高速公路隧道照明控制系統的制作方法

高速公路隧道照明控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明高速公路隧道燈照明控制系統，包括通過交換機連接上位機的照明控制裝置，所述照明控制裝置通過總線接收亮度檢測儀及車檢器測量信號，所述照明控制裝置通過PWM總線連接并輸出PWM信號到隧道中照明回路中LED燈恒流電源上，所述LED燈恒流電源連接LED燈；所述PWM信號為高電平時LED燈恒流電源電流輸出為最小值，所述PWM信號為低電平時LED燈恒流電源電流輸出為最大值；照明控制裝置至少輸出兩路PWM信號并由所述照明控制裝置依據亮度檢測儀和車檢器測量信號處理結果設定。本發明在不同光線環境、“有車無車”和不同車流量情況下，對高速公路隧道照明實現自動無級調節，提高了燈具發光效率，降低了隧道照明電能消耗。
【專利說明】高速公路隧道照明控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于高速公路隧道LED燈照明控制系統，特別是基于PWM控制并應用于高速公路隧道的LED照明控制系統，屬于公路隧道照明領域。
[0002]
【背景技術】
[0003]照明耗能是我國重點耗能單位，其中公路隧道照明，特別是高速公路隧道照明又被稱為照明耗能的大戶。由于公路隧道照明與道路照明有很大的區別，特別是汽車駕駛員在出、入隧道時在視覺上的適應問題，使得公路隧道照明調光控制成為一個新的研究課題。在不同季節、不同的時間段、不同的天氣、不同的車流量等各種復雜的環境下，不同大小及長度的隧道其照明亮度的要求也不同。而目前采用的隧道照明基本上沒有考慮這些環境因素，一方面造成了電能的極大浪費，另一方面又嚴重影響隧道內的行車安全。在隧道照明發展的過程中，應用于公路隧道的光源先后有白熾燈、熒光燈、高壓汞燈、低壓鈉燈、高壓鈉燈和LED等。作為世界未來的光源，LED照明被公認為是二十一世紀最具發展前景的高【技術領域】之一。其長壽命，高光效，亮度可調，響應速度快的優越特性正逐步發展成為隧道照明的中堅力量。
[0004]隧道照明分級調光技術是按照洞外亮度來控制洞內照明，通常設計將照明強度分為晴天、云天、陰天、重陰天和深夜五個亮度等級，在晴天以最大亮度開燈。該種控制方式即使采用全自動的五級調光系統，其階梯狀的亮度增減，但依舊使得照明系統能耗浪費巨大。
[0005]隧道照明無級調光技術是基于隧道內部燈具可實現無級調光來完成。燈具無級調光是指通過燈具的控制信號使燈具可按照需求在0%-100%的亮度區間實現自由點亮。通過該種技術，隧道內部不同照明亮度的實現則不需要通過控制回路供電完成，而是通過控制燈具的信號大小即可完成。
[0006]

【發明內容】

[0007]本發明針對上述技術問題，提出一種高速公路隧道照明控制系統，通過使用LED燈并對LED燈進行無級調光，使得高速公路隧道照明實現可調、可控。本發明實現了不同環境和“有車無車”情況下，對高速公路隧道照明的開關及其亮度無級調節；不僅提高了燈具發光效率，而且降低了隧道照明電能消耗，減少了高速公路隧道的運營成本，有利于節能低碳的高速公路發展。
[0008]本發明技術方案是:使用通過交換機連接上位機的照明控制裝置，所述照明控制裝置通過總線接收亮度檢測儀及車檢器測量信號，所述照明控制裝置通過PWM總線連接并輸出PWM信號到隧道中照明回路中LED燈恒流電源上，所述LED燈恒流電源連接LED燈。所述PWM信號為高電平時，LED燈恒流電源電流輸出為最小值；所述PWM信號為低電平時，LED燈恒流電源電流輸出為最大值。所述照明控制裝置至少輸出兩路PWM信號，包括PWMl和PWM2 ;所述PWMl輸出由所述照明控制裝置依據亮度檢測儀及車檢器測量信號處理結果設定，所述PWM2輸出由所述照明控制裝置對車檢器數據信號處理結果設定。
[0009]本發明采用能夠根據PWM信號輸出直流電流的LED燈恒流電源，實現對LED無級調光，滿足隧道中照明無級調光需要。本發明通過照明控制裝置對亮度檢測儀及車檢器測量信號處理，確認隧道外光線強度情況、“有車無車”情況及隧道車流量情況，并依據《公路隧道通風照明設計規范》中規定隧道照明要求，通過PWM信號對隧道中LED燈進行無級調節，實現不同環境和“有車無車”情況下對高速公路隧道照明開關及其亮度無級調節。真正做到按需照明，切實提高了高速公路隧道照明使用效率，降低隧道照明電能消耗，滿足低碳環保發展需要。
[0010]對本發明方案優選的是:所述照明控制裝置中設置維護系數模塊，所述維護系數模塊根據隧道中LED燈具的維護系數對PWM信號輸出進行調整。這避免設了計時的冗余設計，滿足LED燈光衰后的照明強度設計規范要求。
