CN114704798A - 一种适用于明棚洞的光导照明方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于明棚洞的光导照明方法及系统，将现有的采光门洞替换为明棚洞顶的光线强度可调的导光装置，专门对明棚洞内外光强差进行比较，针对不同的内外光强差对导光装置导光过程的光线强度进行调整以减小明棚洞内外光强差，适用于对傍山公路明洞段洞内照明，安装便捷，又能智能调节洞内光线强度与洞外光线自适应，为驾驶人员提供良好的驾驶环境，充分利用了丰富的太阳能优势，又便捷经济的解决了明洞内照明问题，通过在导光孔位装设导光装置后，可取消侧壁的采光门洞，增强整体完整性，让光导照明系统在偏远的山区安装的更加稳固，相比于传统的采用采光门洞的方式，保障了明棚洞的在安装本光导照明系统后具有更好的抗灾害能力。

Description

一种适用于明棚洞的光导照明方法及系统

技术领域

本发明涉及公路照明技术领域，具体涉及一种适用于明棚洞的光导照明方法及系统。

背景技术

在山区公路中，特别是在傍山路段易发生落石崩塌和泥石流地段采用设置明棚洞的方式防范山体自然灾害。明棚洞作为一个遮蔽工程，在自然条件下，洞内光线暗，易对驾驶人员造成视觉上的障碍，尤其是在光照强烈的西部地区，洞内外光线差异大，延长了驾驶人员的视觉恢复时间，存在很大的安全隐患；解决洞内光线问题，是保证行车安全的前提。

目前常用的解决办法是在明棚洞远离山体一侧设置采光门洞，此种措施采集的光照不均匀，只能提高远离山体一侧的亮度，而为了提高靠近山体一侧的亮度，就需要增大采光门洞的面积或数量，这样就降低明棚洞的抗灾害能力。

而采用铺设电缆，安装照明设施的方式施造价较高，且受制约因素较多；在偏远的山区安装照明设施不仅造价较高，安装和检修过程也有诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在光照强烈的地区，现有的明棚洞照明系统没有考虑洞内外光线强度差异过大，驶入洞口或驶离开洞口时光强骤变对驾驶人员造成视觉上的障碍，且驾驶人员需要较长的时间来恢复视觉，这期间存在较大的安全隐患；本发明目的一方面在于提供的一种适用于明棚洞的光导照明方法，将现有的采光门洞替换为明棚洞顶的光线强度可调的导光装置，从而获取明棚洞内外差异，即可根据该差异对导光装置导入明棚洞内的光线强度进行调节，从而减小洞内外光线强度差异，减少对驾驶人员造成视觉上的障碍；本发明目的另一方面在于提供一种适用于明棚洞的光导照明的系统，通过在导光孔位装设导光装置后，可取消侧壁的采光门洞，增强整体完整性，让光导照明系统在偏远的山区安装的更加稳固，相比于传统的采用采光门洞的方式，保障了明棚洞的在安装本光导照明系统后具有更好的抗灾害能力。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，包括：

S1、在明棚洞顶浇筑前预留的若干导光孔位；

S2、将光线强度可调的导光装置装设在导光孔位内用于将外界光线导入明棚洞内；

S3、采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度并根据明棚洞内和明棚洞外的光照强度进行光强差比较，并基于光强差比较结果控制导光装置导入明棚洞内的光线强度，以及是否对明棚洞内辅助补光。

本方案工作原理：明棚洞远离山体一侧设置采光门洞，此种措施采集的光照不均匀，只能提高远离山体一侧的亮度，而为了提高靠近山体一侧的亮度，需要增大采光门洞的面积或数量，这样就降低明棚洞的抗灾害能力，对于太阳能资源丰富的地区，由于光照强烈，洞内外光线强度差异大，对驾驶人员造成视觉上的障碍，且延长了驾驶人员的视觉恢复时间，在此期间很容易引发交通事故；本方案提供一种适用于明棚洞的光导照明方法，将现有的采光门洞替换为明棚洞顶的光线强度可调的导光装置，并设计了专门的明棚洞内外光强差比较，针对不同的内外光强差对导光装置导光过程的光线强度进行调整以减小明棚洞内外光强差，适用于对傍山公路明洞段洞内照明，安装便捷，又能智能调节洞内光线强度与洞外光线自适应，为驾驶人员提供良好的驾驶环境。

