CN110167236B - 一种隧道照明控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道照明控制系统及控制方法，包括信息采集模块、中央控制模块及灯具控制模块；信息采集模块包括亮度传感器及若干个车辆检测器，亮度传感器与中央控制模块建立连接；其中一个车辆检测器设置在隧道入口，其余车辆检测器均匀布设在隧道内部；车辆检测器与中央控制模块建立连接，中央控制模块与灯具控制模块建立连接；本发明通过设置亮度传感器及车辆检测器，实现了对来车的实时检测、洞外亮度情况及来车情况，在隧道内车流量较少时，不必使隧道内照明始终保持需求亮度；在车辆较多时，则会形成连续的照明带；在隧道内没有车辆行驶时，所有灯具调暗至最低亮度；本发明实用性强、准确性高、安全性强，具有显著的节能减排效果。

Description

一种隧道照明控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及隧道照明技术领域，特别涉及一种隧道照明控制系统及控制方法。

背景技术

近几年，随着公路隧道的数量逐渐增多，里程不断增加，高速公路隧道由于其特殊的交通、地理环境，照明、通风及机电等系统24小时不间断运行，造成巨大的能源消耗，在为人们提供交通便利的同时却遭受了巨大的经济损失。由于隧道洞内外差异较大的光环境和自身封闭、狭小的特殊道路环境导致隧道行车中交通事故的发生率远高于其他普通公路。在进行隧道照明设计时，考虑到驾驶员的明适应和暗适应能力，为使驾驶员在隧道两端出入口处有良好的视觉过渡，国际照明委员通常会将隧道照明分为接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段五段，且每段的路面亮度水平要求有所不同。

同时，近年来公路隧道建设趋向于长大化，长、特长公路隧道的数量越来越多，在传统高速公路隧道的运营中，为了保障隧道车辆通行安全，无论车流量大小，将隧道内所有灯具都保持在需求亮度，而驾驶员的视力范围是有限的，驾驶员前方视线范围以外的照明以及车辆行驶过的隧道部分的照明都是“无效照明”，这种没有考虑驾驶员的视力范围的大量的“无效照明”造成了巨大的能源消耗，因此，在降低“过度照明”的基础上减少“无效照明”成为目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种隧道照明控制系统及控制方法，以减少隧道照明系统中的过度照明和无效照明。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种隧道照明控制系统，包括信息采集模块、中央控制模块及灯具控制模块；信息采集模块包括亮度传感器及若干个车辆检测器，亮度传感器与中央控制模块建立连接；其中一个车辆检测器设置在隧道入口，其余车辆检测器均匀布设在隧道内部；车辆检测器与中央控制模块建立连接，中央控制模块与灯具控制模块建立连接；灯具控制模块包括若干个照明灯具组，若干个照明灯具组与隧道内部的车辆检测器交错排列设置；每个照明灯具组包括LED灯、调光控制器及无线智能控制器，LED灯与调光控制器的输出端连接，调光控制器的输入端与无线智能控制器连接，无线智能控制器与中央控制模块建立连接。

进一步的，若干个照明灯具组从隧道入口处起依次记为G1，G2，…Gi…，Gn，设置在隧道洞外的一个车载检测器记为D1，布设在隧道内部的车辆检测器从隧道入口起依次记为D2，D3，…Di-1…，Dn-1；D2车载检测器设置在G1照明灯具组前方，D3车载检测器设置在G2照明灯具组前方，以此类推，Di-1车载检测器设置在Gi照明灯具组前方，Dn-1车载检测器设置在Gn照明灯具组前方。

进一步的，中央控制模块包括照明控制模块及PLC控制柜，亮度传感器与照明控制模块建立连接，车辆检测器与照明控制模块建立连接，照明控制模块与PLC控制柜建立连接，PLC控制柜与灯具控制模块中的无线智能控制器建立连接。

进一步的，设置在隧道入口处的车辆检测器与隧道洞口之间的距离为一个照明带长度。

进一步的，车辆检测器采用视频检测器，视频检测器的型号为VDS2000。

进一步的，每个照明灯具组的照明带长度为400-500m。

进一步的，亮度传感器通过无线网络与中央控制模块建立连接，无线智能控制器通过无线网络与中央控制模块建立连接。

进一步的，灯具控制模块中的无线智能控制器为Air Lamp智能控制器。

本发明还提供了一种隧道照明控制方法，包括以下步骤：

步骤1：当隧道洞外D1车辆检测器检测到来车时，亮度传感器采集隧道洞外亮度信息，D1车辆检测器采集车辆车速与车流量信息，并将采集到的亮度信息及车辆车速和车流量信息发送至中央控制器模块；

