CN205921794U - Led隧道灯无线控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED隧道灯无线控制系统，涉及物联网技术领域。所述系统包括远程控制中心、现场控制中心、分控制器以及无线调光LED隧道灯，所述远程控制中心位于远端，用于通过远程无线传输网络与若干个现场控制终端进行数据交互，将控制命令发送到现场控制中心；所述现场控制中心通过总线与若干个分控制器连接，用于将控制命令下传至各个分控制器；所述分控制器包括现场编码及遥控器，现场编码及遥控器通过短距离无线网络与若干个无线调光LED隧道灯进行数据交互。所述隧道灯无线控制系统采用单向无线通讯网络，减少了大量的现场布线，成本低，控制方便。

Description

LED隧道灯无线控制系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种LED隧道灯无线控制系统。

背景技术

国外隧道照明技术比较成熟。从1957年“黑洞理论”在英国被提出以来，隧道照明就成为了一门重要的公路建设科学工程，并形成了以欧美为代表和以日本为代表的两大学派，对隧道照明进行了理论和工程研究，取得了较为瞩目的科技成果，出版了CIE版本的《国际隧道照明建议》标准文件。

依据交通流量、车速和洞外照度进行自动调光的技术在20世纪60年代在欧洲开始应用，其控制方式分为手动控制、分时段进行的时序控制和根据洞外亮度自动调节控制回路的自动控制，并逐渐由逻辑控制向根据隧道交通流量、行车速度、天气条件等因素模糊控制的智能网络技术发展。

随着LED隧道灯光效的不断提高，结合智能控制技术的隧道照明在欧美得到了进一步的推广，首先是在德国的A71高速公路一条超长隧道中采用了Dellux公司的专利“LED效率下降补偿技术”，节电超过30%。

我国的隧道照明控制技术发展较晚，2000年前基本上是空白。其后在交通行业专家的不断试验中，利用调整和优化隧道灯布置方案消除“黑洞效应”和“白洞效应”，并设计照明动态控制系统来达到节能的目的。

交通部颁布《公路隧道通风照明设计规范》后，关于隧道内灯具布置的优化设计基本上都按照设计规范来进行，国内在隧道照明研究的主要方向转向动态控制系统。如设计动态控制软硬件，让隧道入口段、过渡段的灯光能自动控制，以降低能耗；采用逆光照明改进照度等。

由于国内隧道照明多采用高压钠灯，无法实现自动连续无级调光，加上受计算机软件技术、自动控制技术的水平限制，现有隧道照明动态控制系统可采用人工手动方式进行分级调光，造成隧道内照度不均匀，形成较为明显的斑马线，给隧道内的行车安全带来隐患，在节能上尚有较大的空间可供挖掘。

2003年，随着多部委推动LED照明工程，LED隧道灯开始进入公路隧道建设领域应用，前期主要是点光源LED隧道灯，可采用连续无级调光，节能效果比较突出；但由于点光源隧道灯是数十个甚至上百个LED芯片发光，新灯初始光强很高，感官上对人眼刺激很大，眩光强，在隧道内照明时容易产生视觉漂移，让司机判断能力下降；经过一段时间应用后，芯片光衰因散热不均衡出现发光强度不均匀，加剧了隧道内照度的变化，即使通过自动调节也很难达到设计值，给行车带来安全隐患。采用有线方式进行的连续调光LED隧道灯，需要在隧道内铺设大量的控制光缆/电缆，也给工程建设增加了一定的成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种LED隧道灯无线控制系统，所述隧道灯无线控制系统采用单向无线通讯网络，减少了大量的现场布线，成本低，控制方便。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种LED隧道灯无线控制系统，其特征在于：包括远程控制中心、现场控制中心、分控制器以及无线调光LED隧道灯，所述远程控制中心位于远端，用于通过远程无线传输网络与若干个现场控制终端进行数据交互，将控制命令发送到现场控制中心；所述现场控制中心通过总线与若干个分控制器连接，用于将控制命令下传至各个分控制器；所述分控制器包括现场编码及遥控器，现场编码及遥控器通过短距离无线网络与若干个无线调光LED隧道灯进行数据交互，所述隧道灯接收无线控制信号，实现亮度的无级调节。

