CN202841628U - 一种隧道照明无缝过渡控制系统 - Google Patents

Abstract

一种隧道照明无缝过渡控制系统，其特征在于：在隧道入口过渡段中装有第一渐变光源，该第一渐变光源的首端在隧道入口处，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源的尾端靠近隧道中间段，且与隧道中间段的亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡。本实用新型的有益效果是：本实用新型的使用，能够将隧道的进、出口处的光照强度无缝过渡的照明控制系统，使驾驶人员能够很好的适应进出隧道的光线变换，保证交通安全。

Description

一种隧道照明无缝过渡控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种隧道照明控制系统，具体地说，尤其涉及一种隧道照明无缝过渡控制系统。

背景技术

由于公路隧道内照明亮度与隧道外界不同，机动车在快速通过公路隧道时会出现周边景物明暗交替很快的情况，为了防止突变的光线对驾驶员造成的暂时性失明，通常公路隧道照明都会设计有入口段、过渡段、出口段，在这些照明段增加照明灯数量，提高亮度进行缓和过渡。但是，由于时间、季节、天气、灯具老化或者隧道内墙积尘等各方面情况，这种过渡方式在实际应用中效果并不明显。同时外界光线和隧道内光线颜色区别较大时，也会造成驾驶员短时间内视觉不适应，影响交通安全。

公告号CN102595679A公路隧道照明节能控制系统，包括洞外亮度检测器，洞内亮度监测器，车辆检测器，信号处理模块，照明控制计算机，驱动电源和LED隧道灯组成，通过模糊神经网络控制模块，建立“隧道内车流量和隧道亮度的关系模型”实现LED隧道照明灯亮度的智能控制，以达到节能的目的，但无法实现LED亮度和色度的同时平滑过渡。公告号CN2542018公开的是一种智能化隧道照明控制装置，包括信号发射器、电源控制接收器、灯具控制接收器；信号发射器有施工人员携带，信号发射器通过电源项隧道照明线路供电，通过灯具控制接收器使灯具自动开启，延时后自动关闭，节约了大量电能并延长了灯具的实用寿命，但无法实现隧道内的灯照亮度和颜色进行平滑过渡。公告号CN101614361公开了一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，利用太阳能导光纤维将太阳能发电照明与普通LED灯相结来合保证隧道中各段的照明亮度一致。

现有隧道照明系统的缺点是：外界光线和隧道内光线颜色区别较大，无法满足车辆由进、出隧道口时光线的平滑渐变，可能由于突变的光线或者是阶梯型改变的光线变化造成驾驶人员进、出隧道的短时间内视觉不适应，影响交通安全。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种能够将隧道的进、出口处的光照强度无缝平滑过渡的照明控制系统，使驾驶人员能够很好的适应进出隧道的光线明暗及色彩变化，保证交通安全。

为达到上述目的，本实用新型通过一种隧道照明无缝过渡控制系统，技术方案如下：隧道照明无缝过渡控制系统包括普通灯、隧道入口过渡段、隧道中间段以及隧道出口过渡段，其中普通灯安装于隧道中间段中；在隧道入口过渡段中装有第一渐变光源，该第一渐变光源的首端在隧道入口处，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源的尾端靠近所述隧道中间段，且与隧道中间段的亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡；

在所述隧道出口过渡段中装有第二渐变光源，该第二渐变光源的末端在隧道出口处，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第二渐变光源的首端靠近所述隧道中间段，且与隧道中间段的亮度、颜色保持一致，该第二渐变光源的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡。

隧道入口外侧安装有第一测光器；隧道入口过渡段的首端安装有第二测光器；隧道入口过渡段的尾端安装有第三测光器；隧道中间段安装有第四测光器和第五测光器；隧道出口过渡段的首端安装有第六测光器，隧道出口过渡段的尾端安装有第七测光器；隧道出口外侧安装有第八测光器；

所有测光器的信号输出端分别与控制系统的信号输入端相连；控制系统的控制端分别与第一渐变光源和第二渐变光源进行连接。

第四测光器安装于隧道中间段首端，第五测光器安装于隧道中间段末端。

控制系统由计算机、总线收发器和单片机组成；计算机获取计算测光器采集的数据，通过分析和计算后，将计算结果发送给总线收发器，该总线收发器信号输出端与单片机的信号输入端连接，单片机分别与第一过渡光源和第二过渡光源的数模转换器进行连接。

