本發(fā)明涉及一種隧道照明控制系統(tǒng)，特別是涉及一種照明段結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)配置的隧道照明控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，公路已成為人們出行最主要的交通載體之一，建設(shè)過(guò)程中越來(lái)越注重安全性、舒適性、便捷性。在多山區(qū)域，通過(guò)開(kāi)鑿隧道可以有效降低公路，特別是高速公路的行車(chē)?yán)锍?，減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞，提高行車(chē)安全性和舒適性。為了保障隧道的正常運(yùn)營(yíng)，往往需要借助多種多樣的機(jī)電系統(tǒng)，包括照明控制系統(tǒng)、應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，其中照明控制系統(tǒng)作為最基本的基礎(chǔ)功能系統(tǒng)，對(duì)于隧道行車(chē)的安全性、舒適性具有決定性作用。

傳統(tǒng)的隧道照明控制系統(tǒng)主要采用高壓鈉燈或熒光燈作為照明燈具，采取人工控制的方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的回路開(kāi)關(guān)控制，能耗及燈具損壞率均比較高。隨著大功率led照明技術(shù)的成熟和商業(yè)化推廣，動(dòng)態(tài)調(diào)整隧道中照明燈具的亮度，實(shí)現(xiàn)按需照明已成為隧道照明控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

目前，為了改善隧道照明的節(jié)能性、舒適性和安全性，一般采用分段照明的方式，將隧道分為入口段、過(guò)渡段、中間段和出口段等照明段，根據(jù)人眼視覺(jué)適應(yīng)曲線(xiàn)分別設(shè)置各照明段的亮度和長(zhǎng)度，在降低“黑洞效應(yīng)”及“白洞效應(yīng)”對(duì)行車(chē)安全的影響的前提下，減少因過(guò)度照明而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)及燈具壽命損耗。此外，為了進(jìn)一步降低能耗，一種常用的改進(jìn)措施是利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制系統(tǒng)，根據(jù)隧道外的環(huán)境亮度及隧道內(nèi)的車(chē)流量，實(shí)時(shí)調(diào)整隧道內(nèi)各照明段燈具的亮度，從而實(shí)現(xiàn)按需照明。

但上述改進(jìn)方法尚存在一些不足：隧道建設(shè)時(shí)，各照明段的長(zhǎng)度一般按照設(shè)計(jì)最大值選取，但實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，隧道周邊的環(huán)境條件及車(chē)流量等具有明顯的時(shí)變性，從而導(dǎo)致入口段和過(guò)渡段的長(zhǎng)度存在冗余或不足的情況，制約了隧道的節(jié)能性和安全性；設(shè)置過(guò)渡段的主要目的是避免因亮度突變而導(dǎo)致人眼不適應(yīng)，誘發(fā)行車(chē)安全隱患，但現(xiàn)有的過(guò)渡段設(shè)計(jì)一般采用多級(jí)分段照明的方式，由于分段數(shù)有限，相鄰照明段之間依舊存在亮度突變的情況；采用無(wú)級(jí)調(diào)光控制系統(tǒng)雖然可以動(dòng)態(tài)調(diào)整隧道內(nèi)照明燈具的亮度以降低能耗，但無(wú)法對(duì)各照明段的長(zhǎng)度做出調(diào)整，特別對(duì)于入口段，由于燈具亮度較高，因長(zhǎng)度冗余而造成的能耗浪費(fèi)不可忽略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種照明段結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)配置的隧道照明控制系統(tǒng)，在消除隧道內(nèi)照明亮度突變對(duì)行車(chē)安全影響的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)照明段長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)配置，降低因過(guò)度照明而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明由隧道內(nèi)燈具群、無(wú)級(jí)調(diào)光控制器、車(chē)檢器、照度計(jì)、上位機(jī)構(gòu)成，其中隧道內(nèi)燈具群分為入口段燈具群、動(dòng)態(tài)配置段燈具群、中間段燈具群及出口段燈具群，動(dòng)態(tài)配置段燈具群中的燈具采用單燈獨(dú)立控制的方式，上位機(jī)根據(jù)隧道外的環(huán)境亮度及隧道內(nèi)的車(chē)流量，動(dòng)態(tài)調(diào)整動(dòng)態(tài)配置段燈具群中不同燈具的亮度，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)各照明段長(zhǎng)度和亮度的動(dòng)態(tài)配置。

所述入口段燈具群、中間段燈具群及出口段燈具群以燈具亮度作為分組標(biāo)準(zhǔn)，同一燈具群中各燈具的亮度一致且可調(diào)，采用回路集中控制的方式，其中入口段燈具群的燈具亮度最高，中間段燈具群的燈具亮度最低；所述動(dòng)態(tài)配置段燈具群的位置介于入口段燈具群和中間段燈具群之間。

