CN204145799U - 一种led隧道灯智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED隧道灯智能照明系统，主要由大功率LED5、控制中心1、传感器模块2、直流电源模块6、控制终端3、报警装置7和驱动器模块4组成。本实用新型使用传感器模块2采集隧道内外环境的照度信息并通过调节驱动器模块4输出不同的驱动电流来驱动大功率LED5，从而实现大功率LED5的智能调光效果。而当隧道内照度信息异常，本系统立即示警提醒过往车辆减速，并发送短信通知工作人员处理。本实用新型具有节能环保、实用性强、可有效降低驾驶员的视觉疲劳等优点。

Description

一种LED隧道灯智能照明系统

技术领域

本实用新型涉及一种照明系统，具体涉及一种LED隧道灯智能照明系统。

背景技术

隧道照明属于光照面积较大且要求高照度的工程用照明。目前常用的隧道照明所用的照明灯具为高压钠灯和高压汞灯等。这些灯具不仅耗电量大，且寿命短，更大的不足在于启动时间长，因而难以实现快速开关的功能，达到智能照明的效果。在实际的使用中，无论隧道内是否有车辆出入，隧道灯都保持处于照明状态，对于车流量不是很大的地方来说是一种电能浪费，因而实现隧道灯“无车熄灯、有车亮灯”的智能照明势在必行。

随着LED技术的发展，LED的光指向性好、寿命长、节能环保和响应速度快的优点越来越突出，应用前景十分良好。因LED响应速度快的特点，其应用于隧道灯可以实现快速开关灯的效果，达成智能照明和节能的目标。同时LED具有很好的可调性，能够改变灯的发光强度，适应当前环境的照度，给驾驶者一个短暂的适应过程，从而降低隧道灯光对人眼的刺激。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种能动态调节隧道灯的照度并根据隧道内车辆出入的具体情况智能开启或者关闭LED的系统，该系统还能检测LED是否工作异常并发出警告，提醒过往车辆减速以及工作人员维修。

本实用新型的技术方案是：

一种LED隧道灯智能照明系统，主要由大功率LED5、控制中心1、传感器模块2、直流电源模块6、控制终端3、报警装置7和驱动器模块4组成，其特征在于，大功率LED5通过驱动器模块4与控制终端3相连，控制终端3、传感器模块2和报警装置7均分别通过zigbee网络与控制中心1相连，其中，直流电源模块6将交流电转换成直流电为整个系统供电。在本实用新型系统中，控制终端3、传感器模块2和报警装置7根据应用需要可以分别设置为一个或者多个。

所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的传感器模块2又包括三种传感器，分别是压力传感器模块、微波传感器模块和照度传感器模块。

所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的报警装置7包括短信通知模块和指示灯模块，分别以短信通知和指示灯提醒方式报警。

所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的直流电源模块6包括两路输出，分别提供20V和5V直流电。

所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的控制终端3、控制中心1、报警装置7和传感器模块2均采用CC2530芯片。

本实用新型的工作原理是：

在隧道照明应用中，隧道内部需要照明灯保持工作状态使得其照度基本保持在一定水平，而隧道外部因受自然光照影响而周期变化。人眼对光照变化需要一个过程，因而可以利用明暗适应控制方法使室内光线随室外光线的变化而变化，从而改善经过隧道时驾驶员的照明舒适性、降低交通事故发生概率，同时也能通过降低超过额定要求的亮度而节约电能。另外，由于照明灯初始阶段提供的照度一般高于维持照度，因而可以通过降低隧道内照度至符合照度标准的要求运行而实现节能。由于LED具有非常优越的可控性，因而本实用新型通过在LED隧道灯上进行智能调光而达到以上效果。

本实用新型LED隧道灯智能照明系统通过直流电源模块为整个系统提供工作电压，其中直流电源模块包括两路输出，分别提供20V和5V直流电。20V直流电源模块将220V的单相交流电进行降压、整流、稳压后变成20V的直流电，为大功率LED供电；5V直流电源模块采用整流电路将20V直流电转变成5V直流电为控制中心1、报警装置7和控制终端3供电。传感器模块2功耗低，因而采用锂电池或者干电池进行供电。

