一種led隧道燈智能照明系統的製作方法
2023-05-29 23:39:01 3
一種led隧道燈智能照明系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED隧道燈智能照明系統，主要由大功率LED5、控制中心1、傳感器模塊2、直流電源模塊6、控制終端3、報警裝置7和驅動器模塊4組成。本實用新型使用傳感器模塊2採集隧道內外環境的照度信息並通過調節驅動器模塊4輸出不同的驅動電流來驅動大功率LED5，從而實現大功率LED5的智能調光效果。而當隧道內照度信息異常，本系統立即示警提醒過往車輛減速，並發送簡訊通知工作人員處理。本實用新型具有節能環保、實用性強、可有效降低駕駛員的視覺疲勞等優點。
【專利說明】—種LED隧道燈智能照明系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種照明系統，具體涉及一種LED隧道燈智能照明系統。
【背景技術】
[0002]隧道照明屬於光照面積較大且要求高照度的工程用照明。目前常用的隧道照明所用的照明燈具為高壓鈉燈和高壓汞燈等。這些燈具不僅耗電量大，且壽命短，更大的不足在於啟動時間長，因而難以實現快速開關的功能，達到智能照明的效果。在實際的使用中，無論隧道內是否有車輛出入，隧道燈都保持處於照明狀態，對於車流量不是很大的地方來說是一種電能浪費，因而實現隧道燈「無車熄燈、有車亮燈」的智能照明勢在必行。
[0003]隨著LED技術的發展，LED的光指向性好、壽命長、節能環保和響應速度快的優點越來越突出，應用前景十分良好。因LED響應速度快的特點，其應用於隧道燈可以實現快速開關燈的效果，達成智能照明和節能的目標。同時LED具有很好的可調性，能夠改變燈的發光強度，適應當前環境的照度，給駕駛者一個短暫的適應過程，從而降低隧道燈光對人眼的刺激。
實用新型內容
[0004]本實用新型目的在於克服現有技術的不足，提供一種能動態調節隧道燈的照度並根據隧道內車輛出入的具體情況智能開啟或者關閉LED的系統，該系統還能檢測LED是否工作異常並發出警告，提醒過往車輛減速以及工作人員維修。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]一種LED隧道燈智能照明系統，主要由大功率LED5、控制中心1、傳感器模塊2、直流電源模塊6、控制終端3、報警裝置7和驅動器模塊4組成，其特徵在於，大功率LED5通過驅動器模塊4與控制終端3相連，控制終端3、傳感器模塊2和報警裝置7均分別通過zigbee網絡與控制中心I相連，其中，直流電源模塊6將交流電轉換成直流電為整個系統供電。在本實用新型系統中，控制終端3、傳感器模塊2和報警裝置7根據應用需要可以分別設置為一個或者多個。
[0007]所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的傳感器模塊2又包括三種傳感器，分別是壓力傳感器模塊、微波傳感器模塊和照度傳感器模塊。
[0008]所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的報警裝置7包括簡訊通知模塊和指示燈模塊，分別以簡訊通知和指示燈提醒方式報警。
[0009]所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的直流電源模塊6包括兩路輸出，分別提供20V和5V直流電。
[0010]所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的控制終端3、控制中心1、報警裝置7和傳感器模塊2均採用CC2530晶片。
[0011]本實用新型的工作原理是:
[0012]在隧道照明應用中，隧道內部需要照明燈保持工作狀態使得其照度基本保持在一定水平，而隧道外部因受自然光照影響而周期變化。人眼對光照變化需要一個過程，因而可以利用明暗適應控制方法使室內光線隨室外光線的變化而變化，從而改善經過隧道時駕駛員的照明舒適性、降低交通事故發生概率，同時也能通過降低超過額定要求的亮度而節約電能。另外，由於照明燈初始階段提供的照度一般高於維持照度，因而可以通過降低隧道內照度至符合照度標準的要求運行而實現節能。由於LED具有非常優越的可控性，因而本實用新型通過在LED隧道燈上進行智能調光而達到以上效果。
