一种铁路隧道智能灯及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路隧道智能灯，包括振动检测模块、声音检测模块、测速模块、LED灯具组、主控器、射频通信模块、数码管模块、4G通信模块和报警模块，所述振动检测模块，用来进行列车接近、驶入和离开隧道检测，用数字化加速度传感器实现振动检测，所述振动检测模块与所述主控器集成的SPI接口进行连接，借助报警模块，通知行人在列车驶入隧道前进入避险洞；所述铁路隧道智能灯，可用于铁路隧道照明，可大大降低照明用电消耗，提高灯具寿命，提高照明亮度均匀度，实现“人来灯亮，人走灯灭，4G覆盖”的功能，借助报警模块，通知行人在列车驶入隧道前进入避险洞，铁路隧道智能灯施工方便。

An intelligent lamp for railway tunnel and its usage

【技术实现步骤摘要】
一种铁路隧道智能灯及使用方法
本专利技术涉及隧道智能灯
，具体为一种铁路隧道智能灯及使用方法。
技术介绍
铁路作为交通运输的重要组成部分，铁路隧道照明是铁路安全运营的重要组成部分，铁路隧道照明也是铁路能耗的重要组成部分，但是，现阶段铁路隧道照明存在以下问题：①控制手段陈旧，通常为大面积亮灯，不符合作业面的实际需要。②普通光源类灯具(如高压钠灯、金属卤化物灯)能耗高。③人工控制，无法及时关灯，长明灯现象造成灯具及其它附属设施寿命严重缩短。④列车通过时，灯具不能及时熄灭，干扰司机视线和判断，形成安全隐患。⑤铁路隧道内4G网络没有完全覆盖，影响铁路工作人员与外界信息通信。针对上述现状，本专利提出一种铁路隧道智能灯，可用于铁路隧道照明，可大大降低照明用电消耗，提高灯具寿命，提高照明亮度均匀性，实现“人来灯亮，人走灯灭，4G覆盖”的功能，借助报警模块，通知行人在列车驶入隧道前进入避险洞，铁路隧道智能灯施工方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铁路隧道智能灯及使用方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种铁路隧道智能灯，包括振动检测模块、声音检测模块、测速模块、LED灯具组、主控器、射频通信模块、数码管模块、4G通信模块和报警模块，所述振动检测模块，用来进行列车接近、驶入和离开隧道检测，用数字化加速度传感器实现振动检测，所述振动检测模块与所述主控器集成的SPI接口进行连接，当SPI接口获取的振动数据大于设定阈值，则判定为有列车接近或驶入隧道，否则判定为没有列车接近或没有列车驶入隧道，或列车离开隧道；振动检测模块判定为有列车接近或驶入隧道，所述报警模块发出声音报警，所述铁路隧道智能灯熄灭，并通过所述射频通信模块通知所有铁路隧道智能灯熄灭；设定阈值经过隧道现场实测获取后固化到所述主控器，并作为一个常量存储；列车行驶时，振动较大，在列车驶入隧道前数百米，所述振动检测模块就可检测到有列车驶向隧道，因此所述报警模块具有预警功能，可通知行人提前进入避险洞；声音检测模块，用来进行列车接近或驶入隧道检测，先用麦克实现列车的声音拾取，再用三极管实现声音信号放大，最后经主控器集成的ADC进行转换，当ADC转换结果大于设定阈值判定为有列车接近或驶入隧道，否则判定为没有列车接近或没有列车驶入隧道；声音检测模块判定为有列车接近或驶入隧道，所述报警模块发出声音报警，所述铁路隧道智能灯熄灭，并通过所述射频通信模块通知所有铁路隧道智能灯熄灭；设定阈值经过隧道现场实测获取后固化到主控器，并作为一个常量存储；列车行驶时，噪声较大，在列车驶入隧道前数百米，所述声音检测模块就可检测到有列车驶向隧道，因此所述报警模块具有预警功能，可通知行人提前进入避险洞；只要所述振动检测模块检测到有接近或驶驶入隧道，或所述声音检测模块检测到有接近或驶入隧道，所有铁路隧道智能灯熄灭，所有所述报警模块都报警；所述振动检测模块和所述声音检测模块都没有检测到有列车驶向，且没有列车驶入隧道，所有所述报警模块都不报警；测速模块，用来实现隧道内是否有行人的检测。