一种自适应分段控制的隧道照明控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及隧道照明领域，特别是应用于高速公路隧道照明，具体设及一种自适 应分段控制的隧道照明控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 隧道作为道路上的特殊路段，特别是在隧道的使用过程中，随着时间、天气的变化 隧道外部亮度变化很大。当车辆在驶入、通过和驶出隧道的过程中，会出现一系列的视觉 问题。在经过长隧道时，当车辆驶入隧道时，会感觉桐口很黑，W至于无法辨认桐口附近的 状况，连障碍物也无法辨认，产生"黑桐"效应。车辆在接近隧道出口时，看到的是一个刺眼 的眩亮白桐，此时形成"白桐"效应，同样会降低司机出桐口时的视觉功能和视觉舒适，无法 准确判定前方的车辆。在经过短隧道时，驾驶员从入口可W看到出口外的亮度很高，会产生 "黑框"效应。另外，夜间通过隧道接近出口时也是一样的道理，会产生"黑桐"效应。因此， 在进行隧道亮度控制和调节时应注意到运些视觉上的效应，减少甚至消除运两种效应带来 的不利影响。
[0003] 近年来，工程技术人员一直在探寻利用人眼视觉特性，设计出符合人眼亮度适应 曲线的隧道亮度调节方式。将隧道照明分为引入段、入口段、过渡段、中间段和出口段，研究 出亮度随长度变化的照明曲线。在技术上，从隧道照明的有级调光方式，到无级调光方式； 从大功率巧光灯、高压钢灯、电磁感应无极灯到隧道L邸照明灯；从分段照明有线控制系统 到无线控制系统等。运些代表了当今隧道照明的几种主要技术方向。结合运些技术，目前 实现隧道照明分段控制主要有W下几种方式。
[0004] (1)逻辑开关法的有级调光控制方式。隧道照明实行分段控制，利用逻辑开关法 W过渡段和出口段为主实现各段照明调节。通过不同光线灯具的选择，并对灯具进行排列 组合，由控制器输出数字信号对照明灯实行逻辑控制。该方法程序设计简单、灯具易于选 择，维护保养较容易。是一种典型的有级调光控制方式。
[0005] (2)W可编程逻辑控制器任LC)作为核屯、控制器实现分段照明控制方式。其模拟 输入通道和数字输入单元，用来检测亮度、天气和车辆信号。输出单元控制各段照明灯的亮 度。利用PLC编程简单、灵活优势，且有较大的存储容量，可W实现多种照明曲线设置，适应 不同气候条件。该方法可适用于不同的隧道类型，可靠性高，接近于无级调光方式。
[0006] (3)采用专用控制器实现分段照明无线控制。每个照明段由一组或几组照明灯组 成，每组包括多盏照明灯，一个控制器连接一组灯。前端主控制器完成车辆、亮度等外部信 号采集，信号经过处理后，W无线或有线方式传给后续控制器，控制各组照明灯。继而实现 隧道照明灯的延时点亮和亮度曲线控制。
[0007] 随着通讯技术的发展，目前隧道照明控制系统的主控制器，均可W配置通讯接口， 通过3G/4G网络或高速公路专用网络，将隧道照明的控制参数、采集参数和照明情况等传 输到远程管理中屯、，进行统计、存储、分析，提供管理决策。
[0008] 上述技术存在确定如下： 缺点I:逻辑开关法不能实现无级调光，难W真实实现符合人眼亮度适应曲线的隧道 亮度调节。
[000引缺点2 :采用PLC来控制隧道照明，受制于I/O控制点数，且模拟调光较困难，要采 用高端的PLC才能实现较好的控制效果，但成本较高。
[0010] 缺点3 :目前使用的专用控制器实现分段照明无线控制方式，需要多个控制器配 合，线路较复杂。且各照明段长度和数量固定，对外界因素变化的适应力较差。
[0011] 缺点4 :采用GPRS、WIFI等无线传输方式实现隧道内各照明段的数据传输，成本 高，组网不方便，且依赖于外界的运营商信号，偏远地区无法应用。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供一种自适应分段控制的隧道照明控制系统及方法，通过对 隧道照明的自适应分段控制，实现了隧道照明满足人眼要求的照明曲线的需求，消除了黑 框、黑桐及白桐效应。
