一种道路定点车辆探测系统及照明控制系统的制作方法

本发明涉及道路通行检测领域，具体为一种道路定点车辆探测装置。

背景技术：

隧道是公路运营管理的重点和难点，同时也是电力消耗的主力军，高速公路运营能源消耗的85％发生在隧道内，有效降低隧道的电力消耗，也就在很大程度上解决了高速公路的电力浪费问题。

隧道照明面临着为驾驶员提供充足照明和节能降耗的双重要求。目前我国对隧道照明的设计是以全年洞外最大亮度和最高行车时速，确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度的，控制方式较单一，不能满足各时段复杂的自然光线变化，考虑到部分时段无车辆通行，隧道照明存在电能浪费的问题，现有隧道照明在节能方面有很大提高空间。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种道路定点车辆探测系统，将其设置在隧道的入口，检测是否有车辆进入隧道，进而控制隧道内照明设备的工作状态，实现隧道节能降耗的目的。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种道路定点车辆探测系统，包括光源、采集装置、后向反射带和控制单元；

所述光源和采集装置设置在道路的一侧，后向反射带沿道路的长度方向设置在道路的另一侧，光源发射水平的扇形光束照射在后向反射带上，后向反射带将光束反射至采集装置，采集装置用于采集反射光；

所述控制单元与采集装置连接，用于根据反射光的强度确定是否有目标通过。

优选的，所述光源包括led灯，以及依次设置在led灯光路上的准直镜和柱面镜。

优选的，所述柱面镜为柱面镜或平行排列的多柱面镜光栅。

优选的，所述光源紧邻采集装置设置，并位于同一高度。

优选的，所述采集装置的两侧均设置有光源。

优选的，所述采集装置为工业摄像头，并在摄像头上设置广角物镜。

优选的，所述后向反射带包括基板以及阵列设置在其上的角锥棱镜。

优选的，所述角锥棱镜为三角形椎体，角锥棱镜的三个面互相垂直。

一种隧道照明系统的控制系统，包括隧道内的照明系统和车辆探测系统，车辆探测系统设置在隧道的入口处，车辆探测系统的控制单元分别与照明系统和采集装置连接；

控制单元，用于根据摄像头采集的图像输出车辆的流量信息，控制隧道内灯具的工作状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种道路定点车辆探测系统，光源发射水平的扇形光束照射在后向反射带上，后向反射带将光束反射至采集装置，采集装置用于采集反射光，控制单元根据反射光的强度准确判定是否有车辆通过，实现根据车辆控制隧道照明系统的目的，避免隧道内无车时，启动照明系统造成能源浪费的问题，同时还可以图像上被遮挡部位的变化，可以判断车辆行进方向。

进一步，光源采用led灯、准直镜和柱面镜，采用少量点光源及光束水平扩展垂直压缩光学系统，形成水平的扇形光速，与有源多灯主动照明方案相比，光源能耗小，光能量利用效率高，施工方便。

本发明提供的一种隧道照明系统的控制系统，在隧道口设置上述车辆探测装置，对进入隧道内的车辆进行实时监控，进而控制隧道内的照明灯具，降低了隧道内照明灯具的耗能，解决了隧道照明存在电能浪费的问题。

附图说明

图1为本发明探测装置的原理图；

图2为本发明照明光源的水平光场的光路图；

图3为本发明照明光源的垂直光场的光路图；

图4为本发明后向反射带的结构图；

图5为本发明椎体棱镜的结构图。

图中：2、光源；3、摄像头；4、安装架；5、后向反射带；6、道路；7、车辆；8、led灯；9、准直镜；10、柱面镜；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参阅图1，一种道路定点车辆探测系统，包括光源、采集装置、后向反射带5和控制单元。

所述光源和采集装置设置在道路的一侧，后向反射带5沿道路6的长度方向设置在道路的另一侧，光源发射水平的扇形光束照射在后向反射带5上，后向反射带5将光束反射至采集装置，采集装置用于采集反射光，控制单元与采集装置连接，控制单元根据反射光的强度确定是否有车辆7通过，同时还可以图像上被遮挡部位的变化，可以判断车辆行进方向。

当车辆通过水平光场时，使水平光场的部分或全部光线遮挡，使其不能照射在后向反射带5上，造成反射光减少，使采集装置接收到的光能量降低，进而根据反射光强确定是否有车辆进入隧道，当确定有车辆进入隧道，开启隧道的照明系统，当无车辆进而隧道，即关闭隧道的照明系统，实现根据车辆控制隧道照明系统的目的，避免隧道内无车时，启动照明系统造成能源浪费的问题。

