隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置及方法，能够高效利用太阳光对隧道进、出口内进行加强照明，降低隧道进出口的亮度梯度，提高车辆行驶安全性，节能环保，包括在隧道口的顶部由外向内依次间隔设置的多个漫反射镜，且安装高度由外向内依次递减，漫反射镜的准平面与竖直线根据车辆行驶方向呈不同角度设置，隧道口外侧固定设置有支撑架，支撑架的顶部转动设置有旋转架，旋转架传动连接第一驱动机构，旋转架上转动设置多个能够定向反射太阳光至漫反射镜的定向镜面反射镜，多个定向镜面反射镜均传动连接至第二驱动机构，隧道口内侧顶部设置有位于定向反射镜反射太阳光线的路径上的光线方向传感器，还包括控制器。

Device and method for directional reflection direct illumination of sunlight at tunnel entrance and exit

【技术实现步骤摘要】
隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置及方法
本专利技术涉及太阳能利用
，具体涉及隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置及方法。
技术介绍
随着国家经济的快速发展，以高速公路为标志交通运输业更是发展迅猛，但是公路隧道运营管理费用特别是隧道照明电费已成为一笔巨额开支，安全与节能的矛盾也变得日益突出。对驾驶员而言，汽车速度一定情况下在隧道的进出口段光亮度梯度太大，将导致视觉不能尽快调节过来而产生“黑洞”和“白洞”效应，进而使得交通事故的几率上升。为了保证安全前提下实现节能，国家规定隧道照明由基本照明和增强照明两个系统组成，其中分布于整个隧道的基本照明系统一直处于日夜不停的照明状态，而安装于隧道进出口区段的加强照明则通过自动控制的方法，使其根据隧道外太阳光强弱程度而自动控制打开照明灯的个数，只要使其亮度梯度满足技术要求即可；例如：夏天中午太阳光最强时所有的加强照明灯组全部打开工作；冬天或者阴雨天只打开部分；而在晚间全部关闭，从而达到满足技术要求条件下有效节能的目标。目前，隧道加强照明中大多利用常规电力，以高压钠灯、LED灯等作为照明光源，但实际工程中由于闭环式自动控制中的太阳光传感器所处工作环境恶劣和位置偏僻维修不便等因素导致系统故障率高的实际问题，迫使人们放弃自动控制功能以保证系统工作可靠性，通常加强照明系统都是按照夏天最强太阳光设计配备的恒定照明系统，并且与基本照明系统工作状态一样，从而在高可靠性保障满足要求的同时却造成电能源的巨大浪费。相关技术中利用光纤式太阳光输送机将隧道外部的太阳光引入隧道内加强照明，实现了直接利用太阳光隧道进出口的加强照明功能，但是在推广应用中因为其通过光纤传输太阳光的方式不但使得系统成本增加，而且远距离仅30％左右传输效率也制约了性价比提高。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了免光纤式公路隧道进出口段太阳光直接加强照明系统的实施工程方案，通过隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置及方法，能够高效利用太阳光对隧道进、出口内规定距离进行加强照明，降低隧道进出口的亮度梯度，提高车辆行驶安全性，节能环保，降低成本，提高性价比。为了实现以上目的，本专利技术提供了隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，包括在隧道口的顶部由外向内依次间隔设置的多个漫反射镜，且多个所述漫反射镜的安装高度由外向内依次递减，所述漫反射镜的准平面根据车辆行驶方向与竖直线呈角度设置，隧道口外侧固定设置有支撑架，所述支撑架的顶部转动设置有旋转架，所述旋转架传动连接有第一驱动机构，所述第一驱动机构被配置为能够驱动所述旋转架沿水平轴转动，所述旋转架上转动设置有多个定向镜面反射镜，所述定向镜面反射镜能够定向反射太阳光至所述漫反射镜，多个所述定向镜面反射镜均传动连接至第二驱动机构，所述第二驱动机构被配置为能够驱动多个所述定向镜面反射镜绕竖直轴转动，隧道口内侧顶部设置有光线方向传感器，所述光线方向传感器位于所述定向镜面反射镜反射太阳光线的路径上，且所述光线方向传感器的光轴平行于隧道中心线，还包括控制器，所述光线方向传感器、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均通信连接至所述控制器。进一步地，所述漫反射镜呈多列布置于隧道口的顶部，每列包括安装高度由外向内依次递减的多个所述漫反射镜，且多列所述漫反射镜沿隧道的顶部拱形间隔设置，且所有所述漫反射镜接受平行太阳光线的有效面积布满平行太阳光线通过的隧道的顶部拱形空间的截面积。