一种隧道照明效果智能调节系统技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道照明效果智能调节系统，包括图像采集设备、照明回路控制箱、照明灯具、物联网智能网关和云服务器；其中，照明灯具和图像采集设备均布置在隧道内，图像采集设备，用于监测照明灯具的工作状态，并通过物联网智能网关传输至云服务器；云服务器，用于根据控制策略产生维护数据，或下发指令至照明回路控制箱；照明回路控制箱，用于与同一隧道照明线路上的多个照明灯具通信，打开或关闭照明灯具，或设置灯光亮度控制参数。本发明专利技术使得隧道照明系统既满足安全需求，又能达到节能效果，提高隧道照明系统技术水平。

An intelligent adjusting system of tunnel lighting effect

The invention discloses an intelligent adjusting system for tunnel lighting effect, which includes an image acquisition device, a lighting loop control box, a lighting lamp, an Internet of things intelligent gateway and a cloud server; wherein, the lighting lamp and the image acquisition device are arranged in the tunnel, and the image acquisition device is used to monitor the working state of the lighting lamp, and is transmitted to the cloud server through the Internet of things intelligent gateway ; ECS is used to generate maintenance data according to control strategy, or issue command to lighting loop control box; lighting loop control box is used to communicate with multiple lighting lamps on the same tunnel lighting line, turn on or off lighting lamps, or set lighting brightness control parameters. The invention makes the tunnel lighting system not only meet the safety requirements, but also achieve the energy saving effect and improve the technical level of the tunnel lighting system.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道照明效果智能调节系统
本专利技术属于隧道照明能耗监测与节能领域，具体涉及一种隧道照明效果智能调节系统。
技术介绍
隧道是公路运营管理的重点和难点，同时也是电力消耗的主力军，高速公路运营能源消耗的85％发生在隧道内，有效降低隧道的电力消耗，也就解决了山区高速公路的电力消耗问题。由于驾驶员进入隧道内易出现“黑洞”和“白洞”视觉问题，目前我国对隧道照明的设计是以全年洞外最大亮度和最高行车时速来确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度的，控制方式较单一，不能满足各时段复杂的自然光线变化，同时考虑到部分时段无车辆通行，隧道照明存在电能浪费的问题，因此隧道照明面临着为驾驶员提供充足照明和节能降耗的双重要求，现有隧道照明无法满足当下及未来的使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种隧道照明效果智能调节系统，该系统使得隧道照明系统既满足安全需求，又能达到节能效果，提高隧道照明系统技术水平。本专利技术采用如下技术方案来实现：一种隧道照明效果智能调节系统，包括图像采集设备、照明回路控制箱、照明灯具、物联网智能网关和云服务器；其中，照明灯具和图像采集设备均布置在隧道内，图像采集设备，用于监测照明灯具的工作状态，并通过物联网智能网关传输至云服务器；云服务器，用于根据控制策略产生维护数据，或下发指令至照明回路控制箱；照明回路控制箱，用于与同一隧道照明线路上的多个照明灯具通信，打开或关闭照明灯具，或设置灯光亮度控制参数。本专利技术进一步的改进在于，图像采集设备包括多个摄像头和嵌入式计算机，一台嵌入式计算机至少连接一个摄像头，摄像头用于拍摄灯光图像，并经过对应的嵌入式计算机处理图像，产生传输信息，将有关信息通过物联网智能网关传输至云服务器。本专利技术进一步的改进在于，传输信息包括灯具目前状态，生产日期，安装日期，以及累积运行时间。本专利技术进一步的改进在于，摄像头的数量由隧道长度和每台图像采集设备拍摄范围共同决定。本专利技术进一步的改进在于，摄像头采用CMOS工业摄像头。本专利技术进一步的改进在于，照明回路控制箱还设置有工操作接口，用于现场开关灯具、调节亮度。本专利技术进一步的改进在于，照明回路控制箱与灯具的通信，采用低速双向数字通信，即电力线载波过零数字通信。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术使用图像采集设备监测照明灯具的工作状态，图像采集设备由摄像头和嵌入式计算机构成，一台嵌入式计算机至少连接一个摄像头，组成一套图像采集设备。图像采集设备的数量由隧道长度和每台图像采集设备拍摄范围共同决定。一条隧道内所有图像采集设备组成网络，可以通过网关设备，接入更大的物联网系统。