在控制单元中预设光强预设值，当反射光的强度大于预设值，则无车辆通过，当反射光的强度小于预设值，则表示有车辆通过。

具体的，光源包括led灯8、准直镜9和柱面镜10，准直镜9和柱面镜10依次设置在led灯8的射出光路上，柱面镜的母线在垂直方向。

led灯8发出的大角度圆锥光束，经过准直镜9转变为发散角圆锥光束，圆锥光束进入柱面镜10，柱面镜10的出射光向水平扩散，形成水平扇形光束，该光束为水平方向宽，垂直方向窄的扇形光束，能够使绝大部分能量照射在对面的后向反射带上，被反射的光线沿原路返回，理论上都回到发光点，实际上发光点及其邻近区域被集中照射。

该光源采用先准直再水平扩展的光学系统，led发出的光线经过准直镜后，近似一平行光束，再经过一柱面镜，扩展为扇形光束，柱面镜的母线在垂直方向，能够提高照明效率，减小无效照明。

该采集装置为摄像头，摄像头与光源水平设置并且紧邻设置，这样摄像头即可以收到大量反射光，有利于提高信噪比。

采集装置采用高速连续脉冲发光技术，交替采集有照明时的图像和无照明时的图像，可以进一步提高信噪比，可靠实现昼夜连续采集与处理，以及各种自然照度条件下的可靠图像采集与处理。

摄像头采用高分辨率cmos图像传感器的工业摄像头接收反射光，分辨率为300万像素以上，同时在摄像头上设置广角物镜，进一步扩大摄像头所监视的路段长度，镜头可采用固定焦距镜头。

优选的，在采集装置的两侧均设置光源2，以提高照射强度。

该后向反射带5包括基板以及阵列设置在其上的角锥棱镜，角锥棱镜为三角形椎体，采用角锥棱镜对灯具发光波长有高反射率，用有机玻璃或塑料制成。角锥棱镜的三个面互相垂直，另一面朝向光源，入射光线在三个面之间发生全内反射，然后沿入射光线方向返回。

后向反射带长度在20m左右，灯光照明范围及摄像头视场范围略大于后向反射带长度，基板可为u型材，长度为20m，宽度50mm。

所述角锥棱镜阵列单元由有机玻璃或透明塑料制造，单元大小为40x40mm左右，单个棱镜边长3mm左右。

每个光源中冗余设置两组led灯，在一组led灯损坏后，启动另外一组led灯进行照明。

led灯采用10w的808微米波长led。

所述柱面镜10为柱面镜或平行排列的多柱面镜光栅。

所述光源和采集装置通过安装架4马路的一侧，后向反射带安装在u型型材中，并固定在马路的另一侧，并正对光源。

在另一实施例中，在道路6的两侧分别设置一套车辆探测系统，并沿路对称放置。

该道路定点车辆探测系统，具有下列优势：cmos摄像头和嵌入式计算机由于技术普及，成本低，性能可靠，器材来源稳定，应用极广。图像处理技术成熟，性能强大，日益向智能化发展。采用少量点光源及光束水平扩展垂直压缩光学系统，以及后向反射反光带，与有源多灯主动照明方案相比，光源能耗小，光能量利用效率高，施工方便。

一种隧道照明系统的控制系统，包括车辆探测系统和隧道内的照明系统，车辆探测系统设置在隧道的入口处。

摄像头、光源在道路的一侧，面向道路，安装于一个机架上，后向反射带与摄像头面对，安装于道路另一侧，车辆探测系统的控制单元分别与照明系统，以及光源和采集装置连接。

控制单元，用于根据摄像头采集的图像输出车辆的流量信息，并将该信息发给照明系统，照明系统根据车辆的流量信息控制隧道内灯具的工作状态。

该隧道照明系统的控制系统，将车辆探测系统设置在隧道入口前的一定距离，可探测车辆通行密度，配合隧道内的照明节能管理控制，实现智能化隧道照明，有效降低隧道电力消耗。

光源发出的大角度圆锥光束，经过由折射准直镜和柱面透镜的结合光学系统，将输出光束整形为水平方向宽光场，垂直方向窄光场的扇形光束，集中照射在道路对面的一维后向反射带上，后向反射带由若干小尺寸椎体棱镜阵列以一定间距，一维沿道路排列。椎体棱镜的特点是能将入射光线沿原路返回，因此理论上光纤被全部反射回到光源处。由于摄像头紧邻光源，因此摄像头可以接收到较强的反射光纤。

若无车辆经过，摄像头能接收到对面后向反射带返回的强光反射。

若光线被车辆遮挡，摄像头在车辆方向的接收光强大大减弱，控制单元经图像处理，可以判定由车辆经过，进而为隧道照明控制系统提供信息，动态管理隧道内照明，达到节能目的。

例如，有车辆进入隧道，则开启隧道内的灯具，在上一车辆进入隧道后的若干时间后，在无车辆进入，则关闭隧道的照明系统，或调节隧道内的灯具的光强，实现节能的目的。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。