隧道入口外部设有前补光灯，隧道出口外部设有后补光灯。

第一渐变光源的灯泡数量为n1，首端光照灯泡功率以P1表示，尾端光照灯泡功率以P1n表示，由隧道入口到所述隧道入口过渡段尾端的渐变光源灯泡依此编号为1、2、3……n1；

则有第ｘ个灯泡的功率值 $P_x=P_1+(x-1)=\frac{P_{1n}-P_1}{n_1-1};$ ①

第二渐变光源的灯泡数量为n2，首端光照灯泡功率以P2表示，尾端光照灯泡功率以P2n表示，由所述隧道出口过渡段到所述隧道出口的渐变光源灯泡依此编号为1、2、3……n2；

则有第y个灯泡的功率值 $P_y=P_2+(y-1)\frac{P_{2n}-P_2}{n_2-1};$ ②

其工作过程具体如下：计算机从第一测光器获取隧道入口外部的光照情况，从第二测光器获取隧道入口过渡段首端照明当前的光照情况，与第一测光器获取的光照亮度、颜色进行比较，将隧道入口过渡段首端的光照参数校正到与隧道外部一致。计算机从第三测光器获取隧道入口过渡段尾端当前的光照情况，与第四测光器获取的隧道中间段首端的光照亮度、颜色进行比较计算，将隧道入口过渡段尾端的照明参数校正到与隧道中间段首端一致。

在隧道的出口过渡段中，计算机系统从第八测光器获取隧道出口外部的光照颜色和亮度，从第七测光器获取隧道出口过渡段尾端当前的光照情况，与第八测光器获取的信息进行比较计算，将隧道出口过渡段尾端的光照参数校正到与外部一致。计算机系统从第五测光器获取隧道中间段尾端的光照颜色和亮度，从第六测光器获取隧道出口过渡段首端照明的颜色和亮度，与第五测光器获取的信息进行比较，将隧道出口过渡段首端的光照参数校正到与隧道中间段的光照参数一致。

当隧道入口过渡段和出口过渡段的首、末的光照数据校正好后，计算机根据首、末灯的发光参数差，由①、②式，计算出第一渐变光源（7）和第二渐变光源（8）中每一个灯泡的功率差值，使每个渐变光源中两两相邻灯泡间的固定的功率差相等，以保持整个渐变光源的功率进行平滑过渡。

第一渐变光源和第二渐变光源的色度值同样可以用①、②式进行计算（色度值RGB在0—255间进行取整），对两段第一个照明灯到最后一个照明灯的发光参数进行设定，实现隧道照明颜色的无缝过渡。

计算机校正后的数据包含了渐变光源三个颜色分量的发光功率，通过总线收发器发送给单片机，单片机从控制信息中取出分量数据，传送给第一渐变光源和第二渐变光源的数模转换器，数模转换器将数字量转换为模拟量，分别传递给各自的LED灯驱动电路，控制LED照明灯的发光功率，从而实现了控制光源的发光强度和发光颜色的渐变。

如果夜间等情况导致隧道外界光照非常弱，照度接近光照强度0lux（lux表示物体被照明程度的物理量，值越小表示被照明程度越低）时，隧道两端的光照也会被校正到接连0lux，从安全角度考虑隧道入口不应该过低，因此在隧道两端的外部增设补光灯，提供最低安全照明亮度，满足了24小时任意光照度调节需要，防止隧道口由于照明亮度被校正得过低导致交通事故。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的使用，能够将隧道的进、出口处的光照强度无缝平滑过渡的照明控制系统，使驾驶人员能够很好的适应进出隧道的光线明暗及色彩变化，保证交通安全，同时，其自适应能力还能满足24小时全天候光线变化。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图。

图2为计算机与测光器的连接示意图。

图3为图2中控制系统与渐变光源和测光器之间的连接示意图。

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所示的一种隧道照明无缝过渡控制系统包括普通灯1、隧道入口过渡段2、隧道中间段3以及隧道出口过渡段4，普通灯1安装于隧道中间段3中，在隧道入口过渡段2中装有第一渐变光源7，该第一渐变光源7的首端在隧道入口处，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源7的尾端靠近所述隧道中间段3，且与隧道中间段3的亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源7的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡；

