一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统及方法，对于被研究的隧道，确定基本段灯具最佳色温；建立隧道色温渐变方程组；对隧道基本段变色温灯具的色温进行调节，使其色温实际值为基本段灯具最佳色温；根据隧道色温渐变方程组，对各个入口段变色温灯具和各个出口段变色温灯具进行调节控制，使其色温实际值达到色温目标值。本发明专利技术使隧道基本段灯具色温为基本段灯具最佳色温并保持不变，通过入口段灯具的安装距离、出口段灯具的安装距离和洞外色温实际值，实时调节入口段灯具和出口段灯具色温，使整个隧道入口段、基本段、出口段色温曲线连续渐变，给驾驶员营造一个良好的视觉光环境，提高隧道运营安全。提高隧道运营安全。提高隧道运营安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统及方法


[0001]本专利技术属于交通运输与设备
，具体涉及一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，随着LED照明灯具在高速公路中的使用，越来越多的专家和学者认为LED光源色温对隧道安全驾驶有着非常重要的作用，LED光源色温的正确选取直接影响到驾驶员的视觉感受，对驾驶员在隧道内行驶过程中获取有用信息有着至关重要的影响。具体的，灯具色温对驾驶员的影响主要有三点，一是白天隧道洞外色温较高，当驾驶员由隧道外驶入隧道内时，如果洞内灯具色温较低，隧道内外色温差异较大，那么短时间内的色温突变对驾驶员反应时间具有影响。二是当驾驶员行驶在隧道中间段时，色温又直接影响到驾驶员视认距离和反应时间，光源色温不同，驾驶员视认距离和反应时间也不一样。三是不同天气、不同时段洞外色温相差较大，如何根据洞外色温实时调节隧道内灯具色温以满足驾驶员视认需求，提高隧道安全运营水平至关重要。同时，LED照明灯具色温的调整也有利于避免“白洞”和“黑洞”效应，降低隧道内外光源差异，使隧道内光源更贴近太阳光一天的变化。
[0003]目前，LED变色温照明灯具已经广泛应用在公路隧道照明中，LED变色温灯具可调节色温范围在3000K
‑
6500K。但是，在隧道照明光环境中，隧道各段照明灯具光源色温如何合理调整设置，需要进一步研究确定，隧道加强段灯具色温与洞外色温的关系也尚无明确的结论。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统及方法，可有效解决上述问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统，将隧道按行车方向依次划分形成隧道入口段、隧道基本段和隧道出口段；在隧道入口段，沿行车方向设置n1个入口段变色温灯具；在隧道基本段，沿行车方向设置n2个基本段变色温灯具；在隧道出口段，沿行车方向设置n3个出口段变色温灯具；
[0007]在隧道入口段的每个入口段变色温灯具的周围，各安装入口段色温检测器；在隧道基本段的每个基本段变色温灯具的周围，各安装基本段色温检测器；在隧道出口段的每个出口段变色温灯具的周围，各安装出口段色温检测器；
[0008]在隧道洞外设置洞外色温检测器；
[0009]所述洞外色温检测器、所述入口段色温检测器、所述基本段色温检测器和所述出口段色温检测器的输出端，均连接到智能照明控制运维系统的输入端；所述智能照明控制运维系统的I/O端，通过KNX总线，分别与n1个所述入口段变色温灯具、n2个所述基本段变色温灯具和n3个所述出口段变色温灯具双向连接。
[0010]优选的，所述入口段变色温灯具、所述基本段变色温灯具和所述出口段变色温灯具，均采用数字可寻址LED照明变色温灯具。
[0011]优选的，所述数字可寻址LED照明变色温灯具，采用可寻址的整流器。
[0012]优选的，还包括服务器；
[0013]所述服务器的I/O端，通过KNX总线，分别与n1个所述入口段变色温灯具、n2个所述基本段变色温灯具和n3个所述出口段变色温灯具双向连接。
[0014]本专利技术还提供一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统的方法，包括以下步骤：
[0015]步骤S1，对于被研究的隧道，确定基本段灯具最佳色温CT
o
；
[0016]步骤S2，建立隧道色温渐变方程组为：
[0017][0018]其中：
[0019]方程(1)为隧道入口段色温渐变方程：
[0020]D
i
：隧道入口段变色温灯具lamp
i
距离隧道入口的安装距离，为正数；
[0021]CT
out
：洞外色温实际值；
[0022]p1、p2和p3：分别为隧道入口段变色温灯具色温的二次项系数、一次项系数和常数项；
[0023]CT
i
(entrance)：隧道入口段变色温灯具lamp
i
的色温目标值；
[0024]方程(2)为隧道出口段色温渐变方程：
