CN201726570U - 隧道照明节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了隧道照明节能控制系统，其关键在于：每组所述LED照明灯带连接有一个调光电路，每个调光电路的输入端连接在一个控制器的输出端上，每个控制器的输入端连接有一个传感器，所有所述控制器的通信接口经总线连接在同一主机的总线接口上。所述第n-1组LED照明灯带的后段作为第n组LED照明灯带的前段，与第n个调光电路连接。本实用新型的显著效果是：有车辆通过时，LED照明灯达到所需亮度，无车通过时，LED照明灯亮度降低，从而节约电能，延长照明灯具使用寿命。LED照明灯的亮度逐渐变化，既不容易损坏LED照明灯，又避免LED照明灯亮度变化太突然影响驾驶安全。

Description

隧道照明节能控制系统 

技术领域

本实用新型涉及照明控制系统，特别涉及隧道照明节能控制系统。 

背景技术

隧道照明分一般照明和应急照明，一般照明包括保证隧道内正常行车所必需的基本照明和消除出入口“白洞”和“黑洞”效应的加强照明，因此，隧道洞内灯具包括满足基本照明要求的全日灯、设置于隧道出入口处的加强灯和应急灯三种，其中，应急灯在正常市网供电情况下作全日灯使用。 

一方面，根据《公路隧道通风照明设计规范》的规定，“入口段加强照明白天分晴天、云天、阴天、重阴4级控制，基本照明分夜晚交通量大、交通量小2级控制，出口段加强照明分白天、夜晚2级控制”，可以得知，基本照明只在夜晚分交通量大和交通量小两级控制，在白天，不论交通量如何，全日灯一直要按强制照明亮度要求工作，而且基本照明在夜晚分交通量大和交通量小两级控制，也不利于夜晚隧道内行车安全。 

另一方面，有许多隧道很长，隧道内安装有大量照明灯具，当某一区段有车经过，而其他区段无车经过时，照明灯仍要全部处于满功率工作状态。 

因此，当前的隧道照明系统的不足在于：浪费大量电能，照明灯具的使用寿命不长，隧道运营成本和维护成本高，不符合当前节能、经济的发展要求。 

实用新型内容

针对目前隧道照明系统的不足，本实用新型提供隧道照明节能控制系统，解决隧道照明系统节约电能，延长照明灯具使用寿命的问题。 

为实现上述目的，本实用新型提供一种隧道照明节能控制系统，包括设置在隧道中的n组LED照明灯带，其关键在于：每组所述LED照明灯带连接有一个调光电路，每个调光电路的输入端连接在一个控制器的D/A转换输出端V上，每个控制器的输入端连接有一个传感器，所有所述控制器的通信接口经总线连接在同一主机的总线接口上。 

传感器检测到有车辆通过时，提高LED照明灯的输出功率，增加道路照明亮度，延时一段时间后，无车辆通过时，照明灯功率降至满足基本安全照明要求的技术效果，从而节约电能，延长照明灯具使用寿命。延时时间可按隧道规定，不同的车速，进行相应的延时时间。 

所述第n-1组LED照明灯带的后段作为第n组LED照明灯带的前段，与第n个调光电路连接； 

既可以通过调光电路对LED照明灯带进行交替控制，也可以每组LED照明灯带连接一个调光电路，各组LED照明灯带相互独立控制。 

如果每组LED照明灯带只有一个LED，则只能调光电路与LED灯一一对应控制。 

每个所述传感器设置在其对应的LED照明灯带的前方。 

传感器设置在LED照明灯带前方的目的是保证车辆在驶向一组LED照明灯带之前就通过传感器触发其变亮。 

所述调光电路中设置有第一比较器，所述第一比较器的同相输入端接所述控制器的D/A转换输出端V，所述第一比较器的反相输入端接在所述LED照明灯带的供电回路中，所述第一比较器的输出端接第二比较器的同相输入端，所述第二比较器的反相输入端接锯齿波发生器的输出端，所述第二比较器的输出端接MOS管的栅极，所述MOS管的漏极接电源的正极，所述MOS管的源极接电感的前端，电感的后端接第二电容的正极，所述第二电容的负极接地，所述电感的后端还接所述LED照明灯带的前端，LED照明灯带的后端串电阻后接地，所述LED照明灯带的后端还接所述第一比较器的反相输入端； 

所述电感的前端连接续流二极管的负极，该续流二极管的正极接地； 

所述电源的正极与地之间串接有第一电容。 

所述主机用来发送控制命令给所述控制器，还用来接收并处理所述控制器传送的信息，从而控制所述控制器的工作状态。 

所述控制器是本发明整个系统的核心控制部分，由一台微处理机相应的外围电路组成，所述LED照明灯的功率由它来控制，并且，所述主机发送的控制命令，以及所述LED照明灯功率的高低和记录信息都由所述控制器来传送。 

