一种隧道照明智能监测装置及其监测系统的制作方法

本发明涉及道路交通照明技术领域，具体为一种隧道照明智能监测装置及其监测系统。

背景技术

隧道是山区公路网中的重要组成部分，尤其是西部建设中，高速路段内，存在大量的超长隧道，在隧道建设后，使用过程中，由于隧道内自然采光极差，因此需要进行人工补光以保证行车安全，目前我国现有的公路网隧道照明，多采用全天候，恒强度光照进行补光，驾驶员在驶入隧道初期和驶出隧道初期，因为隧道内外强烈的光差，会造成短暂的失明，对驾驶安全存在较大影响，而且，采用恒光照强度，其电能消耗较大，尤其对于我国西部山区，部分路段车流量较小，采用该种模式补光，投入较大，实际作用较小，但如果取消补光，又难以保障隧道内行车安全，因此应当研发一种能够外界实际光强和隧道内车流量、及车辆位置等多种因素，实时调整补光强度、补光位置的照明监测系统，以起到减少驾驶员失明时间，降低设备能耗的作用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种隧道照明智能监测装置及其监测系统，能够实时监测隧道内外光照强度差，实时调整隧道内实际补光强度，以及在隧道入口和出口处做平滑补光处理，减少驾驶员的失明时间，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道照明智能监测装置及其监测系统，包括亮度采集单元、车流采集单元、中央控制单元和调光控制单元；

亮度采集单元，采集隧道口外部实际亮度L0和隧道中间区域的实际亮度L1，并将L0、L1传输给中央控制单元；

车流采集单元，采集车辆行驶速度V和车辆实际位置点M，采集车流量R，并预录入隧道设计最高车速Vmax，并将车速V、位置点M、车流量R和Vmax传输给中央控制单元；

中央控制单元，设定隧道中间段的实际补光亮度Lzh，该值与|L0-L1|成正比；

设定隧道洞口与中间段的过渡段距离X，该值与|L0-L1|成正比，与实际车速V、最高设计车速Vmax成正比；

设定过渡段内各位置补光亮度Lzn，靠近进口段的补光亮度接近L0，靠近中间段的补光亮度接近L1，整体亮度逐级变动；

设定车辆前方补光距离Xm，该值与车速V成正比，当车流量R大于设定值，则保持隧道内整体照亮；

将Lzh、Lzn、X和Xm传输给调光控制单元；

调光控制单元，控制位置点M后方Xm距离内补光光源点亮。

作为本发明的一种优选技术方案，设定隧道中间段光照强度Lzh，Lzh=0.5（V 0.1*L0-0.1*L1） 500；

过渡段长度X，X=0.5*（V Vmax） 0.5*|L0-Lzh| 300；

过渡段光照强度Lzn，发光体距洞口距离Xn，Lzn=L0 （Lzh-L0）*Xn/X；

车辆前端点亮长度，Xm=600 V。

作为本发明的一种优选技术方案，所述调光控制单元包括顶部光源和路面光源，中间段顶部光源的光照强度为Lzh-200，路面光源的光照强度为200lx，顶部光源持续点亮，路面光源仅点亮位置点M后方Xm内的部分。

本发明还提供如下技术方案：一种隧道照明智能监测装置，包括外防护壳、內罩体和发光体；

外防护壳，能够预埋在路面内，上端设置开口，且边缘位置设置有用于与预埋螺栓固定的通孔；

內罩体，能够从外防护壳上端插入，顶部设置有倾斜的上支撑板，所述上支撑板的最低点与外防护壳顶面重合，所述上支撑板内壁设置有反光板，所述上支撑板顶面设置有探测雷达和光照强度传感器；

发光体，固定布置在內罩体底部，发光体的光线竖直向上，经反光板反射后平行于地面射出。

作为本发明的一种优选技术方案，所述內罩体为圆柱形结构，所述发光板表面为若干组同心圆的凹槽，且凹槽一侧壁与水平面夹角α2=45°，凹槽的另一侧壁为竖直面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上支撑板的上表面设置箭头形状的发光引导，箭头指向上支撑板翘起的一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本隧道照明智能监测装置及其监测系统采用分布式亮度采集单元，分布在隧道外和隧道内，实时对隧道外和隧道内光照强度进行检测，实时计算内外光照强度差，并根据光照强度调整隧道内中间段的实际补光强度，以使其光强与外界光强匹配，在保证良好照明的前提下，降低能耗，且结合车流采集单元测量的车流量密度和单位时间内平均车速，实施调控洞口处变光强补光的过渡段长度，根据外界光强和隧道中间段补光后光强的差值，调整过渡段长度，以保证驾驶员单位时间内可接受的光强变化量，从而使驾驶员眼球能够接受光强的变化，以避免出现失明的现象，保证驾驶安全；