[0013] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自适应分段控制的隧道照明控制系 统，包括隧道照明控制器及与该隧道照明控制器连接的信号检测单元、Zigbee网络单元，还 包括若干照明灯组； 所述信号检测单元包括检测有无车辆经过隧道的车辆传感器、检测经过隧道的车辆车 速的车速传感器、检测桐外亮度变化的亮度传感器、检测外部溫度变化的溫度传感器、检测 湿度及雨情的雨滴传感器； 所述若干照明灯组包括设置于隧道外引入段照明灯组、隧道内入口段照明灯组、过渡 段照明灯组、中间段照明灯组、出口段照明灯组W及设置于隧道外的路灯照明灯组，还包括 一应急灯照明灯组，各照明灯组均由若干L邸照明灯组成； 所述Zigbee网络单元包括与所述隧道照明控制器连接的Zigbee主节点模块及与所述 若干照明灯组分别连接的若干Zigbee节点模块，所述Zigbee节点模块包括若干Zigbee子 节点模块，该Zigbee子节点模块的数目与各照明灯组组成的L邸照明灯的数目相对应；通 过Zigbee主节点模块及Zigbee子节点模块构建Zigbee组网； 所述隧道照明控制器根据信号检测单元检测的信号，判断隧道外天气状况、亮度W及 经过隧道的车辆车速，并计算出该天气状况、亮度及车辆车速情况下的照明曲线，将各照明 段照明范围及照明灯组中各灯的亮度的信号，通过Zigbee组网，对应发送至与各照明灯组 的L邸照明灯相对应的Zigbee子节点模块，W控制各照明灯组的L邸照明灯的工作状态。
[0014] 在本发明一实施例中，还包括桐内通风单元，包括设置于隧道内入口段通风模块、 过渡段通风模块、中间段通风模块及出口段通风模块，各通风模块分别与对应的Zigbee子 节点模块连接。
[0015] 在本发明一实施例中，还包括一与所述隧道照明控制器连接的报警单元，该报警 单元还连接有一与远端中屯、计算机连接的通信模块。
[0016] 在本发明一实施例中，所述隧道照明控制器采用ARM微处理器。
[0017] 在本发明一实施例中，所述Zigbee子节点模块能够直接嵌入至所述L邸照明灯 中。
[0018] 本发明还提供了一种基于上述所述系统的自适应分段控制的隧道照明控制方法， 包括如下步骤， 步骤Sl:结合天气情况、亮度及车辆车速计算隧道照明所需的各照明曲线，并存入隧 道照明控制器中； 步骤S2 :通过信号检测单元检测判断有无车辆进入隧道，若有，则检测车辆车速，采集 当前时刻隧道外亮度、溫度、湿度和雨滴信息并传输给所述隧道照明控制器，执行步骤S3 ; 若无，则继续检测； 步骤S3 :根据步骤S2检测结果，隧道照明控制器选择工作模式，调用相应的照明曲 线； 步骤S4 :隧道照明控制器根据各照明灯组的L邸照明灯对应的Zigbee子节点模块在Zigbee组网中分配的地址，依据照明曲线对各照明灯组的L邸照明灯进行控制，使隧道内 的照明曲线满足人眼亮度适应的照明曲线。
[0019]在本发明一实施例中，所述隧道照明控制器还能够通过在线方式对各照明曲线的 更新、修改。
[0020] 在本发明一实施例中，所述步骤S3的工作模式包括晴天模式、云天模式、阴天模 式、雨天模式及夜间模式，各模式根据包括天气情况、隧道长度及隧道外亮度对应有不同的 照明曲线。
[0021] 在本发明一实施例中，所述照明曲线的确定方式如下： 设隧道为单向通行，坡度：〇%，隧道亮度为以隧道长度为S(总），隧道深度为S，照明停 车视距为化，车速为V，入口段亮度为Lth,中间段亮度为Lin,隧道外亮度为L20 (巧，则有隧 道各段照明亮度确定公式如下： 距桐口入口IOm处0<S<IOm:不设照明； 入口前半段10<S巧Om:张=龙紐:； 入口后半段50<S<100m
过渡段S> 100m;
中间段：Lin=3. 6cd/m2 出口段 0 <S(总）-S< 60 :正二贷 其中，Lth=O. 035XL20(巧，过渡段亮度减少到接近中间段亮度时即为的分界点；当隧 道长度变化时，仅需改变中间段的长度，其余照明段长度按照上述公式确定即可；通过上述 计算方法，根据隧道外的亮度L20(巧变化即可确定隧道外不同亮度情况下的隧道照明曲 线。
[0022] 相较于现有技术，本发明具有W下有益效果： 1、 各照明段的长度和亮度可根据外部气候和亮度等状况而改变，使