CN112004298A - 一种隧道施工照明智能化系统 - Google Patents

Abstract

本发明根据公开了一种隧道施工照明智能化系统。由亮度信息采集单元、车辆信息采集单元、隧道能见度信息采集单元、计算模块、控制中心、调光控制器组成；控制方法包括：采集洞外亮度信息L₂₀、车速信息V、车辆位置Q、隧道肉眼可视距离信息S，根据洞外亮度信息L₂₀、车速信息V、车辆位置Q、隧道肉眼可视距离信息S等计算出隧道各段的照明亮度以及雾灯的开关方案，并形成相应指令，根据调光指令控制各路灯的照明功率、雾灯开关。本发明对隧道灯光控制系统做了改进及优化，实现隧道内没有车辆通行时隧道灯自动关闭，有车辆通行时自动打开，在车辆驶入隧道时，隧道灯光通过预设满足车辆在隧道行驶的特殊要求，保证车辆行驶安全，达到节能的目的。

Description

一种隧道施工照明智能化系统

技术领域

本发明属于照明设计技术领域，尤其属于隧道施工照明智能化设计技术领域，涉及一种隧道施工照明智能化系统。

背景技术

节约能源是人类一直努力追求的方向。我国的隧道照明耗电量十分巨大，现有的隧道照明系统，大部分处于24小时连续照明状态，造成了电能的浪费。同时，由于在各种复杂地质条件以及施工工艺影响下，隧道施工现场极易因粉尘等造成能见度低的现象，影响了施工进度，威胁到了施工人员的安全。

目前公路隧道照明普遍使用钠灯，功率规格通用型只有100W、150W、250W、400W几种，而一般的隧道施工照明仅需40至120W即可，存在严重的过度照明现象。而采用LED光源，其设计功率一般在20至70W之间，以此作为隧道照明智能控制系统的灯具，可以有效缓解过度照明问题。

发明内容

本发明根据现有技术的以上不足公开了一种隧道施工照明智能化系统。本发明的目的是提供一种隧道照明智能化设计方法，以解决在地下结构开挖时照明系统无法匹配工况的问题。

本发明的具体实现方案如下：

一种隧道施工照明智能化系统，系统由亮度信息采集单元、车辆信息采集单元、隧道能见度信息采集单元、计算模块、控制中心、调光控制器组成；

亮度信息采集单元将采集到的洞外亮度信息传送至计算模块；

车辆信息采集单元将车辆通过信息传送至计算模块；

隧道能见度信息采集单元将隧道肉眼可视距离信息传至计算模块；

计算模块根据车辆通过信息，计算出车辆的位置信息以及平均车速；

计算模块根据洞外亮度信息、平均车速、车辆位置信息、隧道肉眼可视距离信息计算出隧道各施工段的照明强度以及雾灯的开关方案，并将其发送至控制中心；

控制中心将指令发送至对应的调光控制器，调光控制器根据指令调节其下的路灯功率以及雾灯的开关。

本发明车辆信息采集单元用于监测车量的位置及速度信息，包括LC震荡电路、环形线圈、电流源、频率比较器、信号放大器。

本发明上述控制系统用于隧道施工照明的控制方法包括以下步骤：

步骤一：采集洞外亮度信息L₂₀、车速信息V、车辆位置Q、隧道肉眼可视距离信息S；

步骤二：根据洞外亮度信息L₂₀、车速信息V、车辆位置Q、隧道肉眼可视距离信息S等计算出隧道各段的照明亮度以及雾灯的开关方案，并形成相应指令；

步骤三：根据调光指令控制各路灯的照明功率、雾灯开关。

所述步骤二中计算照明亮度的具体方式为：

从隧道入口至隧道施工断面为止，将隧道分为入口段、过渡段和中间段，计算各段照明亮度；亮度取值以车辆行驶的速度V和洞外亮度值L₂₀为依据；其中：

入口段是连接隧道口的路段；其长度与隧道施工时所允许的最高时速相关，与最高速度时的安全刹车距离相等；根据隧道照明规范准则，将隧道入口段划分为两个照明段，对应照明亮度如下：

L_th1＝KL₂₀ (1)

