基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统及方法，包括ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能照明控制模块、隧道内亮度检测系统和洞外亮度检测仪；隧道亮度检测系统以及洞外亮度检测仪均与智能照明控制模块连接；智能照明控制模块与各台灯具的控制端连接；智能照明控制模块还通过防火墙与服务器连接。本发明专利技术实时采集即将通过隧道的车辆通行信息，包括车流量、车速等，精准预测即将进入隧道的车流量，对隧道不同区段所需目标照明亮度进行精准判断；再与照明智能控制模块形成灯具智能控制，即：真正意义耦合了车流量、车速、洞口亮度、照明灯具等信息，通过智能判断达到按需照明的目的，降低隧道运营能耗。

【技术实现步骤摘要】
基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统及方法
本专利技术属于隧道智能照明控制
，具体涉及一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统及方法。
技术介绍
由于明洞和暗洞效应，对隧道行车安全造成了很大影响。高速公路隧道照明系统是在隧道内设置照明灯具，实现隧道内外亮度变化的平缓过渡，满足行车安全性的要求。高速公路隧道照明系统会消耗大量的电能，照明系统负荷达到隧道运营总用电负荷的10％以上，运营费用居高不下。如何在保证隧道内亮度满足行车安全要求的情况下，有效降低隧道照明系统的用电量，具有重要意义。现有技术中，隧道内照明系统灯具开启关闭主要依靠运营管理人员根据视频或环境检测系统进行人工干预完成，运营管理工作量大、管理粗放，已无法满足人们的需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统及方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统，包括：ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能照明控制模块、隧道内亮度检测系统和洞外亮度检测仪；ETC门架系统位于隧道入口的前方，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L0km；ETC门架系统配置安装OBU卡；ETC门架系统通过网络与分中心连接；分中心通过网络安全设备与服务器连接；在隧道内布置若干台灯具以及隧道亮度检测系统；在隧道洞口外面安装洞外亮度检测仪；隧道亮度检测系统的输出端以及洞外亮度检测仪的输出端均与智能照明控制模块的输入端连接；智能照明控制模块的输出端与各台灯具的控制端连接；智能照明控制模块还通过防火墙与服务器连接。本专利技术还提供一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统的方法，包括以下步骤：步骤1，ETC门架系统通过OBU卡实时采集通过车辆的车辆通行信息；其中，所述车辆通行信息包括车辆通过ETC门架系统的时间点t1、车辆行驶信息以及车辆基本信息；每隔预定时间间隔ΔT1，ETC门架系统将ΔT1时间间隔内采集到的所有车辆通行信息汇总形成车辆通行数据表，然后，实时将所述车辆通行数据表发送给分中心；步骤2，分中心实时将接收到的所述车辆通行数据表通过网络安全设备上传至服务器；步骤3，智能照明控制模块通过防火墙从所述服务器实时读取到所述车辆通行数据表；步骤4，智能照明控制模块预存储隧道基本数据，并对所述车辆通行数据表进行分析，再结合洞外亮度检测仪检测到的洞外实时亮度，预测到满足车辆通行时隧道不同照明区段需要达到的目标亮度值；步骤5，智能照明控制模块预先存储隧道内每盏灯具的布置位置信息；智能照明控制模块根据隧道内外亮度检测系统，实时获取到洞口及隧道不同位置点的隧道实时亮度值；智能照明控制模块比较所述隧道实时亮度值以及步骤4确定的隧道不同区段需要达到的目标亮度值，再以灯具的运行时间尽量小为参考，确定需要调节的灯具位置以及灯具亮度；灯具可通过无级调光系统进行亮度调节；步骤6，智能照明控制模块在达到灯具控制时间点时，调节不同照明区段的灯具亮度；然后，智能照明控制模块通过隧道内亮度检测系统得到隧道实时亮度值，判断隧道实时亮度值是否达到目标亮度值，如果达到，则不动作；如果未达到，根据隧道实时目标亮度值与目标亮度值的差值，进一步确定需要调节亮度的灯具位置，并控制相应位置灯具的亮度，从而根据隧道内亮度检测系统的反馈数据，对开启的灯具位置、数量和亮度进行调整，满足目标亮度值的要求；步骤7，然后，返回步骤1，进入下一周期的循环检测与控制过程。优选的，步骤4具体为：步骤4.1，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L0km；智能照明控制模块对每台车辆对应的车辆通行信息进行分析，得到车辆通过ETC门架系统的时间点t1以及车辆通过ETC门架系统的车速V1，假设车辆从ETC门架系统到隧道入口以车速V1匀速行驶，因此，通过下式得到车辆到达隧道入口的时间点t2：t2＝t1+L0/V1(1)因此，假设本次车辆通行数据表中共有n台车辆，每台车辆均对应车辆到达隧道入口的时间点t2，共得到n个时间点t2，取n个时间点t2的最小值，记为：t2min；预设置安全冗余时间Δt，令t0＝t2min-Δt，t0为对灯具进行控制的时间点；步骤4.2，智能照明控制模块对本次车辆通行数据表进行分析，得到交通量预测值X；步骤4.3，智能照明控制模块根据交通量预测值，根据下式得到入口段折减系数K：式中：a为预设定的交通量上限值；b为预设定的交通量下限值；X为交通量预测值；N为实际车道数；步骤4.4，按行车方向从前向后，将隧道依次划分为第一入口段、第二入口段、第一过渡段、第二过渡段、第三过渡段、基本段、第一出口段和第二出口段；通过以下方式，确定各区段的长度；1)根据下式确定第一入口段和第二入口段的长度：式中：Dth1为第一入口段的长度；Dth2为第二入口段的长度；Ds为照明停车视距，根据隧道长度和设计速度确定；h为洞口内净空高度；2)根据下式确定第一过渡段、第二过渡段和第三过渡段的长度：Dtr1＝26+1.3875(V-40)(4)Dtr2＝44+1.1125(V-40)(5)Dtr3＝67+1.6625(V-40)(6)式中：Dtr1为第一过渡段的长度；Dtr2为第二过渡段的长度；Dtr3为第三过渡段的长度；V为本次车辆通行数据表中各车辆通过ETC门架系统的车速的平均值；3)根据设计要求，确定基本段的长度Din、第一出口段的长度Dex1和第二出口段的长度Dex2；步骤4.5，通过以下方式，确定各区段需要达到的目标亮度值；1)根据下式确定第一入口段和第二入口段的目标亮度值：Lth1＝K·L20(S)(7)Lth2＝0.5·K·L20(S)(8)式中：Lth1为第一入口段的目标亮度值；Lth2为第二入口段的目标亮度值；L20(S)为隧道洞外亮度；2)根据下式确定第一过渡段、第二过渡段和第三过渡段的目标亮度值：Ltr1＝0.15·Lth1(9)Ltr2＝0.05·Lth1(10)Ltr3＝0.02·Lth1(11)式中：Ltr1为第一过渡段的目标亮度值；Ltr2为第二过渡段的目标亮度值；Ltr3为第三过渡段的目标亮度值；3)根据隧道设计要求，确定基本段的目标亮度值Lin；4)根据下式确定第一出口段和第二出口段的目标亮度值：Lex1＝3·Lin(12)Lex2＝5·Lin(13)式中：Lex1为第一出口段的目标亮度值；Lex2为第二出口段的目标亮度值。本专利技术提供的基于ETC门架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统，其特征在于，包括：ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能照明控制模块、隧道内亮度检测系统和洞外亮度检测仪；/nETC门架系统位于隧道入口的前方，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L