本实用新型LED隧道灯智能照明系统的传感器模块2、报警装置7、控制中心1和控制终端3采用CC2530芯片。上电后，传感器模块2、报警装置7、控制中心1和控制终端3自动进行组网形成zigbee网络，其中控制中心1为协调器节点。

本实用新型LED隧道灯智能照明系统的传感器模块2又包括三种传感器，分别是压力传感器模块、微波传感器模块和照度传感器模块，它们分别用来检测车辆和路面环境照度。传感器模块2中不同模块又分别安装于隧道内外的不同位置，其中压力传感器模块安装于隧道口两外侧各150m处的道路路面下；微波传感器模块安装于隧道内壁上，每隔10m安装一个；分别在隧道出入口的外侧道路上安装照度传感器模块多个，并为该类照度传感器模块设置编号C；另一些照度传感器模块安装于隧道内部的地面上，每隔三个大功率LED安装一个，并为该类照度传感器模块设置编号D。

压力传感器模块用于监测是否有车辆将要驶向隧道，每次监测到有车辆经过时压力传感器模块2就会通过zigbee网络发送车辆接近信号给控制中心1，控制中心1接收该信号后通过zigbee网络采用编号为C的照度传感器模块2读取当前外界环境的照度值进行分析处理后将LED控制命令发送给控制终端3，控制终端3根据内部程序控制驱动器模块4输出驱动电流，调节大功率LED5的发光强度，实现智能照明功能。

本实用新型系统内部设定隧道环境照度的上下限值，以及用于判断外界环境偏亮还是偏暗的阈值，其中照度上限值为一个与晴天时隧道入口内侧五米处自然光照照度接近的照度值，照度下限值为要求的最低照度值。

在大功率LED点亮期间，如果控制中心1通过编号为D的照度传感器模块接收到隧道内的照度值低于照度下限值，控制中心1马上启动报警装置7进行示警。

控制中心1接收到压力传感器模块的车辆接近信号后读取编号为C照度传感器模块的信息进行分析，若当前外界环境的照度值高于阈值，控制中心1认定当前外界环境为强光环境，系统照明进入亮光模式，向控制终端3发送LED控制命令；反之控制中心1认定当前外界环境为弱光环境，系统照明进入暗光模式，向控制终端3发送LED控制命令，然后进行延时等待1分钟，若在延时等待过程中再次接收到车辆接近信号，则开启新的延时等待1分钟。同时，控制中心1通过zigbee网络读取隧道内的微波传感器模块2的信号，若微波传感器模块2监测到隧道内无车辆存在，控制中心发送关闭LED命令给控制终端3，如果微波传感器模块2监测到有车辆存在在隧道中，额外延时等待30秒，如果30秒后隧道内无车辆存在且监测中心没有再次接收到车辆接近信号，则发送关闭大功率LED5的LED控制命令，反之若有车辆存在再开启新的30秒等待，若有压力传感器模块2新的监测信号，重新开始延时等待1分钟。其中控制中心1发送的LED控制命令是一个数据包，其中包含了LED点亮、关闭的命令以及LED调光值等信息。

本实用新型LED隧道灯智能照明系统对该系统中每个控制终端3进行编号设置用于确定其在隧道内所处的位置，且每个控制终端3通过驱动器模块4与五个大功率LED相连。根据隧道内不同位置控制终端3的编号，控制中心1发送的LED控制命令中LED调光值不同，使隧道内不同区域的照度值智能调节。

控制终端3接收控制中心1的LED控制命令进行分析，首先判断命令是开启还是关闭，如果是关闭命令就直接发送为0的驱动信号给驱动器模块4，如果是点亮命令，控制终端3将LED控制命令中的LED调光值通过比例关系转换成驱动信号发送驱动器模块4，由驱动器模块4调节输出给大功率LED5的驱动电流而实现LED的亮暗调节。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型LED隧道灯智能照明系统可以根据隧道内是否有车辆出入对LED隧道灯进行开关和照度调节，无须人工调节，省时省力：

