CN114034383A - 一种实时隧道洞外亮度测量装置及其方法 - Google Patents

一种实时隧道洞外亮度测量装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实时隧道洞外亮度测量装置及其方法，该装置包括全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机、核心区数据处理器，所述全景亮度采集仪采集隧道洞口预设范围的实时亮度数据，所述亮度及位置数据交换机根据分辨精度将所述全景亮度采集仪采集的实时亮度数据细化到具体的采集点，将所述实时亮度数据与其采集位置一一对应，所述核心区数据处理器根据隧道洞口不同区域的优先级，利用获得的实时亮度数据及其位置信息进行优化处理，从而得出更加准确的隧道洞外实时亮度值，最后以该实时亮度值为基准对隧道内的照明设施进行精细化控制和调节。

Description

一种实时隧道洞外亮度测量装置及其方法
技术领域
本发明涉及交通技术领域，尤其涉及一种实时隧道洞外亮度测量装置及其方法。
背景技术
隧道作为一种特殊的构造物，为我国交通事业发展起到了极大的促进作用，正是由于其“穿山越岭”的特殊性，导致其洞体内部与外界产生极大的亮度差，隧道长度越长此类差异越大，为了保证隧道内外驾驶的安全性及舒适性，隧道照明越来越成为隧道运营不可缺少的部分。隧道照明质量的好坏直接关系到机动车驾驶员能否看清楚隧道内的环境，因此隧道照明必须考虑驾驶的安全性。
隧道照明分区段设置是为满足驾驶员视觉从高亮度向低亮度，或从低亮度向高亮度变化适应的需求，而洞外亮度又是确定隧道照明的重要基准之一，隧道朝向、20°视场范围内天空面积百分百、植被条件、洞门装饰对洞外亮度影响较大，如洞外亮度增大，对于隧道入口会加剧“黑洞效应”，出口则会加剧“白洞效应”，则合适准确的洞外亮度值对隧道内照明设施亮度调节、控制至关重要。
传统的洞外亮度测试仪多数在洞口处安装，只实时检测采集镜头所包括范围内的光强度，未依据规范要求对距离、角度及数据进行优化处理，最终所得数据与实际有较大偏差。
发明内容
为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种实时隧道洞外亮度测量装置，包括3台全景亮度采集仪、3台亮度及位置数据交换机、1台核心区数据处理器，一台所述全景亮度采集仪设置在车道的一侧，一台所述全景亮度采集仪设置在车道的另一侧，一台所述全景亮度采集仪设置在车道中间的分隔带，3台所述全景亮度采集仪与隧道洞口断面的距离为一个停车视距L，3台所述亮度及位置数据交换机分别与3台所述全景亮度采集仪对应设置；
所述全景亮度采集仪采集所述隧道洞口对应区域的实时亮度数据，3台所述全景亮度采集仪通过同一定时器进行触发采集，3台所述全景亮度采集仪共同对所述隧道洞口的预设区域进行实时亮度数据采集，其中1台所述全景亮度采集仪或者2台所述全景亮度采集仪对所述隧道洞口的剩余区域进行实时亮度数据采集；
所述亮度及位置数据交换机将所述实时亮度数据进行同步处理，获得所述实时亮度数据中的位置信息以及该位置采集的亮度值信息，将所述亮度值信息与所述位置信息对应标记；
所述核心区数据处理器根据所述隧道洞口不同区域对应的优先级，利用获得的实时亮度数据、亮度值信息、位置信息以及所述亮度值信息与所述位置信息的对应关系，对所述实时亮度数据进行优化处理，获得隧道洞外的实时亮度值。
可选的，3台全景亮度采集仪的覆盖区域为一级区域，所述一级区域的位置点亮度值的影响因子最高，2台全景亮度采集仪的覆盖区域为二级区域，所述二级区域的位置点亮度值的影响因子次之，1台全景亮度采集仪的覆盖区域为三级区域，所述三级区域的位置点亮度值的影响因子最小；
所述影响因子为初始值和系数因子的乘积，所述初始值由所述隧道洞口断面的经纬度、结构、覆盖物共同决定。
可选的，所述初始值的范围为0.8至1.2。
可选的，所述一级区域的影响因子的初始值为1.1，所述二级区域的影响因子的初始值为1，所述三级区域的影响因子的初始值为0.9。
本发明还提供一种实时隧道洞外亮度测量方法，所述实时隧道洞外亮度测量方法使用上述的实时隧道洞外亮度测量装置，所述实时隧道洞外亮度测量方法包括：
每台所述全景亮度采集仪采集的高清照片均进行标准网格化处理，标记采集时间信息；
