用于隧道照明灯与信号灯智能感控系统

技术领域

本发明涉及到隧道照明设备领域，主要解决隧道照明与信号系统的智能感控问题，确切说是一种用于隧道照明灯与信号灯智能感控系统。

背景技术

目前，我国高速公路不断向民族地区、边远地区延伸，这些地区高速公路的桥隧比超过70%，其中隧道又占据桥隧比的70%以上，有的甚至更高。这类隧道通车后，期初的车流其实并不大、通行时段分布也不均衡，成为这类高速公路隧道的显著特征。对这类高速公路隧道照明与信号系统的管理，若按照回路调光、时序调光，在交通流量很小的情况下，会造成照明电的巨大浪费；如若整体降低照明亮度，又怕带来隧道行车安全风险；隧道照明与信号系统的管理，是注重节约型还是安全性，成了管理部门的两难选择。

对比文件CN206658323U公开的一种隧道的节能照明系统，不能进行单灯控制，无法精细的调整隧道内亮度，节能效果欠佳。对比文件CN112040620A公开的一种隧道照明节能感控系统，能精细地调整隧道内照明灯的亮度，实现更精细的节约用电，但缺乏对隧道内信号灯的精确控制，对通行车辆的信号指示不明确，对车辆出洞与入洞的“白洞”与“黑洞”视觉状态，无安全行车的信号提示。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于隧道照明灯与信号灯智能感控系统，是通过在隧道口与隧道内分别设置光照度感知探头，进行光照度采集，通过无线传输到本地控制器进行对比分析，通过运算分析，结合当地的日出日落时刻周期表，设置最佳的隧道入口与出口的光照度动态，智能调节隧道照明灯开/关时间及灯光的亮度控制，达到“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的智能照明效果；避免隧道灯长时间、大面积处于亮灯状态，既实现隧道内无车通行时的节能问题，又保证隧道内车辆通行时的安全问题。

本发明通过下述技术方案实现：

用于隧道照明灯与信号灯智能感控系统，其特征在于：包括感知终端、通讯网关、信号灯模块、管理控制单元；

所述感知终端：包括隧道口设置的一组感知终端及隧道内设置的N组感知终端，隧道口的一组所述感知终端包括光照度感知探头、毫米波雷达、单灯智能感控器、蓝牙MESH为一体的集成模块，隧道内的N组所述感知终端包括毫米波雷达、单灯智能感控器、蓝牙MESH为一体的集成模块；基于蓝牙广播通信，采用分布式自组网通信为底层设备的通信技术，采用冗余式布设方式，在隧道内每间隔50-80m处安装一组，对通行车辆进行实时检测，确保车辆检测数据准确可靠；

所述通讯网关：包括4G/5G通讯芯片、蓝牙芯片、市电供电插孔，用于收集所管理的调光控制器的工作状态参数与设置工作参数的功能，隧道内每间隔140-210m处，由一个通讯网关管理该子网段的节能控制；

所述信号灯模块：包括毫米波雷达信号、红黄绿三色信号灯、信号灯控制装置，以毫米波雷达信号为依据，监测隧道内车辆的车速与车流等状态，根据隧道内畅通状态，绿色信号灯常亮/流动指示，速度低于设定值，黄色信号灯常亮/流动指示，当发生异常事件，红色信号灯常亮/流动指示；

所述管理控制单元，包括CPU主控、数据通信、电源，实现对整个隧道的终端感知、通讯网关、照明设备进行管理与参数的功能设置，安装在总调度室，确保隧道内各种设备及系统的整体控制。

所述单灯智能感控器，通过通讯网关把终端数据进行汇集到本地边缘计算控制器，通过4G/5G/以太网传输到云平台、由平台对于隧道照明与信号系统的情况进行综合分析，产生能耗数据以及运营优化策略给管理者。

所述隧道口的一组感知终端，结合光照度感知探头，对于白天、晚上、阴天、晴天、雨天等不同天气情况下的光照度分析、与隧道口的灯具照明等级相关联，实现对于驾驶员最佳灯具亮度的控制，避免了“白洞”与“黑洞”视觉效应，提高了行车安全。

所述隧道内的N组感知终端，还包括姿态感知探头，用于预防性检测隧道壁的变形与塌陷事故隐患的实时监测。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

一、本发明隧道照明灯与信号灯智能感控系统，是通过在隧道口与隧道内分别设置光照度感知探头，进行光照度采集，通过无线传输到管理控制单元进行对比分析，经过综合运算分析，结合当地的日出日落时刻周期表，设置最佳的隧道入口与出口的光照度动态，智能调节隧道照明灯开/关时间。

二、本发明隧道照明灯与信号灯智能感控系统，能实现隧道灯开/关及亮度的实时控制，达到“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的智能照明效果。

