CN112883548A - 一种动态隧道调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道照明技术领域，具体公开一种动态隧道调光方法，包括如下步骤：S1：建立动态隧道调光***；S2：在动态隧道调光***中建立动态隧道调光模型；S3：使用动态隧道调光模型进行动态调光，并更新动态隧道调光模型。本发明解决了现有技术存在的智能化程度低、缺乏预先调亮灯光功能以及照明时长恒定的问题。

Description

一种动态隧道调光方法

技术领域

本发明属于隧道照明技术领域，具体涉及一种动态隧道调光方法。

背景技术

隧道照明技术一直是隧道安全管理中非常重要的一环，一方面需要保证隧道照明的安全性和舒适性，又要尽量做到节能环保，因此隧道调光技术应运而生。目前主流的隧道调光技术是通过在隧道内加装雷达和本地控制器用于探测车辆到来，以便在车辆到来时提前点亮前方灯光，离开后熄灭车后灯光，实现“车来灯亮，灯随车走，车走灯灭”的效果，既保证行车安全，又节省灯光能量。

现有技术存在以下缺点：

1)调光过程一般比较简单，智能化程度低，灯光状态根据是否有车只有亮和灭两种状态，并未根据车辆速度、距离等因素动态调整；

2)由于调光设备无记忆性，无法从历史调光数据中预测调光方案，当车辆到来时，可能因为没有预先调亮灯光，导致隧道内突然变亮导致眼睛不适应出现安全隐患；

3)当前调光方案灯光点亮时间是恒定的，当来车速度较低时，可能导致车辆前方照明时长不足，引发安全事故。

发明内容

本发明旨在于至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明目的在于提供一种动态隧道调光方法，用于解决现有技术存在的智能化程度低、缺乏预先调亮灯光功能以及照明时长恒定的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种动态隧道调光方法，包括如下步骤：

S1：建立动态隧道调光***；

S2：在动态隧道调光***中建立动态隧道调光模型；

S3：使用动态隧道调光模型进行动态调光，并更新动态隧道调光模型。

进一步地，步骤S1的具体步骤为：

S1-1：建立动态隧道调光***，在隧道部署可调光设备；

S1-2：使用可调光设备采集车辆样本，得到并储存车辆到达参数；

S1-3：根据车辆到达参数建立到达概率模型。

进一步地，步骤S1-1中，可调光设备包括若干调光灯具、若干雷达和控制器，控制器内部设置有数据库，且控制器分别与若干调光灯具和若干雷达通信连接；

若干调光灯具均匀设置于隧道内部，若干雷达均匀设置于隧道内部。

进一步地，步骤S1-2中，车辆到达参数包括车辆的平均到达数量、平均车速以及平均调光亮度。

进一步地，步骤S1-2中，车辆的平均到达数量的公式为：

式中，λ(t)为车辆的平均到达数量；n为单位天数内来车总数；d为单位天数；t为时间段指示量；

车辆的平均车速的公式为：

式中，δ(t)为车辆的平均车速；n为单位天数内来车总数；t为时间段指示量；v_i为第i辆车的车速；i为车辆指示量；

车辆的平均调光亮度的公式为：

式中，

为车辆的平均调光亮度，初始化为柔和级别γ；

为第i辆车的调光亮度；n为单位天数内来车总数；i为车辆指示量；t为时间段指示量。

进一步地，步骤S1-3中，到达概率模型用于预测各个时间段是否预先点亮初始灯光；

到达概率模型的公式为：

式中，P(n,t)为时间段t内x≤n辆车到达的概率；n为单位天数内来车总数；x为时间段t内到达车辆总数；p(x,t)为时间段t内到达x辆车的概率；λ(t)为车辆的平均到达数量；t为时间段指示量。