优选的，所述现场控制中心与分控制器之间通过CAN总线或RS485总线进行连接。

进一步的技术方案在于：所述无线调光LED隧道灯包括LED平面光源、电源模块、电源控制器、无线接收模块以及外壳，所述电源模块和电源控制器固定在所述外壳外，所述LED平面光源内嵌在所述外壳上，所述电源控制器的控制输出端与所述电源模块的控制端连接，所述电源模块的电源输出端与所述LED平面光源的电源输入端连接，所述无线接收模块与所述电源控制器的信号输入端连接，所述电源控制器用于通过无线接收模块接收分控制器传输的控制命令后，控制所述电源模块为所述LED平面光源供电。

进一步的技术方案在于：所述的电源控制器包括光电隔离模块、MCU和若干个LED驱动电路，所述电源模块的输出端分成若干个路后与每个LED驱动电路的电源输入端连接，所述MCU的控制输出端分为若干路，分别与所述LED驱动电路的控制输入端连接，所述光电隔离模块的输入端接DALI接口，DALI接口与所述无线接收模块连接，所述光电隔离模块的输出端与所述MCU的输入端连接，所述LED驱动电路的电源输出端与所述LED平面光源的电源输入端连接。

优选的，所述LED驱动电路采用LM3409HV型芯片作为主芯片。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述隧道灯无线控制系统采用单向无线通讯网络，减少了大量的现场布线，降低了成本，且控制稳定。

隧道灯采用LED平面光源，无眩光、无光栅、隧道照明均匀度更好，安全性更高。采用LED平面光源由于功耗小、亮度可调，其控制方式会更加灵活，对于隧道照明设计和工程施工会更加方便，隧道照明的智能化程度更高。隧道灯采用恒压电源（电源模块）结合低压恒流模块（LED驱动电路）的方案，可为LED平面光源提供稳定、可靠的供电。

附图说明

图1是实施例所述隧道灯无线控制系统的原理框图；

图2是实施例所述隧道灯的原理框图；

图3是实施例所述电源控制器的原理框图；

图4是实施例所述隧道灯无线控制系统的控制流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

为提高机动车进出隧道时驾驶员对隧道照明强度的适应性，隧道照明一般包括入口段、过渡段、中间段、出口段。隧道灯包括基本照明灯、应急照明灯、加强照明灯等，远程控制中心根据隧道内外亮度对比形成隧道内亮度控制策略，自动调节灯具输出功率，实现隧道照明的智能化，同时通过自适应功率调节降低灯具的光衰，延长灯具的使用寿命减少维护量。LED隧道灯由于功耗小、亮度可调，其控制方式会更加灵活，对于隧道照明设计和工程施工会更加方便，隧道照明的智能化程度更高。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种LED隧道灯无线控制系统，包括远程控制中心、现场控制中心、分控制器以及无线调光LED隧道灯，所述远程控制中心位于远端，用于通过远程无线传输网络与若干个现场控制终端进行数据交互，将控制命令发送到现场控制中心；所述现场控制中心通过总线与若干个分控制器连接，用于将控制命令下传至各个分控制器；所述分控制器包括现场编码及遥控器，现场编码及遥控器通过短距离无线网络与若干个无线调光LED隧道灯进行数据交互，所述隧道灯接收无线控制信号，实现亮度的无级调节。

采用无线调光LED隧道灯的好处就是可以实现单灯的亮度调节，避免了回路控制的斑马线现象。本系统采用成熟的433MHz无线传输模块，性能稳定，价格低廉；采用单向传输方案，只是发送端采用大功率发射模块，分控制器因为只是接收信号，采用微功率模块，功耗低，成本低；在实际使用中只是在灯光亮度需要变化时使用无线，占用无线频点时间短；且隧道灯无线控制系统是一个综合系统，有视频监控系统和亮度反馈系统，不必在控制系统中反馈灯的状态。