且在明棚洞远离山体一侧设置采光门洞的方式导致明棚洞内部光线不均匀，影响驾驶人员视觉，本方案通过在明棚洞顶部设置导光装置，使得明棚洞内部光线可以均匀分布。

同时，西部地区太阳能资源丰富，可划分为Ⅰ类及Ⅱ类地区，因此可充分利用太阳能资源，通过光导照明系统在创造一个舒适的行车环境的同时，又可增强明棚洞的安全系数。可成为一种安全、经济、环保的明棚洞照明问题解决方案。

进一步优化方案为，S3包括以下子步骤：

S31、采集明棚洞内光线强度和明棚洞口外的平均光线强度；

S32、将明棚洞内的光线强度与明棚洞口外的平均光线强度作差得到光强差；

S33、当光强差大于第一阈值范围时，增大的导光装置导入明棚洞内的光线强度，直到光强差保持在第一阈值以内；

当光强差大于第二阈值范围时，增大的导光装置导入明棚洞内的光线强度，同时进行辅助补光。

所述第一阈值范围为人眼能够接收的最大光强差，当明棚洞内外光强差大于第一阈值范围时，调节导光装置导入明棚洞内的光线强度，使明棚洞内外光强差在可适应范围内；

导光装置导入明棚洞内的光线强度有限，在导光装置导入明棚洞内的光线强度达到最大值时若还不能使明棚洞内外光强差达到适合的范围，则通过辅助照明单元进行补光。由于通过导光装置导入明棚洞内的光线均由外部光照提供，而太阳能资源丰富的地区通常情况下很少用到辅助照明单元，同时辅助照明单元还可以在应急情况下提供应急光照。

进一步优化方案为，所述导光孔位为圆形导光孔，所述圆形导光孔均匀交错排布在明棚洞顶。

将所述光孔位设置为圆形导光孔，且圆形导光孔均匀交错排布，当有重物砸落时明棚洞顶能够受力均匀，相比于其他形状的导光孔，圆型导光孔光滑无棱角，不易裂开，保证了明棚洞的抗灾害能力。

进一步优化方案为，多个圆形导光孔间隔均匀排布构成一个导光孔位组；

多个导光孔位组沿公路纵向或横向排布在明棚洞顶，每相邻的两个导光孔位组错位排布。

为了方便控制和检修导光装置，导光孔位组需要按照一定规律错位排布，避免容易坍塌。

进一步优化方案为，在采集明棚洞内光线强度时，相邻的两个导光孔位组其中之一布设光感装置，所述光感装置布设在两个圆形导光孔之间。

在进行光强差比较过程中，可以以明棚洞内的平均光线强度与明棚洞口外(首端和尾端)的平均光线强度做差得到光强差，作为一种优选也可以分块控制，以单独分块的光线强度与明棚洞口外的平均光线强度做差得到光强差，如每个光感装置周围紧邻的导光孔位构成一个小的控制单元，在进行光强差判断时以各个小的控制单元来分别判断和控制，这样当某个导光装置被遮挡或损坏时，不会影响其他导光装置导入明棚洞内的光线强度，保证光强差比较的准确性。

另外，明棚洞顶会堆积杂物遮挡导光装置，当某个控制单元的内外光强差异常时，还可以及时判断出异常位置，及时进行修理。

进一步优化方案为，所述导光装置包括：采光单元、漫射器光导单元和照明单元，所述采光单元、漫射器光导单元和照明单元沿导光孔位从明棚洞外侧到内侧依次装设；采光单元收集外界光线经漫射器光导单元改变光线强度后由照明单元导入明棚洞内。

进一步优化方案为，所述漫射器光导单元包括连接在同一转轴上的多个反射镜，所述反射镜一端连接转轴，另一端绕转轴转动切割光导管的光路。

进一步优化方案为，所述辅助补光通过在明棚洞内布设LED光源实现。

进一步优化方案为，还包括太阳能充电板，所述太阳能充电板装设在明棚洞顶，所述太阳能充电板为LED光源提供电能。可充分利用太阳能资源，通过光导照明系统在创造一个舒适的行车环境的同时，又可增强明棚洞的安全系数。