根据所述全景亮度采集仪的采集精度确定网格面积，每一个网格都具有唯一的亮度值和位置信息；
3台所述全景亮度采集仪在同一时间点采集的实时亮度数据为同一批次，同一批次的实时亮度数据同时进行处理，同一批次的实时亮度数据以位置信息为基准，对不同的全景亮度采集仪获得的亮度值信息进行加权平均，获得同一时间点的隧道洞外亮度值L20(S)-Tn；
根据所述全景亮度采集仪的采集频率确定时间累积区间ΔT；
将所述时间累积区间ΔT内的亮度值信息进行累积平均，获得隧道洞外的实时亮度值L20(S)-ΔT。
本发明具有下述有益效果：
本发明提供一种实时隧道洞外亮度测量装置及其方法，该装置包括全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机、核心区数据处理器，所述全景亮度采集仪采集隧道洞口预设范围的实时亮度数据，所述亮度及位置数据交换机根据分辨精度将所述全景亮度采集仪采集的实时亮度数据细化到具体的采集点，将所述实时亮度数据与其采集位置一一对应，所述核心区数据处理器根据隧道洞口不同区域的优先级，利用获得的实时亮度数据及其位置信息进行优化处理，从而得出更加准确的隧道洞外实时亮度值，最后以该实时亮度值为基准对隧道内的照明设施进行精细化控制和调节。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置的系统结构框图。
图2为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置的布置侧视图。
图3为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置的布置俯视图。
图4为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置采集区域分布图。
其中，附图标记为：全景亮度采集仪-1；亮度及位置数据交换机-2；核心区数据处理器-3。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的实时隧道洞外亮度测量装置及其方法进行详细描述。
实施例一
本实施例提供一种高精度实时隧道洞外亮度测量装置，该装置通过多台全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机完成隧道洞口亮度数据的实时精确采集，再利用核心区亮度数据精化，得出洞外实时亮度的准确值，利用洞外亮度值对隧道内各段照明设施亮度值进行优化调整。
本实施例提供一种高精度实时隧道洞外亮度测量装置，该装置主要由全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机、核心区数据处理器3部分组成，最后得出隧道洞外亮度实时数据。其中全景亮度采集仪主要用来采集洞口一定范围内的实时亮度数据；亮度及位置数据交换机则根据分辨精度，将全景亮度采集仪采集的亮度数据细化到具体的采集点，将采集的实时亮度数据与其采集位置一一对应；核心区数据处理主要是根据洞口不同区域优先级，利用已获得的实时亮度数据及其位置信息，进行优化处理，从而得出更加准确的隧道洞外实时亮度值，以此为基准对隧道内照明设施进行精细化控制和调节。
本实施例提供的装置主要由3台全景亮度采集仪、3台亮度及位置数据交换机和核心区数据处理器组成，根据公路隧道照明设计细则中要求，将3台全景亮度采集仪分别设置在车道两侧和中间的分隔带中，距离隧道洞口断面一个停车视距L，3台全景亮度采集仪通过同一定时器进行触发采集，每台全景亮度采集仪将实时拍摄的高清照片进行同步软件处理，将高清照片中的位置信息与该点出采集计算的亮度值信息对应标记，对于整个隧道洞外亮度，各位置点亮度值的影响因子不同，其中隧道洞口附近的亮度值对整个隧道洞外亮度影响大，通过3台全景亮度采集仪进行数据采集；剩余区域则由2台或1台全景亮度采集仪进行数据采集，三台全景亮度采集仪采集范围未覆盖区域不作为计算内容，通过核心区数据处理，得出更加准确的隧道洞外实时亮度值。
