一种基于节能隧道灯的智慧照明控制系统及方法与流程

本发明涉及照明电量调控，具体为一种基于节能隧道灯的智慧照明控制系统及方法。

背景技术：

1、随着社会经济的持续发展和城市化进程的平稳推进，公路工程规模逐步扩大，公路工程建设直接影响着城市未来发展与人民交通出行，隧道是公路工程建设主要内容；由于隧道内部情况较为复杂，当光线昏暗时，容易使得驾驶员疲劳，迷路和错误转弯的概率增加；所以隧道照明需要为驾驶员提供必要的照明条件，确保驾驶员在进入和穿越隧道时能够看清道路、车辆和其他交通参与者。由于隧道是由明洞和暗洞组成，明洞段通常位于隧道的进出口处，暗洞段位于隧道的内部，两者的照明条件不一致，从而导致明洞段和暗洞段对于照明设备的亮度需求不一样；

2、在隧道照明调控中一般会根据不同隧道段或照明区域，设置不同的照明方案和照明亮度，以适应不同的交通情况和视觉需求；因此在隧道照明调控中一般会根据不同的隧道段或照明区域进行整体的调控和管理；隧道灯的照明系统通常是由多个灯具组成，每个灯具都有一定的照明范围和亮度，由于隧道灯的照明系统通常是相互关联的，而不是独立的，所以当一个灯具发生故障时，它的照明范围和亮度会受到影响，从而导致整个照明系统的平衡被破坏。

3、在现有的技术下，为了弥补故障灯具的影响，会对其他隧道灯的亮度进行调控，从而存在某个隧道灯的亮度过高，使得隧道照明不均匀或者隧道照明忽明忽暗，都会干扰了驾驶员的视觉，增加驾驶压力和危险性；并且过亮的灯光会导致驾驶员的误判从而增加交通事故的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于节能隧道灯的智慧照明控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于节能隧道灯的智慧照明控制方法，所述智慧照明控制方法具体包括以下步骤：

3、s100、通过依据若干检测仪器对隧道进行检测得到隧道的参数，由于不同区域的明暗程度不一致为了能够更好的对隧道灯进行控制所以需要基于隧道参数对隧道进行区域划分，并且提取出不同隧道段的数据信息；

4、s200、隧道灯的照明系统通常是由多个灯具组成，设定灯具为圆形且每个灯具都有一定的照明范围和亮度；通过隧道灯照明系统捕获隧道中照明存在问题的灯具，对照明存在问题的灯具的隧道段定位，记为故障隧道段；利用积分法，在积分球内一次点燃标准灯和隧道中的灯具，记录它们在光电转换器的读数分别为es和ep，标准灯光通量为已知φs，则被测灯的光通量φp=ep×φs/es，多次调节隧道中的灯具的供电电量进行实验测试，得到隧道中灯具供电电量与灯具光通量之间的关系；当供电电量增加时，灯具的光通量也会相应增加，反之亦然；为了避免供电电量继续增加，超过灯具的承受范围，导致灯具的损坏或缩短其使用寿命，所以隧道中的灯具存在最大光通量，即最大供电电量。依据灯具历史数据信息获取隧道中灯具的光照数据，基于隧道段的初始光照亮度和灯具的光照数据分析判断故障隧道中损失的光照亮度以及灯具能够弥补的光照亮度；

5、s300、当故障隧道段能够弥补的光照亮度小于故障隧道段损失的光照亮度与预设损失亮度阈值之间的差值时，进行告警提醒；当故障隧道段能够弥补的光照亮度大于等于隧道段损失的光照亮度与预设损失亮度阈值之间的差值时，完成对故障隧道段中灯具亮度进行调控；

6、所述预设损失亮度阈值一般由人工设定，例如其可以选用固定的时间周期，按照时间周期内，获取每次灯具出现故障时的损失亮度值，选取最大值作为参考设置；

7、s400、在故障隧道段灯具亮度调控完成后，为了避免忽亮忽暗的隧道段亮度干扰驾驶员的视觉造成驾驶疲劳，需要设置过渡段给驾驶员提供适应时间；所以依据故障隧道段的光照亮度以及隧道段的初始光照亮度对除故障隧道段之外的隧道段灯具的亮度调控进行决策。