L_th2＝0.5KL₂₀ (2)

其中，K是入口段系数，根据不同的车速设计值确定，L₂₀为洞外亮度，L_th1为入口段前段的亮度值，L_th2为入口段后段的亮度值；

过渡段是入口段后、位于入口段和基本段之间的一段隧道，以CE标准规定的适应曲线L_tr＝L_th1(1.9+t)^-1.4为依据，将过渡段划分为三个照明段，三个照明段的计算式分别为：

L_tr1＝0.15L_th1 (3)

L_tr2＝0.05L_th1 (4)

L_tr3＝0.02L_th1 (5)

其中，L_tr1、L_tr2、L_tr3分别是过渡段前中后三段的亮度值；

中间段位于隧道内过渡段后至施工断面，该段设置为基本照明；当隧道能见度较高时，可以视之为基本照明以节约电能；当隧道能见度较低时，则照明亮度可从入口至隧道开挖方向增大，即：

L_in＝1.05L_tr3 (6)

其中，L_in为中间段的亮度值。

所述步骤二中计算雾灯开关的具体方式为：

当隧道能见度指标S小于最小值时开启车辆经过段雾灯，即：

S＜S_min (7)

其中，S_min为隧道能见度指标小于最小值,设置为S_min＝5km。

所述步骤三根据调光指令控制各路灯的照明等级、雾灯开关的具体方式为：

以{x₁，x₂，x₃...x_n}表示隧道内的所有路灯位置，路灯间距S₁；当车辆所在位置位于x_i，x_i+1，i＝1,2,3…区间段时，提高x_i及前面多组路灯的照明亮度，当隧道能见度较低时，同时开启同组的雾灯；路灯的组数y按下式计算得出：

y×S₁＞10S_min (8)。

本发明有益性：本发明对隧道灯光控制系统做了改进及优化，在现有隧道灯光控制系统的基础上，增加可以智能控制隧道灯开关的功能，当隧道内没有车辆通行时隧道灯自动关闭，隧道内有车辆通行时隧道灯自动打开，并且在车辆驶入隧道时，隧道灯光通过预设满足车辆在隧道行驶的特殊要求，保证车辆行驶的安全，同时也达到节能的目的。

附图说明

图1是本发明的控制流程图。

图2是本发明的隧道照明智能系统检测器示意图。

图3是本发明的隧道照明亮度变化曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

如图3所示，图3是本发明的隧道照明亮度变化曲线；其中L₂₀为洞外亮度，L_th1为入口段前段的亮度值，L_th2为入口段后段的亮度值；L_tr1、L_tr2、L_tr3分别是过渡段前中后三段的亮度值；L_in为中间段的亮度值。具体数值均按照公式(1)至(6)计算给出。依此设置隧道的照明亮度变化，可以有效的帮助人进行快速的视觉光敏度调整。其人眼适应曲线大致如图3虚线所示。

结合图2，车辆信息采集单元结构包括LC震荡电路、环形线圈、电流源、频率比较器、信号放大器构成，用于监测车量的位置及速度信息。

车辆检测器发出的信号并转化为数字信号。其核心为模数转换器，将环形车辆检测器反馈的频率信号变化经过处理转化为控制程序可识别的数字信号，选取最大的可转换信号为参考模拟量。有车辆即将进入隧道时，通过环形线圈上方，环形车辆检测器电感量变化最大，引起检测器的频率的变化最大，即此时产生的检测器的输出电信号最大，规定为参考模拟量，则转换后输出的对应数字信号为1；当没有车辆进入隧道时，环形车辆检测器电感量不发生改变，检测器的频率信号不发生变化，不产生电信号，则转换后输出的对应数字信号为0；由此规定：当数字信号为1时代表有车辆即将进入隧道，数字信号为0时代表没有车辆要进入隧道。

利用GPRS网络车量信息传送至计算模块，计算模块记录车辆通过每个检测器的时间，以此计算出车辆的平均速度V。

控制中心根据信息，按公式(1)-(8)计算出隧道内的加强照明亮度以及雾灯开关。

结合图1，调节器根据控制程序控制雾灯开关。控制中心将指令发送至对应的调光控制器。调光控制器根据指令调节其下的路灯功率以及雾灯的开关。

Claims (6)