步骤2：中央控制模块根据接收到的亮度信息及车辆车速和车流量信息，制定出各个照明灯具组调亮或调暗的照明策略，并向隧道内对应的照明灯光组发送调光动作指令；

步骤3：隧道内对应的照明灯具组接收到调光动作指令后，对应的照明灯具组执行亮度调亮或调暗动作。

进一步的，步骤2中各个灯具组调亮或调暗的照明策略，具体包括以下步骤：

步骤21、当车辆被布置在隧道洞外的D1车辆检测器检测到时，调亮G1照明灯具组；

步骤22、当车辆行驶至隧道洞口时，D2车辆检测器检测到来车，调亮G2照明灯具组，G1照明灯具组保持亮度；

步骤23、车辆行驶入隧道后，当Di车辆检测器检测到来车时，调亮Gi照明灯具组，并记录Di车辆检测器检测到来车的时间Ti；

步骤24、当车辆被Di+1车辆检测器检测到时，调亮Gi+1照明灯具组，并判定Ti时间至车辆被Di+1车辆检测器检测到的时刻，Di-1车辆检测器与Di车辆检测器是否再次检测到车辆；

步骤25、如果Di-1车辆检测器与Di车辆检测器再次检测到来车，则保持Gi照明灯具组的亮度并刷新时间Ti；如果Di-1车辆检测器与Di车辆检测器没有检测到来车，则关闭Gi照明灯具组。

与现有技术比，本发明的有益效果有：

本发明提供了一种隧道照明控制系统，通过设置亮度传感器及车辆检测器，实现了对来车的实时检测及对洞外亮度、车辆速度及车流量进行采集，利用中央控制模块，实时地调整需求亮度，最大限度地避免了隧道内照明的过度照明；在隧道内车流量较少时，不必使隧道内照明始终保持需求亮度；在车辆较多时，则会形成连续的照明带；在隧道内没有车辆行驶时，则所有灯具调暗至最低亮度。本发明具有实用性强、准确性高、安全性强等特点，具有显著的节能减排效果。

进一步的，车辆检测器采用视频检测器，视频检测器对车辆速度及车流量进行检测，具有高效准确、安装简单及维修方便等优点，同时还可对车辆的车牌号进行识别，对超速车辆进行广播警告，保证了隧道内行车的安全以及本发明控制系统实施的可靠性。

进一步的，亮度传感器与中央控制模块之间及无线智能控制器与中央控制模块之间均建立无线网络连接，采用无线通讯，避免了有线通讯复杂的布线，且维修方便，易于实现精准的分组管控。

本发明还提供了一种隧道照明控制方法，根据外部亮度、车辆速度与车流量量对隧道内部灯具进行无极调光，实现隧道照明亮度自动适应，同时可根据车辆检测器检测来车，并对隧道内灯具进行分组控制；为了防止灯光变化过快影响行车安全及跟车过近而导致灯具提前调暗；

进一步的，本发明提出的控制方法始终保持两个灯具组的亮度为计算亮度，避免了灯光变化过快对驾驶员视觉的影响，在保证驾驶安全舒适的前提下，实现车来灯亮，车走灯灭的照明效果；特别适用于交通量不均衡，隧道照明能耗较大的长、特长公路隧道；利用调光控制器连续调节隧道照明亮度，实现隧道内各个照明段的无极调光，使得各区段亮度尽可能的符合驾驶员的视觉适应能力，尽可能地减少过度照明。

附图说明

图1为本发明所述的隧道照明控制系统的结构框图；

图2为本发明所述的隧道照明控制系统的结构布置图；

图3为本发明所述的隧道照明控制系统中当车辆行驶至隧道入口的照明示意图；

图4为本发明所述的隧道照明控制系统中当车辆行驶在隧道内部的照明示意图。

图5为本发明自适应分组管控灯具的隧道照明控制方法的流程图。

其中，1信息采集模块，2中央控制模块，3灯具控制模块；11亮度传感器，12车辆传感器，21照明控制模块，22PLC控制柜，

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参考附图1、2所示，本发明提供了一种隧道照明系统控制系统，包括信息采集模块1、中央控制模块2及灯具控制模块3；信息采集模块1包括亮度传感器11及若干个车辆检测器12，亮度传感器11设置在隧道洞外，亮度传感器11用于采集隧道洞外亮度；亮度传感器11通过无线网络与中央控制模块2建立连接，亮度传感器11将采集到的隧道洞外亮度信息传输至中央控制模块2。

