隧道照明智能节能系统的制作方法

本发明属于隧道照明技术领域，尤其涉及一种隧道照明智能节能系统。

背景技术：

目前，隧道内照明灯具的输出功率基本上取决于一年四季中洞外最大亮度。这样设计虽充分考虑了安全性，但是全年全天候打开照明会造成巨大的电能浪费。特别是在山丘地带，车流量较小，在长时间无车辆进入的时间段内依然开启照明，造成电能浪费严重。目前提出了许多隧道智能照明系统来改善此问题，但是它们主要从选用led节能灯和光伏发电等来实现节能。存在以下问题：1)隧道口外空间有限，难以大规模安装光伏，且光伏还需专任定期维护。2)隧道中段led间距大，造成忽明忽暗的“光晕”，影响行车安全。3)led节能灯和隧道外光照环境感知对灯光进行调节等措施对于车流量小的隧道，长时间照明依然造成电能巨大浪费。总之，根据调查资料显示，隧道的照明费用已成为隧道机电系统的重要开支，给运营单位带来了巨大的运营成本负担。

因此，现有技术有待于改善。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种隧道照明智能节能系统，旨在解决背景技术中所提及的技术问题。

本发明的一种隧道照明智能节能系统，包括车辆检测器、设置于隧道入口的光照检测器、至少两列led灯、设置于隧道内zigbee控制器和数据处理中心，车辆检测器设置于隧道入口前方并与隧道入口距离第一预设距离，光照检测器设置于隧道入口，至少两列led灯均设置于隧道内，车辆检测器和光照检测器均与数据处理中心连接，zigbee控制器和数据处理中心之间为无线通信连接，至少两列led灯中每一个led灯均与zigbee控制器连接。

优选地，车辆检测器包括用于检测车辆的地感线圈检测组件和用于检测车速的车速检测器，地感线圈检测组件和车速检测器均与数据处理中心连接。

优选地，地感线圈检测组件包括地感线圈和信号转换器，地感线圈埋设于公路内侧地面内，信号转换器安装在公路外侧。

优选地，还包括设置于隧道内的供电模块，供电模块包括若干个供电组件，每个供电组件与对应的一个led灯连接。

优选地，zigbee控制器包括控制模块和与控制模块连接的lora通信模块。

优选地，至少两列led灯包括第一列led灯和第二列led灯，第一列led灯和第二列led灯分别设置于隧道内左右两侧。

优选地，led灯能够根据供电组件输出的电压值对应调整显示亮度。

优选地，第一列led灯中相邻的两个led灯的距离间隔为e＝i/(h*h)，其中e为距离间隔，i为光强，h为led灯距离隧道内路面的高度。

本发明的隧道照明智能节能系统，应用于隧道照明技术领域，且适用于车流量小的隧道地区，实现：当有车辆要进入隧道，才启动隧道内的各led灯；以及实现：通过隧道外光照强度来调整led灯亮度级别。因此在隧道照明节能方面相比现在运营管理具有非常大的提高，特别是在车流量小的山区隧道，实现无车时全熄，有车时随车行进而自动点亮灯光的设计可以节约非常大的电能，进而减少隧道的运营成本。

附图说明

图1为本发明的隧道照明智能节能系统的原理框图；

图2为本发明的隧道照明智能节能系统的结构示意图；

图3为本发明中控制模块的电路连接示意图；

图4为本发明中4g通信模块的电路连接示意图；

图5为本发明中lora通信模块的电路连接示意图；

图6为本发明隧道照明智能节能系统的工作流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要注意的是，相关术语如“第一”、“第二”等可以用于描述各种组件，但是这些术语并不限制该组件。这些术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如，不脱离本发明的范围，第一组件可以被称为第二组件，并且第二组件类似地也可以被称为第一组件。术语“和/或”是指相关项和描述项的任何一个或多个的组合。