在隧道出口过渡段4中装有第二渐变光源8，该第二渐变光源8的末端在隧道出口过渡段4的末端，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第二渐变光源8的首端靠近所述隧道中间段3，且与隧道中间段3的亮度、颜色保持一致，该第二渐变光源8的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡。

隧道入口外侧安装有第一测光器A；隧道入口过渡段2的首端安装有第二测光器B；隧道入口过渡段2的尾端安装有第三测光器C；所述隧道中间段3安装有第四测光器D和第五测光器E；所述隧道出口过渡段4的首端安装有第六测光器F，隧道出口过渡段4的尾端安装有第七测光器G；隧道出口外侧安装有第八测光器H；

第四测光器D安装于隧道中间段3首端，第五测光器E安装于隧道中间段3末端。

如图2所示，所有测光器的控制端分别与控制系统6的信号输入端相连；控制系统6的控制端分别与第一渐变光源7和第二渐变光源8进行连接。出口过渡段4的连接方式与入口隧道过渡段2的连接方式一致。

如图3所示控制系统6由计算机5、总线收发器9和单片机10组成；其中总线收发器使用RS485总线收发器，单片机使用51系列单片机。计算机5获取测光器采集的数据，通过分析和计算后，将计算结果通过总线发送给总线收发器9，该总线收发器9的信号输出端与单片机10的信号输入端连接，单片机10分别与第一过渡光源7和第二过渡光源8的数模转换器进行连接。

在隧道入口外部增设前补光灯12，隧道出口处增设后补光灯13。

第一渐变光源7的灯泡数量为n₁，首端光照灯泡功率以P₁表示，尾端光照

灯泡功率以P_1n表示，由隧道入口到所述隧道入口过渡段2尾端的渐变光源灯泡依此编号为1、2、3……n₁；

则有第x个灯泡的功率值 $P_x=P_1+(x-1)=\frac{P_{1n}-P_1}{n_1-1}$ ①

所述第二渐变光源8的灯泡数量为n₂，首端光照灯泡功率以P₂表示，尾端光照灯泡功率以P_2n表示，由所述隧道出口过渡段4首端到隧道出口的渐变光源灯泡依此编号为1、2、3……n₂；

则有第y个灯泡的功率值 $P_y=P_2+(y-1)\frac{P_{2n}-P_2}{n_2-1}$ ②

其工作过程具体如下：计算机5从第一测光器A获取隧道入口外部的光照情况，从第二测光器B获取隧道入口过渡段2首端照明当前的光照情况，与第一测光器A获取的光照亮度、颜色进行比较，将隧道入口过渡段2首端的光照参数校正到与隧道外部一致。计算机5从第三测光器C获取隧道入口过渡段2尾端当前的光照情况，与第四测光器D获取的隧道中间段3首端的光照亮度、颜色进行比较计算，将隧道入口过渡段2尾端的照明参数校正到与隧道中间段3首端一致。

在隧道的出口过渡段4中，计算机5从第八测光器H获取隧道出口外部的光照颜色和亮度，从第七测光器G获取隧道出口过渡段4尾端当前的光照情况，与第八测光器H获取的信息进行比较计算，将隧道出口过渡段4尾端的光照参数校正到与外部一致。计算机5从第五测光器E获取隧道中间段3尾端的光照颜色和亮度，从第六测光器F获取隧道出口过渡段4首端照明的颜色和亮度，与第五测光器E获取的信息进行比较，将隧道出口过渡段4首端的光照参数校正到与隧道中间段3的光照参数一致。

当隧道入口过渡段2以及出口过渡段4的首、末的光照数据分别校正好后，

计算机根据首、末灯的发光参数差，计算机根据首、末灯的发光参数差，由①、②式，计算出第一渐变光源7和第二渐变光源8中每一个灯泡的功率差值，使每个渐变光源中两两相邻灯泡间的固定的功率差相等，以保持整个渐变光源的功率进行平滑过渡。

第一渐变光源和第二渐变光源的色度值同样可以用①、②式进行计算（色度值RGB在0—255间进行取整），对两段第一个照明灯到最后一个照明灯的发光参数进行设定，实现隧道照明颜色的无缝过渡。

