本發(fā)明涉及隧道照明技術領域，尤其涉及一種基于多參量的高速公路隧道智能調光方法及系統(tǒng)。

背景技術：

在隧道運營過程中，隧道的維護費用和耗電費用很高，其中照明系統(tǒng)占隧道機電耗電的絕大部分，另外照明節(jié)能和隧道安全運營的矛盾也越來越突出。通過先進的技術以及管理手段，改變傳統(tǒng)的隧道照明方式，在保障行車安全的條件下，實現按需照明的目的，可以節(jié)約大量的能耗，實現降低高速公路運營費用的目的，對高速公路運營管理部分來說具有很大的吸引力。

隧道傳統(tǒng)照明方式存在如下問題：

1、照明按照季節(jié)時間控制，按固定時間控制燈具。當入口段照明亮度低于洞外亮度時，司機進入隧道會出現“黑洞效應”；當洞內照明亮度于洞外亮度時，隧道照明存在“過度照明”。

2、照明系統(tǒng)按洞外亮度分級控制，由于分級控制的級數較低，調節(jié)亮度時間較長，亮度跳變情況比較明顯，當亮度由亮變暗跳變時，出現人眼不適應的“盲視效應”。

3、照明控制系統(tǒng)未考慮無車行駛情況，均存在“過度照明”浪費情況。

4、目前隧道照明系統(tǒng)一直以單獨的系統(tǒng)進行研究，然而隧道照明系統(tǒng)作為整個隧道機電系統(tǒng)的一部分，應綜合考慮與監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動性。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于多參量的高速公路隧道智能調光方法及系統(tǒng)，至少部分解決上述技術問題。

為此，本發(fā)明提供一種基于多參量的高速公路隧道智能調光系統(tǒng)，包括光照度檢測單元、車流量檢測單元、智能調光控制單元、隧道led燈具、監(jiān)控中心計算機、隧道監(jiān)控系統(tǒng)，所述光照度檢測單元與所述智能調光控制單元連接，所述車流量檢測單元與所述智能調光控制單元連接，所述隧道led燈具與所述智能調光控制單元連接，所述監(jiān)控中心計算機分別與所述智能調光控制單元和所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)通信連接；

所述光照度檢測單元包括洞外亮度檢測儀、入口段亮度檢測儀和中間段亮度檢測儀，所述洞外亮度檢測儀安裝于隧道洞外，用于檢測隧道洞外的光照亮度，所述入口段亮度檢測儀安裝于隧道入口段，用于檢測隧道入口段的光照亮度，所述中間段亮度檢測儀安裝于隧道中間段，用于檢測隧道中間段的光照亮度，所述光照度檢測單元用于將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元；

所述車流量檢測單元包括車流量檢測儀、光電車檢器和車檢控制器，所述車流量檢測儀安裝于隧道外的道路互通之處，用于檢測路段的車流量、車速和車道占有率，所述光電車檢器安裝于隧道外和隧道內，用于檢測隧道內是否存在車輛，所述車檢控制器與所述光電車檢器連接，用于接收所述光電車檢器的信息，所述車流量檢測單元用于將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元；

所述監(jiān)控中心計算機用于接收所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)的信息，而且根據接收的信息與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動；

所述監(jiān)控中心計算機用于接收所述智能調光控制單元的信息，而且根據接收的信息向所述智能調光控制單元發(fā)送控制信號；

所述智能調光控制單元用于根據所述控制信號控制所述隧道led燈具為隧道提供照明光源。

可選的，所述智能調光控制單元包括隧道智能照明控制器和數顯手動/自動轉換器。

可選的，所述智能調光控制單元與所述監(jiān)控中心計算機通過無線方式進行數據交換。

可選的，所述智能調光控制單元用于根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫。

可選的，所述智能調光控制單元還用于根據所述隧道照明數據庫形成神經網絡預測模型，以對隧道調光進行預測和控制。

本發(fā)明還提供一種基于多參量的高速公路隧道智能調光方法，所述高速公路隧道智能調光方法基于高速公路隧道智能調光系統(tǒng)，所述高速公路隧道智能調光系統(tǒng)包括光照度檢測單元、車流量檢測單元、智能調光控制單元、隧道led燈具、監(jiān)控中心計算機、隧道監(jiān)控系統(tǒng)，所述光照度檢測單元與所述智能調光控制單元連接，所述車流量檢測單元與所述智能調光控制單元連接，所述隧道led燈具與所述智能調光控制單元連接，所述監(jiān)控中心計算機分別與所述智能調光控制單元和所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)通信連接；