8、进一步的，所述s100中基于所述隧道的参数对隧道进行区域划分的具体方法如下：

9、s101、通过检测仪器对隧道进行检测提取出隧道的参数，基于所述隧道的参数利用相似度计算公式：；

10、计算得到相邻明暗参数数据之间的相似度，任意选取两个相邻明暗参数数据映射在坐标系中的位置信息，对应的坐标分别记为、；z表示为检测仪器检测得到隧道的第z个明暗参数数据，z=1、2、3...z，z表示为隧道所有明暗参数数据的数量；

11、s102、当l≤l’时，说明两个相邻明暗参数数据之间的相似度大，为了方便隧道灯照明控制系统对灯具的亮度进行控制所以将第z和第z+1个明暗参数数据对应的隧道作为一个隧道段；当l＞l’时，说明两个相邻明暗参数数据之间的相似度小，两者需要的灯具亮度不一致，为了方便隧道灯照明控制系统对灯具的亮度控制所以将第z和第z+1个明暗参数数据对应的隧道进行区分，其中l’为预设相似度阈值，所述相似度阈值由人工设置，主要根据模型的精度选择，正常包括80%、95%等常见的相似度选择方式；对隧道明暗参数数据进行遍历，将隧道按照明暗参数数据相似度的大小进行区域划分，进而得到不同明暗程度的隧道段，对隧道段按照隧道进出口位置进行编号，分别依次为1、2、3...j；

12、s103、基于隧道参数构建隧道段数据集合vi，vi={vi1、vi2、vi3...vij},vij表示为第j个隧道段对应的第i个数据信息，i=a、d、c、h，a表示为隧道段的初始光照亮度，即为隧道段中灯具完好情况下的光照亮度，d、c和h分别表示为各个隧道段对应的长宽高。

13、进一步的，所述s200中基于隧道段的初始光照亮度和灯具的光照数据对故障隧道段中的灯具进行亮度调控的具体方法如下：

14、s201、通过对隧道灯照明系统中灯具的工作情况进行监测，捕获到隧道中照明存在问题的灯具，当照明存在问题的灯具为所处隧道段的位置零散即问题灯具所处隧道段的位置连续不超过设定数量时，对照明存在问题灯具所在的隧道段进行标记，记故障隧道段的编号为j’；否则，报警提醒工作人员立即维修；根据灯具历史数据信息获取故障隧道段中灯具的光照数据，依据所述灯具的光照数据利用公式：yj’=（p*m*cu）/（d*c），计算得到故障隧道段损失的光照亮度，其中p表示为故障隧道段中灯具的原始光通量，m表示为故障隧道段中光照存在问题的灯具数量，cu表示为空间利用系数，是指从照明灯具放射出来的光束能够得到地面或者其他参考面上的数量，所以空间利用率与灯具的设定、安装高度、隧道大小和反射率的不同相关；

15、s202、当故障隧道段损失的光照亮度yj’小于预设损失亮度阈值y’时，对光照存在问题的灯具进行标识，并且上传到系统后台中进行记录，方便后续工作人员对灯具进行故障维修时能够快递定位缩短排查时间，提高维修效率；当故障隧道段损失的光照亮度yj’大于等于预设损失亮度阈值y’时，进行告警提醒，提醒工作人员对故障隧道段中灯具的亮度进行调控来弥补故障出现问题的灯具带来的影响；

16、s203、依据灯具的光照数据得到隧道中灯具的最大光通量为p，通过公式：yj’=[（p-p）*（m-m）*cu]/（d*c），计算得到故障隧道段中灯具能够弥补的最大光照亮度，其中m表示为故障隧道段中灯具的数量。

17、进一步的，所述s300中对故障隧道段中灯具亮度进行调控的具体方法如下：当故障隧道段中灯具能够弥补的最大光照亮度yj’小于故障隧道段损失的光照亮度与预设损失亮度阈值之间的差值yj’-y’时，进行告警提醒，因为光线过暗会给驾驶员带来视觉困扰和安全隐患，同时也会对隧道的运营和管理产生负面影响；当故障隧道段中灯具能够弥补的最大光照亮度yj’大于等于故障隧道段损失的光照亮度与预设损失亮度阈值之间的差值yj’-y’时，对故障隧道段中灯具的亮度进行调控；根据公式：

