一種隧道洞口照明調控裝置的製作方法

2023-05-27 02:29:21

本實用新型屬於電子技術領域，特別涉及一種隧道洞口照明調控裝置。

背景技術：

隨著我國經濟和交通運輸行業的快速發展，我國高速公路建設也得到了飛躍式發展，與此同時山區和丘陵地區的高速公路比例也越來越高，尤其在我國西部地區，地形複雜，出現了大量的山區、丘陵高速公路，這就必然導致出現大量的高速公路隧道。由於高速公路隧道的特殊性，隧道內部需要能夠提供持續的光照以保證車輛的安全同行，隧道照明用電費用也已經佔據了高速公路運行成本中的絕大部分，而目前的隧道照明控制大多仍然採用人工控制或者簡單的時序控制方式，這就勢必產生以下兩方面問題：一是由於照明控制不理想，當白天駕駛員由隧道外駛入隧道時，眼睛由戶外高達數千cd/m2的自然光照明，瞬間轉到只有幾cd/m2的隧道環境，而人眼對亮度差的感知有限，出現環境亮度適應的滯後現象，造成駕駛員的可視距離縮短，為行車安全埋下重大安全隱患，隧道洞口的車輛事故頻發；另一方面目前的控制方式並未考慮實際的環境照明、車流量等因素，這就造成了大量的電力能源和人力資源浪費，隧道照明能源消耗是當地運營部分的一個不容忽視的問題。因此針對以上兩方面的問題，如何保證司機的安全駕駛照明，同時降低隧道照明的能源消耗已成為急待解決的問題。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種隧道洞口照明調控裝置，能夠依據隧道外光照強度、車流量和車速等的實時監測結果，對LED照明設備實現無級調光，以解決當前的駕駛安全和能源消耗問題。

為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是：

一種隧道洞口照明調控裝置，包括：

傳感器部分，包括光照傳感器、車流量監測裝置和車速監測裝置，光照傳感器完成隧道洞口外部光照強度的探測，車流量監測裝置和車速監測裝置設置在隧道洞口外部一定距離處，車流量監測裝置完成駛入或者駛出隧道的車輛探測，車速監測裝置完成駛入隧道車輛的車速探測；

控制器，接收傳感器部分的探測信息，並進行顯示；

負載電路，包括與隧道照明LED燈連接的驅動部分，所述隧道照明LED燈採用高壓直流電源供電，通過無級調光實現對LED燈的亮度調節。

所述控制器分為主控盒和從控盒，其中主控盒用於接收傳感器部分的探測信息和總控室的指令，一方面進行解碼，輸出對LED燈進行開關和亮度控制的信號，另一方面生成控制信號DownCtrl發送至後級，控制下一級的從控盒；所述從控盒接收來自上級的控制信號DownCtrl，該信號包含了所需要的傳感器部分的探測信息和上級控制的指令信息。

所述主控盒和從控盒的連接採用「主-從」控制器級聯的方式，即多個控制器之間採用接力式的設計方案，便於擴展。

所述高壓直流電源包括EMC濾波電路、二極體橋、濾波器、雙開關驅動電路以及濾波電路，交流220V市電經過保險盒和EMC濾波電路之後，進入二極體橋，再經過電感電容組成的濾波器得到略微脈動的準直流波形，之後，通過雙開關組成的驅動電路，輪流輸出高低電平，再濾波後得到穩定的高壓直流輸出。

所述無級調光通過電流強度控制方式實現。

與現有技術相比，本實用新型基於主控制器、負載電路和傳感器部分，依據隧道外光照強度、車流量和車速等的實時監測結果，實現對LED照明設備的亮度調節，調節方式可以是無級調光，從而有效提高駕駛安全性，減小能源消耗。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置結構圖。