所述光照度檢測單元包括洞外亮度檢測儀、入口段亮度檢測儀和中間段亮度檢測儀，所述洞外亮度檢測儀安裝于隧道洞外，所述入口段亮度檢測儀安裝于隧道入口段，所述中間段亮度檢測儀安裝于隧道中間段，所述車流量檢測單元包括車流量檢測儀、光電車檢器和車檢控制器，所述車流量檢測儀安裝于隧道外的道路互通之處，所述光電車檢器安裝于隧道外和隧道內，所述車檢控制器與所述光電車檢器連接；

所述高速公路隧道智能調光方法包括：

所述洞外亮度檢測儀檢測隧道洞外的光照亮度，所述入口段亮度檢測儀檢測隧道入口段的光照亮度，所述中間段亮度檢測儀檢測隧道中間段的光照亮度；

所述光照度檢測單元將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元；

所述車流量檢測儀檢測路段的車流量、車速和車道占有率，所述光電車檢器檢測隧道內是否存在車輛；所述車檢控制器接收所述光電車檢器的信息；

所述車流量檢測單元將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元；

所述監(jiān)控中心計算機接收所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)的信息，而且根據接收的信息與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動；

所述監(jiān)控中心計算機接收所述智能調光控制單元的信息，而且根據接收的信息向所述智能調光控制單元發(fā)送控制信號；

所述智能調光控制單元根據所述控制信號控制所述隧道led燈具為隧道提供照明光源。

可選的，還包括：

所述智能調光控制單元根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫。

可選的，還包括：

所述智能調光控制單元根據所述隧道照明數據庫形成神經網絡預測模型，以對隧道調光進行預測和控制。

可選的，還包括：

當所述智能調光控制單元的功率控制信號為0v時，輸出最大功率；

當所述智能調光控制單元的功率控制信號為5v時，輸出最小功率。

本發(fā)明具有下述有益效果：

本發(fā)明提供的技術方案通過對隧道洞外亮度、洞內入口段亮度、中間段亮度、車流量以及是否有車到來等參量對燈具進行智能控制，從而消除“黑洞效應”，提升公路隧道照明系統(tǒng)的自動化管理水平，使得洞內照明強度在完全滿足標準要求而且提高行車安全性的前提下最大限度地節(jié)約電能。本發(fā)明通過監(jiān)控中心計算機與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行交互，根據預先制定的預案分為擁堵、行人、火災等事件，作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)預案的一部分對隧道照明系統(tǒng)進行實時控制。另外，本發(fā)明根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫，根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐和矯正，再根據數據庫形成神經網絡預測模型，進行智能預測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種基于多參量的高速公路隧道智能調光系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為圖1所示的光電車檢器的布置示意圖；

圖3為圖1所示的光電車檢器的安裝示意圖；

圖4為圖3所示的光電車檢器的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例一提供的光強檢測實際值；

圖6為本發(fā)明實施例一提供的實際隧道調光效果；

圖7為本發(fā)明實施例二提供的照明聯(lián)動控制原理圖；

圖8為本發(fā)明實施例二提供的神經網絡建模原理圖；

圖9為本發(fā)明實施例二提供的智能預測控制原理圖。

具體實施方式

為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對本發(fā)明提供的顯示基板及其制備方法、顯示裝置進行詳細描述。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種基于多參量的高速公路隧道智能調光系統(tǒng)的結構示意圖。如圖1所示，所述高速公路隧道智能調光系統(tǒng)包括光照度檢測單元1、車流量檢測單元2、智能調光控制單元3、隧道led燈具4、監(jiān)控中心計算機5、隧道監(jiān)控系統(tǒng)6，所述光照度檢測單元1與所述智能調光控制單元3連接，所述車流量檢測單元2與所述智能調光控制單元3連接，所述隧道led燈具4與所述智能調光控制單元3連接，所述監(jiān)控中心計算機5分別與所述智能調光控制單元3和所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)6通信連接。本實施例提供的技術方案通過對隧道洞外亮度、洞內入口段亮度、中間段亮度、車流量以及是否有車到來等參量對燈具進行智能控制，從而消除“黑洞效應”，提升公路隧道照明系統(tǒng)的自動化管理水平，使得洞內照明強度在完全滿足標準要求而且提高行車安全性的前提下最大限度地節(jié)約電能。本實施例通過監(jiān)控中心計算機與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行交互，根據預先制定的預案分為擁堵、行人、火災等事件，作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)預案的一部分對隧道照明系統(tǒng)進行實時控制。另外，本實施例根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫，根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐和矯正，再根據數據庫形成神經網絡預測模型，進行智能預測。