所述传感器用于检测是否有车辆通过，有车辆通过时，所述传感器输出数字信号给所述控制器，所述控制器的D/A转换输出端将数字信号转换为模拟电信号输出。 

所述第一比较器用于将所述控制器输出的电压与基准值进行比较，所述第一比较器输出端输出高低电平实现对LED灯功率的控制。 

所述锯齿波发生器已属成熟技术，在此不再赘述。 

所述第二比较器将所述锯齿波发生器输出锯齿波与所述第一比较器输出电平进行比较，输出方波信号，所述第一比较器输出端输出高电平时，所述第二比较器输出占空比较大的方波信号；所述第一比较器输出端输出低电平时，所述第二比较器输出占空比较小的方波信号。 

所述调光电路中的MOS管调节电路中电流信号的占空比，第二比较器输出占空比较大的电压方波信号时，电路中电流方波信号的占空比也较大；第二比较器输出占空比较小的电压方波信号时，电路中电流方波信号的占空比也较小。通过MOS管，实现能量的合理供给。 

本实用新型的有益效果是：一、节约隧道照明所用电能，实现有车辆通过时，LED照明灯输出满功率，无车辆通过时，照明灯功率降至满足基本安全照明要求；二、照明功率是逐渐变大或变小的，因此，LED照明灯的亮度也是逐渐变化的，这样既不容易损坏LED照明灯，又避免了LED照明灯亮度变化太突然，影响驾驶安全；三、LED照明灯不再是长期以满功率使用，能延长LED照明灯使用寿命；从而降低隧道运营成本和维护成本，节能又经济。 

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图； 

图2是调光电路的电路图； 

图3是第二比较器输入输出波形图； 

图4是车辆在隧道行驶时本实用新型照明效果示意图。 

图4-1是车辆经过第一传感器时，LED照明灯带的照明效果示意图；图4-2是车辆经过第二传感器时，LED照明灯带的照明效果示意图；图4-3是车辆经过第三传感器时，LED照明灯带的照明效果示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示，每组所述LED照明灯带5连接有一个调光电路4，每个调光电路4的输入端连接在一个控制器2的D/A转换输出端V上，每个控制器2的输入端连接有一个传感器3，所有所述控制器2的通信接口经总线连接在同一主机1的总线接口上。 

所述第n-1组LED照明灯带Ln-1的后段作为第n组LED照明灯带Ln的前段，与第n个调光电路4连接； 

每个所述传感器3设置在其对应的LED照明灯带5的前方。 

如图2所示，所述调光电路中设置有第一比较器U1，所述第一比较器U1的同相输入端接所述控制器2的D/A转换输出端V，所述第一比较器U1的反相输入端接在所述LED照明灯带5的供电回路中，所述第一比较器U1的输出端接第二比较器U2的同相输入端，所述第二比较器U2的反相输入端接锯齿波发生器U的输出端，所述第二比较器U2的输出端接MOS管Q的栅极，所述MOS管Q的漏极接电源的正极，所述MOS管Q的源极接电感L的前端，电感L的后端接第二电容C2的正极，所述第二电容C2的负极接地，所述电感L的后端还接所述LED照明灯带5的前端，LED照明灯带5的后端串电阻R后接地，所述LED照明灯带5的后端还接所述第一比较器的反相输入端； 

所述电感L的前端连接续流二极管D的负极，该续流二极管D的正极接地； 

所述电源的正负极之间串接有第一电容C1。 

所述主机采用ARM932位嵌入式处理器，ARM9处理器有着高速度、低功耗、低成本、功能强、特有16/32位双指令集等诸多优异的性能。所述主机也可以采用其他类型的功能相似的处理器。 

所述控制器采用PIC16F690单片机，所述PIC16F690单片机内部含有D/A转换器，将接收到的数字信号转换为模拟信号。所述控制器也可以采用其他型号的功能相似的单片机。 

如图2所示，电阻R用于电流检测，电感L和第二电容C2构成LC振荡回路，二极管D起续流的作用。 

参照图1、图2，本实用新型的工作过程如下：当有车辆经过时，所述传感器3输出信号给所述控制器2，所述控制器2将信号传送给所述主机1，主机1对接收到的信息进行处理，并发出控制命令给控制器2，控制器2内的D/A转换器将接收到的数字信号转换为电压信号输出，该电压信号通过第一比较器U1与基准电压进行比较，若高于基准电压，则第一比较器U1输出端输出高电平，若低于基准电压，则第一比较器U1输出端输出低电平；所述第一比较器从电流检测部分引入负反馈，使得工作稳定时，所述第一比较器的同相输入端和反相输入端电压相等。 