且对于部分车流量较少的路段，即较长时间内仅单辆车通过，通过分布式布置的车流采集单元，实时检测车辆所处位置点，在车辆前方进行光照补充，车后方的发光体逐渐熄灭，或以低照度保持，从而进一步降低设备能耗。

附图说明

图1为本发明方法逻辑示意图；

图2为本发明隧道内各段光照亮度示意图；

图3为本发明不同外部光照强度对应隧道内各段补光强度示意图；

图4为本发明车辆速度对车辆前方点亮长度影响关系图；

图5为本发明最大设计车速与中间段补光光强关系示意图；

图6为本发明过渡段长度与隧道内外亮度差关系示意图；

图7为本发明中间段补光强度与洞外亮度关系示意图；

图8为本发明监测装置示意图；

图9为本发明监测装置剖视图；

图10为本发明A处放大图；

图11为本发明监测装置布置后，光照范围和雷达探测范围示意图。

图中：1外防护壳、2內罩体、201上支撑板、202反光板、203发光引导、204探测雷达、205透明蒙板、3发光体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种隧道照明智能监测装置及其监测系统，包括亮度采集单元、车流采集单元、中央控制单元和调光控制单元；

亮度采集单元，采集隧道口外部实际亮度L0和隧道中间区域的实际亮度L1，并将L0、L1传输给中央控制单元；

车流采集单元，采集车辆行驶速度V和车辆实际位置点M，采集车流量R，并预录入隧道设计最高车速Vmax，并将车速V、位置点M、车流量R和Vmax传输给中央控制单元；

中央控制单元，设定隧道中间段的实际补光亮度Lzh，该值与|L0-L1|成正比；

设定隧道洞口与中间段的过渡段距离X，该值与|L0-L1|成正比，与实际车速V、最高设计车速Vmax成正比；

设定过渡段内各位置补光亮度Lzn，靠近进口段的补光亮度接近L0，靠近中间段的补光亮度接近L1，整体亮度逐级变动；

设定车辆前方补光距离Xm，该值与车速V成正比，当车流量R大于设定值，则保持隧道内整体照亮；

将Lzh、Lzn、X和Xm传输给调光控制单元；

调光控制单元，控制位置点M后方Xm距离内补光光源点亮。

设定隧道中间段光照强度Lzh，Lzh=0.5（V 0.1*L0-0.1*L1） 500；

过渡段长度X，X=0.5*（V Vmax） 0.5*|L0-Lzh| 300；

过渡段光照强度Lzn，发光体距洞口距离Xn，Lzn=L0 （Lzh-L0）*Xn/X；

车辆前端点亮长度，Xm=600 V。

调光控制单元包括顶部光源和路面光源，中间段顶部光源的光照强度为Lzh-200，路面光源的光照强度为200lx，顶部光源持续点亮，路面光源仅点亮位置点M后方Xm内的部分。

亮度采集单元采用集成在监测装置上支撑板的光照强度传感器，采用分布式布置在路面中线内，对路面的光强进行检测，且在隧道内等间距布置，进行多点平均测光，以保证隧道内测光结果准确，避免单点受车灯照射造成的结果偏移；

车流采集单元采用集成在监测装置上支撑板的探测雷达204，进行车辆实时位置和车速的检测，从而对位置点M进行确定，并对车流量进行检测，当R小于设计阈值时，根据实际车速，进行M点后Xm距离内补光，以保证驾驶员视野内光照环境良好，具有较高的可视性，当车流量R大于设计阈值，根据保持隧道内全亮，但是根据单位时间段内平均车速，进行过渡段长度X的调整，最大限度的降低光照强度变化对驾驶员眼球的影响；