由于传统隧道照明的灯具功率大，对电源压降要求严格，因此需要根据功率要求分段分回路；灯具无法完成单灯控制，但又要达到一定的节能目标，因此根据需要划分不同的组（即回路），如一般划分为入口段1、入口段2、过渡段、中间段和出口段，每段内又划分为加强1、加强2、加强3、基本1、基本2、应急等回路，因此回路数很多很复杂。使用LED隧道灯，只需要一个应急回路加一个主回路即可，显然这种变化会节省大量电缆。

控制策略变化： 受多段和多控制回路的限制，用传统隧道灯只能有少量的控制预案，否则难以实现，或者增加更多的回路。使用LED隧道灯，每个灯都可以单独控制，控制预案可以无限多，因而可根据天气、时段、内外亮度、车流量等诸多因素利用计算机进行综合分析，得出最佳的控制策略。这个变化需要对远程控制中心的控制软件重新编制，以实现更加智能化的隧道照明控制。这个变化可以从根本上实现“按需供电”，从而使隧道照明更加节能。

提高LED灯寿命设计：在隧道灯无线控制系统中，还可以通过提高LED隧道灯的功率冗余来提高灯具寿命。如果灯具的功率冗余取10%，LED的结温温升就会降低10%，例如原来的推算寿命为50000小时，则采取冗余后即可增加到60000小时。如果60000小时后LED光源光衰已达到初始光通量的70%，此时还可以通过智能控制提高功率，使隧道灯的照度提高到满足照明要求，从而进一步延长灯具寿命。因此，采取智能亮度控制、功率冗余的策略，LED隧道灯的寿命会大幅度提高。

为了精确控制隧道灯的开启时间，进行光照强度的无级调节，需要在现场安装多个光照强度传感器、车流量探测器等，对隧道内外的光照强度及车流量进行自动检测，并由现场总控制器实现智能化的流程控制，以实现智能调节隧道灯的工作功率，降低功耗和光衰，提高灯具的使用寿命。

优选的，所述现场控制中心与分控制器之间通过CAN总线或RS485总线进行连接，需要说明的是本实用新型选用上述总线的原则在于，其成本较低，其它总线同样可以实现本实用新型。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述无线调光LED隧道灯包括LED平面光源、电源模块、电源控制器、无线接收模块以及外壳。所述电源模块和电源控制器固定在所述外壳外，所述LED平面光源内嵌在所述外壳上。所述电源控制器的控制输出端与所述电源模块的控制端连接，所述电源模块的电源输出端与所述LED平面光源的电源输入端连接，所述无线接收模块与所述电源控制器的信号输入端连接；所述电源控制器用于通过无线接收模块接收分控制器传输的控制命令后，控制所述电源模块为所述LED平面光源供电。

LED平面光源为大功率模块，该模块具有光效高，眩光低，热阻小（结温低），发光均匀等优点。外壳采用挤出型材，两端通过压铸端盖和密封垫密封，外加高透光光学玻璃，电源模块、电源控制器以及无线接收模块安装在外壳的后面，可以适应不同尺寸的安装。根据LED相关特性，结温控制在75℃时，LED寿命可达10万小时（亮度为初始值的50%）。点光源封装热阻约在20℃/W，而面光源只有点光源的50%，其结温能够控制在比较理想的水平，大大延长了其灯具的工作寿命。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述的电源控制器包括光电隔离模块、MCU和若干个LED驱动电路，优选的，所述LED驱动电路采用LM3409HV型芯片作为主芯片。所述电源模块的输出端分成若干个路后与每个LED驱动电路的电源输入端连接，所述MCU的控制输出端分为若干路，分别与所述LED驱动电路的控制输入端连接，所述光电隔离模块的输入端接DALI接口，DALI接口与所述无线接收模块连接，所述光电隔离模块的输出端与所述MCU的输入端连接，所述LED驱动电路的电源输出端与所述LED平面光源的电源输入端连接。

