一种基于模糊控制规则的隧道照明系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于模糊控制规则的隧道照明系统及其方法，包括布置在隧道各照明段的LED灯具、调光控制器、采集模块、智能控制算法模块、信号传输线路和传感器协议解析模块。采集模块完成对隧道内外亮度、车流量、车速和隧道能见度信息的采集。采集完成的数据通过信号传输线路上传至传感器协议解析模块完成信号类型的转换，并输入到智能控制算法模块由训练好的BP神经网络模型得到洞内需求亮度的分类预测结果下发至调光控制器，洞内亮度传感器检测当前亮度与分类预测亮度等级是否一致，调光控制器发出调光指令调节LED灯具。本发明专利技术专利基于变化的参数实时调光，保证了驾驶员的安全性，同时也节约了电能。同时也节约了电能。同时也节约了电能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制规则的隧道照明系统及其方法


[0001]本专利技术涉及隧道照明
，尤其涉及一种基于模糊控制规则的隧道照明系统及其方法。

技术介绍

[0002]隧道因其半封闭的结构特性决定了必须人为提供照明，随着隧道数量的持续增加，隧道照明支出的费用也愈来愈多，据统计每年我国隧道照明支出的费用超过50亿元，总体的电能消耗超过运营总耗能的85%。传统隧道照明控制模式仅依据时间或者根据单一相关的参数决定洞内需求亮度；部分节能控制模式仅考虑节能性，未考虑安全性和灯具使用寿命。LED灯具和配套的驱动电路成本较高，仅考虑到电能的降低而频繁的对LED灯具亮度进行调节会导致LED灯具发热，从未导致灯具使用寿命降低。目前应用广泛的时间控制模式和洞外亮度自适应模式消耗大量的电能，造成能源浪费问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于模糊控制规则的隧道照明系统。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，其包括布置在隧道各照明段的LED灯具、调光控制器、采集模块、智能控制算法模块、信号传输线路和传感器协议解析模块；采集模块连接信号传输线路，采集模块分别完成对隧道内外亮度、车流量、车速和隧道能见度信息的采集；信号传输线路连接传感器解析模块并通过传感器解析模块连接智能算法调节模块，采集模块采集到的信号通过信号传输线路发送给传感器协议解析模块，传感器解析模块对采集到的信号进行信号类型转换；智能算法调节模块连接调光控制器；智能算法调节模块基于模糊控制规则分析传感器解析模块传输的数据，完成洞内需求亮度等级分析；调光控制器连接并控制LED照明灯具。
[0005]进一步地，采集模块包括亮度检测仪、微波车检器和能见度检测器，亮度检测仪用于检测洞外实时亮度和实际洞内亮度；微波车检器安装在隧道洞外的入口处，用于检测隧道入口处的车流量和车速；能见度检测器安装在隧道洞外的入口处，用于检测隧道内的能见度值。
[0006]进一步地，用于检测实际洞内亮度的亮度检测仪安装在隧道各照明段穹顶下方。
[0007]进一步地，用于检测洞外实时亮度的传感器安装在接近段起点距离地面高1.5m处，正对正对洞口方向20
°
。
[0008]进一步地，智能算法调节模块利用BP神经网络完成模块的设计，采用寻优算法优化权值和阈值。
[0009]进一步地，微光控制器接收智能算法调节模块发出的指令向LED照明灯具发出调光指令以控制LED照明灯具。
[0010]一种基于模糊控制规则的隧道照明方法，应用于所述的一种基于模糊控制规则的
隧道照明系统，包括以下步骤：步骤1，获取隧道照明关联参数数据，隧道照明关联参数包括隧道内外亮度、车流量、车速和隧道能见度；步骤2，将隧道照明关联参数数据进行信号类型转换；步骤3，转换后的照明关联参数数据输入训练好的BP神经网络模型基于模糊控制规则的得到洞内需求亮度的分类预测结果，并下发至调光控制器；步骤4，获取隧道内亮度传感器检测的当前亮度，判断当前亮度与分类预测结果的亮度等级是否一致；如果是，调光控制器生成调整亮度的调光指令并发送至LED灯具；否则，调光控制器生成保持当前等级的调光指令并发送至LED灯具；步骤5，灯具根据调光指令调整亮度或者保持不变。
[0011]进一步地，步骤3中BP神经网络采用有指导的学习方式进行训练；利用寻优算法对BP神经网络权值和阈值进行优化。
[0012]本专利技术采用以上技术方案，依据隧道外亮度、车流量、车速和隧道能见度这四个实时变化的参数设计洞内需求亮度模糊控制器。依据模糊控制规则输出的洞内需求亮度曲线，完成了洞内需求亮度的等级划分，进行基于实时变化参数的亮度分级控制，具有较好的节能性、安全性和延长灯具使用寿命的效果。本专利技术采用BP神经网络完成对对采样的洞外亮度、车流量、车速和隧道能见度的信息进行分类预测，从而不需要改变传感器采样频率也能够保证调光的及时性和稳定性。