[0025]D
j
：隧道出口段变色温灯具lamp
j
距离隧道出口的安装距离的相反数，为负数；
[0026]p4、p5和p6：分别为隧道出口段变色温灯具色温的二次项系数、一次项系数和常数项；
[0027]CT
j
(exit)：隧道出口段变色温灯具lamp
j
的色温目标值；
[0028]步骤S3，对隧道基本段变色温灯具的色温进行调节，使其色温实际值为基本段灯具最佳色温CT
o
；
[0029]根据隧道色温渐变方程组，对各个入口段变色温灯具和各个出口段变色温灯具进行调节控制，使每个入口段变色温灯具lamp
i
的色温实际值达到色温目标值CT
i
(entrance)，使每个出口段变色温灯具lamp
j
的色温实际值达到色温目标值CT
j
(exit)。
[0030]优选的，步骤S1具体为：
[0031]步骤S1.1，确定基本参数，包括：
[0032]选择N1个驾驶员作为测试人员；
[0033]确定色温调整步长λ；确定基本段灯具色温调整点为：CT1,CT2,...,CT
m
；其中，m代表基本段灯具色温调整点的数量；相邻两个基本段灯具色温调整点的差值为步长λ；
[0034]步骤S1.2，以驾驶员对障碍物的反应时间，作为反应驾驶员视觉行为的关键性参
数；
[0035]步骤S1.3，调整隧道基本段灯具色温为CT1；
[0036]使N1个驾驶员分别驾车通过隧道，测试各个驾驶员在该色温CT1下对障碍物的反应时间，表示为：
[0037]对求均值，得到驾驶员在该色温CT1下对障碍物的平均反应时间，表示为
[0038]步骤S1.4，调整隧道基本段灯具色温为CT2；
[0039]使N1个驾驶员分别驾车通过隧道，测试各个驾驶员在该色温CT2下对障碍物的反应时间，表示为：
[0040]对求均值，得到驾驶员在该色温CT2下对障碍物的平均反应时间，表示为
[0041]依此类推，直到得到驾驶员在色温CT
m
下对障碍物的平均反应时间，表示为
[0042]步骤S1.5，由此得到m组数据，分别为：
[0043]在[CT1,CT
m
]范围内，获得驾驶员对障碍物的平均反应时间的最小值，表示为：
[0044]驾驶员对障碍物的平均反应时间的最小值对应的色温，即为基本段灯具最佳色温CT
o
。
[0045]优选的，步骤S2中，隧道入口段色温渐变方程通过以下方式获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统，其特征在于，将隧道按行车方向依次划分形成隧道入口段、隧道基本段和隧道出口段；在隧道入口段，沿行车方向设置n1个入口段变色温灯具；在隧道基本段，沿行车方向设置n2个基本段变色温灯具；在隧道出口段，沿行车方向设置n3个出口段变色温灯具；在隧道入口段的每个入口段变色温灯具的周围，各安装入口段色温检测器；在隧道基本段的每个基本段变色温灯具的周围，各安装基本段色温检测器；在隧道出口段的每个出口段变色温灯具的周围，各安装出口段色温检测器；在隧道洞外设置洞外色温检测器；所述洞外色温检测器、所述入口段色温检测器、所述基本段色温检测器和所述出口段色温检测器的输出端，均连接到智能照明控制运维系统的输入端；所述智能照明控制运维系统的I/O端，通过KNX总线，分别与n1个所述入口段变色温灯具、n2个所述基本段变色温灯具和n3个所述出口段变色温灯具双向连接。2.根据权利要求1所述的一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统，其特征在于，所述入口段变色温灯具、所述基本段变色温灯具和所述出口段变色温灯具，均采用数字可寻址LED照明变色温灯具。3.根据权利要求2所述的一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统，其特征在于，所述数字可寻址LED照明变色温灯具，采用可寻址的整流器。4.根据权利要求1所述的一种基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统，其特征在于，还包括服务器；所述服务器的I/O端，通过KNX总线，分别与n1个所述入口段变色温灯具、n2个所述基本段变色温灯具和n3个所述出口段变色温灯具双向连接。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，对于被研究的隧道，确定基本段灯具最佳色温CT
o
；步骤S2，建立隧道色温渐变方程组为：其中：方程(1)为隧道入口段色温渐变方程：D
i
：隧道入口段变色温灯具lamp
i
距离隧道入口的安装距离，为正数；CT
out
：洞外色温实际值；p1、p2和p3：分别为隧道入口段变色温灯具色温的二次项系数、一次项系数和常数项；CT
i
(entrance)：隧道入口段变色温灯具lamp
i
的色温目标值；
方程(2)为隧道出口段色温渐变方程：D
j
：隧道出口段变色温灯具lamp