2、本实用新型LED隧道灯智能照明系统使用大功率LED作为隧道灯，LED具有环保的优点和快速响应的特点，有效地实现了隧道灯的快速开关，保证了该系统的合理性以及实用性；

3、本实用新型LED隧道灯智能照明系统能够实时地感测外界环境的照度并相应地调节LED隧道灯的照度，可以减少灯光对人眼的刺激和降低驾驶者的视觉疲劳，从而降低事故发生几率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型LED隧道灯智能照明系统的结构示意图。

图2为本实用新型LED隧道灯智能照明系统信号传输流程示意图。

图3为本实用新型LED隧道灯智能照明系统控制中心工作主流程图。

图4为本实用新型LED隧道灯智能照明系统控制终端工作流程图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本实用新型一种LED隧道灯智能照明系统，主要由大功率LED5、控制中心1、传感器模块2、直流电源模块6、控制终端3、报警装置7和驱动器模块4组成。控制中心1与传感器模块2通过zigbee网络进行双向通信，控制中心1与报警装置7也以zigbee网络进行无线相连，同时通过zigbee网络还与多个控制终端3进行信息传递。其中传感器模块2又包括三种传感器，分别是压力传感器模块、微波传感器模块和照度传感器模块，分别用于监测隧道口是否有车辆接近、感测隧道内是否有车辆存在和当前环境的照度值。本实用新型LED隧道灯智能照明系统内部的控制中心1被写入了该隧道环境照度的上下限值和用于判断外界环境照度偏暗还是偏亮的阈值，并对该系统中每个控制终端3进行编号设置以确定其在隧道内所处的位置，且每个控制终端3通过驱动器模块4与五个大功率LED5相连。

使用本实用新型LED隧道灯智能照明系统时，首先将传感器模块2内的各类传感模块安装于隧道的不同位置。其中，压力传感器模块安装于隧道口前后150m处的道路路面下；微波传感器模块安装于隧道内壁上，每隔10m安装一个；分别在隧道出入口的外界道路上安装照度传感器模块多个，该类照度传感器模块设置编号C，用于测量外界环境照度值；另一些照度传感器模块安装于隧道内部的地面上，每隔三个大功率LED安装一个，该类照度传感器模块设置编号D，用于测量隧道内的环境照度值。然后通过直流电源模块6接通220V的单相交流电给整个系统上电，开始运行系统，zigbee网络中的设备开始进行组网，并以控制中心1作为协调器节点。

如图2所示，系统开始运行后，传感器模块2监测当前环境并将信号发送给控制中心1。控制中心1接收信号后进行分析，如果是关于车流出入隧道的信号，控制中心1发送与之对应的控制命令到控制终端3，由控制终端3控制驱动器模块4输出驱动电流来点亮或者关闭大功率LED5；在大功率LED5点亮期间如果控制中心1接收到编号为D的照度传感器模块发送的隧道内照度值低于系统设定的照度下限值，说明隧道内的大功率LED5有损坏，控制中心1马上启动报警装置7进行报警。从而实现“车来灯亮，车走灯灭”的智能照明效果，同时报警功能有助于减少事故发生几率。

