亮度差别，例如晴天的早、中、晚桐外亮度差别很大，且要 符合人眼亮度适应的照明曲线，也与车速有关。因此，隧道内的各照明段长度不能固定，没 有固定的界限。要达到运一要求，本设计采用各主要照明段均选用带调光功能并嵌有不同 地址Zigbee模块的隧道L邸照明灯，与隧道照明控制器组成局域无线网络，对每盏灯实现 开关和调光控制。运样可W打破传统每个照明段之间的界限，灵活地按照不同模式不同工 况下照明控制器的指令，实现符合人眼亮度的照明曲线。在ARM技术、Zigbee网络技术和 新型L邸隧道灯技术的支撑下，通过运种设计，可W实现全天候隧道照明的自适应。
[0044] 3、隧道照明曲线确定 按照某种典型的隧道工况，基本计算参数为：车速80km/h，双车道单向通行，坡度：0%， 交通流量1000辆A，隧道长度1000m。假设桐外亮度L20 (巧：晴天4000cd/m2,云天2750cd/ m2,阴天lSOOcd/m2,雨天500cd/m2。按照W上工况，根据我国《公路隧道通风照明设计规 范》，入口前半段照明按照Lth=0.035XL20(巧计算，中间段亮度Lin=3.6cd/m2。照明停车 视距化取100m。
[0045] 参见图3及图4-1至图4-4,各段亮度说明如下： AB段（桐口IOm) 0<S<10m:不设照明。
[0046]CD段（入口前半段）10<S<50m:出:=龙盛 DE段（入口后半段）50<S<100m
EF段（过渡段）S> 100m;
FG段（中间段）：Lin=3. 6cd/V出 口 段（距离出 口 60m):王= 其中： L:隧道亮度，S:隧道深度，Ds:照明停车视距，V:车速，Lth:入口段亮度，Lin:中间段 亮度。
[0047] 各段长度和分界点按照上述公式计算确定。其中，过渡段亮度减少到接近中间段 亮度时即为的分界点F。
[0048] 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， 算法不变，亮度计算类似。上述计算方法，只要按照隧道外的亮度L20(巧变化就可W确定 不同的隧道亮度曲线。系统软件的设计只要按照上述计算方法编程写入控制器中即可。
[0049] 此外，运种硬件设备和软件构架的设计方式，对不同长度、不同类型的隧道也具有 很强的适应能力。因为几乎所有的L邸隧道照明灯均有调光功能，加上Zigbee灵活的组网 方式，只要对照明控制器的ARM微处理器程序进行在线更新和修改，就可W适用不同类型、 不同长度的隧道照明。
[0050]W上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作 用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种自适应分段控制的隧道照明控制系统，其特征在于：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、检测洞外亮度变化的亮度传感器、检测外部温度变化的温度传感器、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、出口段照明灯组以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LED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LED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、亮度以及 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LED照明灯相对应的Zigbee子节点模块，以控制各照明灯组的LED照明灯的工作状态。2. 根据权利要求1所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制系统，其特征在于：还 包括洞内通风单元，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。3. 根据权利要求1所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制系统，其特征在于：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心计算机 连接的通信模块。4. 根据权利要求1所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制系统，其特征在于：所 述隧道照明控制器采用ARM微处理器。5. 根据权利要求1所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制系统，其特征在于：所 述Zigbee子节点模块能够直接嵌入至所述LED照明灯中。6. -种采用如权利要求1所述系统的自适应分段控制的隧道照明控制方法，其特征在 于：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、温度、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LED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LED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。7. 根据权利要求6所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制方法，其特征在于：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。8. 根据权利要求6所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制方法，其特征在于：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。9. 根据权利要求8所述的一种自适应分段控制的隧道照明控制方法，其特征在于：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L，隧道长度为S (总），隧道深度为S，照明停 车视距为Ds，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 (S)，则有隧 道各段照明亮度确定公式如下： 距洞口入口 IOm处0〈S〈IOm :不设照明； 入口前半段l〇〈S〈50m :； 入口后半段50〈S〈100m :过渡段S > 100 m :中间段：Lin=3. 6 cd/m2 出口段 0 < S(总）-S < 60 :其中，Lth=0.0 35XL20(S)，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(S)变化即可确定隧道外不同亮度情况下的隧道照明曲 线。
【专利摘要】本发明涉及一种自适应分段控制的隧道照明控制系统及方法。包括隧道照明控制器、信号检测单元、Zigbee网络单元，还包括若干照明灯组；信号检测单元包括车辆传感器、车速传感器、亮度传感器、温度传感器、雨滴传感器；Zigbee网络单元包括与隧道照明控制器连接的Zigbee主节点模块、与若干照明灯组分别连接的若干Zigbee节点模块；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、出口段照明灯组以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。本发明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、黑洞及白洞效应。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN105188229
【申请号】CN201510674802
【发明人】陈常晖, 任慧, 潘燕燕, 朱其祥, 陈自力, 黄炳乐, 陈明
【申请人】福建船政交通职业学院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月19日