调光照明单元工作；无级调光照明单元，用于接收控制器输出的照明控制指令并按照该指令调整照明亮度和色温；能够自适应调节隧道照明亮度和色温。

Description

节能型公路隧道等效照明控制系统

技术领域

本发明涉及一种照明控制系统，尤其涉及一种节能型公路隧道等效照明控制系统。

背景技术

随着公路交通的需求和发展，隧道的数量和长度越来越大，随之带来的是关于隧道照明问题，隧道照明问题包括功耗和行车安全。

现有的隧道照明系统存在如下问题：现有的隧道照明按照规范设计，使得隧道照明不能调节、难以调节以及过大范围调节，这种情形下，没有考虑到隧道所处的内外环境、车流量、车速以及驾驶员反应等问题，从而一旦隧道照明系统建成，将严重影响到行车安全，而且使得隧道照明的功耗高，不利于节能环保。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的隧道照明系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能型公路隧道等效照明控制系统，在隧道照明过程中，以隧道内外的动态环境、实时车流量、车速并结合驾驶员的反应时间实时自适应地调节隧道照明亮度以及色温，能够有效保证隧道内的照明质量，从而确保行车安全，并且能够有效降低照明能耗，利于环保。

本发明提供的一种节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：包括总控制器、洞外监测反馈单元、洞内监测反馈单元以及无级调光照明单元；

洞外监测反馈单元，用于监测洞外的亮度信息、色温信息以及交通量信息，并将监测到的洞外信息数据输出至总控制器；

洞内监测反馈单元，用于监测洞内侧壁反射信息以及隧道内空气污染信息并将监测到的洞内信息数据传输至总控制器；

总控制器，用于接收洞外信息数据和洞内信息数据并进行计算处理得到隧道内所需的最小照明亮度以及所需的照明色温，且总控制器根据计算结果向无级调光照明单元输出照明控制指令控制无级调光照明单元工作；

无级调光照明单元，用于接收控制器输出的照明控制指令并按照该指令调整照明亮度和色温。

进一步，所述洞外监测反馈单元包括亮度传感器、色温传感器、车流量采集器、车速传感器以及洞外监测控制器；

所述亮度传感器、色温传感器、车流量传感器以及车速传感器的输出端均与洞外监测控制器的输入端连接，所述洞外监测控制器与总控制器通信连接，其中色温传感器为至少两个，分别设置于隧道的洞外和隧道的洞口处。

进一步，所述洞内监测反馈单元包括用于监测隧道侧壁反射率的反射率采集设备、用于监测隧道内污染物浓度的浓度传感器以及洞内反馈控制器；

所述浓度采集设备和浓度传感器的输出端与洞内反馈控制器的输入端连接，所述洞内反馈控制器与总控制器通信连接。

进一步，所述总控制器根据如下方法计算隧道照明基本段所需的最小照明亮度L_min：

确定驾驶员反应时间t：

其中，a为驾驶员反应时间初始值，取值范围为[300,500]；A_i为与洞外亮度、交通量和洞内侧壁反射率有关的计算系数，t_i为与洞外亮度、交通量和洞内侧壁反射率有关的计算系数，且A_i和t_i不等，i为根据隧道实际工况确定的计算系数的个数。

判断反应时间：

如t≥800，则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝1cd/m²；

如则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝3cd/m²；

如(1+3％)a≤t≤800，则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝L_x，其中，L_x为根据实际监测参数所得到的亮度。

进一步，总控制器根据如下方法计算L_x：

其中，L₁为洞外亮度，L₃为车流量，L₄为V₈₅运行车速，L₅是隧道侧壁反射率，I_cy是灯具在计算点的光强值，H为灯具中心到路面的亮度，为计算点的灯具光线入射角，M为灯具的养护系数，r是路面简化亮度系数，Q₀是路面平均亮度系数。

进一步，总控制根据如下方法进行色温调节：

色温传感器每个设定时间T采集一次洞外以及洞口处色温，当洞外色温和洞口处色温差值大于设定的色温差阈值时，总控制器输出控制命令控制无级调光照明单元工作时洞外和洞口处的色温相等；

进一步，总控制器从浓度传感器获取洞内污染物的浓度数据，当污染物浓度每增加或减小一个等级，则将色温值减小或增大一个色温差阈值；

若色温值超过6500k时，则色温值不再增加，且将色温值恒定为6500k。

本发明的有益效果：通过本发明，在隧道照明过程中，以隧道内外的动态环境、实时车流量、车速并结合驾驶员的反应时间实时自适应地调节隧道照明亮度以及色温，能够有效保证隧道内的照明质量，从而确保行车安全；