[0011]對本發明方案優選的是:所述上位機對所述照明控制裝置控制模式包括手動控制模式、自動控制模式、時間表控制模式；在手動控制模式時，所述PWM信號輸出由監控員通過所述上位機設定；在自動控制模式時，所述PWM信號輸出由所述照明控制裝置自動設定；在時間表控制模式時，所述PWM信號輸出按照設定時間更改。
[0012]所述上位機通過多種控制模式對所述照明控制裝置實現控制，這樣保證監控員對隧道照明實時監控調節，有效針對不同情況發生時高速公路隧道照明的需要。
[0013]對本發明方案優選的是:至少包括兩個所述車檢器并分別安裝在進洞口外200米及出洞口外20米處，所述車檢器通過光端機連接所述照明控制裝置。
[0014]所述車檢器通過感應線圈發現是否有車駛過，通過光端機連接照明控制裝置能夠及時將測量信息反饋到照明控制裝置，當高速公路隧道特別長時信號傳輸會遇到衰減問題，通過光端機將車檢器檢測信號轉化為光電信號，通過光纜傳輸保證了數據信號的準確及時傳遞。
[0015]對本發明方案優選的是:所述PWM信號I并聯連接位于隧道入口段的加強照明回路中的LED燈恒流電源，所述PWM信號2并聯連接貫穿隧道的基本照明回路中及隧道出口加強段的LED燈恒流電源。通過PWM信號I和PWM信號2分別對加強照明回路和基本照明回路中照明控制能夠很好滿足《公路隧道通風照明設計規范》中規定照明要求。
[0016]對本發明方案優選的是:所述PWM信號輸出電壓為2-24V，所述照明控制裝置由PLC、ARM、DSP、FPGA中的一種或幾種硬件組合及編程實現。所述PWM信號能夠滿足信號遠程傳輸需要，適合不同長度高速公路隧道照明控制需要。
[0017]綜上所述，本發明的有益效果是:
1、通過對LED恒流電源輸出電流進行PWM控制實現LED燈的無級調光，實現隧道照明無級調節，在滿足《公路隧道通風照明設計規范》中規定照明的情況下，最大限度上減少了電能消耗，達到了節能減排的技術效果。
[0018]2、通過亮度檢測儀及車檢器對隧道外光線的強弱及車輛駛入情況進行監控，實現“白天黑夜”、“有車無車”和不同天氣狀況下，對隧道中LED燈進行智能無級調光，滿足全天候、全自動的實時調節需要，能夠最大程度上了減少電能消耗，能夠為給司機提供一個更為安全、舒適的駕車環境。[0019]3、本發明通過PWM信號對LED燈恒流電源輸出電流進行控制，在PWM信號為高電平時LED燈恒流電源電流輸出為最小值，PWM信號為低電平時LED燈恒流電源電流輸出為最大值，避免了由于系統故障或PWM總線故障引起PWM信號無法輸出、PWM信號電壓由于傳輸時衰減嚴重而造成隧道照明關閉等情況發生。
[0020]4、本發明能夠根據LED燈具的維護系數調節隧道燈具的亮度，避免設了設計時的冗余設計，滿足LED燈光衰后的照明強度設計規范要求。
[0021]5、本發明能夠將隧道內照明信息實時傳回上位機，監控員能夠對隧道中的情況實時監控并提供日志、報表等供系統維護人員使用。
[0022]6、本發明中PWM信號電壓為2-24V，能夠滿足信號遠程傳輸需要，適合不同長度高速公路隧道照明控制需要。
[0023]7、本發明通過對LED燈無級調光使得燈具長時間無需滿負荷工作，這使得燈具和電源的長期工作溫度非常低，不僅可大幅減小LED的光衰，還延長了 LED和電源的壽命。
[0024]8、本發明通過無級調控隧道內所有燈具整體亮度變化，不會對縱向均勻度產生影響，不會產生分級調光因回路照明產生的“斑馬效應”。
[0025]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1本發明的高速公路隧道照明控制系統示意圖。
[0027]
【具體實施方式】
[0028]以下本發明將結合【專利附圖】

【附圖說明】對本發明【具體實施方式】進行說明，所提供實施例只是本發明所有實施例中的幾種。本發明實施例中，亮度檢測儀安裝位置、隧道中照明分段和功能模塊實現按照《公路隧道通風照明設計規范》中相關規定執行。
[0029]實施例1:如圖1所示，監控電腦通過TCP/IP協議使用帶光口的交換機連接安裝在隧道內的智能調光控制系統上的照明控制器，照明控制器為倍福PLC，通過對PLC編程實現對接收到的亮度檢測儀及車檢器測量信號處理，其中車檢器采用南非TD634ES 4通道線圈車檢器，亮度檢測儀型號為朗斯LUM102-T。車檢器通過光端機與照明控制器實現光纖連接，其中光端機型號為諾龍0TS010B-ST-SR。亮度檢測儀通過模擬量輸入信號線與照明控制器連接。照明控制器輸出信號PWMl通過PWM總線與隧道入口段的加強照明回路中的LED燈恒流電源并聯連接；照明控制器輸出信號PWM2通過PWM總線與貫穿隧道的基本照明回路及隧道出口加強段中的LED燈恒流電源。LED燈恒流電源連接隧道供電電路并根據接收的PWM信號輸出電流至LED燈中。LED燈恒流電源輸出電流強度根據《公路隧道通風照明設計規范》中規定照明燈具所需的亮度設計。