计算机5校正后的数据包含了渐变光源三个颜色分量的发光功率，通过总线收发器9发送给单片机10，单片机10从控制信息中提取出分量数据，传送给第一渐变光源7和第二渐变光源8的数模转换器，数模转换器将数字量转换为模拟量，分别传递给各自的LED灯驱动电路，控制LED照明灯的发光功率，从而实现了控制光源的发光强度和发光颜色的渐变。

如果夜间等情况导致隧道外界光照非常弱，照度接近光照强度0lux（lux表示物体被照明程度的物理量，值越小表示被照明程度越低）时，隧道两端的光照也会被校正到接连0lux，从安全角度考虑隧道入口不应该过低，因此在隧道两端的外部增设补光灯，提供最低安全照明亮度，防止隧道口由于照明亮度被校正得过低导致交通事故。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隧道照明无缝过渡控制系统，包括普通灯（1）、隧道入口过渡段（2）、隧道中间段（3）以及隧道出口过渡段（4），其中普通灯（1）安装于隧道中间段（3）中；其特征在于：在所述隧道入口过渡段（2）中装有第一渐变光源（7），该第一渐变光源（7）的首端在隧道入口处，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源（7）的尾端靠近所述隧道中间段（3），且与隧道中间段（3）的亮度、颜色保持一致，该第一渐变光源（7）的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡；

在所述隧道出口过渡段（4）中装有第二渐变光源（8），该第二渐变光源（8）的末端在隧道出口处，且与隧道外侧的光照亮度、颜色保持一致，该第二渐变光源（8）的首端靠近所述隧道中间段（3），且与隧道中间段（3）的亮度、颜色保持一致，该第二渐变光源（8）的首端光照强度和颜色向尾端进行平滑过渡。

2.根据权利要求1所述的一种隧道照明无缝过渡控制系统，其特征在于：所述隧道入口外侧安装有第一测光器（A）；隧道入口过渡段（2）的首端安装有第二测光器（B）；隧道入口过渡段（2）的尾端安装有第三测光器（C）；所述隧道中间段（3）安装有第四测光器（D）和第五测光器（E）；所述隧道出口过渡段（4）的首端安装有第六测光器（F），隧道出口过渡段（4）的尾端安装有第七测光器（G）；隧道出口外侧安装有第八测光器（H）；

所有测光器的信号输出端分别与控制系统（6）的信号输入端相连；控制系统（6）的控制端分别与第一渐变光源（7）和第二渐变光源（8）进行连接。

3.根据权利要求2所述的一种隧道照明无缝过渡控制系统，其特征在于：所述第四测光器（D）安装于隧道中间段（3）首端，所述第五测光器（E）安装于隧道中间段（3）末端。

4.根据权利要求2所述的一种隧道照明无缝过渡控制系统，其特征在于：所述控制系统（6）由计算机（5）、总线收发器（9）和单片机（10）组成；计算机（5）获取计算测光器采集的数据，将计算结果发送给总线收发器（9），该总线收发器（9）信号输出端与所述单片机（10）的信号输入端连接，单片机（10）分别与所述第一过渡光源（7）和所述第二过渡光源（8）的数模转换器进行连接。

5.根据权利要求1所述的一种隧道照明无缝过渡控制系统，其特征在于：隧道入口外部设有前补光灯（12），隧道出口外部设有后补光灯（13）。

6.根据权利要求1所述的一种隧道照明无缝过渡控制系统，其特征在于：所述第一渐变光源（7）的灯泡数量为n1，首端光照灯泡功率以P1表示，尾端光照灯泡功率以P1n表示，由隧道入口到所述隧道入口过渡段（2）尾端的渐变光源灯泡依此编号为1、2、3……n1；

则有第x个灯泡的功率值 $P_x=P_1+(x-1)=\frac{P_{1n}-P_1}{n_1-1}$ ①；

所述第二渐变光源（8）的灯泡数量为n2，首端光照灯泡功率以P2表示，尾端光照灯泡功率以P2n表示，由所述隧道出口过渡段（4）首端到隧道出口的渐变光源灯泡依此编号为1、2、3……n2；

则有第y个灯泡的功率值 $P_y=P_2+(y-1)\frac{P_{2n}-P_2}{n_2-1}$ ②。

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