进一步地，当所述漫反射镜安装于隧道入口顶部时，所述漫反射镜的准平面与竖直线的安装夹角β1＞设定角度；当所述漫反射镜安装于隧道出口顶部时，所述漫反射镜的准平面与竖直线的安装夹角β2＜设定角度。进一步地，所述漫反射镜和/或所述定向镜面反射镜包括钢化玻璃，所述钢化玻璃的外表面设置有防尘膜，所述钢化玻璃的内表面设置有银反射膜，所述银反射膜外侧通过EVA胶设置有TPT背板，所述漫反射镜和/或所述定向镜面反射镜的外周设置有框架，所述漫反射镜的钢化玻璃的外表面还设置有压花处理的漫反射图形构成的准平面。进一步地，所述支撑架包括在隧道口两侧设置的立柱，两个所述立柱的间隔距离与隧道口的宽度相适配，两个所述立柱的上端固定有横梁，两个所述立柱的下端固定有钢板，所述钢板固定嵌设于水泥桩，所述水泥桩固定于地面。进一步地，所述支撑架的顶部相对设置有两个立板，两个所述立板上均转动设置有水平转轴，所述旋转架的两侧分别与两个所述水平转轴固定连接，所述第一驱动机构包括固定设置于所述支撑架的第一电机，所述第一电机与两个所述水平转轴中的任意一个传动连接。进一步地，所述旋转架上沿水平方向间隔转动设置有多个竖直转轴，所述定向镜面反射镜固定设置于所述竖直转轴，多个所述竖直转轴均传动连接至所述第二驱动机构；所述第二驱动机构包括固定设置于所述旋转架的第二电机，所述第二电机的输出轴和多个所述竖直转轴的下端均固定套设有齿轮，多个所述齿轮套设有链条。进一步地，所述支撑架的顶部两侧均固定设置有多个固定架，所述固定架上固定设置有所述漫反射镜或复合反射镜，所述复合反射镜能够同时定向镜像反射和漫反射太阳光，所述漫反射镜或所述复合反射镜的准平面法线倾斜于内下方。进一步地，所述支撑架还设置有风速传感器，所述风速传感器通信连接至所述控制器，所述控制器还设置有GPS时间器。本专利技术还提供了隧道进出口太阳光定向反射直接照明的方法，采用上述的隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，包括：控制器控制第一驱动机构和第二驱动机构启动实时调整旋转架上的定向镜面反射镜的角度，以使定向镜面反射镜将太阳光定向反射至隧道口内的漫反射镜，漫反射镜根据进、出口不同设置相应安装角度，并将太阳光漫反射后均匀分布在隧道内路面上，实现太阳光直接加强照明。与现有技术相比，本专利技术在隧道口的顶部拱形空间由外向内依次间隔设置的多个漫反射镜，在隧道口外侧设置支撑架，在支撑架上设置第一驱动机构和旋转架，在旋转架上设置第二驱动机构和多个定向镜面反射镜，利用定向镜面反射镜定向镜面反射太阳光至漫反射镜，且多个漫反射镜的安装高度由外向内依次递减，以使各个漫反射镜均可以接收到定向镜面反射镜定向反射的平行太阳光，再漫反射至隧道内及路面，达到加强照明效果；并在隧道口内侧顶部设置有光线方向传感器，光线方向传感器位于定向镜面反射镜反射太阳光线的路径上，且光轴平行于隧道中心线，利用光线方向传感器可以实现对光线方向的检测并实时反馈给控制器，以使控制器实时控制第一驱动机构驱动旋转架带动其上的多个定向镜面反射镜整体沿水平轴转动以实现高度角的自动跟踪；控制第二驱动机构驱动旋转架上多个定向镜面反射镜整体绕竖直轴转动以实现方位角的自动跟踪；从而实现实时立体调整旋转架上的定向镜面反射镜的角度，充分将太阳光顺着隧道中心线方向利用上部拱形空间定向反射至隧道内，，保证定向反射平行太阳光平行于路面又处于隧道正上方的拱形空间，再通过漫反射镜组进行漫反射到路面上实现太阳光的直接照明。本专利技术的方案能够高效利用太阳光对隧道进出口路段实现加强照明，降低隧道进出口的亮度梯度，消除“黑洞”和“白洞”效应，本身具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，其特征在于，包括在隧道口的顶部由外向内依次间隔设置的多个漫反射镜(13)，且多个所述漫反射镜(13)的安装高度由外向内依次递减，所述漫反射镜(13)的准平面根据车辆行驶方向与竖直线呈角度设置，隧道口外侧固定设置有支撑架(1)，所述支撑架(1)的顶部转动设置有旋转架(2)，所述旋转架(2)传动连接有第一驱动机构，所述第一驱动机构被配置为能够驱动所述旋转架(2)沿水平轴转动，所述旋转架(2)上转动设置有多个定向镜面反射镜(5)，所述定向镜面反射镜(5)能够定向反射太阳光至所述漫反射镜(13)，多个所述定向镜面反射镜(5)均传动连接至第二驱动机构，所述第二驱动机构被配置为能够驱动多个所述定向镜面反射镜(5)绕竖直轴转动，隧道口内侧顶部设置有光线方向传感器(11)，所述光线方向传感器(11)位于所述定向镜面反射镜(5)反射太阳光线的路径上，且所述光线方向传感器(11)的光轴平行于隧道中心线，还包括控制器，所述光线方向传感器(11)、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均通信连接至所述控制器。/n