并且根据实时监测的数据进行动态调整照明色温和亮度，能够有效降低照明能耗，利于环保，实现了隧道的安全节能和智慧照明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：

本发明提供的一种节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：包括总控制器、洞外监测反馈单元、洞内监测反馈单元以及无级调光照明单元；

洞外监测反馈单元，用于监测洞外的亮度信息、色温信息以及交通量信息，并将监测到的洞外信息数据输出至总控制器；

洞内监测反馈单元，用于监测洞内侧壁反射信息以及隧道内空气污染信息并将监测到的洞内信息数据传输至总控制器；

总控制器，用于接收洞外信息数据和洞内信息数据并进行计算处理得到隧道内所需的最小照明亮度以及所需的照明色温，且总控制器根据计算结果向无级调光照明单元输出照明控制指令控制无级调光照明单元工作；

无级调光照明单元，用于接收控制器输出的照明控制指令并按照该指令调整照明亮度和色温，其中，无级调光照明单元采用现有的调光照明灯具即可实现，属于现有技术，在此不加以赘述，总控制器采用现有的单片机，通过本发明，在隧道照明过程中，以隧道内外的动态环境、实时车流量、车速并结合驾驶员的反应时间实时自适应地调节隧道照明亮度以及色温，能够有效保证隧道内的照明质量，从而确保行车安全。并且根据实时监测的数据进行动态调整照明色温和亮度，能够有效降低照明能耗，利于环保，实现了隧道的安全节能和智慧照明。

本实施例中，所述洞外监测反馈单元包括亮度传感器、色温传感器、车流量采集器、车速传感器以及洞外监测控制器；

所述亮度传感器、色温传感器、车流量传感器以及车速传感器的输出端均与洞外监测控制器的输入端连接，所述洞外监测控制器与总控制器通信连接，其中色温传感器为至少两个，分别设置于隧道的洞外和隧道的洞口处，其中，洞外监测反馈单元中的各设备均采用现有设备，可直接在市场购得，通过上述结构，能够对隧道外的光环境以及实时的车流信息进行监测，从而利于总控制器进行处理，确保能够准确控制无级调光照明设备工作。

本实施例中，所述洞内监测反馈单元包括用于监测隧道侧壁反射率的反射率采集设备、用于监测隧道内污染物浓度的浓度传感器以及洞内反馈控制器；

所述浓度采集设备和浓度传感器的输出端与洞内反馈控制器的输入端连接，所述洞内反馈控制器与总控制器通信连接，其中，洞内监测反馈单元中的各设备均采用现有设备，可直接在市场购得，通过上述结构，能够对隧道内的侧壁反射率和污染物浓度进行监测，从而利于总控制器进行处理，确保能够准确控制无级调光照明设备工作。

本实施例中，所述总控制器根据如下方法计算隧道基本照明段所需的最小照明亮度L_min：

确定驾驶员反应时间t：

其中，A_i为与洞外亮度、交通量和洞内侧壁反射率有关的计算系数，t_i为与洞外亮度、交通量和洞内侧壁反射率有关的计算系数，且A_i和t_i不等且均根据实际工况环境按照对照表进行取值，该对照表通过现有的方法获得，不加以赘述，n为计算系数的个数；a为驾驶员反应时间初始值，取值范围为[300,500]；

判断反应时间：

如t≥800，则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝1cd/m²；

如则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝3cd/m²；

如(1+3％)a≤t≤800，则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝L_x，其中，L_x为根据实际监测参数所得到的亮度。

总控制器根据如下方法计算L_x：

隧道入口段照明亮度：

L_th1＝k×L₁

L_th2＝0.5×k×L₁

隧道过渡段照明亮度：

L_tr1＝0.15×L_th1

L_tr2＝0.05×L_th1

L_tr3＝0.02×L_th1

隧道出口段照明亮度：

L_ex1＝3×L_min

L_ex2＝5×L_min；

其中，L₁为洞外亮度，L₃为车流量，L₄为V₈₅运行车速，L₅是隧道侧壁反射率，I_cy是灯具在计算点的光强值，H为灯具中心到路面的亮度，为计算点的灯具光线入射角，M为灯具的养护系数，r是路面简化亮度系数，Q₀是路面平均亮度系数，k为亮度折减系数；通过上述方法，综合考虑到实际交通情况、洞外光环境、隧道侧壁作为二次光源对隧道照明的增益作用，从而准确得到隧道内照明所需的最小照明亮度，在确保隧道内照明所需的同时，能够有效地节约能源，利于环保。