先用多普勒雷达测速模块实现速度测量，再用一级同相放大电路和一级反相放大电路实现信号放大，最后经所述主控器集成的ADC进行转换，再ADC结果进行FFT变换，得到频率(所述多普勒雷达测速模块检测结果输出的频率与检测对象的速度有确定的函数关系)，实现速度测量。根据人的步行速度范围(1km/h～7km/h)确定阈值，而列车的行驶速度在15km/h以上，于是通过所述测速模块，可实现有无行人、有无列车进入隧道的识别。正常情况下，在铁路隧道中，列车经过时不允许有行人在铁轨作业，要求列车经过时行人必须进入避险洞，所以隧道内既有列车和行人时，多普勒雷达测速模块判断为有列车，不影响所述铁路隧道智能灯使用(有列车，灯灭)。设定人行走速度阈值的最大值和最小值，经过隧道现场实测获取后固化到所述主控器，并作为常量存储；LED灯具组，由三只LED灯A1、A2和A3组成，A1、A3分别位于A2的左右两侧，并分别与A2成30°夹角固定。A1、A2和A3都由“5777775”LED阵列组成，即第1行5只LED，第2行、第3行、第4行、第5行、第6行都是5只LED，第7行5只LED，且行与行之间、列与列之间都是等间隔均布，实现15×15m2范围内，照度均匀。透光罩选用透明玻璃，表面经防污特殊处理并涂有防尘材料，实现亮度又高，又防灰尘，防油渍等特异功能；主控器，选用STM32F405RGT6单片机为主控器；射频通信模块，采用RoLa技术和433MHz射频实现无线局域网组网，完成所述铁路隧道智能灯与所述铁路隧道智能灯之间相关的数据、命令和状态等信息传输；所述射频通信模块与所述主控器，通过所述主控器集成的串口1连接；数码管模块，采用四位连体式七段数码管，动态显示方式，按照所述主控器的程序流程，显示所述铁路隧道智能灯的编号、状态和计时等信息；所述数码管模块与所述主控器，通过所述主控器集成的7个IO口分别与所述数码管模块的7个笔段连接(数码管的小数点没有控制)，通过所述主控器集成的4个IO口分别控制4个三极管，实现对所述数码管模块的4个公共端的分别控制；4G通信模块，4G通信模块采用单频主机模块、ALC自电平控制、RFI抗干扰模块、全向接收天线、对数周期天线、铝腔体密封和金属外壳屏蔽，实现4G信号放大。铁路隧道智能灯在现场使用时，一般需要安装多只，多只铁路隧道智能灯的4G通信模块，实现自主4G组网，解决目前铁路隧道内无4G网络的现状，实现铁路隧道内4G网络与隧道外4G网络的畅通连接，以便工作人员可随时、随地把隧道现场信息，以图片、语音、视频等方式，通过自主4G网络与外界沟通，推动智慧铁路建设。所述主控器通过集成的串口2与所述4G通信模块连接；报警模块，所述控制器5集成的1个IO口，控制三极管实现对蜂鸣器控制，实现报警功能。优选的，所述主控器通过集成的SPI接口与所述振动检测模块连接，实现是否有列车接近隧道、驶入隧道或离开隧道的检测。优选的，所述主控器通过集成的1路ADC与所述声音检测模块连接，实现是否有列车接近隧道、驶入隧道或离开隧道检测；1路ADC指多路ADC中的1个通路，STM32F405RGT6共有16路ADC(即ADC0～ADC15)，并不是指第1路，而是第0路到第15路中的其中1路。