三、本发明隧道照明灯与信号灯智能感控系统，能有效避免隧道灯长时间、大面积处于亮灯状态，实现隧道内无车通行时的节能问题。

四、本发明隧道照明灯与信号灯智能感控系统，结合光照度感知探头，实现对于驾驶员最佳灯具亮度的控制，避免了“白洞”与“黑洞”视觉效应，提高了行车安全。

五、本发明隧道照明灯与信号灯智能感控系统，在车流量较小、且车流分布越不均衡的长隧道，节能效果和经济效益更加明显。

附图说明

图1为本发明隧道照明灯智能感控系统结构示意图。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

用于隧道照明灯与信号灯智能感控系统

其特征在于：包括感知终端、通讯网关、信号灯模块、管理控制单元；

图1所示，所述感知终端：包括隧道口设置的一组感知终端及隧道内设置的N组感知终端，隧道口的一组所述感知终端包括光照度感知探头、毫米波雷达、单灯智能感控器、蓝牙MESH为一体的集成模块，隧道内的N组所述感知终端包括毫米波雷达、单灯智能感控器、蓝牙MESH为一体的集成模块；基于蓝牙广播通信，采用分布式自组网通信为底层设备的通信技术，采用冗余式布设方式，在隧道内每间隔50-80m处安装一组，对通行车辆进行实时检测，确保车辆检测数据准确可靠；

所述通讯网关：包括4G/5G通讯芯片、蓝牙芯片、市电供电插孔，用于收集所管理的调光控制器的工作状态参数与设置工作参数的功能，隧道内每间隔140-210m处，由一个通讯网关管理该子网段的节能控制；

所述信号灯模块：包括毫米波雷达信号、红黄绿三色信号灯、信号灯控制装置，以毫米波雷达信号为依据，监测隧道内车辆的车速与车流等状态，根据隧道内畅通状态，绿色信号灯常亮/流动指示，速度低于设定值，黄色信号灯常亮/流动指示，当发生异常事件，红色信号灯常亮/流动指示；

所述管理控制单元，包括CPU主控、数据通信、电源，实现对整个隧道的终端感知、通讯网关、照明设备进行管理与参数的功能设置，安装在总调度室，确保隧道内各种设备及系统的整体控制。

所述管理控制单元，也可以现场对整个隧道照明节能感控系统的工作参数设置，设置统一的MQTT通信接口，提供数据通信接口给云平台对接。

所述单灯智能感控器，通过通讯网关把终端数据进行汇集到本地边缘计算控制器，通过4G/5G/以太网传输到云平台、由平台对于隧道照明与信号系统的情况进行综合分析，产生能耗数据以及运营优化策略给管理者。

所述隧道口的一组感知终端，结合光照度感知探头，对于白天、晚上、阴天、晴天、雨天等不同天气情况下的光照度分析、与隧道口的灯具照明等级相关联，实现对于驾驶员最佳灯具亮度的控制，避免了“白洞”与“黑洞”视觉效应，提高了行车安全。

所述隧道内的N组感知终端，还包括姿态感知探头，用于预防性检测隧道壁的变形与塌陷事故隐患的实时监测。

所述感知终端还可以实现同一载体集成多种功能：

1）单灯调光，精准控制：以毫米波雷达对车辆进行检测，实现“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的照明效果；

2）冗余纠错，保证安全：多点位雷达检测，避免对车辆漏检；多源控制，当单个设备发生故障时，单灯被同组控制设备接管，维持正常调光；当整组设备出现故障时，灯具恢复原始设置，保持正常亮度；

3）动态设置参数：亮灯距离、亮灯延续时长，可根据各种不同隧道环境及车流量大小，按照需要进行设置；

4）照明与信号系统检测：对灯具的开/关、功率理论照度、工作状态进行在线检测；

5）隧道交通状况检测：以毫米波雷达检测隧道内车辆的车速、车流等状态，为隧道交通管理提供基础参考数据；

6）无线稳定组网，安装简便，施工成本低，通信距离不受限制。

用于隧道照明灯与信号灯智能感控系统，是通过将整个隧道照明节能感控系统设计为三级架构：一级为感知终端，是通过雷达探测通行车辆，采用冗余式布设方式对通行车辆进行实时检测与跟踪，确保车辆检测数据准确可靠，运用跟随算法及时为管理单元提供数据；二级为通讯网关，是保障N个感知终端与管理控制单元的通讯畅通；三级为管理控制单元，是根据感知终端提供的车流数据，控制隧道内照明灯的开/关时间、亮灯间隔及灯光亮度；该智能感控系统，在车流量较小、且车流分布越不均衡的长隧道，节能效果和经济效益更加明显。