专利名称：公路隧道照明亮度自适应控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于照明领域，特别涉及ー种公路隧道照明亮度自适应控制系统，特别适合于公路隧道照明，洞内照度能随洞外亮度和车流量变化的自适应控制系统。
技术背景在传统隧道运营中，为了节省隧道照明电费，通常采用时控开关定时控制，照明亮度是固定不变的，难以适应睛天、阴天、夜间和车流量大小等环境变化要求，造成白天隧道内亮度不足或过亮，阴天、夜间隧道内亮度又过高，使得进出隧道的司机ー时适应不了，容易受到“黑洞效应”和“白洞效应”的影响，导致追尾事故，存在极大的安全隐患。对于诸如天气、车速、车流量等因素对照度需求的影响只是在设计阶段通过提高照明设计等级给予最大值考虑，无法从宏观上对整个隧道照明进行亮度调节和自适应控制。公路隧道照明一般按入ロ段、过渡段、中间段和出ロ段来设计照明，各段的长度和照度是从满足行车安全要求来设计，根据全年洞外最大亮度、最大设计车流量、最高行车速度来确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度。全年洞外亮度一般按夏季中午太阳最大时的洞外亮度值来设计的，而这样的洞外亮度时间仅占全年时间的很小部分。因此，在隧道照明设计时存在过度设计问题，造成隧道照明电费大量浪费，其中隧道入口段、过渡段、出ロ段的灯具照明功率占整条隧道灯具照明功率的70%以上，毎年隧道照明电费是隧道运营费用中最大的支出项目之一。
发明内容本实用新型的目的是设计ー种能够采集洞外亮度、洞内照度和洞ロ车流视频信息，由主控PLC处理，自动控制分段照明的公路隧道照明亮度自适应控制系统。本实用新型技术方案是这样实现的ー种公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于该系统包括PLC主控制器、驱动模块、亮度检测仪、亮度检测仪控制器、视频车检器、照度检测仪、照度检测仪控制器，以及隧道照明设备；亮度检测仪输出经亮度检测仪控制器接入PLC主控制器；照度检测仪经照度检测仪控制器接入PLC主控制器；视频车检器接入PLC主控制器；PLC主控制器对采集信息处理后，经驱动模块接隧道照明设备。所述的隧道照明设备为内高低压钠灯、无极灯、荧光灯、金卤灯之择一照明灯具；所述的驱动模块包括继电器驱动接口和交流接触器/固态继电器驱动模块；通过继电器驱动接ロ与交流接触器/固态继电器驱动模块相连接后，可以自动控制上述照明灯具的亮度。所述的隧道照明设备为LED灯具；所述的驱动模块包括继电器驱动模块接口和PWM调光信号驱动模块；通过继电器驱动模块接ロ与PWM调光信号驱动模块相连接后，可以无极调光控制隧道内LED灯具亮度。所述PLC主控制器一侧设有光耦隔离驱动模块，该光耦隔离驱动模块与亮度检测仪控制器、照度检测仪控制器的继电器驱动模块/光耦隔离驱动模块及视频车检器相连，PLC主控制器具备安全自检冗余控制结构。所述PLC主控制器还具有RS-485接口和TCP/IP以太网通讯模块接ロ，可实现与远程监控计算机通讯。本实用新型采用可编程器件，其PLC主控制器通过与亮度检测仪控制器、视频车检器、照度检测仪控制器的实时通讯，根据洞外亮度、车流量和洞内照度检测的信息，依据洞外亮度、车流量与洞内照度的自适应关系模型和预测控制技术，在多种软件算法逻辑分析处理下能够实时或定时控制隧道内灯具亮度，实现隧道照明亮度随洞外亮度、车流量、洞内照度智能控制，满足隧道行车安全要求下的最大节能的自适应控制。
下面结合具体图例对本实用新型做进ー步说明图I公路隧道照明亮度自适应控制系统原理框图
具体实施方式