车辆检测器12用于采集车辆，获取车辆车速及车流量信息；其中一个车辆检测器12设置在隧道入口，其余车辆检测器12均匀布设在隧道内部；车辆检测器12通过无线网络与中央控制模块2建立连接，车辆检测器12将采集到的车辆车速及车流量信息通过无线网络传输至中央控制模块2；车辆检测器12采用视频检测器，视频检测器具有覆盖面广、安装简单及维护费用低等特点，同时视频检测器还可识别车辆的车牌好，并对超速车辆进行广播警示。

中央控制模块2包括照明控制模块21及PLC控制柜22，亮度传感器11通过无线网络与照明控制模块21建立连接，亮度传感器11将采集到的隧道洞外的亮度信息传输至照明控制模块21；车辆检测器12通过无线网络照明控制模块21建立连接，车辆检测器12将采集到的车辆车速及车流量信息传输至照明控制模块21；照明控制模块21通过无线网络与PLC控制柜22建立连接，照明控制模块21根据接收到的隧道洞外的亮度信息、车辆车速及车流量信息计算得到隧道洞内的亮度值及调光策略信息，并将计算得到的隧道洞内亮度值及调光策略信息传输至PLC控制柜22，PLC控制柜22根据接收的得到的隧道洞内亮度值及调光策略信息输出调光动作信号；PLC控制柜22通过无线网络与灯具控制模块3建立连接，PLC控制柜22将调光动作信号传输至灯具控制模块3，实现了对灯具控制模块3的无极调光。

灯具控制模块3包括若干个照明灯具组，若干个照明灯具组与隧道内部的车辆检测器12交错排列设置；根据公路隧道照明设计细则规定的停车视距和驾驶员的动态视距，考虑隧道照明控制系统计算与灯具点亮过程中不可避免的延迟，每个照明灯具组的照明带长度为400～500m；每个照明灯具组的照明带长度由灯具调整到合适亮度的时间跨度以及驾驶员实业决定距离和停车距离确定，灯具调整到合适亮度的时间宽度由车辆的最高速度和灯具调整到合适亮度的时间间隔确定，根据CIE Publ.88(2004)，驾驶员对路面观测的平均视高约为1.5m，驾驶员的最大视程约为160m。停车距离取决于车速、纵向坡度和路面状况，综上，每个照明灯具组的照明带长度确定为400～500m。每个照明灯具组包括若干个隧道智能LED灯，每个隧道智能LED灯包括LED灯、调光控制器及无线智能控制器，LED灯与调光控制器的输出端连接，调光控制器的输入端与无线智能控制器连接，无线智能控制器通过无线网络与PLC控制柜建立连接；调光控制器用于接收PLC控制柜传输的调光动作信号，并根据接收到的调光动作信号实现对LED灯的无极调光。无线智能控制器采用Air Lamp智能控制器，Air Lamp智能控制器支持ALL协议，ALL协议即Air Lamp Light Link，是一种基于2.45GHz射频识别技术的无线传感网协议，是一种现金的灯控应用信息传递协议；以ALL协议为纽带，目前覆盖了终端硬件生产、芯片制造与模块网关生产等领域，因此通过该无线智能控制器，可实现灯具、控制器及软件的互操作和自由替换。

若干个照明灯具组从隧道入口处起依次记为G1，G2，…Gi…，Gn，每个照明灯具组设置有独立ID，PLC控制柜22根据每个照明灯具组的ID通过无线网关对各个照明灯具组进行独立或分组控制。

设置在隧道洞外的一个车载检测器12记为D1，D1车载检测器与隧道洞口之间的距离为一个照明带长度，D1车载检测器用于采集隧道洞口附近的车辆、车辆车速及车流量信息，并将采集到的信息传输至照明控制模块21；布设在隧道内部的车辆检测器12从隧道入口起依次记为D2，D3，…Di-1…，Dn-1；D2车载检测器设置在G2照明灯具组前，D2车载检测器用于采集G1照明灯具组附近的车辆车速及车流量信息，并将采集到的信息传输至照明控制模块21；D3车载检测器设置在G2照明灯具组前，D3车载检测器用于采集G2照明灯具组附近的车辆车速及车流量信息，并将采集到的信息传输至照明控制模块21；以此类推，Di-1车载检测器设置在Gi照明灯具组前方，Di-1车载检测器用于采集Gi照明灯具组附近的车辆车速及车流量信息，并将采集到的信息传输至照明控制模块21；Dn-1车载检测器设置在Gn照明灯具组前，Dn-1车载检测器用于采集Gn照明灯具组附近的车辆车速及车流量信息，并将采集到的信息传输至照明控制模块21。