j
距离隧道出口的安装距离的相反数，为负数；p4、p5和p6：分别为隧道出口段变色温灯具色温的二次项系数、一次项系数和常数项；CT
j
(exit)：隧道出口段变色温灯具lamp
j
的色温目标值；步骤S3，对隧道基本段变色温灯具的色温进行调节，使其色温实际值为基本段灯具最佳色温CT
o
；根据隧道色温渐变方程组，对各个入口段变色温灯具和各个出口段变色温灯具进行调节控制，使每个入口段变色温灯具lamp
i
的色温实际值达到色温目标值CT
i
(entrance)，使每个出口段变色温灯具lamp
j
的色温实际值达到色温目标值CT
j
(exit)。6.根据权利要求5所述的基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统的方法，其特征在于，步骤S1具体为：步骤S1.1，确定基本参数，包括：选择N1个驾驶员作为测试人员；确定色温调整步长λ；确定基本段灯具色温调整点为：CT1,CT2,...,CT
m
；其中，m代表基本段灯具色温调整点的数量；相邻两个基本段灯具色温调整点的差值为步长λ；步骤S1.2，以驾驶员对障碍物的反应时间，作为反应驾驶员视觉行为的关键性参数；步骤S1.3，调整隧道基本段灯具色温为CT1；使N1个驾驶员分别驾车通过隧道，测试各个驾驶员在该色温CT1下对障碍物的反应时间，表示为：对求均值，得到驾驶员在该色温CT1下对障碍物的平均反应时间，表示为步骤S1.4，调整隧道基本段灯具色温为CT2；使N1个驾驶员分别驾车通过隧道，测试各个驾驶员在该色温CT2下对障碍物的反应时间，表示为：对求均值，得到驾驶员在该色温CT2下对障碍物的平均反应时间，表示为依此类推，直到得到驾驶员在色温CT
m
下对障碍物的平均反应时间，表示为步骤S1.5，由此得到m组数据，分别为：在[CT1,CT
m
]范围内，获得驾驶员对障碍物的平均反应时间的最小值，表示为：驾驶员对障碍物的平均反应时间的最小值对应的色温，即为基本段灯具最佳色温CT
o
。7.根据权利要求5所述的基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统的方法，其特征在于，步骤S2中，隧道入口段色温渐变方程通过以下方式获得：步骤S2.1,在每个监控周期内，按设定采样间隔，通过洞外色温检测器，采集到若干个洞外色温实际值；对若干个洞外色温实际值求平均，得到与当前监控周期对应的洞外色温实际平均值；
步骤S2.2，设一共具有k个监控周期，分别为：监控周期T1,T2,...,T
k
；对于n1个入口段变色温灯具lamp
i
，按照距离隧道入口从近到远的距离，分别为：入口段变色温灯具lamp1(entrance),lamp2(entrance),...,lamp
n1
(entrance)；在第1个监控周期T1，洞外色温实际平均值为CT
out
(T1)；获得与洞外色温实际平均值CT
out
(T1)对应的隧道入口段色温第一渐变曲线：在第2个监控周期T2，洞外色温实际平均值为CT
out
(T2)；获得与洞外色温实际平均值CT
out
(T2)对应的隧道入口段色温第二渐变曲线：依此类推在第k个监控周期T
k
，洞外色温实际平均值为CT
out
(T
k
)；获得与洞外色温实际平均值CT
out
(T
k
)对应的隧道入口段色温第k渐变曲线：步骤S2.3，对洞外色温实际平均值CT
out
(T1)对应的隧道入口段色温第一渐变曲线，洞外色温实际平均值CT
out
(T2)对应的隧道入口段色温第二渐变曲线,
…
,洞外色温实际平均值CT
out
(T
k
)对应的隧道入口段色温第k渐变曲线进行拟合，得到隧道入口段色温渐变方程。8.根据权利要求7所述的基于KNX的隧道照明智能色温控制运维系统的方法，其特征在于，步骤S2.2具体为：步骤S2.2.1，对于任意第b个监控周期T
b
，b＝1,2,...,K,洞外色温实际平均值为CT
out
(T
b
)并保持不变；步骤S2.2.2，设置本次监控周期共进行h次试验，试验方法为：第1次试验：调节lamp1(entrance)的色温等于CT
out
(T
b
)，调节的色温等于基本段灯具最佳色温CT
o
，调节lamp1(entrance)到之间的n1‑
2个入口段变色温灯具，使入口段变色温灯具按距离逐渐均匀降低；在此种色温渐变情况下，测试得到驾驶员对障碍物的平均反应时间，表示为第2次试验：调节lamp1(entrance)的色温等于CT
out
(T
b
)
‑
ΔT
b
，其中，ΔT
b
为色温调节步长；调节的色...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔梅梅，张政富，哈元元，金蕊，刘煜宵，杨秀军，
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：