优选的，所述主控器通过集成的1个IO口控制继电器，从而控制所述LED灯具组，实现所述LED灯具组的熄灭与点亮，以及亮度控制。优选的，所述主控器通过集成的串口1与所述射频通信模块连接，实现相关的数据、命令和状态等信息传输。优选的，所述主控器通过集成的7个IO口分别与所述数码管模块的7个笔段连接(数码管的小数点没有控制)，通过集成的4个IO口分别控制4个三极管，实现对所述数码管模块的4个公共端的分别控制；所述数码管模块用来显示所述铁路隧道智能灯的编号、状态和计时等信息。优选的，所述主控器通过集成的串口2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路隧道智能灯，包括振动检测模块(1)、声音检测模块(2)、测速模块(3)、LED灯具组(4)、主控器(5)、射频通信模块(6)、数码管模块(7)、4G通信模块(8)和报警模块(9)，其特征在于：所述振动检测模块，用来进行列车接近、驶入和离开隧道检测，用数字化加速度传感器实现振动检测，所述振动检测模块与所述主控器(5)集成的SPI接口进行连接，当SPI接口获取的振动数据大于设定阈值，则判定为有列车接近或驶入隧道，否则判定为没有列车接近或没有列车驶入隧道，或列车离开隧道；振动检测模块判定为有列车接近或驶入隧道，所述报警模块(9)发出声音报警，所述铁路隧道智能灯熄灭，并通过所述射频通信模块(6)通知所有铁路隧道智能灯熄灭；设定阈值经过隧道现场实测获取后固化到所述主控器(5)，并作为一个常量存储；列车行驶时，振动较大，在列车驶入隧道前数百米，所述振动检测模块(1)就可检测到有列车驶向隧道，因此所述报警模块(9)具有预警功能，可通知行人提前进入避险洞；/n声音检测模块，用来进行列车接近或驶入隧道检测，先用麦克实现列车的声音拾取，再用三极管实现声音信号放大，最后经主控器(5)集成的ADC进行转换，当ADC转换结果大于设定阈值判定为有列车接近或驶入隧道，否则判定为没有列车接近或没有列车驶入隧道；声音检测模块判定为有列车接近或驶入隧道，所述报警模块(9)发出声音报警，所述铁路隧道智能灯熄灭，并通过所述射频通信模块(6)通知所有铁路隧道智能灯熄灭；设定阈值经过隧道现场实测获取后固化到主控器(5)，并作为一个常量存储；列车行驶时，噪声较大，在列车驶入隧道前数百米，所述声音检测模块(2)就可检测到有列车驶向隧道，因此所述报警模块(9)具有预警功能，可通知行人提前进入避险洞；只要所述振动检测模块(1)检测到有接近或驶驶入隧道，或所述声音检测模块(2)检测到有接近或驶入隧道，所有铁路隧道智能灯熄灭，所有所述报警模块都报警；所述振动检测模块(1)和所述声音检测模块(2)都没有检测到有列车驶向，且没有列车驶入隧道，所有所述报警模块都不报警；/n测速模块，用来实现隧道内是否有行人的检测。先用多普勒雷达测速模块实现速度测量，再用一级同相放大电路和一级反相放大电路实现信号放大，最后经所述主控器(5)集成的ADC进行转换，再ADC结果进行FFT变换，得到频率(所述多普勒雷达测速模块检测结果输出的频率与检测对象的速度有确定的函数关系)，实现速度测量。根据人的步行速度范围(1km/h～7km/h)确定阈值，而列车的行驶速度在15km/h以上，于是通过所述测速模块，可实现有无行人、有无列车进入隧道的识别。正常情况下，在铁路隧道中，列车经过时不允许有行人在铁轨作业，要求列车经过时行人必须进入避险洞，所以隧道内既有列车和行人时，多普勒雷达测速模块判断为有列车，不影响所述铁路隧道智能灯使用(有列车，灯灭)。