工作原理

当Di-1车辆检测器检测到来车时，根据亮度传感器11对隧道洞外亮度及D1车辆检测器对隧道洞外的车辆、车辆车速及车流量信息的实时采集，通过照明控制模块计算出Gi照明灯具组附近的亮度需求并制定调光策略；在车辆被不同的车辆检测器检测到时，相应的照明灯具组依次点亮至计算亮度，而车辆驶过的隧道部分的照明灯具组通过无线智能控制器与调光控制器将照明灯具组的亮度调暗至最大亮度的10％，在保证必要的交通需要同时最大限度的降低能耗。

参考附图3-5所示，本发明还提供了一种隧道照明控制方法，包括以下步骤：

S1：当隧道洞外D1车辆检测器检测到来车时，亮度传感器11采集隧道洞外亮度信息，D0车辆检测机采集车辆车速与车流量信息，并将采集到的亮度信息及车辆车速和车流量信息发送至照明控制模块21。

S2：照明控制模块21根据接收到的亮度信息及车辆车速和车流量信息，计算得到各个照明灯具组所需的亮度值，并将该亮度值发送至PLC控制柜22。

S3：当车辆依次被不同布设在隧道内部的车辆检测器12检测到时，各个车辆检测器将信号发送至照明控制模块21，照明控制模块21制定各个照明灯具组调亮或调暗的照明策略，并将调亮或调暗的照明策略发送至PLC控制柜22。

S4：PLC控制柜22接收到调亮或调暗的照明策略后通过无线通讯方式将调光动作指令发送至隧道内对应的照明灯具组。

S5：隧道内对应的照明灯具组接收到调光动作指令后，对应的照明灯具组执行亮度调亮或调暗动作。

本发明中为了防止照明灯具组的灯光变化过快，影响行车安全及跟车过近而导致照明灯具组提前调暗，本发明提出的控制方法保持两个灯具组的亮度为计算亮度。

本发明中照明控制模块21制定各个灯具组调亮或调暗的照明策略，具体包括以下步骤：

S3.1：当车辆被布置在隧道洞外的D1车辆检测器检测到时，调亮G1照明灯具组；

S3.2：当车辆行驶至隧道洞口时，D2车辆检测器检测到来车，调亮G2照明灯具组，G1照明灯具组保持亮度；

S3.3：车辆行驶入隧道后，当Di车辆检测器检测到来车时，调亮Gi照明灯具组，并记录Di车辆检测器检测到来车的时间Ti；

S3.4：当车辆被Di+1车辆检测器检测到时，调亮Gi+1照明灯具组，并判定Ti时间至车辆被Di+1车辆检测器检测到的时刻，Di-1车辆检测器与Di车辆检测器是否再次检测到车辆；

S3.5：如果Di-1车辆检测器与Di车辆检测器再次检测到来车，则保持Gi照明灯具组的亮度并刷新时间Ti；如果Di-1车辆检测器与Di车辆检测器没有检测到来车，则关闭Gi照明灯具组。

本发明所提出的一种隧道照明控制系统及控制方法，实现了在隧道内对来车的实时检测，对洞外亮度、车辆速度及车流量进行采集，根据规范制定相应的调光策略，实时地调整需求亮度，并对LED灯进行分组控制，只对驾驶员前方视线范围内的隧道部分提供照明，将照明灯具调整至实时计算的需求亮度；而车辆行驶过的隧道部分及离车辆较远的隧道部分，隧道照明灯具亮度将调至最大亮度的10％以降低照明系统的电能消耗，最大限度地避免了“无效照明”。

本发明综合考虑隧道洞外亮度情况及来车情况，在隧道内车流量较少时，不必使隧道内照明始终保持需求亮度，在有车辆行驶的隧道部分保持正常照明亮度。在车辆较多时，则会形成连续的照明带；在隧道内没有车辆行驶时，则所有灯具调暗至最低亮度。本发明具有实用性强、准确性高、安全性强等特点，具有显著的节能减排效果。

本发明的通讯方式采用无线通讯，避免了有线通讯复杂的布线，且维修方便，易于实现精准的分组管控。

本发明充分结合隧道外部亮度、车辆速度与车流量，根据调光控制器连续调节隧道照明亮度，实现隧道内各个照明段的无极调光，使得各区段亮度尽可能的符合驾驶员的视觉适应能力，尽可能地减少过度照明。