摄像头可以拍摄灯光图像，嵌入式计算机可以处理图像，产生传输信息，将有关信息通过物联网智能网关传输至云服务器，由云服务器根据控制策略产生维护数据，或直接下发指令至照明回路控制箱，一个照明回路控制箱与同一供电线路上的多个照明灯具通信，信道为电力线载波，打开或关闭灯具，或设置灯光亮度控制参数。本专利技术具有下列优势：摄像头和嵌入式计算机由于技术普及，成本低，性能可靠，目前器材来源稳定，应用极广。图像处理技术成熟，性能强大，日益向智能化发展。隧道光照环境简单，拍摄目标位置固定，排列有归律。基于以上原因，图像处理算法完全能实现所提出的图像处理需求。控制箱与灯具间的信息传递采用电力线载波过零通信技术实现，无需另外布设通信电缆。每个灯具受一个附属控制模块控制，可以远程开关和调节亮度，模块也可以采集灯具发光信息，作为摄像头采集信息的交叉验证和相互补充。结合云计算、物联网现有平台，对隧道照明设施进行监视和控制，以及辅助运营管理，可达到保障驾驶需要和节能需要的双重目标。附图说明图1为本专利技术隧道照明效果智能调节系统框图；图2为共轭成像结构示意图；图3为本专利技术中照明回路控制箱的原理框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。参见图1，本专利技术提供的一种隧道照明效果智能调节系统，包括图像采集设备、照明回路控制箱、照明灯具、物联网智能网关和云服务器。其中，图像采集设备由摄像头和嵌入式计算机构成，其数量由隧道长度和每台图像采集设备拍摄范围共同决定；一台嵌入式计算机可以连接一个或二个摄像头。摄像头的功能是拍摄确定范围内的发光灯具图像；嵌入式计算机可以预处理图像，产生传输信息，将有关信息通过物联网智能网关传输至云服务器，传输信息包括灯具目前状态，生产日期，安装日期，以及累积运行时间；所述摄像机的光学结构，采用长焦距，小视场角，共轭成像的光学结构，使图像中灯具的像尽量密集和清晰。物联网智能网关能够连接图像采集设备与服务器，实现两者之间的通信，实时查看所有图像采集设备的工作状态；云服务器根据传来的图像数据，形成控制策略，下发指令至物联网智能网关，以便网关控制照明回路控制箱；云服务器下传的数据，除了灯具的开闭、亮度调节，还可以提供未来维修计划，供有关人员参考。照明回路控制箱执行对隧道内照明回路开启关闭或者调亮调暗指令，控制箱与灯具间的信息传递采用电力线载波过零通信技术实现，无需另外布设通信电缆。控制箱也有现场人工操作接口，可以现场开关灯具、调节亮度。每个灯具的通信模块具有低成本、低功耗、小体积、易安装维护的特性，除了根据指令控制灯具的开闭，以及亮度调节，也能就近采集发光亮度，上传作为摄像机采集数据的补充和辅助。本专利技术的作用主要有三个：第一，由摄像头所拍摄的灯光图像，软件可判定是否有灯具失去发光功能。即具有发光状态实时监视功能，可以及时发现异常，为自动处理异常和人工干预提供了基础。第二，当发现有灯具损坏时，软件可以自动判断故障的位置、范围和程度，有针对性地采取对策。例如，对于单个灯具失效，系统可修改照明回路控制箱控制参数，适当提高失效灯具两侧相邻灯具的发光强度，在人工干预之前，临时性地保证故障路段照度符合要求。第三，系统可以掌握全隧道灯具整体技术状况，根据每只灯具发光的状况和故障灯具数量以及分布情况，针对安全性和经济效益，依据科学算法，做出最佳判决，给出包含所需材料，人工，时间等全部维修要素的指导性意见。优选的，采用高分辨率CMOS图像传感器，可以扩大一个CMOS摄像头所监视的灯具数量。由于拍照对象是静物，可适当降低采集速度要求以降低成本，提高性价比。由于拍照对象是等距离排列，基本为一条直线的独立发光小目标，为了充分利用CMOS图像传感器的感光像素，应使用小视场角长焦距镜头，摄像机应布置于发光灯带对面隧道壁，高度与灯带高度相同。摄像机镜头光轴与隧道轴线成锐角，使图像中灯具的像尽量密集。为了避免景深变化大造成的前后目标聚焦不一致，应改造传统摄像机结构，形成共轭成像结构的摄像机(图2)。优选的，以较低成本实现照明回路控制箱。控制箱以嵌入式计算机为核心，可以接收外部网络指令，控制若干数量灯具的开闭和亮度调节。其与灯具的通信通过电力线载波实现，每一灯具附属一个数据收发模块，该模块借助照明供电线路在控制箱嵌入式计算机与各个灯具间传递状态与控制信息(图3)。实施例：下面对本专利技术的实施要点加以说明，通用技术则略去。1.嵌入式计算机课采用树莓派计算机作为平台。操作系统可用WINDOWS。其就是一台嵌入化的个人计算机，各种硬件软件配置基本等同于一个台式机或笔记本电脑，开发环境齐全。2.摄像头可采用常见USB接口CMOS工业摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道照明效果智能调节系统，其特征在于，包括图像采集设备、照明回路控制箱、照明灯具、物联网智能网关和云服务器；其中，照明灯具和图像采集设备均布置在隧道内，图像采集设备，用于监测照明灯具的工作状态，并通过物联网智能网关传输至云服务器；云服务器，用于根据控制策略产生维护数据，或下发指令至照明回路控制箱；照明回路控制箱，用于与同一隧道照明线路上的多个照明灯具通信，打开或关闭照明灯具，或设置灯光亮度控制参数。

【技术特征摘要】
1.一种隧道照明效果智能调节系统，其特征在于，包括图像采集设备、照明回路控制箱、照明灯具、物联网智能网关和云服务器；其中，照明灯具和图像采集设备均布置在隧道内，图像采集设备，用于监测照明灯具的工作状态，并通过物联网智能网关传输至云服务器；云服务器，用于根据控制策略产生维护数据，或下发指令至照明回路控制箱；照明回路控制箱，用于与同一隧道照明线路上的多个照明灯具通信，打开或关闭照明灯具，或设置灯光亮度控制参数。2.根据权利要求1所述的一种隧道照明效果智能调节系统，其特征在于，图像采集设备包括多个摄像头和嵌入式计算机，一台嵌入式计算机至少连接一个摄像头，摄像头用于拍摄灯光图像，并经过对应的嵌入式计算机处理图像，产生传输信息，将有关信息通过物联...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠科，乐开端，杜新虎，杨卫军，
申请(专利权)人：陕西华腾云物联网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61