[0013]本實用新型LED隧道燈智能照明系統通過直流電源模塊為整個系統提供工作電壓，其中直流電源模塊包括兩路輸出，分別提供20V和5V直流電。20V直流電源模塊將220V的單相交流電進行降壓、整流、穩壓後變成20V的直流電，為大功率LED供電；5V直流電源模塊採用整流電路將20V直流電轉變成5V直流電為控制中心1、報警裝置7和控制終端3供電。傳感器模塊2功耗低，因而採用鋰電池或者乾電池進行供電。
[0014]本實用新型LED隧道燈智能照明系統的傳感器模塊2、報警裝置7、控制中心I和控制終端3採用CC2530晶片。上電後，傳感器模塊2、報警裝置7、控制中心I和控制終端3自動進行組網形成zigbee網絡，其中控制中心I為協調器節點。
[0015]本實用新型LED隧道燈智能照明系統的傳感器模塊2又包括三種傳感器，分別是壓力傳感器模塊、微波傳感器模塊和照度傳感器模塊，它們分別用來檢測車輛和路面環境照度。傳感器模塊2中不同模塊又分別安裝於隧道內外的不同位置，其中壓力傳感器模塊安裝於隧道口兩外側各150m處的道路路面下；微波傳感器模塊安裝於隧道內壁上，每隔1m安裝一個；分別在隧道出入口的外側道路上安裝照度傳感器模塊多個，並為該類照度傳感器模塊設置編號C ;另一些照度傳感器模塊安裝於隧道內部的地面上，每隔三個大功率LED安裝一個，並為該類照度傳感器模塊設置編號D。
[0016]壓力傳感器模塊用於監測是否有車輛將要駛向隧道，每次監測到有車輛經過時壓力傳感器模塊2就會通過zigbee網絡發送車輛接近信號給控制中心1，控制中心I接收該信號後通過zigbee網絡採用編號為C的照度傳感器模塊2讀取當前外界環境的照度值進行分析處理後將LED控制命令發送給控制終端3，控制終端3根據內部程序控制驅動器模塊4輸出驅動電流，調節大功率LED5的發光強度，實現智能照明功能。
[0017]本實用新型系統內部設定隧道環境照度的上下限值，以及用於判斷外界環境偏亮還是偏暗的閾值，其中照度上限值為一個與晴天時隧道入口內側五米處自然光照照度接近的照度值，照度下限值為要求的最低照度值。
[0018]在大功率LED點亮期間，如果控制中心I通過編號為D的照度傳感器模塊接收到隧道內的照度值低於照度下限值，控制中心I馬上啟動報警裝置7進行示警。
[0019]控制中心I接收到壓力傳感器模塊的車輛接近信號後讀取編號為C照度傳感器模塊的信息進行分析，若當前外界環境的照度值高於閾值，控制中心I認定當前外界環境為強光環境，系統照明進入亮光模式，向控制終端3發送LED控制命令；反之控制中心I認定當前外界環境為弱光環境，系統照明進入暗光模式，向控制終端3發送LED控制命令，然後進行延時等待I分鐘，若在延時等待過程中再次接收到車輛接近信號，則開啟新的延時等待I分鐘。同時，控制中心I通過zigbee網絡讀取隧道內的微波傳感器模塊2的信號，若微波傳感器模塊2監測到隧道內無車輛存在，控制中心發送關閉LED命令給控制終端3，如果微波傳感器模塊2監測到有車輛存在在隧道中，額外延時等待30秒，如果30秒後隧道內無車輛存在且監測中心沒有再次接收到車輛接近信號，則發送關閉大功率LED5的LED控制命令，反之若有車輛存在再開啟新的30秒等待，若有壓力傳感器模塊2新的監測信號，重新開始延時等待I分鐘。其中控制中心I發送的LED控制命令是一個數據包，其中包含了 LED點売、關閉的命令以及LED調光值等彳目息。
[0020]本實用新型LED隧道燈智能照明系統對該系統中每個控制終端3進行編號設置用於確定其在隧道內所處的位置，且每個控制終端3通過驅動器模塊4與五個大功率LED相連。根據隧道內不同位置控制終端3的編號，控制中心I發送的LED控制命令中LED調光值不同，使隧道內不同區域的照度值智能調節。
[0021]控制終端3接收控制中心I的LED控制命令進行分析，首先判斷命令是開啟還是關閉，如果是關閉命令就直接發送為O的驅動信號給驅動器模塊4，如果是點亮命令，控制終端3將LED控制命令中的LED調光值通過比例關係轉換成驅動信號發送驅動器模塊4，由驅動器模塊4調節輸出給大功率LED5的驅動電流而實現LED的亮暗調節。