18、；

19、计算得到故障隧道段中灯具能够调控的最小亮度，p’j’≤p，其中光通量即为光源整体的亮度指标。

20、进一步的，所述s400中对除故障隧道之外的隧道段灯具的亮度逐级调控进行决策的具体方法如下：

21、s401、基于故障隧道段中灯具能够调控的亮度为p’j’∈[{[（yj’-y’）*（d*c）]/[（m-m）*cu]}+p，p]，根据公式计算得到故障隧道段中的光照亮度范围vaj’∈[[p’j’*（m-m）*cu]/（d*c），[p*（m-m）*cu]/（d*c）]；当va(j’+1)＜vaj’＜va(j’-1)或者va(j’+1)≥vaj’≥va(j’-1)时，不对除故障隧道之外的隧道段灯具的亮度进行调控；当故障隧道段位于进出口位置时，当故障隧道段与相邻隧道段和进出口位置的光照亮度呈现递增递减或者相同关系时，不对除故障隧道之外的隧道段灯具的亮度进行调控；

22、s402、当故障隧道段与相邻隧道段之间灯具的亮度不呈现递增递减或者相同关系时，会导致驾驶员的眼睛可能会感到不适，甚至出现短时间的“盲视”现象，影响驾驶安全，在隧道段中灯具最大光通量的情况下，对相邻隧道段进行调控使其呈现递增递减或者相同关系，否则进行告警提醒。

23、一种基于节能隧道灯的智慧照明控制系统，所述智慧照明控制系统包括数据采集模块、数据分析模块、照明监管模块和告警提醒模块；所述数据采集模块的输出端与数据分析模块的输入端连接，所述数据分析模块的输出端与照明监管模块的输入端连接，所述照明监管模块的输出端与告警提醒模块的输入端连接；所述数据采集模块是用于采集隧道参数和隧道中灯具的光照数据；所述数据分析模块是用于分析隧道中明暗程度对隧道进行区域划分，并且分析故障隧道段中损失的亮度以及隧道段中灯具能够弥补的亮度；所述照明监管模块是用于对隧道中的灯具进行监管，并且对光照存在问题的灯具进行标记，后续方便工作人员维修；所述告警提醒模块是当故障隧道段中灯具的最大亮度无法弥补损失亮度以及故障隧道段损失的光照亮度大于等于预设损失亮度阈值时进行告警提醒。

24、进一步的，所述数据采集模块包括隧道参数采集单元和光照数据采集单元；所述隧道参数采集单元是采集隧道的明暗程度以及长宽高和初始的光照亮度；所述光照数据采集单元是采集隧道中灯具的原始光通量和最大光通量。

25、进一步的，所述数据分析模块包括隧道区域划分单元、损失亮度分析单元和弥补亮度分析单元；所述隧道区域划分单元是通过计算相邻明暗参数数据之间的相似度l，将l小于预设阈值l’的明暗参数数据对应的隧道作为一个隧道段；所述损失亮度分析单元是由于隧道中有照明存在问题的灯具，依据灯具的光照数据计算得到故障隧道段损失的光照亮度；所述弥补亮度分析单元是依据灯具的光照数据得到隧道中灯具的最大光通量，计算得到故障隧道段中灯具能够弥补的最大光照亮度。

26、进一步的，所述照明监管模块包括故障标记单元和亮度调控单元；所述故障标记单元是当故障隧道段损失的光照亮度yj’小于预设损失亮度阈值y’时，对光照存在问题的灯具进行标识，并且上传到系统后台中进行记录，方便后续工作人员对灯具进行故障维修时能够快递定位缩短排查时间，提高维修效率；所述亮度调控单元是当故障隧道段损失的光照亮度yj’大于等于预设损失亮度阈值y’时，进行告警提醒，提醒工作人员对故障隧道段中灯具的亮度进行调控来弥补故障出现问题的灯具带来的影响。

27、进一步的，所述告警提醒模块包括告警提醒单元和决策单元；所述告警提醒单元是当故障隧道段中灯具的最大亮度无法弥补损失亮度，以及故障隧道段损失的光照亮度yj’大于等于预设损失亮度阈值y’时进行告警提醒；所述决策单元是对隧道中灯具的亮度调控进行决策。

28、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过获取隧道中光照存在问题的灯具分析出故障隧道段中损失的光照亮度，对故障隧道段中灯具能够弥补的光照亮度进行分析；对故障隧道段中灯具的亮度进行调控，并且为了避免隧道段出现忽明忽暗的情况，对除故障隧道段之外的隧道段灯具的亮度进行调控，避免对驾驶员的视觉的干扰以及减少驾驶压力和危险性。