【技术特征摘要】
1.隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，其特征在于，包括在隧道口的顶部由外向内依次间隔设置的多个漫反射镜(13)，且多个所述漫反射镜(13)的安装高度由外向内依次递减，所述漫反射镜(13)的准平面根据车辆行驶方向与竖直线呈角度设置，隧道口外侧固定设置有支撑架(1)，所述支撑架(1)的顶部转动设置有旋转架(2)，所述旋转架(2)传动连接有第一驱动机构，所述第一驱动机构被配置为能够驱动所述旋转架(2)沿水平轴转动，所述旋转架(2)上转动设置有多个定向镜面反射镜(5)，所述定向镜面反射镜(5)能够定向反射太阳光至所述漫反射镜(13)，多个所述定向镜面反射镜(5)均传动连接至第二驱动机构，所述第二驱动机构被配置为能够驱动多个所述定向镜面反射镜(5)绕竖直轴转动，隧道口内侧顶部设置有光线方向传感器(11)，所述光线方向传感器(11)位于所述定向镜面反射镜(5)反射太阳光线的路径上，且所述光线方向传感器(11)的光轴平行于隧道中心线，还包括控制器，所述光线方向传感器(11)、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均通信连接至所述控制器。


2.根据权利要求1所述的隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，其特征在于，所述漫反射镜(13)呈多列布置于隧道口的顶部，每列包括安装高度由外向内依次递减的多个所述漫反射镜(13)，且多列所述漫反射镜(13)沿隧道的顶部拱形间隔设置，且所有所述漫反射镜(13)接受平行太阳光线的有效面积布满平行太阳光线通过的隧道的顶部拱形空间的截面积。


3.根据权利要求2所述的隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，其特征在于，当所述漫反射镜(13)安装于隧道入口顶部时，所述漫反射镜(13)的准平面与竖直线的安装夹角β1＞设定角度；当所述漫反射镜(13)安装于隧道出口顶部时，所述漫反射镜(13)的准平面与竖直线的安装夹角β2＜设定角度。


4.根据权利要求2所述的隧道进出口太阳光定向反射直接照明的装置，其特征在于，所述漫反射镜(13)和/或所述定向镜面反射镜(5)包括钢化玻璃(132)，所述钢化玻璃(132)的外表面设置有防尘膜(131)，所述钢化玻璃(132)的内表面设置有银反射膜(133)，所述银反射膜(133)外侧通过EVA胶(134)设置有TPT背板(135)，所述漫反射镜(13)和/或所述定向镜面反射镜(5)的外周设置有框架(136)，所述漫反射镜(13)的钢化玻璃(132)的外表面还设置有压花处理的漫反射图形构成的准平面。


5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁铎，赵超志，亢洁，韩常领，毛金沙，董长松，孟惠，刘嫣，李宏杰，任西伟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61