[0022]本實用新型的優點是:
[0023]1、本實用新型LED隧道燈智能照明系統可以根據隧道內是否有車輛出入對LED隧道燈進行開關和照度調節，無須人工調節，省時省力:
[0024]2、本實用新型LED隧道燈智能照明系統使用大功率LED作為隧道燈，LED具有環保的優點和快速響應的特點，有效地實現了隧道燈的快速開關，保證了該系統的合理性以及頭用性；
[0025]3、本實用新型LED隧道燈智能照明系統能夠實時地感測外界環境的照度並相應地調節LED隧道燈的照度，可以減少燈光對人眼的刺激和降低駕駛者的視覺疲勞，從而降低事故發生機率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0027]圖1為本實用新型LED隧道燈智能照明系統的結構示意圖。
[0028]圖2為本實用新型LED隧道燈智能照明系統信號傳輸流程示意圖。
[0029]圖3為本實用新型LED隧道燈智能照明系統控制中心工作主流程圖。
[0030]圖4為本實用新型LED隧道燈智能照明系統控制終端工作流程圖。
【具體實施方式】
[0031]實施例:
[0032]如圖1所示，本實用新型一種LED隧道燈智能照明系統，主要由大功率LED5、控制中心1、傳感器模塊2、直流電源模塊6、控制終端3、報警裝置7和驅動器模塊4組成。控制中心I與傳感器模塊2通過zigbee網絡進行雙向通信,控制中心I與報警裝置7也以zigbee網絡進行無線相連，同時通過zigbee網絡還與多個控制終端3進行信息傳遞。其中傳感器模塊2又包括三種傳感器，分別是壓力傳感器模塊、微波傳感器模塊和照度傳感器模塊，分別用於監測隧道口是否有車輛接近、感測隧道內是否有車輛存在和當前環境的照度值。本實用新型LED隧道燈智能照明系統內部的控制中心I被寫入了該隧道環境照度的上下限值和用於判斷外界環境照度偏暗還是偏亮的閾值，並對該系統中每個控制終端3進行編號設置以確定其在隧道內所處的位置，且每個控制終端3通過驅動器模塊4與五個大功率LED5相連。
[0033]使用本實用新型LED隧道燈智能照明系統時，首先將傳感器模塊2內的各類傳感模塊安裝於隧道的不同位置。其中，壓力傳感器模塊安裝於隧道口前後150m處的道路路面下；微波傳感器模塊安裝於隧道內壁上，每隔1m安裝一個；分別在隧道出入口的外界道路上安裝照度傳感器模塊多個，該類照度傳感器模塊設置編號C，用於測量外界環境照度值；另一些照度傳感器模塊安裝於隧道內部的地面上，每隔三個大功率LED安裝一個，該類照度傳感器模塊設置編號D，用於測量隧道內的環境照度值。然後通過直流電源模塊6接通220V的單相交流電給整個系統上電，開始運行系統，zigbee網絡中的設備開始進行組網，並以控制中心I作為協調器節點。
[0034]如圖2所示，系統開始運行後，傳感器模塊2監測當前環境並將信號發送給控制中心I。控制中心I接收信號後進行分析，如果是關於車流出入隧道的信號，控制中心I發送與之對應的控制命令到控制終％5 3，由控制終〗而3控制驅動器I旲塊4輸出驅動電流來點売或者關閉大功率LED5 ;在大功率LED5點亮期間如果控制中心I接收到編號為D的照度傳感器模塊發送的隧道內照度值低於系統設定的照度下限值，說明隧道內的大功率LED5有損壞，控制中心I馬上啟動報警裝置7進行報警。從而實現「車來燈亮，車走燈滅」的智能照明效果，同時報警功能有助於減少事故發生機率。
[0035]如圖3所示，當有車輛駛向隧道，壓力傳感器模塊監測到該信息後發送車輛接近信號到控制中心1，控制中心I接收後讀取編號為C的照度傳感器模塊發送的外界環境照度值進行分析:若當前外界環境的照度值高於閾值，控制中心I認定當前外界環境為強光環境，系統照明進入亮光模式，向控制終端3發送LED控制命令；反之控制中心I認定當前外界環境為弱光環境，系統照明進入暗光模式，向控制終端3發送LED控制命令；控制中心