【技术特征摘要】
1.一种基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统，其特征在于，包括：ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能照明控制模块、隧道内亮度检测系统和洞外亮度检测仪；
ETC门架系统位于隧道入口的前方，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L0km；ETC门架系统配置安装OBU卡；ETC门架系统通过网络与分中心连接；分中心通过网络安全设备与服务器连接；
在隧道内布置若干台灯具以及隧道亮度检测系统；在隧道洞口外面安装洞外亮度检测仪；隧道亮度检测系统的输出端以及洞外亮度检测仪的输出端均与智能照明控制模块的输入端连接；智能照明控制模块的输出端与各台灯具的控制端连接；智能照明控制模块还通过防火墙与服务器连接。


2.一种基于权利要求1所述的基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，ETC门架系统通过OBU卡实时采集通过车辆的车辆通行信息；其中，所述车辆通行信息包括车辆通过ETC门架系统的时间点t1、车辆行驶信息以及车辆基本信息；
每隔预定时间间隔ΔT1，ETC门架系统将ΔT1时间间隔内采集到的所有车辆通行信息汇总形成车辆通行数据表，然后，实时将所述车辆通行数据表发送给分中心；
步骤2，分中心实时将接收到的所述车辆通行数据表通过网络安全设备上传至服务器；
步骤3，智能照明控制模块通过防火墙从所述服务器实时读取到所述车辆通行数据表；
步骤4，智能照明控制模块预存储隧道基本数据，并对所述车辆通行数据表进行分析，再结合洞外亮度检测仪检测到的洞外实时亮度，预测到满足车辆通行时隧道不同照明区段需要达到的目标亮度值；
步骤5，智能照明控制模块预先存储隧道内每盏灯具的布置位置信息；智能照明控制模块根据隧道内外亮度检测系统，实时获取到洞口及隧道不同位置点的隧道实时亮度值；
智能照明控制模块比较所述隧道实时亮度值以及步骤4确定的隧道不同区段需要达到的目标亮度值，再以灯具的运行时间尽量小为参考，确定需要调节的灯具位置以及灯具亮度；灯具可通过无级调光系统进行亮度调节；
步骤6，智能照明控制模块在达到灯具控制时间点时，调节不同照明区段的灯具亮度；然后，智能照明控制模块通过隧道内亮度检测系统得到隧道实时亮度值，判断隧道实时亮度值是否达到目标亮度值，如果达到，则不动作；如果未达到，根据隧道实时目标亮度值与目标亮度值的差值，进一步确定需要调节亮度的灯具位置，并控制相应位置灯具的亮度，从而根据隧道内亮度检测系统的反馈数据，对开启的灯具位置、数量和亮度进行调整，满足目标亮度值的要求；
步骤7，然后，返回步骤1，进入下一周期的循环检测与控制过程。


3.根据权利要求2所述的基于ETC门架系统的公路隧道智能照明控制系统的方法，其特征在于，步骤4具体为：
步骤4.1，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L0km；
智能照明控制模块对每台车辆对应的车辆通行信息进行分析，得到车辆通过ETC门架系统的时间点t1以及车辆通过ETC门架系统的车速V1，假设车辆从ETC...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀军，盛刚，乔梅梅，王文菁，刘奕含，哈元元，
申请(专利权)人：北京交科公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11