图1为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置的系统结构框图。如图1所示，整个系统主要由全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机、核心区数据处理器3部分组成，最后得出隧道洞外亮度实时数据。其中全景亮度采集仪主要用来采集洞口一定范围内的实时亮度数据；亮度及位置数据交换机则根据分辨精度，将全景亮度采集仪采集的亮度数据细化到具体的采集点，将采集的实时亮度数据与其采集位置一一对应；核心区数据处理主要是根据洞口不同区域优先级，利用已获得的实时亮度数据及其位置信息，进行优化处理，从而得出更加准确的隧道洞外实时亮度值，以此为基准对隧道内照明设施进行精细化控制和调节。
参见图1，3台全景亮度采集仪通过同一定时器进行触发采集，每台全景亮度采集仪采集的高清照明均进行标准网格化处理，并标记采集时间信息，根据采集精度确定网格面积，其中每一个网格都具有唯一亮度值和位置信息，其中位置信息与实际洞口位置相对应。
参见图1，3台亮度、位置数据交换机主要对接3台全景亮度采集仪，将大量的实时亮度数据、位置信息进行缓存、整理，再根据全景亮度采集仪采集频率，确定时间累积区间ΔT，并按顺序将一个时间累积区间ΔT内的数据信息推送至核心数据处理单元中。
参见图1，核心区数据处理单元主要对3台全景亮度采集仪采集的有效数据进行处理，对于整个隧道洞外亮度，各位置点亮度值的影响因子不同，其中隧道洞口附近的亮度值对整个隧道洞外亮度影响大，通过3台全景亮度采集仪进行数据采集；剩余区域则由2台或1台全景亮度采集仪进行数据采集，同一批次信息中以位置信息为基准，对不同设备获得的亮度信息值进行加权平均，从而获得同一时间点较精确的隧道洞外亮度值L20(Tn)，将ΔT内的亮度信息进行累积平均，得出洞外实时亮度的准确值L20(ΔT)。
图2为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置的布置侧视图。如图2所示，隧道高度为h，全景亮度采集仪布置杆高为1.5m，全景亮度采集仪布置杆距离隧道洞口断面一个停车视距L，采集仪正对洞口方向20°视场角布置，采集仪所采集的范围为E点到F点的区域。
图3为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置的布置俯视图。如图3所示，3台全景亮度采集仪分别布置于车道两侧和中间的分隔带中，及图中A、B、C位置，D1与D6之间为隧道洞口有效范围区域。
参见图3，位于A点的全景亮度采集仪，其隧道洞口亮度数据采集分布在D1与D2之间，位于B点的全景亮度采集仪，其隧道洞口亮度数据采集分布在D3与D4之间，位于C点的全景亮度采集仪，其隧道洞口亮度数据采集分布在D5与D6之间。
图4为本发明实施例一提供的实时隧道洞外亮度测量装置采集区域分布图。如图4所示，3台A、B、C位置的全景亮度采集仪对应的采集范围分别为区域A1、A2、A3，3台全景亮度采集仪全部覆盖的区域为L1，为核心一级区域，该区域内位置点亮度值的影响因子最高，所述影响因子为初始值和系数因子的乘积，该区域的初始值为1.1。
参见图4，有2台全景亮度采集仪覆盖的区域为L2和L3，为二级区域，该区域内位置点亮度值的影响因子次之，该区域的初始值为1。
参见图4，有1台全景亮度采集仪覆盖的区域为L4和L5，为三级区域，该区域内位置点亮度值的影响因子最小，该区域的初始值为0.9。
本实施例提供的初始值系数因子在0.8至1.2之间，具体确定值以所在隧道断面的所处经纬度、结构、覆盖物等因素共同标定决定。
本实施例提供一种实时隧道洞外亮度测量装置，该装置包括全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机、核心区数据处理器，所述全景亮度采集仪采集隧道洞口预设范围的实时亮度数据，所述亮度及位置数据交换机根据分辨精度将所述全景亮度采集仪采集的实时亮度数据细化到具体的采集点，将所述实时亮度数据与其采集位置一一对应，所述核心区数据处理器根据隧道洞口不同区域的优先级，利用获得的实时亮度数据及其位置信息进行优化处理，从而得出更加准确的隧道洞外实时亮度值，最后以该实时亮度值为基准对隧道内的照明设施进行精细化控制和调节。
实施例二
本实施例依据标准规范要求，通过设立多台全景亮度采集仪、亮度及位置数据交换机完成隧道洞口亮度数据的实时精确采集，再利用核心区亮度数据精化，得出洞外实时亮度的准确值，使得隧道运营更加安全、高效、节能。