I發送LED控制命令到控制終端3後進入延時程序，等待I分鐘，如果在該等待期間再次接收到車輛接近信號，則重新開始延時等待I分鐘；反之，讀取所有微波傳感器模塊的監測信號，若此時微波傳感器模塊中至少有一個監測到隧道內有車輛存在，則發送點亮的LED控制命令到控制終端3 ;反之，此時隧道內無車輛存在則額外延時，等待30秒。並進一步判斷，該30秒期間如果沒有再次接收到車輛接近信號，那麼再次返回到上一步工作，即讀取微波傳感器模塊信號，否則重新進入延時等待I分鐘程序。
[0036]控制中心I發送給控制終端3的LED控制命令是一個數據包，該數據包內包括了點亮、關閉LED命令和LED調光值。根據隧道內不同位置的控制終端的編號，控制中心I發送的LED控制命令中LED調光值是不同的，以五個大功率LED為I組，使隧道內不同組所照射區域的照度不同。
[0037]在亮光模式下，隧道內的LED亮度隨隧道位置呈現凹形曲線分布，即隧道口的LED亮度最大，並每隔五個大功率LED5亮度逐漸減小，隧道的中間區域LED亮度最小。亮光模式下隧道口的照度接近外界環境照度但不高於系統內部設定的照度上限值，且中間區域的照度值不低於系統設定的照度下限值。在暗光模式下，隧道內的LED亮度隨隧道位置呈現凹形曲線分布，即隧道口的LED亮度最小，並每隔五個大功率LED5亮度逐漸增大，隧道的中間區域LED亮度最大，此時隧道口的照度值較接近外界環境照度但不低於系統設定的照度下限值且中間區域的照度值不高於系統內部設定的照度上限值。亮光模式和暗光模式可以有效地減弱隧道照度突變對駕駛者的人眼刺激，以及降低駕駛者因長時間不變的光亮引起的視覺疲勞。
[0038]如圖4所示，控制終端3接收到控制中心I發送的LED控制命令後對數據包進行分析，如果數據包的首要信息是點亮LED命令，則進一步分析數據包的LED調光值，將LED調光值通過比例關係轉變成驅動器信號發送給驅動器模塊4來改變驅動器模塊4輸出的驅動電流，從而調節大功率LED5的亮暗；如果數據包的信息是關閉LED命令，那麼直接輸出為O的驅動信號來關閉大功率LED5。
[0039]在大功率LED點亮期間，如果控制中心I通過編號為D的照度傳感器模塊接收到隧道內的照度值低於照度下限值，控制中心I馬上通過zigbee網絡發送命令來啟動報警裝置7進行示警。報警裝置7啟動後一方面在隧道的出入口處開啟黃色的閃爍燈，用於提醒過往車輛注意安全，減速行駛，另一方面通過報警裝置7內部的簡訊通知模塊向工作人員進行簡訊通知，提醒工作人員進行處理。
[0040]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例。
【權利要求】
1.一種LED隧道燈智能照明系統，主要由大功率LED(5)、控制中心(I)、傳感器模塊(2)、直流電源模塊￠)、控制終端(3)、報警裝置(7)和驅動器模塊(4)組成，其特徵在於，大功率LED (5)通過驅動器模塊(4)與控制終端(3)相連，所述控制終端(3)、傳感器模塊(2)和報警裝置(7)均通過zigbee網絡與控制中心⑴相連，所述直流電源模塊(6)為系統提供直流電，所述的傳感器模塊(2)又包括三種傳感器，分別是壓力傳感器模塊、微波傳感器模塊和照度傳感器模塊，其中，壓力傳感器模塊位於隧道口兩外側各150m處的道路路面下，微波傳感器模塊位於隧道內壁上，照度傳感器模塊位於隧道出入口的外側道路上和隧道內部的地面上。
2.根據權利要求1所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的報警裝置(7)包括簡訊通知模塊和指示燈模塊。
3.根據權利要求1所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的直流電源模塊(6)包括兩路輸出，分別提供20V和5V直流電。
4.根據權利要求1所述的一種LED隧道燈智能照明系統，其特徵在於，所述的控制終端(3)、控制中心(I)、報警裝置(7)和傳感器模塊(2)均採用CC2530晶片。
【文檔編號】H05B37/02GK204145799SQ201420249514
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】鄒細勇, 王國建, 孟燦, 仲攀龍, 餘夢露, 穆成銀 申請人:中國計量學院