如图1、图2所示，图1为本发明的隧道照明智能节能系统的原理框图；图2为本发明的隧道照明智能节能系统的结构示意图；本发明的一种隧道照明智能节能系统，包括车辆检测器、设置于隧道入口的光照检测器、至少两列led灯、设置于隧道内zigbee控制器和数据处理中心，车辆检测器设置于隧道入口前方并与隧道入口距离第一预设距离，光照检测器设置于隧道入口，至少两列led灯均设置于隧道内，车辆检测器和光照检测器均与数据处理中心连接，zigbee控制器和数据处理中心之间为无线通信连接，至少两列led灯中每一个led灯均与zigbee控制器连接。本发明的隧道照明智能节能系统，应用于隧道照明技术领域，且适用于车流量小的隧道地区，实现：通过车辆检测器能够判断出当有车辆要进入隧道，再通过zigbee控制器控制，才启动隧道内的各led灯；以及实现：通过光照检测器获取隧道外光照强度，zigbee控制器来控制调整隧道内的led灯亮度级别。因此在隧道照明节能方面相比现在运营管理具有非常大的提高，特别是在车流量小的山区隧道，实现无车时全熄，有车时随车行进而自动点亮灯光的设计可以节约非常大的电能，进而减少隧道的运营成本。

其中，zigbee控制器包括控制模块(如图3所示)、与控制模块连接的lora通信模块(如图5所示)、与控制模块连接的4g通信模块(如图4所示)和与控制模块连接的存储模块；lora通信模块包括lora通信芯片u4，lora通信芯片的型号为sx1278-lora；控制模块包括zigbee控制芯片u1，zigbee控制芯片的型号为cc2530；4g通信模块包括通信芯片u10，通信芯片的型号为air720h。通过对于zigbee控制器的具体结构限定；实现：zigbee控制器和数据处理中心之间为4g无线通信连接；以及zigbee控制器与led灯之间为lora通信连接。考虑到隧道实际长度比较大，利用lora通信，适用大范围通信，保证通信稳定性。而利用4g通信方式接收大量光照强度、平均速度信息，提高通信效率。

其中，车辆检测器包括用于检测车辆的地感线圈检测组件和用于检测车速的车速检测器，车流量检测器和车速检测器均与数据处理中心连接。

如图2所示，优选地，地感线圈检测组件包括地感线圈500和信号转换器，地感线圈埋设于公路内侧地面内，信号转换器则安装在公路外侧；地感线圈作用在于获取公路内侧地面上压力信息，以判断是否有车辆经过；信号转换器用于将压力信息转换成对应的电压控制信息发送至车速检测器；其中，压力信息表示公路内侧地面所承受压力值。

优选地，还包括设置于隧道内的供电模块，供电模块包括若干个供电组件，每个供电组件与对应的一个led灯连接。

如图2所示，优选地，至少两列led灯包括第一列led灯和第二列led灯，第一列led灯和第二列led灯分别设置于隧道内左右两侧。

优选地，led灯能够根据供电组件输出的电压值对应调整显示亮度。

优选地，第一列led灯中相邻的两个led灯的距离间隔为e＝i/(h*h)，其中e为距离间隔，i为光强，h为led灯距离隧道内路面的高度。以合理化布置隧道内每列led灯距离间隔，基于这种设计，能够在一定长度的隧道对于led灯数量进行控制，也达到一种智能化省电效果。

如图6所示，本发明的隧道照明智能节能系统的工作流程包括以下步骤：

步骤s10，检测是否有车辆将要进入隧道，如果有车辆将要进入，则执行步骤s20；

在步骤s10中，通过地感线圈检测组件实现对于车辆是否将要进入隧道的检测、判断；

步骤s20，启动车速检测器以对于车辆的速度进行测速，并获取车辆的平均速度；

步骤s30，获取隧道外的光照强度；在步骤s30中，通过光照检测器实现光照强度获取。

步骤s40，zigbee控制器通过4g通信模块接收光照强度和平均速度；

步骤s50，zigbee控制器根据光照强度确认对应的第一供电信号；其中，第一供电信号包括第一供电电压，光照强度和第一供电信号的对应关系存储于存储模块中；比如，光强强度包括低光照和高光照；第一供电信号包括与低光照对应的高电压和与高光照对应的低电压。比如高电压为220v，低电压为110v，高光照表示外界亮度较高，比如处于白天状态；低光照表示外界亮度低，处于夜晚状态；zigbee控制器发送高电压至供电模块，供电模块则输出高电压至led灯进行亮度较高的发亮，如果zigbee控制器发送低电压至供电模块，供电模块则输出低电压至led灯进行亮度较低的发光。