且在进入洞口的过渡段和驶出洞口的过渡段，两者情况不同，由于人眼在有弱光变强光使的适应能力弱于有强光变弱光，因此在设计过渡段长度时设计思路不同；

白天时，进入洞口的过渡段，补光光强由强变弱，其过渡段长度为X1=1.2*X，驶出洞口的过渡段，补光光强由弱变强，其过渡段长度为X3=X；

夜间时，进入洞口的过渡段，补光光强由弱变强，其过渡段长度为X1=X，驶出洞口的过渡段，补光光强由强变弱，其过渡段长度为X3=1.2X。

参阅图3，中间段的补光强度，并非一成不变，当外部光照强度较强时，适当提升Lzh，进过渡段补光强度随隧道伸入逐渐降低，出过渡段，随接近洞口，补光强度逐渐增加；当外部光照强度较弱时，适当降低Lzh，进过渡段补光强度随隧道伸入逐渐增加，出过渡段，随接近洞口，补光强度逐渐减弱。

参阅图4，车辆前方点亮长度，随车辆速度增加，由最小值Xmin向Xmax逐步增加；

参阅图5，中间段补光强度受最高设计车速Vmax影响，由最小值Lmin向Lmax逐步增加；

参阅图6，过渡段长度受隧道内外亮度差值的影响，呈V形，即洞内外实际光强越接近，过渡段距离越短。

参阅图7，中间段补光强度受洞外亮度影响，当洞外亮度小于100 lx，其变化对中间段补光强度峰值变化影响较小，当洞外亮度介于100 lx至1000 lx ，其变化对中间段补光强度峰值变化影响较大，当洞外亮度大于1000 lx，对中间段补光强度峰值变化无影响。

参阅图 2，以西部某在建工程为例，在隧道内分割为进过渡段、中间段、出过渡段，长度依次为X1、X2、X3，且隧道内以等间距X4布置若干组补光灯，补光灯分为顶部光源和路面光源；在中间段补光时，间隔X5的补光灯点亮，X5=2*X4；

设计隧道内最大车速为80km/h，车流量较小，不超车流量的设计阈值，洞外最大光照强度1000 lx，洞内不补光状态L1=10 lx；

当外界最高光照强度时，

设定隧道中间段光照强度Lzh，

Lzh=0.5（V 0.1*L0-0.1*L1） 500=589.5 lx，取整数值600 lx；

过渡段长度X，

X=0.5*（V Vmax） 0.5*|L0-Lzh| 300=540 0.5V m，当车速80km/h时，X=580 m；

过渡段光照强度Lzn，

发光体距洞口距离Xn，Lzn=L0 （Lzh-L0）*Xn/X=1000-400*（Xn

/X） lx；

车辆前端点亮长度Xm，

Xm=600 V=680 m；X4=100m，X5=200m。

参阅图8-图9，本发明还提供一种技术方案：一种隧道照明智能监测装置，包括外防护壳1、內罩体2和发光体3；

外防护壳1，能够预埋在路面内，上端设置开口，且边缘位置设置有用于与预埋螺栓固定的通孔；

內罩体2，能够从外防护壳1上端插入，顶部设置有倾斜的上支撑板201，上支撑板201的最低点与外防护壳1顶面重合，上支撑板201内壁设置有反光板202，上支撑板201顶面设置有探测雷达204和光照强度传感器；

发光体3，固定布置在內罩体2底部，发光体3的光线竖直向上，经反光板202反射后平行于地面射出。

外防护盒1的上端开口处设置向外的水平翻边，水平翻边处设置向下的凹陷区，用来连接预埋螺栓的通孔设置在凹陷区底部，且外防护壳1内壁设置竖直的引导凸起，內罩体2外壁设置引导槽，与外防护壳1的引导凸起相匹配，从而保证內罩体2在装配时，具有正确的安装方向；

且安装时，上支撑板201最低点与路面相平，最高点与地面距离5cm，不影响行驶，且从上支撑板201的凸起部分内，平行于路面的光线射出，受路面起伏影响，部分光线会照射在路面上，从而获得较大的照射角度和较远的照射距离，且照射方向为行进方向，不会对驾驶员眼睛直射，降低对行车安全的影响。

参阅图10，內罩体2为圆柱形结构，发光板202表面为若干组同心圆的凹槽，且凹槽一侧壁与水平面夹角α2=45°，凹槽的另一侧壁为竖直面；

参阅图11，上支撑面201与路面夹角为α1=20°，同心圆形式的反光凹槽，使光线呈发散形向外扩散，获得170°的光照角度；

且探测雷达204安装在倾斜面上，具有较为广的探测角度，约为160°。

上支撑板201的上表面设置箭头形状的发光引导203，箭头指向上支撑板201翘起的一侧；

且在內罩体2突出外防护壳1部分的圆柱面设置透明蒙板205，增加密封性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。