[0030]實施例2:按照實施I中連接方式，照明控制裝置接收亮度檢測儀及車檢器測量信號，照明控制裝置通過PWM總線連接并輸出PWM信號到隧道中照明回路中LED燈恒流電源上，所述燈恒流電源連接LED燈。所述PWM信號為高電平時，LED燈恒流電源電流輸出為最小值，所述PWM信號為低電平時，LED燈恒流電源電流輸出為最大值。照明控制裝置至少輸出兩路PWM信號，包括PWMl和PWM2 ;所述PWMl輸出由所述照明控制裝置依據亮度檢測儀及車檢器測量信號處理結果設定，所述PWM2輸出由所述照明控制裝置對車檢器數據信號處理結果設定。
[0031]實施例3:在上述實施例1和實施例2基礎上，照明控制裝置中設置維護系數模塊，所述維護系數模塊根據隧道中LED燈具的維護系數對PWM信號輸出進行調整。
[0032]實施例4:在上述實施例基礎上，監控電腦對照明控制裝置控制模式包括手動控制模式、自動控制模式、時間表控制模式；在手動控制模式時，所述PWM信號輸出由監控員通過所述上位機設定；在自動控制模式時，所述PWM信號輸出由所述照明控制裝置自動設定；在時間表控制模式時，所述PWM信號輸出按照設定時間更改。
[0033]實施例5:在上述實施例基礎上，至少包括兩個所述車檢器并分別安裝在進洞口外200米及出洞口外20米處，所述車檢器通過光端機連接所述照明控制裝置。
[0034]實施例6:在上述實施例基礎上，所述PWM信號I并聯連接位于隧道入口段的加強照明回路中的LED燈恒流電源，所述PWM信號2并聯連接貫穿隧道的基本照明回路中及隧道出口加強段的LED燈恒流電源。
[0035]實施例7:在上述實施例基礎上，所述PWM信號輸出電壓為2-24V。所述照明控制裝置由PLC、ARM、DSP、FPGA中的一種或幾種硬件組合及編程實現。
【權利要求】
1.高速公路隧道照明控制系統，包括通過交換機連接上位機的照明控制裝置，所述照明控制裝置通過總線接收亮度檢測儀及車檢器測量信號，所述照明控制裝置通過PWM總線連接并輸出PWM信號到隧道照明回路中LED燈恒流電源上，所述LED燈恒流電源連接LED燈；其特征在于:所述PWM信號為高電平時LED燈恒流電源電流輸出為最小值，所述PWM信號為低電平時LED燈恒流電源電流輸出為最大值；所述照明控制裝置至少輸出兩路PWM信號，包括PWMl和PWM2 ;所述PWMl輸出由所述照明控制裝置依據亮度檢測儀及車檢器測量信號處理結果設定，所述PWM2輸出由所述照明控制裝置對車檢器數據信號處理結果設定。
2.根據權利要求1所述高速公路隧道照明控制系統，其特征在于:所述照明控制裝置中設置維護系數模塊，所述維護系數模塊根據隧道中LED燈具的維護系數對PWM信號輸出進行調整。
3.根據權利要求1所述高速公路隧道照明控制系統，其特征在于:所述上位機對所述照明控制裝置控制模式包括手動控制模式、自動控制模式、時間表控制模式；在手動控制模式時，所述PWM信號輸出由監控員通過所述上位機設定；在自動控制模式時，所述PWM信號輸出由所述照明控制裝置自動設定；在時間表控制模式時，所述PWM信號輸出按照設定時間更改。
4.根據權利要求1所述高速公路隧道照明控制系統，其特征在于:至少包括兩個所述車檢器并分別安裝在進洞口外200米及出洞口外20米處，所述車檢器通過光端機連接所述照明控制裝置。
5.根據權利要求1所述高速公路隧道照明控制系統，其特征在于:所述PWMl并聯連接位于隧道入口段的加強照明回路中的LED燈恒流電源，所述PWM2并聯連接貫穿隧道的基本照明回路及隧道出口加強段中的LED燈恒流電源。
6.根據權利要求1至5中任一項所述高速公路隧道照明控制系統，其特征在于:所述PWM信號輸出電壓為2-24V，所述照明控制裝置由PLC、ARM、DSP、FPGA中的一種或幾種硬件組合及編程實現。
【文檔編號】H05B37/02GK103486497SQ201310315924
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月25日 優先權日:2013年7月25日
【發明者】鄭明德, 徐莉華, 徐韶華, 胡紅波, 李祖文, 陳志
申請人:廣西交通科學研究院