在步骤s50中，优选地，zigbee控制器根据光照强度确认对应的第一供电信号，zigbee控制器根据检测车速计算供电持续时间。其中，供电持续时间表示供电模块提供输出电压至led灯的持续时刻；其主要作用在于：实现当车辆进入隧道后，已通过隧道区域内的各led灯逐步熄灭，实现节能控制。比如，检测车速为40千米/小时，对应供电持续时间为10秒；检测车速为80千米/小时，对应供电持续时间为5秒；即控制隧道内led灯的发亮持续时间，来达到智能省电技术效果。具体地，在步骤s50中利用到的第一公式为：其中v为检测到的车辆平均速，vm为预设的最大车速，t1为预设的供电持续时间；lo表示led灯距离隧道入口的长度。基于上述利用到的公式，能够精确计算到隧道内与每一个led灯所连接的各个供电模块的对应供电的持续时间。有利于智能化节省用电。

步骤s60，zigbee控制器通过lora通信模块将第一供电信号发送至与led灯所连接的每个供电模块；

对于步骤s60，更优选地，zigbee控制器通过lora通信模块将第一供电信号根据led灯距离隧道入口的距离发送至与led灯所连接的每个供电模块；这里可以理解为，越靠近隧道入口的供电模块，越先收到第一供电信号；更具体地，zigbee控制器通过lora通信模块将第一供电信号根据led灯距离隧道入口的距离发送至与led灯所连接的每个供电模块具体包括：

步骤s61，zigbee控制器根据led灯距离隧道入口的距离计算发送时间；其中，发送时间表示zigbee控制器将第一供电信号发送至与led灯所相连接的供电模块的时间；

其中，在步骤s61中利用到的第二公式为：

具体地，v为检测到的车辆平均车速，vm为预设的最大车速，to为预先设置的发送第一供电信号的时间，t为发送时间，发送时间表示实际发送第一供电信号的时间，按照设定的时间间隔进行增加，并满足0≤t≤l/v，l为隧道长度。lo表示led灯距离隧道入口的长度。举个例子，在14时10分20秒检测到车速为40千米/小时的车辆将要进入隧道，则发送至与距离隧道入口为11.2米内的led灯所相连接的供电模块的时间为14时10分20秒；而发送至与距离隧道入口为22.4米的led灯所相连接的供电模块的时间为14时10分21秒。原理就是，越靠近隧道入口的led灯所对应的供电模块越先收到供电信号，以实现隧道内led灯根据距离隧道入口的距离形成有先后顺序的发亮。这种逐布发亮考虑到每个led灯情况，具备智能化省电效果。

步骤s62，zigbee控制器根据发送时间将第一供电信号发送至与led灯所连接的每个供电模块。供电模块接收到第一供电信号后触发每个供电模块的持续时间倒计时，如果对应led灯已经为点亮状态，则重置其持续时间倒计时。

本优选实施例通过步骤s61、步骤s62设置，能够精确控制每一个第一供电信号到达对应的供电模块的时间；即隧道内每个led灯的启动时间能够根据车位于隧道的位置不同而不同；能够有效地提高节省用电效果。

步骤s70，判断led灯是否处于已亮；如果不是，则行步骤s80；如果是，重置熄灯倒计时；

步骤s80，zigbee控制器通过lora通信模块将供电持续时间发送至与led灯所连接的每个供电模块；

对于步骤s80，更优选为：zigbee控制器通过lora通信模块将供电持续时间根据led灯距离隧道入口的距离发送至与led灯所连接的每个供电模块；

在步骤s80中，供电持续时间已经预先在步骤s50中计算出；供电持续时间对于每一个led灯都是一样的；只是发送时刻不同；步骤s80作用在于，zigbee控制器通过lora通信模块将供电持续时间根据led灯在隧道内的排列顺序先后发送至与led灯所连接的每个供电模块；其具体发送时刻，可以参照步骤s61所采用的第二公式；这里不再具体阐述。

步骤s90，供电模块根据第一供电信号输出对应电压至led灯，并触发熄灯倒计时；即实现根据隧道外光照强度控制对应led灯的显示亮度。

步骤s100，供电模块根据供电持续时间停止输出对应电压，即熄灯倒计时结束，停止输出对应电压。

在步骤s100中，当每一个供电模块根据供电持续时间对于其所连接的led灯进行了供电后；停止输出对应电压，以使得每个led灯有序地进行关闭。即起到智能控制隧道内led灯关闭作用，有较佳省电技术效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。