本方案还提供一种适用于明棚洞的光导照明系统，包括：

在明棚洞顶浇筑前预留的若干导光孔位、控制中心、辅助补光单元、光感装置和光线强度可调的导光装置；

所述导光装置装设在导光孔位内用于将外界光线导入明棚洞内；

所述光感装置用于采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度；

控制中心用于根据明棚洞内和明棚洞外的光照强度进行光强差比较，并基于光强差比较结果控制辅助补光单元的开关和导光装置导入明棚洞内的光线强度。

通过在导光孔位装设导光装置后，可取消侧壁的采光门洞，增强整体完整性，保证明棚洞的抗灾害能力。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的一种适用于明棚洞的光导照明方法及系统，将现有的采光门洞替换为明棚洞顶的光线强度可调的导光装置，从而获取明棚洞内外光强差异，即可根据该光强差异对导光装置导入明棚洞内的光线强度进行调节，从而减小洞内外光线强度差异，减少对驾驶人员造成视觉上的障碍；本发明目提供的一种适用于明棚洞的光导照明的系统，通过在导光孔位装设导光装置后，可取消侧壁的采光门洞，增强整体完整性，让光导照明系统在偏远的山区安装的更加稳固，相比于传统的采用采光门洞的方式，保障了明棚洞的在安装本光导照明系统后具有更好的抗灾害能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：

图1为适用于明棚洞的光导照明系统俯视图；

图2为实施例2室外明棚洞的光导照明系统俯视图；

图3为导光装置结构示意图；

图4为漫射器光导单元结构示意图；

图5为漫射器光导单元结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-若干导光孔位，2-光感装置，3-太阳能充电板，4-导光装置，41-采光单元，42-漫射器光导单元，420-转轴，421-反射镜，43-照明单元,5-明棚洞顶，6-光线，7-公路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种适用于明棚洞的光导照明方法，包括：

S1、在明棚洞顶浇筑前预留的若干导光孔位；

S2、将光线强度可调的导光装置装设在导光孔位内用于将外界光线导入明棚洞内；

S3、采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度并根据明棚洞内和明棚洞外的光照强度进行光强差比较，并基于光强差比较结果控制导光装置导入明棚洞内的光线强度，以及是否对明棚洞内辅助补光。

所述S3包括以下子步骤：

S31、采集明棚洞内光线强度和明棚洞口外的平均光线强度；

S32、将明棚洞内的光线强度与明棚洞口外的平均光线强度作差得到光强差；

S33、当光强差大于第一阈值范围时，增大的导光装置导入明棚洞内的光线强度，直到光强差保持在第一阈值以内；

当光强差大于第二阈值范围时，增大的导光装置导入明棚洞内的光线强度，同时进行辅助补光。

通过对洞内外光线强度进行感知，通过控制中心芯片感知计算，自动调节洞内照明强度，当洞内光线较弱时，转动折射镜以接收更大面积的光能，若光线仍然不足，可通过蓄积的太阳能作为补强措施。当洞外光线弱时，洞内满足基本照明需求即可。

所述导光孔位1为圆形导光孔，所述圆形导光孔均匀交错排布在明棚洞顶。

如图1所示，本实施例沿公路方向只设置了一排圆形导光孔，为了稳固明棚洞的抗压能力，可以令圆形导光孔不在同一条直线上交错布置。

实施例2

如图2所示，本实施例在上一实施例的基础上，由多个圆形导光孔间隔均匀排布构成一个导光孔位组；

多个导光孔位组沿公路纵向或横向排布在明棚洞顶，每相邻的两个导光孔位组错位排布。

所述光感装置包括内置光感装置和外置光感装置，所述外置光感装置用于采集明棚首尾洞口外的光线强度；

相邻的两个导光孔位组其中之一布设内置光感装置，所述内置光感装置布设在两个圆形导光孔之间。

一般山区的公路行车量不太大，公路7横跨宽度不会太宽，两个导光孔位组错位排布足以满足需求。

如图3和图5所示，所述导光装置4包括：采光单元41、漫射器光导单元42和照明单元43，所述采光单元41、漫射器光导单元42和照明单元43沿导光孔位从明棚洞外侧到内侧依次装设；所述漫射器光导单元42与控制中心连接；采光单元41收集外界光线经漫射器光导单元改变光线强度后由照明单元导入明棚洞内。

采光单元41可以选择圆形的采光罩，其中心部分高于两侧，这样有杂物堆积时会滑到四周去，减少遮挡，漫射器光导单元42厚度可以与明棚洞顶厚度一致。光线6通过采光罩采集后经过漫射器光导单元42传输至照明单元43照进明棚洞内。