所述無(wú)級(jí)調(diào)光控制器用于控制隧道內(nèi)燈具的亮度，控制方式包括但不限于模擬直流電壓控制、pwm控制、總線(xiàn)控制、無(wú)線(xiàn)通信控制，亮度調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)為256級(jí)或65536級(jí)，每個(gè)無(wú)級(jí)調(diào)光控制器包含4~16個(gè)輸出通道，可同時(shí)輸出4~16路控制信號(hào)。

所述車(chē)檢器用于檢測(cè)隧道內(nèi)的車(chē)流量，安裝于隧道內(nèi)距隧道入口1~2米處，可采用視頻車(chē)檢器或地磁線(xiàn)圈車(chē)檢器。

所述照度計(jì)用于檢測(cè)隧道內(nèi)外的亮度，共有兩個(gè)，分別布置于隧道外距隧道入口10~15米處和隧道內(nèi)距隧道入口50~200米處，其中布置于隧道外的照度計(jì)用于檢測(cè)隧道外的環(huán)境亮度，布置于隧道內(nèi)的照度計(jì)用于檢測(cè)隧道內(nèi)的實(shí)際照明亮度。

所述照明段分為入口段、過(guò)渡段、中間段和出口段，其中入口段、中間段和出口段以燈具亮度作為分段標(biāo)準(zhǔn)，同一照明段內(nèi)的燈具亮度一致，過(guò)渡段位于入口段和中間段之間，其中的燈具亮度呈指數(shù)遞減分布。

所述單燈獨(dú)立控制指利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器輸出控制信號(hào)，每盞燈具的控制線(xiàn)均獨(dú)立接入到無(wú)級(jí)調(diào)光控制器的一個(gè)輸出通道上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具亮度的獨(dú)立調(diào)節(jié)。

所述回路集中控制指利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器輸出控制信號(hào)，同時(shí)將供電回路內(nèi)所有燈具的控制線(xiàn)并聯(lián)在一起，統(tǒng)一接入到無(wú)級(jí)調(diào)光控制器的一個(gè)輸出通道上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電回路內(nèi)所有燈具亮度的統(tǒng)一調(diào)節(jié)。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)配置段燈具群中各燈具亮度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)入口段和過(guò)渡段照明長(zhǎng)度的調(diào)整，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)按需照明；

2、利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器，采用單燈獨(dú)立控制和回路集中控制相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)各照明燈具亮度的動(dòng)態(tài)調(diào)整，降低建設(shè)成本的同時(shí)，減少能耗浪費(fèi)及燈具壽命損耗；

3、過(guò)渡段由動(dòng)態(tài)配置段燈具群中的燈具構(gòu)成，并采用單燈獨(dú)立控制的調(diào)光方式，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)渡段亮度的平滑過(guò)渡，消除因亮度突變而導(dǎo)致的行車(chē)安全隱患，提高隧道的安全性和舒適性。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于城市道路隧道、高速公路隧道等隧道照明控制領(lǐng)域，特別適用于多山地區(qū)的特長(zhǎng)隧道及連續(xù)隧道群。

附圖說(shuō)明

圖1、圖2是照明需求為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是照明需求低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)的系統(tǒng)工作示意圖。

圖4是照明需求高于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)的系統(tǒng)工作示意圖。

圖中：1、入口段燈具群，2、動(dòng)態(tài)配置段燈具群，3、中間段燈具群，4、出口段燈具群，5、隧道，6、隧道入口，7、隧道出口，8a、照度計(jì)，8b、照度計(jì)，9、車(chē)檢器，10、接近段，11a、入口段，11b、入口段，11c、入口段，12a、過(guò)渡段，12b、過(guò)渡段，12c、過(guò)渡段，13a、中間段，13b中間段，13c、中間段，14、出口段，15、無(wú)級(jí)調(diào)光控制器，16、控制信號(hào)，17、上位機(jī)，18、亮度分布曲線(xiàn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明由隧道內(nèi)燈具群、無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15、車(chē)檢器9、照度計(jì)8a、8b、上位機(jī)17構(gòu)成，其中隧道內(nèi)燈具群分為入口段燈具群1、動(dòng)態(tài)配置段燈具群2、中間段燈具群3及出口段燈具群4，動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中的燈具采用單燈獨(dú)立控制的方式，上位機(jī)17根據(jù)隧道5外的環(huán)境亮度及隧道5內(nèi)的車(chē)流量，動(dòng)態(tài)調(diào)整動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中不同燈具的亮度，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道5內(nèi)各照明段長(zhǎng)度和亮度的動(dòng)態(tài)配置。