本實施例中，所述光照度檢測單元1包括洞外亮度檢測儀11、入口段亮度檢測儀12和中間段亮度檢測儀13，所述洞外亮度檢測儀11安裝于隧道洞外，用于檢測隧道洞外的光照亮度，所述入口段亮度檢測儀12安裝于隧道入口段，用于檢測隧道入口段的光照亮度，所述中間段亮度檢測儀13安裝于隧道中間段，用于檢測隧道中間段的光照亮度，所述光照度檢測單元1用于將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元3。

圖2為圖1所示的光電車檢器的布置示意圖，圖3為圖1所示的光電車檢器的安裝示意圖，圖4為圖3所示的光電車檢器的結構示意圖。如圖2-4所示，所述車流量檢測單元2包括車流量檢測儀21、光電車檢器22和車檢控制器23，所述車流量檢測儀21安裝于隧道外的道路互通之處，用于檢測路段的車流量、車速和車道占有率，所述光電車檢器22安裝于隧道外和隧道內，用于檢測隧道內是否存在車輛；所述車檢控制器23與所述光電車檢器22連接，用于接收所述光電車檢器22的信息，所述車流量檢測單元2用于將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元3。

本實施例中，光電車檢器22安裝于隧道入口外300米和隧道內每隔500米的位置，檢測隧道內是否有車輛。車流量檢測儀21安裝于隧道外道路互通處檢測路段的車流量、車速和車道占有率信息，并將車輛檢測的信息發(fā)送給智能調光控制單元3。光電車檢器22檢測到有車到來時，系統(tǒng)將前方500m至1000m左右的燈具打開，控制的距離大于500m，而且小于1000m。當車進入隧道后，隧道內的光電車輛檢測器檢測到車輛到來，相繼把前方500m至1000m的燈具打開，依次類推，直至車輛駛出隧道。當車輛駛離后，系統(tǒng)在延遲一段時間且無車輛繼續(xù)到來后，把相應的照明燈具關閉。

參見圖3，光電車檢器22安裝在距離洞口300米處的道路兩側，高度1米可調。洞內安裝于兩側墻壁上，約每500米安裝一套，高度1米可調。光電車檢器22與智能調光控制單元3通過io口連接，智能控制單元3的核心處理器采用arm。當無車經過時，光電車檢器22發(fā)送給智能調光控制單元3的信號為0信號；當有車經過時，光電車檢器22發(fā)送給智能調光控制單元3的信號為1信號，智能調光控制單元3根據該信息判斷是否有車經過。

參見圖4，光電車檢器22由6部分組成，其中，l型安裝支座221通過地腳螺栓與隧道固定。傳感器226通過螺栓連接固定安裝在球形鉸鏈224上。球形鉸鏈224用于調節(jié)傳感器226的角度，調節(jié)范圍為0°至360°。人工完成角度調節(jié)完成后擰緊角度調節(jié)固定旋鈕225。球形鉸鏈224的一端通過螺紋桿頭固定在高度調節(jié)裝置223上。高度調節(jié)裝置223由套筒與實心軸組成，實心軸可在套筒內滑動，調節(jié)好高度后，緊固高度調節(jié)固定旋鈕222。高度調節(jié)裝置223通過螺栓連接固定在l型安裝支座221上。l型安裝支座221通過地腳螺栓與隧道固定。

本實施例中，所述監(jiān)控中心計算機5用于接收所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)6的信息，而且根據接收的信息與隧道監(jiān)控系統(tǒng)6進行聯(lián)動。所述監(jiān)控中心計算機5用于接收所述智能調光控制單元3的信息，而且根據接收的信息向所述智能調光控制單元3發(fā)送控制信號。所述智能調光控制單元3用于根據所述控制信號控制所述隧道led燈具4為隧道提供照明光源。

可選的，所述智能調光控制單元3包括隧道智能照明控制器31和數顯手動/自動轉換器32。所述智能調光控制單元3與所述監(jiān)控中心計算機5通過無線方式進行數據交換。所述智能調光控制單元3用于根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫。所述智能調光控制單元3還用于根據所述隧道照明數據庫形成神經網絡預測模型，以對隧道調光進行預測和控制。