所述第一比较器U1输出端输出电平与所述锯齿波发生器输出的锯齿波信号通过第二比较器U2进行比较，第二比较器U2输入输出波形如图3所示，当第二比较器U2同相输入端输入高电平VH时，第二比较器U2输出占空比t1/T较大的电压方波信号VOH，输入所述MOS管的栅极后，所述MOS管输出相同占空比t1/T的电流方波信号，由于占空比t1/T较大，该电流方波信号经过LC振荡回路和续流二极管D的作用，输出功率较大，所述LED照明灯带5逐渐变亮；当第二比较器U2同相输入端输入低电平VL时，第二比较器U2输出占空比t2/T较小的电压方波信号VOL，所述MOS管输出相同占空比t2/T的电流方波信号，由于占空比t2/T较小，该电流方波信号经过LC振荡回路和续流二极管D的作用，输出功率较小，所述LED照明灯带5逐渐变暗。 

每个传感器3触发相应的LED照明灯带5，所述LED照明灯带5中包含的LED照明灯个数以不影响驾驶员驾驶时一段距离内所需照明亮度为准。 

图4是车辆在隧道行驶时本实用新型照明效果示意图，图4中，空心圆代表输出满功率达到行车所需亮度的LED照明灯，带“×”的圆代表功率降低到满足基本安全照明要求的LED照明灯。 

如图4所示，车辆在隧道行驶时，本实用新型的照明效果如下： 

如图4-1所示，车辆经过第一传感器S1时，第一LED照明灯带L1被第一传感器S1触发变亮； 

如图4-2所示，车辆经过第二传感器S2时，第二传感器S2触发第二LED照明灯带L2变亮，同时，第一LED照明灯带继续保持行车所需亮度。 

如图4-3所示，车辆经过第三传感器S3时，第三传感器S3触发第三LED照明灯带L3变亮，同时，第二LED照明灯带继续保持行车所需亮度，第一LED照明灯带的前段即未接入第二LED照明灯带的LED照明灯亮度渐渐变低至满足基本安全照明要求。 

这样就实现了有车辆通过时，隧道中一段距离内安装的LED照明灯输出所需较大功率，无车辆通过时，LED照明灯输出功率降低至满足基本安全照明要求，达到了节能和延长LED照明灯使用寿命的目的；而且，照明功率是逐渐变大或变小的，因此，LED照明灯的亮度也是逐渐变化的，这样既不容易损坏LED照明灯，又避免了LED照明灯亮度变化太突然，影响驾驶安全。 

本实用新型并非仅限于上述明确描述的实施例，本技术领域的普通技术人员应当认识到以上的实施例仅用来说明本实用新型，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本实用新型，如对LED照明灯带包括的LED照明灯的数量和LED照明灯带中接入两个调光电路的LED照明灯数量的修改，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变形都将落入本实用新型权利要求的保护范围。 

Claims (4)

1.一种隧道照明节能控制系统，包括设置在隧道中的n组LED照明灯带(5)，其特征在于：每组所述LED照明灯带(5)连接有一个调光电路(4)，每个调光电路(4)的输入端连接在控制器(2)的D/A转换输出端(V)上，每个控制器(2)的输入端连接有一个传感器(3)，所有所述控制器(2)的通信接口经总线连接在同一主机(1)的总线接口上。

2.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制系统，其特征在于：所述第n-1组LED照明灯带(Ln-1)的后段作为第n组LED照明灯带(Ln)的前段，与第n个调光电路(4)连接。

3.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制系统，其特征在于：每个所述传感器(3)设置在其对应的LED照明灯带(5)的前方。

4.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制系统，其特征在于：所述调光电路中设置有第一比较器(U1)，所述第一比较器(U1)的同相输入端接所述控制器(2)的D/A转换输出端(V)，所述第一比较器(U1)的反相输入端接在所述LED照明灯带(5)的供电回路中，所述第一比较器(U1)的输出端接第二比较器(U2)的同相输入端，所述第二比较器(U2)的反相输入端接锯齿波发生器(U)的输出端，所述第二比较器(U2)的输出端接MOS管(Q)的栅极，所述MOS管(Q)的漏极接电源的正极，所述MOS管(Q)的源极接电感的前端，电感的后端接第二电容(C2)的正极，所述第二电容(C2)的负极接地，所述电感(L)的后端还接所述LED照明灯带(5)的前端，LED照明灯带(5)的后端串电阻(R)后接地，所述LED照明灯带(5)的后端还接所述第一比较器(U1)的反相输入端；

所述电感的前端连接续流二极管(D)的负极，该续流二极管(D)的正极接地；

所述电源的正极与地之间串接有第一电容(C1)。

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