參照图1，公路隧道照明亮度自适应控制系统，该系统包括PLC主控制器、驱动模块、亮度检测仪、亮度检测仪控制器、视频车检器、照度检测仪、照度检测仪控制器，以及隧道照明设备；亮度检测仪输出经亮度检测仪控制器接入PLC主控制器；照度检测仪经照度检测仪控制器接入PLC主控制器；视频车检器接入PLC主控制器；PLC主控制器对采集信息处理后，经驱动模块接隧道照明设备工作。所述的隧道照明设备有以下两类其一是所述的隧道照明设备为内高低压钠灯、无极灯、荧光灯、金卤灯之择一照明灯具；所述的驱动模块包括继电器驱动接口和交流接触器/固态继电器驱动模块；通过继电器驱动接ロ与交流接触器/固态继电器驱动模块相连接后，可以自动控制上述照明灯具的亮度。其ニ是所述的隧道照明设备为LED灯具；所述的驱动模块包括继电器驱动模块接口和PWM调光信号驱动模块；通过继电器驱动模块接ロ与PWM调光信号驱动模块相连接后，可以无极调光控制隧道内LED灯具亮度。所述PLC主控制器一侧设有光耦隔离驱动模块，该光耦隔离驱动模块与亮度检测仪控制器、照度检测仪控制器的继电器驱动模块/光耦隔离驱动模块及视频车检器相连，PLC主控制器具备安全自检冗余控制结构。所述PLC主控制器还具有RS-485接口和TCP/IP以太网通讯模块接ロ，可实现与远程监控计算机通讯。该系统具有以下几个主要特点I、系统是基于概率论预测控制技木，是根据不同时间段来进行数据采集统计，通过对当前采集的数据和前一时间段采集的数据进行分析比较推理，利用概率论的数学期望值和正态分布的中心极限定理等数学公式，从而预测出下一时间段数据采集的预测值。2、系统是基于 ANFIS 预测控制技术，ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy InferenceSystem，即自适应神经模糊推理系统)是模糊推理系统和神经网络控制的有机结合。洞外亮度、车流量和洞内照度检测是以模糊集合论为基础，利用模糊系统理论与自动化控制技术相结合的ー种隧道照明亮度自适应控制技术，洞外亮度、车流量和洞内照度等參数变化对控制效果的影响被大大减弱，特别适用于非线性、时变和纯滞后系统控制。而神经网络具有信息存储和学习能力，依据洞外亮度、车流量与洞内照度的自适应关系模型，利用其自学习和自适应能力，达到洞外亮度、车流量和洞内照度的自适应控制，实现输入变量与输出控制变量的映射集对应关系。3、系统是根据洞外亮度、车流量和洞内照度检测的信息，依据洞外亮度、车流量与洞内照度的自适应关系模型，在多种软件算法逻辑分析处理下能够实时或定时控制隧道内灯具亮度，实现隧道照明亮度随洞外亮度、车流量和洞内反馈照度智能控制，满足隧道行车安全下的最大节能的自适应控制。4、系统具备连续多次亮度循环检测软件滤波技术，采用软件滤波技术和模糊处理技术，通过连续多次循环检测算法，将每次采集的信号进行存储比较，滤除信号中波动异常的数据，仅当连续多次采集的信号波动较小，且都属于某个模糊集，采集系统才确认为正常的数据予以分析处理，解决了车灯干扰或车队遮挡等现场实际应用问题。5、系统具备安全自检冗余可靠控制技木，该系统设计以隧道照明安全可靠为出发点，系统主控制器具备自动检测功能，当检测到亮度信号、车辆信号和照度信号异常吋，自动采用冗余可靠控制技术，使隧道照明可靠的满足行车安全要求。6、系统内通讯方式采用光耦隔离的连续多次循环检测算法远距离通讯技术，极大增强了系统抗干扰能力，确保通讯及系统运行的可靠性。具有RS-232、RS-485接口和TCP/IP以太网通讯模块接ロ，实现与计算机之间的信息传送和对系统的远距离监控。7、系统功能上増加了 9种手动控制模式，为系统现场调测试及灯具检修养护提供了极大方便，使得隧道照明设计更符合规范性、科学性和实用性的安全节能运行要求。8、系统具备针对高低压钠灯、无极灯、荧光灯、金卤灯的交流接触器的回路组合开关控制有极调光功能。9、系统具备针对LED节能灯的PWM可调占空比控制的无极调光功能。10、该系统具备多种工作模式现场工作模式、试验演示模式、手动控制模式。11、该系统具备多种检测控制输出指示功能，车流量检测统计指示功能。12、该系统将洞外亮度/洞内照度分成睛天、云天、阴天、重阴天、晚上和亮度/照度检测系统故障脱离6种模式。13、该系统将车流量Q(辆/h)大小分成0彡Q < 360,360彡Q < 720,720彡Q< 1300、1300 ^ Q < 2600,2600 く Q和视频车检器故障脱离等6种模式。