本實施例以隧道長度2500米，設計時速80km/h的長隧道為例說明：

(1)計算條件

隧道長度；s＝2500m；設計時速v＝80km/h；

(2)路面亮度計算

①中間段亮度、長度

lin＝2.5cd/m²；sin＝2137.8m；

②入口段亮度、長度

lth1＝k×l20(s)＝0.026×3000＝78.0cd/m²；sth1＝42m；

lth2＝0.5×k×l20(s)＝0.5×0.026×3000＝39.0cd/m²；sth2＝40m；

③過渡段亮度、長度

ltr1＝0.15×lth1(s)＝0.15×78.0＝11.7cd/m²；str1＝70.2m；

ltr2＝0.05×lth1(s)＝0.05×78.0＝3.9cd/m²；str2＝96m；

④出口段亮度、長度

lex1＝3×lin＝3×2.5＝7.5cd/m²；sex1＝32m；

lex2＝5×lin＝5×2.5＝12.5cd/m²；sex2＝30m；

車輛在路面上正常行駛，路段上車輛流量檢測儀檢測路段的車流量、車速、車道占有率信息，該信息通過串口、光端機與監(jiān)控中心計算機連接，并將信息傳送給計算機，計算機將信息存入數據庫。

本實施例中，洞外亮度檢測器安裝在隧道洞外離洞口60米，安裝高度為2.5米，用于檢測洞外亮度。洞內亮度檢測器安裝在洞內20米、60米、110米、200米、300米、1300米、2300米、2410米，2450米處，安裝高度為2.5米，用于檢測洞內各段的亮度。圖5為本發(fā)明實施例一提供的光強檢測實際值。如圖5所示，為某隧道外檢測的實際亮度，洞外亮度短時間內變化巨大。亮度檢測器將亮度信息轉換成4～20ma電信號，并與智能調光控制單元3的電信號口連接，智能調光控制單元3將電信號轉換成數字信號，并與隧道內各段的目標亮度進行比較，并通過神經網絡算法輸出對燈具的功率控制信號。功率控制信號采用0～5v弱電壓逆向控制，即0v輸出滿功率，5v輸出0功率，以防智能調光控制單元故障時引腳輸出為0v，隧道燈具熄滅引起交通事故。

當無車輛駛入隧道時，智能控制單元的功率信號輸出5v，燈具低功耗運行以節(jié)省電能；當洞外光電車檢器檢測到車輛通過時，智能控制單元相應的io引腳信號從0變?yōu)?，同時將洞內亮度檢測器檢測到實際檢測值與預先設定值進行比較，例如，lin與2.5cd/m²、lth1與78.0cd/m²、lth2與39.0cd/m²、ltr1與11.7cd/m²、ltr2與3.9cd/m²、lex1與7.5cd/m²、lex2與12.5cd/m²分別進行比較，將隧道內0～500米內的燈具通過神經網絡控制方法相應控制，該段的照度達到安全行車標準。圖6為本發(fā)明實施例一提供的實際隧道調光效果。如圖6所示，為某隧道實際調光效果。當洞內第一個光電車檢器檢測到車輛通過時，將隧道內0～500米內的燈具通過神經網絡控制方法相應控制，該段的照度達到安全行車標準，直至車輛安全駛出隧道。當所有車輛駛出隧道后5分鐘，如果沒有新的車輛駛入，智能調光控制單元將隧道內所有燈具低功耗運行。

本實施例提供的技術方案通過對隧道洞外亮度、洞內入口段亮度、中間段亮度、車流量以及是否有車到來等參量對燈具進行智能控制，從而消除“黑洞效應”，提升公路隧道照明系統(tǒng)的自動化管理水平，使得洞內照明強度在完全滿足標準要求而且提高行車安全性的前提下最大限度地節(jié)約電能。本實施例通過監(jiān)控中心計算機與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行交互，根據預先制定的預案分為擁堵、行人、火災等事件，作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)預案的一部分對隧道照明系統(tǒng)進行實時控制。另外，本實施例根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫，根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐和矯正，再根據數據庫形成神經網絡預測模型，進行智能預測。

實施例二

本實施例提供一種基于多參量的高速公路隧道智能調光方法，所述高速公路隧道智能調光方法基于實施例一提供的高速公路隧道智能調光系統(tǒng)。關于高速公路隧道智能調光系統(tǒng)的詳細描述，請參見實施例一，此處不再贅述。