设定人行走速度阈值的最大值和最小值，经过隧道现场实测获取后固化到所述主控器(5)，并作为常量存储；/nLED灯具组，由三只LED灯A1、A2和A3组成，A1、A3分别位于A2的左右两侧，并分别与A2成30°夹角固定。A1、A2和A3都由“5777775”LED阵列组成，即第1行5只LED，第2行、第3行、第4行、第5行、第6行都是5只LED，第7行5只LED，且行与行之间、列与列之间都是等间隔均布，实现15×15m2范围内，照度均匀。透光罩选用透明玻璃，表面经防污特殊处理并涂有防尘材料，实现亮度又高，又防灰尘，防油渍等特异功能；/n主控器，选用STM32F405RGT6单片机为主控器(5)；/n射频通信模块，采用RoLa技术和433MHz射频实现无线局域网组网，完成所述铁路隧道智能灯与所述铁路隧道智能灯之间相关的数据、命令和状态等信息传输；所述射频通信模块(6)与所述主控器(5)，通过所述主控器(5)集成的串口1连接；/n数码管模块，采用四位连体式七段数码管，动态显示方式，按照所述主控器(5)的程序流程，显示所述铁路隧道智能灯的编号、状态和计时等信息；所述数码管模块(7)与所述主控器(5)，通过所述主控器(5)集成的7个IO口分别与所述数码管模块(7)的7个笔段连接(数码管的小数点没有控制)，通过所述主控器(5)集成的4个IO口分别控制4个三极管，实现对所述数码管模块(7)的4个公共端的分别控制；/n4G通信模块，4G通信模块采用单频主机模块、ALC自电平控制、RFI抗干扰模块、全向接收天线、对数周期天线、铝腔体密封和金属外壳屏蔽，实现4G信号放大。铁路隧道智能灯在现场使用时，一般需要安装多只，多只铁路隧道智能灯的4G通信模块，实现自主4G组网，解决目前铁路隧道内无4G网络的现状，实现铁路隧道内4G网络与隧道外4G网络的畅通连接，以便工作人员可随时、随地把隧道现场...

【技术特征摘要】
1.一种铁路隧道智能灯，包括振动检测模块(1)、声音检测模块(2)、测速模块(3)、LED灯具组(4)、主控器(5)、射频通信模块(6)、数码管模块(7)、4G通信模块(8)和报警模块(9)，其特征在于：所述振动检测模块，用来进行列车接近、驶入和离开隧道检测，用数字化加速度传感器实现振动检测，所述振动检测模块与所述主控器(5)集成的SPI接口进行连接，当SPI接口获取的振动数据大于设定阈值，则判定为有列车接近或驶入隧道，否则判定为没有列车接近或没有列车驶入隧道，或列车离开隧道；振动检测模块判定为有列车接近或驶入隧道，所述报警模块(9)发出声音报警，所述铁路隧道智能灯熄灭，并通过所述射频通信模块(6)通知所有铁路隧道智能灯熄灭；设定阈值经过隧道现场实测获取后固化到所述主控器(5)，并作为一个常量存储；列车行驶时，振动较大，在列车驶入隧道前数百米，所述振动检测模块(1)就可检测到有列车驶向隧道，因此所述报警模块(9)具有预警功能，可通知行人提前进入避险洞；
声音检测模块，用来进行列车接近或驶入隧道检测，先用麦克实现列车的声音拾取，再用三极管实现声音信号放大，最后经主控器(5)集成的ADC进行转换，当ADC转换结果大于设定阈值判定为有列车接近或驶入隧道，否则判定为没有列车接近或没有列车驶入隧道；声音检测模块判定为有列车接近或驶入隧道，所述报警模块(9)发出声音报警，所述铁路隧道智能灯熄灭，并通过所述射频通信模块(6)通知所有铁路隧道智能灯熄灭；设定阈值经过隧道现场实测获取后固化到主控器(5)，并作为一个常量存储；列车行驶时，噪声较大，在列车驶入隧道前数百米，所述声音检测模块(2)就可检测到有列车驶向隧道，因此所述报警模块(9)具有预警功能，可通知行人提前进入避险洞；只要所述振动检测模块(1)检测到有接近或驶驶入隧道，或所述声音检测模块(2)检测到有接近或驶入隧道，所有铁路隧道智能灯熄灭，所有所述报警模块都报警；所述振动检测模块(1)和所述声音检测模块(2)都没有检测到有列车驶向，且没有列车驶入隧道，所有所述报警模块都不报警；