所述入口段燈具群1、中間段燈具群3及出口段燈具群4以燈具亮度作為分組標(biāo)準(zhǔn)，同一燈具群中各燈具的亮度一致且可調(diào)，采用回路集中控制的方式。為了降低隧道5“黑洞效應(yīng)”對(duì)行車(chē)安全的影響，入口段燈具群1的燈具亮度相比其它燈具群最高；此外，為了節(jié)約能耗并提高燈具使用壽命，中間段燈具群3的燈具亮度相比其它燈具群最低。為了消除入口段燈具群1和中間段燈具群3之間亮度突變對(duì)駕駛員視覺(jué)的影響，在上述兩個(gè)燈具群之間設(shè)置一個(gè)動(dòng)態(tài)配置段燈具群2，以實(shí)現(xiàn)照明亮度的平滑過(guò)渡。

所述無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15用于控制隧道5內(nèi)燈具的亮度，控制方式包括但不限于模擬直流電壓控制、pwm控制、總線(xiàn)控制、無(wú)線(xiàn)通信控制，亮度調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)為256級(jí)或65536級(jí)，每個(gè)無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15包含4~16個(gè)輸出通道，可同時(shí)輸出4~16路控制信號(hào)16。

所述車(chē)檢器9用于檢測(cè)隧道內(nèi)的車(chē)流量，安裝于隧道5內(nèi)距隧道入口6一到兩米處，可采用視頻車(chē)檢器或地磁線(xiàn)圈車(chē)檢器。

所述照度計(jì)8a、8b用于檢測(cè)隧道5內(nèi)外的亮度，共有兩個(gè)，分別布置于隧道5外距隧道入口6十米到十五米處和隧道5內(nèi)距隧道入口6五十到兩百米處，其中布置于隧道5外的照度計(jì)8a用于檢測(cè)隧道5外的環(huán)境亮度，布置于隧道5內(nèi)的照度計(jì)8b用于檢測(cè)隧道5內(nèi)的實(shí)際照明亮度。

所述照明段分為入口段11a、11b、11c、過(guò)渡段12a、12b、12c、中間段13a、13b、13c和出口段14，其中入口段11a、11b、11c、中間段13a、13b、13c和出口段14以燈具亮度作為分段標(biāo)準(zhǔn)，同一照明段內(nèi)的燈具亮度一致，過(guò)渡段12a、12b、12c位于入口段11a、11b、11c和中間段13a、13b、13c之間，其中的燈具亮度呈指數(shù)遞減分布。

為了消除入口段11a、11b、11c與中間段13a、13b、13c之間亮度突變對(duì)于駕駛員的生理影響，提高行車(chē)安全系數(shù)，利用動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中的部分燈具提供過(guò)渡段12a、12b、12c的照明，其中過(guò)渡段12a、12b、12c中各燈具的亮度計(jì)算公式為：

(n=1,2,3,…)

式中為從入口段11a、11b、11c和過(guò)渡段12a、12b、12c的交界處開(kāi)始計(jì)數(shù)的第n盞燈具的亮度，為入口段11a、11b、11c中燈具的亮度，為中間段13a、13b、13c中燈具的亮度，a為亮度調(diào)整系數(shù)，x為以入口段11a、11b、11c和過(guò)渡段12a、12b、12c的交界處為原點(diǎn)時(shí)，各盞燈具距原點(diǎn)的距離。當(dāng)滿(mǎn)足以下亮度約束條件時(shí)，n取得最大值：

如圖1所示，隧道5內(nèi)入口段11a、11b、11c的照明由入口段燈具群1中的全部燈具以及動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中的部分燈具提供，過(guò)渡段12a、12b、12c的照明由動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中的部分燈具提供，中間段13a、13b、13c的照明由中間段燈具群3中的全部燈具以及動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中的部分燈具提供，出口段14的照明由出口段燈具群4中的全部燈具提供。