所述高速公路隧道智能調光系統(tǒng)包括光照度檢測單元、車流量檢測單元、智能調光控制單元、隧道led燈具、監(jiān)控中心計算機、隧道監(jiān)控系統(tǒng)，所述光照度檢測單元與所述智能調光控制單元連接，所述車流量檢測單元與所述智能調光控制單元連接，所述隧道led燈具與所述智能調光控制單元連接，所述監(jiān)控中心計算機分別與所述智能調光控制單元和所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)通信連接。所述光照度檢測單元包括洞外亮度檢測儀、入口段亮度檢測儀和中間段亮度檢測儀，所述洞外亮度檢測儀安裝于隧道洞外，所述入口段亮度檢測儀安裝于隧道入口段，所述中間段亮度檢測儀安裝于隧道中間段，所述車流量檢測單元包括車流量檢測儀、光電車檢器和車檢控制器，所述車流量檢測儀安裝于隧道外的道路互通之處，所述光電車檢器安裝于隧道外和隧道內，所述車檢控制器與所述光電車檢器連接。

所述高速公路隧道智能調光方法包括：所述洞外亮度檢測儀檢測隧道洞外的光照亮度，所述入口段亮度檢測儀檢測隧道入口段的光照亮度，所述中間段亮度檢測儀檢測隧道中間段的光照亮度；所述光照度檢測單元將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元；所述車流量檢測儀檢測路段的車流量、車速和車道占有率，所述光電車檢器檢測隧道內是否存在車輛；所述車檢控制器接收所述光電車檢器的信息；所述車流量檢測單元將檢測到的信息發(fā)送給所述智能調光控制單元；所述監(jiān)控中心計算機接收所述隧道監(jiān)控系統(tǒng)的信息，而且根據接收的信息與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動；所述監(jiān)控中心計算機接收所述智能調光控制單元的信息，而且根據接收的信息向所述智能調光控制單元發(fā)送控制信號；所述智能調光控制單元根據所述控制信號控制所述隧道led燈具為隧道提供照明光源。本實施例提供的技術方案通過對隧道洞外亮度、洞內入口段亮度、中間段亮度、車流量以及是否有車到來等參量對燈具進行智能控制，從而消除“黑洞效應”，提升公路隧道照明系統(tǒng)的自動化管理水平，使得洞內照明強度在完全滿足標準要求而且提高行車安全性的前提下最大限度地節(jié)約電能。本實施例通過監(jiān)控中心計算機與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行交互，根據預先制定的預案分為擁堵、行人、火災等事件，作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)預案的一部分對隧道照明系統(tǒng)進行實時控制。另外，本實施例根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫，根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐和矯正，再根據數據庫形成神經網絡預測模型，進行智能預測。

圖7為本發(fā)明實施例二提供的照明聯(lián)動控制原理圖。如圖7所示，智能調光控制單元3根據光照度檢測單元1、車輛檢測單元2的綜合信息進行自動智能控制，消除“黑洞效應”，無需人工手動操作，提高行駛安全性，減少事故發(fā)生；光強檢測系統(tǒng)、車輛檢測系統(tǒng)出現故障時，自動轉換成時序控制；當隧道監(jiān)控系統(tǒng)6檢測到視頻事件時，監(jiān)控中心計算機5與隧道監(jiān)控系統(tǒng)6進行交互，并根據預先制定的預案分為擁堵、行人、火災等事件，作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)預案的一部分對隧道照明系統(tǒng)進行實時控制。

圖8為本發(fā)明實施例二提供的神經網絡建模原理圖。如圖8所示，智能調光控制單元3將光照度檢測單元1、車輛檢測單元2的信息建立隧道照明數據庫，通過神經網絡建模機制建立隧道照明精確模型，并根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐及矯正，為智能照明提供依據。

圖9為本發(fā)明實施例二提供的智能預測控制原理圖。如圖9所示，智能調光控制單元3根據數據庫長期積累的數據及模型，對模型進行優(yōu)化并進行預測控制。本實施例根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐及矯正，并根據數據庫數據建立神經網絡預測模型，進行智能預測控制。

本實施例提供的技術方案通過對隧道洞外亮度、洞內入口段亮度、中間段亮度、車流量以及是否有車到來等參量對燈具進行智能控制，從而消除“黑洞效應”，提升公路隧道照明系統(tǒng)的自動化管理水平，使得洞內照明強度在完全滿足標準要求而且提高行車安全性的前提下最大限度地節(jié)約電能。本實施例通過監(jiān)控中心計算機與隧道監(jiān)控系統(tǒng)進行交互，根據預先制定的預案分為擁堵、行人、火災等事件，作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)預案的一部分對隧道照明系統(tǒng)進行實時控制。另外，本實施例根據神經網絡建模機制形成隧道照明模型和隧道照明數據庫，根據數據庫長期積累的數據對模型進行數據支撐和矯正，再根據數據庫形成神經網絡預測模型，進行智能預測。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。