1.一种隧道施工照明智能化系统，其特征在于：系统由亮度信息采集单元、车辆信息采集单元、隧道能见度信息采集单元、计算模块、控制中心、调光控制器组成；

亮度信息采集单元将采集到的洞外亮度信息传送至计算模块；

车辆信息采集单元将车辆通过信息传送至计算模块；

隧道能见度信息采集单元将隧道肉眼可视距离信息传至计算模块；

计算模块根据车辆通过信息，计算出车辆的位置信息以及平均车速；

计算模块根据洞外亮度信息、平均车速、车辆位置信息、隧道肉眼可视距离信息计算出隧道各施工段的照明强度以及雾灯的开关方案，并将其发送至控制中心；

控制中心将指令发送至对应的调光控制器，调光控制器根据指令调节其下的路灯功率以及雾灯的开关。

2.根据权利要求1所述的隧道施工照明智能化系统，其特征在于：所述车辆信息采集单元用于监测车量的位置及速度信息，包括LC震荡电路、环形线圈、电流源、频率比较器、信号放大器。

3.一种隧道施工照明控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采集洞外亮度信息L₂₀、车速信息V、车辆位置Q、隧道肉眼可视距离信息S；

步骤二：根据洞外亮度信息L₂₀、车速信息V、车辆位置Q、隧道肉眼可视距离信息S等计算出隧道各段的照明亮度以及雾灯的开关方案，并形成相应指令；

步骤三：根据调光指令控制各路灯的照明功率、雾灯开关。

4.根据权利要求3所述的隧道施工照明控制方法，其特征在于：所述步骤二中计算照明亮度的具体方式为：

从隧道入口至隧道施工断面为止，将隧道分为入口段、过渡段和中间段，计算各段照明亮度；亮度取值以车辆行驶的速度V和洞外亮度值L₂₀为依据；其中：

入口段是连接隧道口的路段；其长度与隧道施工时所允许的最高时速相关，与最高速度时的安全刹车距离相等；根据隧道照明规范准则，将隧道入口段划分为两个照明段，对应照明亮度如下：

L_th1＝KL₂₀ (1)

L_th2＝0.5KL₂₀ (2)

其中，K是入口段系数，根据不同的车速设计值确定，L₂₀为洞外亮度，L_th1为入口段前段的亮度值，L_th2为入口段后段的亮度值；

过渡段是入口段后、位于入口段和基本段之间的一段隧道，以CE标准规定的适应曲线L_tr＝L_th1(1.9+t)^-1.4为依据，将过渡段划分为三个照明段，三个照明段的计算式分别为：

L_tr1＝0.15L_th1 (3)

L_tr2＝0.05L_th1 (4)

L_tr3＝0.02L_th1 (5)

其中，L_tr1、L_tr2、L_tr3分别是过渡段前中后三段的亮度值；

中间段位于隧道内过渡段后至施工断面，该段设置为基本照明；当隧道能见度较高时，可以视之为基本照明以节约电能；当隧道能见度较低时，则照明亮度可从入口至隧道开挖方向增大，即：

L_in＝1.05L_tr3 (6)

其中，L_in为中间段的亮度值。

5.根据权利要求4所述的隧道施工照明控制方法，其特征在于：所述步骤二中计算雾灯开关的具体方式为：

当隧道能见度指标S小于最小值时开启车辆经过段雾灯，即：

S＜S_min (7)

其中，S_min为隧道能见度指标小于最小值,设置为S_min＝5km。

6.根据权利要求1至5任一项所述的隧道施工照明控制方法，其特征在于：所述步骤三根据调光指令控制各路灯的照明等级、雾灯开关的具体方式为：

以{x₁，x₂，x₃...x_n}表示隧道内的所有路灯位置，路灯间距S₁；当车辆所在位置位于x_i，x_i+1，i＝1,2,3…区间段时，提高x_i及前面多组路灯的照明亮度，当隧道能见度较低时，同时开启同组的雾灯；路灯的组数y按下式计算得出：

y×S₁＞10S_min (8)。

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