如图3所示，当有车辆驶向隧道，压力传感器模块监测到该信息后发送车辆接近信号到控制中心1，控制中心1接收后读取编号为C的照度传感器模块发送的外界环境照度值进行分析：若当前外界环境的照度值高于阈值，控制中心1认定当前外界环境为强光环境，系统照明进入亮光模式，向控制终端3发送LED控制命令；反之控制中心1认定当前外界环境为弱光环境，系统照明进入暗光模式，向控制终端3发送LED控制命令；控制中心1发送LED控制命令到控制终端3后进入延时程序，等待1分钟，如果在该等待期间再次接收到车辆接近信号，则重新开始延时等待1分钟；反之，读取所有微波传感器模块的监测信号，若此时微波传感器模块中至少有一个监测到隧道内有车辆存在，则发送点亮的LED控制命令到控制终端3；反之，此时隧道内无车辆存在则额外延时，等待30秒。并进一步判断，该30秒期间如果没有再次接收到车辆接近信号，那么再次返回到上一步工作，即读取微波传感器模块信号，否则重新进入延时等待1分钟程序。

控制中心1发送给控制终端3的LED控制命令是一个数据包，该数据包内包括了点亮、关闭LED命令和LED调光值。根据隧道内不同位置的控制终端的编号，控制中心1发送的LED控制命令中LED调光值是不同的，以五个大功率LED为1组，使隧道内不同组所照射区域的照度不同。

在亮光模式下，隧道内的LED亮度随隧道位置呈现凹形曲线分布，即隧道口的LED亮度最大，并每隔五个大功率LED5亮度逐渐减小，隧道的中间区域LED亮度最小。亮光模式下隧道口的照度接近外界环境照度但不高于系统内部设定的照度上限值，且中间区域的照度值不低于系统设定的照度下限值。在暗光模式下，隧道内的LED亮度随隧道位置呈现凹形曲线分布，即隧道口的LED亮度最小，并每隔五个大功率LED5亮度逐渐增大，隧道的中间区域LED亮度最大，此时隧道口的照度值较接近外界环境照度但不低于系统设定的照度下限值且中间区域的照度值不高于系统内部设定的照度上限值。亮光模式和暗光模式可以有效地减弱隧道照度突变对驾驶者的人眼刺激，以及降低驾驶者因长时间不变的光亮引起的视觉疲劳。

如图4所示，控制终端3接收到控制中心1发送的LED控制命令后对数据包进行分析，如果数据包的首要信息是点亮LED命令，则进一步分析数据包的LED调光值，将LED调光值通过比例关系转变成驱动器信号发送给驱动器模块4来改变驱动器模块4输出的驱动电流，从而调节大功率LED5的亮暗；如果数据包的信息是关闭LED命令，那么直接输出为0的驱动信号来关闭大功率LED5。

在大功率LED点亮期间，如果控制中心1通过编号为D的照度传感器模块接收到隧道内的照度值低于照度下限值，控制中心1马上通过zigbee网络发送命令来启动报警装置7进行示警。报警装置7启动后一方面在隧道的出入口处开启黄色的闪烁灯，用于提醒过往车辆注意安全，减速行驶，另一方面通过报警装置7内部的短信通知模块向工作人员进行短信通知，提醒工作人员进行处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例。

Claims (4)

1.一种LED隧道灯智能照明系统，主要由大功率LED(5)、控制中心(1)、传感器模块(2)、直流电源模块(6)、控制终端(3)、报警装置(7)和驱动器模块(4)组成，其特征在于，大功率LED(5)通过驱动器模块(4)与控制终端(3)相连，所述控制终端(3)、传感器模块(2)和报警装置(7)均通过zigbee网络与控制中心(1)相连，所述直流电源模块(6)为系统提供直流电，所述的传感器模块(2)又包括三种传感器，分别是压力传感器模块、微波传感器模块和照度传感器模块，其中，压力传感器模块位于隧道口两外侧各150m处的道路路面下，微波传感器模块位于隧道内壁上，照度传感器模块位于隧道出入口的外侧道路上和隧道内部的地面上。 

2.根据权利要求1所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的报警装置(7)包括短信通知模块和指示灯模块。 

3.根据权利要求1所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的直流电源模块(6)包括两路输出，分别提供20V和5V直流电。 

4.根据权利要求1所述的一种LED隧道灯智能照明系统，其特征在于，所述的控制终端(3)、控制中心(1)、报警装置(7)和传感器模块(2)均采用CC2530芯片。