如图4所示，所述漫射器光导单元42包括连接在同一转轴420上的多个反射镜421，所述反射镜421一端连接转轴420，另一端绕转轴420转动切割光导管的光路。

所述辅助补光通过在明棚洞内布设LED光源实现。

还包括太阳能充电板3，所述太阳能充电板3装设在明棚洞顶，所述太阳能充电板3为LED光源提供电能。

实施例3

如图1所示，本实施例提供一种适用于明棚洞的光导照明系统，包括：在明棚洞顶浇筑前预留的若干导光孔位1、控制中心、辅助照明单元、光感装置2和光线强度可调的导光装置4；

所述导光装置4装设在导光孔位1内用于将外界光线导入明棚洞内；

所述光感装置2采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度，控制中心根据明棚洞内和明棚洞外的光照强度进行光强差判断得到应对策略，并基于应对策略控制辅助照明单元的开关和导光装置导入明棚洞内的光线强度。

将明棚洞远离山体一侧设置成一个整面的墙体；

在明棚洞内和明棚洞外布设光感装置采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度，并根据光照强度控制辅助照明单元的开关和导光装置导入明棚洞内的光线强度。通过安装了导光装置后，可取消侧壁的采光门洞，增强整体完整性。

本发明的成果可用于西部山区设明洞段的洞内照明问题解决方案，充分利用了西部地区的丰富的太阳能优势，又便捷经济的解决了明洞内照明问题。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，包括：

S1、在明棚洞顶浇筑前预留的若干导光孔位；

S2、将光线强度可调的导光装置装设在导光孔位内用于将外界光线导入明棚洞内；

S3、采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度并根据明棚洞内和明棚洞外的光照强度进行光强差比较，并基于光强差比较结果控制导光装置导入明棚洞内的光线强度，以及是否对明棚洞内辅助补光。

2.根据权利要求1所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，S3包括以下子步骤：

S31、采集明棚洞内光线强度和明棚洞口外的平均光线强度；

S32、将明棚洞内的光线强度与明棚洞口外的平均光线强度作差得到光强差；

S33、当光强差大于第一阈值范围时，增大的导光装置导入明棚洞内的光线强度，直到光强差保持在第一阈值以内；

当光强差大于第二阈值范围时，增大的导光装置导入明棚洞内的光线强度，同时进行辅助补光。

3.根据权利要求2所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，所述导光孔位为圆形导光孔，所述圆形导光孔均匀交错排布在明棚洞顶。

4.根据权利要求3所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，多个圆形导光孔间隔均匀排布构成一个导光孔位组；

多个导光孔位组沿公路纵向或横向排布在明棚洞顶，每相邻的两个导光孔位组错位排布。

5.根据权利要求4所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，在采集明棚洞内光线强度时，相邻的两个导光孔位组其中之一布设光感装置，所述光感装置布设在两个圆形导光孔之间。

6.根据权利要求1所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，所述导光装置包括：采光单元、漫射器光导单元和照明单元，所述采光单元、漫射器光导单元和照明单元沿导光孔位从明棚洞外侧到内侧依次装设；采光单元收集外界光线经漫射器光导单元改变光线强度后由照明单元导入明棚洞内。

7.根据权利要求6所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，所述漫射器光导单元包括连接在同一转轴上的多个反射镜，所述反射镜一端连接转轴，另一端绕转轴转动切割光导管的光路。

8.根据权利要求1所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，所述辅助补光通过在明棚洞内布设LED光源实现。

9.根据权利要求8所述的一种适用于明棚洞的光导照明方法，其特征在于，还包括太阳能充电板，所述太阳能充电板装设在明棚洞顶，所述太阳能充电板为LED光源提供电能。

10.一种适用于明棚洞的光导照明系统，其特征在于，包括：

在明棚洞顶浇筑前预留的若干导光孔位、控制中心、辅助补光单元、光感装置和光线强度可调的导光装置；

所述导光装置装设在导光孔位内用于将外界光线导入明棚洞内；

所述光感装置用于采集明棚洞内和明棚洞外的光照强度；

控制中心用于根据明棚洞内和明棚洞外的光照强度进行光强差比较，并基于光强差比较结果控制辅助补光单元的开关和导光装置导入明棚洞内的光线强度。

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