如圖2所示，所述單燈獨(dú)立控制指利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15輸出控制信號(hào)16，每盞燈具的控制線(xiàn)均獨(dú)立接入到無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15的一個(gè)輸出通道上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具亮度的獨(dú)立調(diào)節(jié)。所述回路集中控制指利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15輸出控制信號(hào)16，同時(shí)將供電回路內(nèi)所有燈具的控制線(xiàn)并聯(lián)在一起，統(tǒng)一接入到無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15的一個(gè)輸出通道上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電回路內(nèi)所有燈具亮度的統(tǒng)一調(diào)節(jié)。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，上位機(jī)17根據(jù)布置于隧道5外的照度計(jì)8a對(duì)環(huán)境亮度的檢測(cè)結(jié)果，以及布置于隧道入口6處的車(chē)檢器9對(duì)車(chē)流量的檢測(cè)結(jié)果，利用線(xiàn)性插值的方式計(jì)算得到所需的照明亮度信息并發(fā)送到無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15中，通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15輸出控制信號(hào)16，從而調(diào)整燈具的照明亮度。當(dāng)隧道5外環(huán)境亮度較高或隧道5內(nèi)車(chē)流量較大時(shí)，相應(yīng)地提高隧道5內(nèi)各照明段的亮度。

不失一般性，下面以使用4個(gè)輸出通道的無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15為例對(duì)本發(fā)明的工作原理作具體說(shuō)明。

如圖3所示，當(dāng)隧道5外的環(huán)境亮度較低或者隧道5內(nèi)的車(chē)流量較小時(shí)，隧道5內(nèi)的照明需求相應(yīng)降低，為了達(dá)到節(jié)能減排的目的，應(yīng)降低隧道5內(nèi)各照明段燈具的亮度，并縮小入口段11a的長(zhǎng)度。一方面，通過(guò)回路集中控制的方式降低入口段燈具群1和中間段燈具群3中燈具的亮度；另一方面，采用單燈獨(dú)立控制的方式調(diào)整動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中燈具的亮度，其中位于入口段11b內(nèi)的燈具亮度保持與入口段燈具群1中的燈具亮度一致，位于中間段13b內(nèi)的燈具亮度保持與中間段燈具群3中的燈具亮度一致，位于過(guò)渡段12b內(nèi)的燈具亮度及數(shù)量則根據(jù)過(guò)渡段12b中各燈具的亮度計(jì)算公式及亮度約束條件計(jì)算得到，在調(diào)整過(guò)渡段12b照明亮度的同時(shí)，減少過(guò)渡段12b內(nèi)的燈具數(shù)量，從而減小過(guò)渡段12b的長(zhǎng)度，以節(jié)約能耗。此外，由于隧道5內(nèi)照明需求的降低，入口段11a的長(zhǎng)度出現(xiàn)冗余，從而造成不可忽視的能源浪費(fèi)，需要對(duì)入口段11a的長(zhǎng)度做出調(diào)整。利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15輸出控制信號(hào)16，減少動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中亮度與入口段燈具群1中燈具亮度相同的燈具數(shù)，并增加動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中亮度與中間段燈具群3中燈具亮度相同的燈具數(shù)，上述發(fā)生亮度增、減的燈具數(shù)量相等，從而實(shí)現(xiàn)隧道5內(nèi)亮度分布曲線(xiàn)18向隧道入口6方向的平移，形成新的入口段11b、過(guò)渡段12b及中間段13b。

如圖4所示，當(dāng)隧道5外的環(huán)境亮度較高或者隧道5內(nèi)的車(chē)流量較大時(shí)，隧道5內(nèi)的照明需求相應(yīng)提高，為了保證隧道5內(nèi)行車(chē)的安全性和舒適性，需要提高隧道5內(nèi)各照明段燈具的亮度，并增加入口段11a的長(zhǎng)度。一方面，通過(guò)回路集中控制的方式提高入口段燈具群1和中間段燈具群3中燈具的亮度；另一方面，采用單燈獨(dú)立控制的方式調(diào)整動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中燈具的亮度，其中位于入口段11c內(nèi)的燈具亮度保持與入口段燈具群1中的燈具亮度一致，位于中間段13c內(nèi)的燈具亮度保持與中間段燈具群3中的燈具亮度一致，位于過(guò)渡段12c內(nèi)的燈具亮度及數(shù)量則根據(jù)過(guò)渡段12c中各燈具的亮度計(jì)算公式及亮度約束條件計(jì)算得到，在調(diào)整過(guò)渡段12c照明亮度的同時(shí)，增加過(guò)渡段12c內(nèi)燈具的數(shù)量。此外，利用無(wú)級(jí)調(diào)光控制器15輸出控制信號(hào)16，增加動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中亮度與入口段燈具群1中燈具亮度相同的燈具數(shù)，并減少動(dòng)態(tài)配置段燈具群2中亮度與中間段燈具群3中燈具亮度相同的燈具數(shù)，上述發(fā)生亮度增、減的燈具數(shù)量相等，從而實(shí)現(xiàn)隧道5內(nèi)亮度分布曲線(xiàn)18向隧道出口7方向的平移，形成新的入口段11c、過(guò)渡段12c及中間段13c。