本实施例中，总控制根据如下方法进行色温调节：

色温传感器每个设定时间T采集一次洞外以及洞口处色温，当洞外色温和洞口处色温差值大于设定的色温差阈值时，总控制器输出控制命令控制无级调光照明单元工作时洞外和洞口处的色温相等；一般情况下，色温值的初始值S₀为4000k，色温差阈值S_y为500k；当然，不同的隧道的色温值的初始值设定不同，根据实际隧道进行设定；

总控制器从浓度传感器获取洞内污染物的浓度数据，当污染物浓度每增加或减小一个等级，则将色温值减小或增大一个色温差阈值；

若色温值超过6500k时，则色温值不再增加，且将色温值恒定为6500k，其中，污染物浓度数据以空气污染指数API进行等级划分，将实测数据与控制器污染指数API进行对比，以确认当前污染程度，从而最终确认色温差阈值，空气污染指数API等级与色温差阈值的对应关系如表1：

空气污染物指数	污染物浓度等级	色温差阈值(Sy)
			API≤50	一	4S0
50≤API≤100	二	3S0
			100≤API≤200	三	2S0
API≥200	四	S0

通过上述方法，能够准确确定实时所需的照明色温，从而准确控制无级调光设备进行色温调节。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：包括总控制器、洞外监测反馈单元、洞内监测反馈单元以及无级调光照明单元；

洞外监测反馈单元，用于监测洞外的亮度信息、色温信息以及交通量信息，并将监测到的洞外信息数据输出至总控制器；

洞内监测反馈单元，用于监测洞内侧壁反射信息以及隧道内空气污染信息并将监测到的洞内信息数据传输至总控制器；

总控制器，用于接收洞外信息数据和洞内信息数据并进行计算处理得到隧道内所需的最小照明亮度以及所需的照明色温，且总控制器根据计算结果向无级调光照明单元输出照明控制指令控制无级调光照明单元工作；

无级调光照明单元，用于接收控制器输出的照明控制指令并按照该指令调整照明亮度和色温。

2.根据权利要求1所述节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：所述洞外监测反馈单元包括亮度传感器、色温传感器、车流量采集器、车速传感器以及洞外监测控制器；

所述亮度传感器、色温传感器、车流量传感器以及车速传感器的输出端均与洞外监测控制器的输入端连接，所述洞外监测控制器与总控制器通信连接，其中色温传感器为至少两个，分别设置于隧道的洞外和隧道的洞口处。

3.根据权利要求1所述节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：所述洞内监测反馈单元包括用于监测隧道侧壁反射率的反射率采集设备、用于监测隧道内污染物浓度的浓度传感器以及洞内反馈控制器；

所述浓度采集设备和浓度传感器的输出端与洞内反馈控制器的输入端连接，所述洞内反馈控制器与总控制器通信连接。

4.根据权利要求1所述节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：所述总控制器根据如下方法计算隧道内基本段所需的最小照明亮度L_min：

确定驾驶员反应时间t：

其中，a为驾驶员反应时间初始值，取值范围为[300,500]；Ai为与洞外亮度、交通量和洞内侧壁反射率有关的计算系数，ti为与洞外亮度、交通量和洞内侧壁反射率有关的计算系数，且Ai和ti不等，i为根据隧道实际工况确定的计算系数的个数。

判断反应时间：

如t≥800，则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝1cd/m²；

如则隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝3cd/m²；

如(1+3％)a≤t≤800，则所隧道照明基本段所需的最小照明亮度为L_min＝L_x，其中，L_x为隧道基本段的亮度。

5.根据权利要求4所述节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：总控制器根据如下方法计算L_x：

其中，L₁为洞外亮度，L₃为车流量，L₄为V₈₅运行车速，L₅是隧道侧壁反射率，I_cy是灯具在计算点的光强值，H为灯具中心到路面的亮度，为计算点的灯具光线入射角，M为灯具的养护系数，r是路面简化亮度系数，Q₀是路面平均亮度系数。

6.根据权利要求2所述节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：总控制根据如下方法进行色温调节：

色温传感器每个设定时间T采集一次洞外以及洞口处色温，当洞外色温和洞口处色温差值大于设定的色温差阈值时，总控制器输出控制命令控制无级调光照明单元工作时洞外和洞口处的色温相等。

7.根据权利要求6所述节能型公路隧道等效照明控制系统，其特征在于：

总控制器从浓度传感器获取洞内污染物的浓度数据，当污染物浓度每增加或者减小一个等级，则将色温值减小增大一个色温差阈值；

若色温值超过6500k时，则色温值不再增加，且将色温值恒定为6500k。