本实施例中，3台全景亮度采集仪分别设置在车道两侧和中间的分隔带中，距离隧道洞口断面一个停车视距L，3台全景亮度采集仪通过同一定时器进行触发采集，每台全景亮度采集仪采集的高清照明均进行标准网格化处理，标记采集时间信息，根据采集精度确定网格面积，其中每一个网格都具有唯一亮度值和位置信息，3台全景亮度采集仪同一时间点采集的数据信息为一批次，同时进行处理，同一批次信息中以位置信息为基准，对不同设备获得的亮度信息值进行加权平均，从而获得同一时间点较精确的隧道洞外亮度值L20(S)-Tn，再根据全景亮度采集仪采集频率，确定时间累积区间ΔT，将ΔT内的亮度信息进行累积平均，得出洞外实时亮度的准确值L20(S)-ΔT，通过该值对隧道内照明设施进行智能化管控。
相比传统控制检测方法，本实施例提供的高精度实时隧道洞外亮度测量方法，根据公路隧道照明设计细则中要求，在距离隧道洞口断面一个停车视距L位置布置3台全景亮度采集仪，通过同一基准定时器触发采集，同一时间及同一批次的采集数据，利用区域优先级、信息加权因子等优化算法得出该时间点隧道洞外亮度值L20(S)-Tn，再通过累积平均得出洞外实时亮度的准确值L20(S)-ΔT。相比原来洞口单个光强测试仪的检测方法，本专利提出的装置更符合规范要求，通过采集设备布置、触发、数据处理等各个步骤的优化处理，使得最终实时隧道洞外亮度值更精确，促进隧道更加安全、高效、节能运营。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种实时隧道洞外亮度测量装置，其特征在于，包括3台全景亮度采集仪、3台亮度及位置数据交换机、1台核心区数据处理器，一台所述全景亮度采集仪设置在车道的一侧，一台所述全景亮度采集仪设置在车道的另一侧，一台所述全景亮度采集仪设置在车道中间的分隔带，3台所述全景亮度采集仪与隧道洞口断面的距离为一个停车视距L，3台所述亮度及位置数据交换机分别与3台所述全景亮度采集仪对应设置；
所述全景亮度采集仪采集所述隧道洞口对应区域的实时亮度数据，3台所述全景亮度采集仪通过同一定时器进行触发采集，3台所述全景亮度采集仪共同对所述隧道洞口的预设区域进行实时亮度数据采集，其中1台所述全景亮度采集仪或者2台所述全景亮度采集仪对所述隧道洞口的剩余区域进行实时亮度数据采集；
所述亮度及位置数据交换机将所述实时亮度数据进行同步处理，获得所述实时亮度数据中的位置信息以及该位置采集的亮度值信息，将所述亮度值信息与所述位置信息对应标记；
所述核心区数据处理器根据所述隧道洞口不同区域对应的优先级，利用获得的实时亮度数据、亮度值信息、位置信息以及所述亮度值信息与所述位置信息的对应关系，对所述实时亮度数据进行优化处理，获得隧道洞外的实时亮度值。
2.根据权利要求1所述的实时隧道洞外亮度测量装置，其特征在于，3台全景亮度采集仪的覆盖区域为一级区域，所述一级区域的位置点亮度值的影响因子最高，2台全景亮度采集仪的覆盖区域为二级区域，所述二级区域的位置点亮度值的影响因子次之，1台全景亮度采集仪的覆盖区域为三级区域，所述三级区域的位置点亮度值的影响因子最小；
所述影响因子为初始值和系数因子的乘积，所述初始值由所述隧道洞口断面的经纬度、结构、覆盖物共同决定。
3.根据权利要求2所述的实时隧道洞外亮度测量装置，其特征在于，所述初始值的范围为0.8至1.2。
4.根据权利要求3所述的实时隧道洞外亮度测量装置，其特征在于，所述一级区域的影响因子的初始值为1.1，所述二级区域的影响因子的初始值为1，所述三级区域的影响因子的初始值为0.9。
5.一种实时隧道洞外亮度测量方法，其特征在于，所述实时隧道洞外亮度测量方法使用权利要求1-4任一所述的实时隧道洞外亮度测量装置，所述实时隧道洞外亮度测量方法包括：
每台所述全景亮度采集仪采集的高清照片均进行标准网格化处理，标记采集时间信息；
根据所述全景亮度采集仪的采集精度确定网格面积，每一个网格都具有唯一的亮度值和位置信息；
3台所述全景亮度采集仪在同一时间点采集的实时亮度数据为同一批次，同一批次的实时亮度数据同时进行处理，同一批次的实时亮度数据以位置信息为基准，对不同的全景亮度采集仪获得的亮度值信息进行加权平均，获得同一时间点的隧道洞外亮度值L20(S)-Tn；
根据所述全景亮度采集仪的采集频率确定时间累积区间ΔT；
将所述时间累积区间ΔT内的亮度值信息进行累积平均，获得隧道洞外的实时亮度值L20(S)-ΔT。
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