圖2為本實用新型工作流程圖。

圖3為本實用新型高壓直流電源電路。

圖4為本實用新型無級調光原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本實用新型的實施方式。

圖1是本實用新型的系統結構示意圖。由圖1可知，本實用新型智能洞口照明自動調控裝置，包括了總控制器、負載電路和傳感器部分。控制器與負載電路、傳感器部分相連，用於在實際使用中信息的獲取，並使得負載LED作出相應的動作。

傳感器部分，包括光照傳感器、車流量監測和車速監測三部分。光照傳感器完成隧道外部光照強度的探測功能，它可以是一個或者多個探頭，一個探頭滿足對外部光照比較簡單的前提的工作，多個探頭滿足較複雜的外部光照的感應，多數情況一個探頭既能滿足，具體探頭數量和布置情況需要根據實際情況確定。車流量監測和車速監測部分主要應用於比較偏僻的隧道區域，傳感器部分將監測到的信息傳遞給主控制器。例如可以在入隧道前的2公裡或3公裡處加裝車流量探測器，當感知到有車輛通過時，開啟隧道的照明設備，實現隧道的分時段照明。

控制器主要接收外部的220V交流電源和光照感應探頭、車流量、車速等傳感器實時探測獲得的相關信息，並且通過自適應控制算法輸出合適的控制信號給後續的照明設備驅動電路。

在實際使用中，控制器分為主控盒、從控盒和驅動電路，其中主控盒用於接收外部傳感器信息和總控室的指令，控制晶片一方面對信號進行解碼，對LED燈進行開關和亮度控制，另一方面生成控制信號DownCtrl發送至後級，控制下一級的從控盒。從控盒與主控盒類似，唯一的區別是從控盒不再接收外部信號，而是接收來自上級DownCtrl接口的信號，該信號包含了所需要的外部傳感器信息和上級控制的指令信息。並且它們的連接採用「主-從」控制器級聯的方式，即多個控制器之間採用接力式的設計方案，便於擴展。驅動電路提供驅動總成，可直連220V電源，高壓低電流工作，具備更高的效率、功率和擴展性。此外，為了實現控制方式的選擇，控制器還應包含控制接口，以供控制信號的輸入。

負載電路主要是LED燈部分，如圖3所示，首先，交流輸入經過保險盒EMC濾波之後，進入二極體橋，得到單向整流波形，再經過電感電容組成的濾波器後得到略微脈動的準直流波形。之後，通過雙開關組成的驅動管子，通過輪流輸出高低電平，再濾波後得到穩定的高壓直流輸出，核心目標是保證LED燈不閃爍。

無級調光是完成LED照明使用時的調光需求，參照圖4，具體通過電流強度控制方式實現，對LED是純直流控制。首選，輸入一個亮度電壓，經過電壓電流變化轉變為亮度電流，從而實現對LED的無級調光的功能(利用256級數字實現)，並進一步確保LED工作時的穩定，可以實現最佳的效率。(現有的高速設備大都只有3-4檔的調光功能，無法實現最高效率)。該方案取代了現有的LED恆流IC單片方案。並且現有方案採用的是國外集成晶片，不僅成本高，沒有自主智慧財產權，而且很容易造成產品同質化嚴重。本專利的方案克服了上述缺點，全自主智慧財產權，成本低廉，而且驅動能力和指標性能可以自主設計，不受國外晶片限制。

結合圖2進一步可知，一種隧道洞口照明自動調控裝置工作流程步驟具體如下：

1):進入最高優先級的事故模式；

2)：如果沒有事故，那麼進入自動與人工選擇模式，如果選擇人工模式，將會通過界面編程選擇燈的點亮情況和相應燈的亮度，此時由人工控制，具備最大的控制能力；

3)：如果進入自動模式，操作者需要根據具體需要，選擇相應的自動控制模式，自動模式分為三種，即亮度優先、流量優先、備用模式(留作後續擴展用)。

最後說明的是，以上優選實例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制其應用範圍。凡依本實用新型專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋範圍。