14、系统采用视频车流量检测技木，能够实时检测车量信号，实时或定时统计车流量，并且能对车辆占道拥堵等进行判断识别。该车检器具有视频采集、车速检测、车辆检测、停车拥堵检测、交通事故检测、车辆抓拍等功能，与传统的磁感线圈车检器相比，现场施工具有不破坏路面、不布控封道、不影响交通运输，极大方便了工程应用。该车检器能够与高速公路监控中心或隧道管理站计算机进行TCP/IP以太网实时通讯控制。15、系统米用微弱功耗的娃光电敏感兀件和高倍数远距离自动调焦光学镜头构成亮度/照度检测系统，将洞外亮度/照度信号采样后，经过电路放大、滤波、极化、匹配、抗干扰处理后分别形成实时随洞外亮度/洞内照度而变化的亮度/照度信号。本实用新型并非仅限于上述描述的实施例，只要在在广义上没有脱离本实用新型，在实质精神范围内没有脱离本实用新型，可作适当变化和修改，都将落入本实用新型权力要求保护范围内
权利要求1.ー种公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于该系统包括PLC主控制器、驱动模块、亮度检测仪、亮度检测仪控制器、视频车检器、照度检测仪、照度检测仪控制器，以及隧道照明设备；亮度检测仪输出经亮度检测仪控制器接入PLC主控制器；照度检测仪经照度检测仪控制器接入PLC主控制器；视频车检器接入PLC主控制器；PLC主控制器对采集信息处理后，经驱动模块接隧道照明设备。
2.根据权利要求I所述的公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于所述的隧道照明设备为内高低压 钠灯、无极灯、荧光灯、金卤灯之择一照明灯具；所述的驱动模块包括继电器驱动接口和交流接触器/固态继电器驱动模块；通过继电器驱动接ロ与交流接触器/固态继电器驱动模块相连接后，可以自动控制上述照明灯具的亮度。
3.根据权利要求I所述的公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于所述的隧道照明设备为LED灯具；所述的驱动模块包括继电器驱动模块接口和PWM调光信号驱动模块；通过继电器驱动模块接ロ与PWM调光信号驱动模块相连接后，可以有极或无极调光控制隧道内LED灯具亮度。
4.根据权利要求I所述的公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于PLC主控制器ー侧设有光耦隔离驱动模块，该光耦隔离驱动模块与亮度检测仪控制器、照度检测仪控制器的继电器驱动模块/光耦隔离驱动模块及视频车检器相连，PLC主控制器具备安全自检冗余控制结构。
5.根据权利要求I所述的公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于PLC主控制器还具有RS-485接口和TCP/IP以太网通讯模块接ロ，可实现与远程监控计算机通讯。
专利摘要本实用新型涉及一种公路隧道照明亮度自适应控制系统，其特征在于该系统包括PLC主控制器、驱动模块、亮度检测仪、亮度检测仪控制器、视频车检器、照度检测仪、照度检测仪控制器，以及隧道照明设备；亮度检测仪输出经亮度检测仪控制器接入PLC主控制器；照度检测仪经照度检测仪控制器接入PLC主控制器；视频车检器接入PLC主控制器；PLC主控制器对采集信息处理后，经驱动模块接隧道照明设备工作。依据洞外亮度、车流量与洞内照度的自适应关系模型和预测控制技术，在多种软件算法逻辑分析处理下能够实时或定时控制隧道内灯具亮度，实现隧道照明亮度随洞外亮度、车流量、洞内照度智能控制，满足隧道行车安全要求下的最大节能的自适应控制。
文档编号H05B37/02GK202396058SQ20112057151
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者佘陈炜, 冯永宽, 刘发水, 林著惠, 邱钰婷, 陈思明, 陈荣, 马明, 黄庆程 申请人:福州市公路局, 福建省交通科学技术研究所