系统采用恒压电源结合低压恒流模块的方案，可以适应40W，50W，60W，70W，140W系列隧道灯。恒压电源成熟稳定，价格合理，而且同一种电源可以适应系列输出功率的要求。LM3409HV芯片输入电压范围12~70V ，输出电压范围 2~60V，输出恒流，而且有 PWM 电流控制端。采用功率冗余设计，最大功率可设，随着时间推移，可以增大来补偿光衰。控制器待机功耗≤0.2W，控制器满足IP67设计要求。

单灯控制器具有唯一的4字节编码，现场再设置分段、分组、单灯编码（ 4字节），软件可以实现分段、段内分组及单灯亮度平滑调节。亮度可以瞬时全暗、亮度渐变。分控制器有7位（128）个编码，当接收到控制命令时，按编码分时工作，灯控制器接收到任意一台的命令，都要求执行，相当于多点重发，保证控制命令的执行。同时具有切断灯供电的控制接口。远程控制中心根据检测到的洞外光强、运行车速、交通量数据以及白天、黑夜等情况控制隧道的照明，调节出入口加强照明以及洞内基本照明亮度。

隧道灯采用LED平面光源，无眩光、无光栅、隧道照明均匀度更好，安全性更高。采用LED平面光源由于功耗小、亮度可调，其控制方式会更加灵活，对于隧道照明设计和工程施工会更加方便，隧道照明的智能化程度更高。隧道灯采用恒压电源（电源模块）结合低压恒流模块（LED驱动电路）的方案，可为LED平面光源提供稳定、可靠的供电。

根据检测到的洞外光强、运行车速、交通流量以及白天、黑夜等情况控制隧道的照明，调节出入口加强段以及洞内基本照明亮度。控制方式采用了LED无级调光模式，通过控制隧道灯电源的输出电流，可以实现256级亮度调节。经过对多种调光技术的对比，采用PWM（脉宽调制）实现节能控制，以数字化脉冲在零电流和最大LED电流之间快速切换，实现LED隧道灯的连续调光，隧道灯的控制流程如图4所示。

Claims (5)

1.一种LED隧道灯无线控制系统，其特征在于：包括远程控制中心、现场控制中心、分控制器以及无线调光LED隧道灯，所述远程控制中心位于远端，用于通过远程无线传输网络与若干个现场控制终端进行数据交互，将控制命令发送到现场控制中心；所述现场控制中心通过总线与若干个分控制器连接，用于将控制命令下传至各个分控制器；所述分控制器包括现场编码及遥控器，现场编码及遥控器通过短距离无线网络与若干个无线调光LED隧道灯进行数据交互，所述隧道灯接收无线控制信号，实现亮度的无级调节。

2.如权利要求1所述的LED隧道灯无线控制系统，其特征在于：所述现场控制中心与分控制器之间通过CAN总线或RS485总线进行连接。

3.如权利要求1所述的LED隧道灯无线控制系统，其特征在于：所述无线调光LED隧道灯包括LED平面光源、电源模块、电源控制器、无线接收模块以及外壳，所述电源模块和电源控制器固定在所述外壳外，所述LED平面光源内嵌在所述外壳上，所述电源控制器的控制输出端与所述电源模块的控制端连接，所述电源模块的电源输出端与所述LED平面光源的电源输入端连接，所述无线接收模块与所述电源控制器的信号输入端连接，所述电源控制器用于通过无线接收模块接收分控制器传输的控制命令后，控制所述电源模块为所述LED平面光源供电。

4.如权利要求3所述的LED隧道灯无线控制系统，其特征在于：所述的电源控制器包括光电隔离模块、MCU和若干个LED驱动电路，所述电源模块的输出端分成若干个路后与每个LED驱动电路的电源输入端连接，所述MCU的控制输出端分为若干路，分别与所述LED驱动电路的控制输入端连接，所述光电隔离模块的输入端接DALI接口，DALI接口与所述无线接收模块连接，所述光电隔离模块的输出端与所述MCU的输入端连接，所述LED驱动电路的电源输出端与所述LED平面光源的电源输入端连接。

5.如权利要求3所述的LED隧道灯无线控制系统，其特征在于：所述LED驱动电路采用LM3409HV型芯片作为主芯片。