测速模块，用来实现隧道内是否有行人的检测。先用多普勒雷达测速模块实现速度测量，再用一级同相放大电路和一级反相放大电路实现信号放大，最后经所述主控器(5)集成的ADC进行转换，再ADC结果进行FFT变换，得到频率(所述多普勒雷达测速模块检测结果输出的频率与检测对象的速度有确定的函数关系)，实现速度测量。根据人的步行速度范围(1km/h～7km/h)确定阈值，而列车的行驶速度在15km/h以上，于是通过所述测速模块，可实现有无行人、有无列车进入隧道的识别。正常情况下，在铁路隧道中，列车经过时不允许有行人在铁轨作业，要求列车经过时行人必须进入避险洞，所以隧道内既有列车和行人时，多普勒雷达测速模块判断为有列车，不影响所述铁路隧道智能灯使用(有列车，灯灭)。设定人行走速度阈值的最大值和最小值，经过隧道现场实测获取后固化到所述主控器(5)，并作为常量存储；
LED灯具组，由三只LED灯A1、A2和A3组成，A1、A3分别位于A2的左右两侧，并分别与A2成30°夹角固定。A1、A2和A3都由“5777775”LED阵列组成，即第1行5只LED，第2行、第3行、第4行、第5行、第6行都是5只LED，第7行5只LED，且行与行之间、列与列之间都是等间隔均布，实现15×15m2范围内，照度均匀。透光罩选用透明玻璃，表面经防污特殊处理并涂有防尘材料，实现亮度又高，又防灰尘，防油渍等特异功能；
主控器，选用STM32F405RGT6单片机为主控器(5)；
射频通信模块，采用RoLa技术和433MHz射频实现无线局域网组网，完成所述铁路隧道智能灯与所述铁路隧道智能灯之间相关的数据、命令和状态等信息传输；所述射频通信模块(6)与所述主控器(5)，通过所述主控器(5)集成的串口1连接；
数码管模块，采用四位连体式七段数码管，动态显示方式，按照所述主控器(5)的程序流程，显示所述铁路隧道智能灯的编号、状态和计时等信息；所述数码管模块(7)与所述主控器(5)，通过所述主控器(5)集成的7个IO口分别与所述数码管模块(7)的7个笔段连接(数码管的小数点没有控制)，通过所述主控器(5)集成的4个IO口分别控制4个三极管，实现对所述数码管模块(7)的4个公共端的分别控制；
4G通信模块，4G通信模块采用单频主机模块、ALC自电平控制、RFI抗干扰模块、全向接收天线、对数周期天线、铝腔体密封和金属外壳屏蔽，实现4G信号放大。铁路隧道智能灯在现场使用时，一般需要安装多只，多只铁路隧道智能灯的4G通信模块，实现自主4G组网，解决目前铁路隧道内无4G网络的现状，实现铁路隧道内4G网络与隧道外4G网络的畅通连接，以便工作人员可随时、随地把隧道现场信息，以图片、语音、视频等方式，通过自主4G网络与外界沟通，推动智慧铁路建设。所述主控器(5)通过集成的串口2与所述4G通信模块(8)连接；
报警模块，所述控制器5集成的1个IO口，控制三极管实现对蜂鸣器控制，实现报警功能。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宝华，乔东，王文军，李文强，杨录，张青海，
申请(专利权)人：鑫宏图科贸有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14