附图说明
[0013]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明；图1为本专利技术一种基于模糊控制规则的隧道照明系统的原理示意图；图2为本专利技术一种基于模糊控制规则的隧道照明方法的流程示意图；图3为智能算法调节模块的智能算法设计原理示意图；图4为采集模块的各类隧道传感器布设示意图。
实施方式
[0014]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0015]如图1至图4之一所示，本专利技术公开了一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，其包括布置在隧道各照明段的LED灯具、调光控制器、采集模块、智能控制算法模块、信号传输线路和传感器协议解析模块；采集模块连接信号传输线路，采集模块分别完成对隧道内外亮度、车流量、车速和隧道能见度信息的采集；信号传输线路连接传感器解析模块并通过传感器解析模块连接智能算法调节模块，采集模块采集到的信号通过信号传输线路发送给传感器协议解析模块，传感器解析模块对采集到的信号进行信号类型转换；智能算法调节模块连接调光控制器；智能算法调节模块基于模糊控制规则分析传感器解析模块传输的数据，完成洞内需求亮度等级分析；调光控制器连接并控制LED照明灯具。
[0016]进一步地，采集模块包括亮度检测仪、微波车检器和能见度检测器，亮度检测仪用于检测洞外实时亮度和实际洞内亮度；微波车检器安装在隧道洞外的入口处，用于检测隧
道入口处的车流量和车速；能见度检测器安装在隧道洞外的入口处，用于检测隧道内的能见度值。
[0017]进一步地，用于检测实际洞内亮度的亮度检测仪安装在隧道各照明段穹顶下方。
[0018]进一步地，用于检测洞外实时亮度的传感器安装在接近段起点距离地面高1.5m处，正对正对洞口方向20
°
。
[0019]进一步地，智能算法调节模块利用BP神经网络完成模块的设计，采用寻优算法优化权值和阈值。
[0020]进一步地，微光控制器接收智能算法调节模块发出的指令向LED照明灯具发出调光指令以控制LED照明灯具。
[0021]一种基于模糊控制规则的隧道照明方法，应用于所述的一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，包括以下步骤：步骤1，获取隧道照明关联参数数据，隧道照明关联参数包括隧道内外亮度、车流量、车速和隧道能见度；步骤2，将隧道照明关联参数数据进行信号类型转换；步骤3，转换后的照明关联参数数据输入训练好的BP神经网络模型基于模糊控制规则的得到洞内需求亮度的分类预测结果，并下发至调光控制器；步骤4，获取隧道内亮度传感器检测的当前亮度，判断当前亮度与分类预测结果的亮度等级是否一致；如果是，调光控制器生成调整亮度的调光指令并发送至LED灯具；否则，调光控制器生成保持当前等级的调光指令并发送至LED灯具；步骤5，灯具根据调光指令调整亮度或者保持不变。
[0022]进一步地，步骤3中BP神经网络采用有指导的学习方式进行训练；利用寻优算法对BP神经网络权值和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，其特征在于：其包括布置在隧道各照明段的LED灯具、调光控制器、采集模块、智能控制算法模块、信号传输线路和传感器协议解析模块；采集模块连接信号传输线路，采集模块分别完成对隧道内外亮度、车流量、车速和隧道能见度信息的采集；信号传输线路连接传感器解析模块并通过传感器解析模块连接智能算法调节模块，采集模块采集到的信号通过信号传输线路发送给传感器协议解析模块，传感器解析模块对采集到的信号进行信号类型转换；智能算法调节模块连接调光控制器；智能算法调节模块基于模糊控制规则分析传感器解析模块传输的数据，完成洞内需求亮度等级分析；调光控制器连接并控制LED照明灯具。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，其特征在于：采集模块包括亮度检测仪、微波车检器和能见度检测器，亮度检测仪用于检测洞外实时亮度和实际洞内亮度；微波车检器安装在隧道洞外的入口处，用于检测隧道入口处的车流量和车速；能见度检测器安装在隧道洞外的入口处，用于检测隧道内的能见度值。3.根据权利要求2所述的一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，其特征在于：用于检测实际洞内亮度的亮度检测仪安装在隧道各照明段穹顶下方。4.根据权利要求2所述的一种基于模糊控制规则的隧道照明系统，其特征在于：用于检测洞外实时亮度的传感器安装在接近段起点距离地面高1.5m处，正对正对洞口方向20

【专利技术属性】
技术研发人员：杜峰，戴志强，张飞扬，
申请(专利权)人：福建理工大学，
类型：发明
国别省市：