Claims (5)

1.一种隧道照明控制方法，其特征在于，利用隧道照明控制系统；所述隧道照明控制系统，包括信息采集模块（1）、中央控制模块（2）及灯具控制模块（3）；信息采集模块（1）包括亮度传感器（11）及若干个车辆检测器（12），亮度传感器（11）与中央控制模块（2）建立连接；其中一个车辆检测器（12）设置在隧道入口，其余车辆检测器（12）均匀布设在隧道内部；车辆检测器（12）与中央控制模块（2）建立连接，中央控制模块（2）与灯具控制模块（3）建立连接；灯具控制模块（3）包括若干个照明灯具组，若干个照明灯具组与隧道内部的车辆检测器（12）交错排列设置；每个照明灯具组包括LED灯、调光控制器及无线智能控制器，LED灯与调光控制器的输出端连接，调光控制器的输入端与无线智能控制器连接，无线智能控制器与中央控制模块（2）建立连接；

若干个照明灯具组从隧道入口处起依次记为G1，G2，…Gi…，Gn，设置在隧道洞外的一个车载检测器（12）记为D1，布设在隧道内部的车辆检测器（12）从隧道入口起依次记为D2，D3，…Di-1…，Dn-1；D2车载检测器设置在G1照明灯具组前方，D3车载检测器设置在G2照明灯具组前方，以此类推，Di-1车载检测器设置在Gi照明灯具组前方，Dn-1车载检测器设置在Gn照明灯具组前方；

其中，所述隧道照明控制方法，包括以下步骤：

步骤1：当隧道洞外D1车辆检测器检测到来车时，亮度传感器（11）采集隧道洞外亮度信息，D1车辆检测器采集车辆车速与车流量信息，并将采集到的亮度信息及车辆车速和车流量信息发送至中央控制器模块（2）；

步骤2：中央控制模块（2）根据接收到的亮度信息及车辆车速和车流量信息，制定出各个照明灯具组调亮或调暗的照明策略，并向隧道内对应的照明灯光组发送调光动作指令；

步骤3：隧道内对应的照明灯具组接收到调光动作指令后，对应的照明灯具组执行亮度调亮或调暗动作；

所述的步骤2中各个灯具组调亮或调暗的照明策略，具体包括以下步骤：

步骤21、当车辆被布置在隧道洞外的D1车辆检测器检测到时，调亮G1照明灯具组；

步骤22、当车辆行驶至隧道洞口时，D2车辆检测器检测到来车，调亮G2照明灯具组，G1照明灯具组保持亮度；

步骤23、车辆行驶入隧道后，当Di车辆检测器检测到来车时，调亮Gi照明灯具组，并记录Di车辆检测器检测到来车的时间Ti；

步骤24、当车辆被Di+1车辆检测器检测到时，调亮Gi+1照明灯具组，并判定Ti时间至车辆被Di+1车辆检测器检测到的时刻，Di-1车辆检测器与Di车辆检测器是否再次检测到车辆；

步骤25、如果Di-1车辆检测器与Di车辆检测器再次检测到来车，则保持Gi照明灯具组的亮度并刷新时间Ti；如果Di-1车辆检测器与Di车辆检测器没有检测到来车，则关闭Gi照明灯具组；

中央控制模块（2）包括照明控制模块（21）及PLC控制柜（22），亮度传感器（11）与照明控制模块（21）建立连接，车辆检测器（12）与照明控制模块（21）建立连接，照明控制模块（21）与PLC控制柜（22）建立连接，PLC控制柜（22）与灯具控制模块（3）中的无线智能控制器建立连接；

设置在隧道入口处的车辆检测器（12）与隧道洞口之间的距离为一个照明带长度。

2.根据权利要求1所述的一种隧道照明控制方法，其特征在于，车辆检测器（12）采用视频检测器，视频检测器的型号为VDS2000。

3.根据权利要求1所述的一种隧道照明控制方法，其特征在于，每个照明灯具组的照明带长度为400-500m。

4.根据权利要求2所述的一种隧道照明控制方法，其特征在于，亮度传感器（11）通过无线网络与中央控制模块（2）建立连接，无线智能控制器通过无线网络与中央控制模块（2）建立连接。

5. 根据权利要求1所述的一种隧道照明控制方法，其特征在于，灯具控制模块（3）中的无线智能控制器为Air Lamp智能控制器。