进一步地，步骤S2中，动态隧道调光模型的动态调光亮度公式为：

式中，

为动态调光亮度；

为车辆到达参数中的车辆的平均调光亮度；δ(t)为车辆到达参数中的车辆的平均车速；dist为可调光设备中的雷达的最远可探测距离；cdist为雷达的恒定探测距离，为雷达的恒定调光区长度的一半；t为时间段指示量；

为进入恒定调光区的恒定调光亮度；cv为进入恒定调光区的恒定车辆速度；

为恒定调光亮度的获取函数；v为车辆的实时车速；l为车辆与雷达的实时距离。

进一步地，步骤S2中，到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长公式为：

式中，time(v,t)为到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长；r为两个雷达的间隔距离；dist为可调光设备中的雷达的最远可探测距离；v为车辆的实时车速；t为时间段指示量。

进一步地，步骤S3的具体步骤为：

S3-1：使用到达概率模型设置初始灯光；

S3-2：使用动态隧道调光***实时采集到达车辆的实时车速和实时距离；

S3-3：将到达车辆的实时车速和实时距离输入动态隧道调光模型，动态调节灯光亮度；

S3-4：更新动态隧道调光模型。

进一步地，步骤S3-1的具体方法为：当到达概率模型的时间段t内x≤n辆车到达的概率P(n,t)≥φ时将灯光调节至柔和级别γ，min＜γ＜max/2，φ为车辆到达概率阈值，min为最低亮度级别，max为最高亮度级别。

本发明的有益效果为：

1)本发明提出一种动态隧道调光方法，通过引入更多的车辆到达参数，建立科学的调光模型，更好地发挥隧道调光的优势，既能节能环保，又能保证隧道内灯光舒适，保证行车安全，提高了动态隧道调光***的智能化和安全性；

2)可调光设备具有记忆性，保存车辆到达参数，可以从历史数据中预测调光方案，设置有到达概率模型用于预测各个时间段是否预先点亮初始灯光，提高了安全性；

3)根据实时到达车辆的数据动态调节灯光点亮时间，保证每辆车的照明时间足够。

本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是动态隧道调光方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本发明公开的功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本发明阐述的实施例中。

应当理解，本发明使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本发明中被使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出***，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种动态隧道调光方法，包括如下步骤：

S1：建立动态隧道调光***，具体步骤为：

S1-1：建立动态隧道调光***，在隧道部署可调光设备；

可调光设备包括若干调光灯具、若干雷达和控制器，控制器内部设置有数据库，且控制器分别与若干调光灯具和若干雷达通信连接，雷达设置有测速、测距功能，调光灯具灯具的调节级别为0～max，0为熄灭，max为最高功率点亮(最高亮度级别)，本实施例中将级别除以max后归一化到0～1之间；

若干调光灯具均匀设置于隧道内部，若干雷达均匀设置于隧道内部；

S1-2：使用可调光设备采集车辆样本，得到并储存车辆到达参数；

连续记录7～10天车辆到达的时刻和速度，存储到数据库中，以后每来一辆车，都将新来车时刻和速度数据存入本数据库中，以更新历史数据；将一天的时间长度平均分隔为m个时间段，每个时间段长度为n小时，即m*n＝24h，显然对于每天的任意一个时刻，都唯一对应某个时间段t，为了达到较好的调光效果，m≥24，即间隔时间一般少于1个小时，过大的时间间隔会导致较大误差，从而影响调光节能效果；查询数据库的车辆到达记录，得到并储存车辆到达参数；

车辆到达参数包括车辆的平均到达数量、平均车速以及平均调光亮度；

车辆的平均到达数量的公式为：

式中，λ(t)为车辆的平均到达数量；n为单位天数内来车总数；d为单位天数；t为时间段指示量；

车辆的平均车速的公式为：

式中，δ(t)为车辆的平均车速；n为单位天数内来车总数；t为时间段指示量；v_i为第i辆车的车速；i为车辆指示量；

车辆的平均调光亮度的公式为：

式中，

为车辆的平均调光亮度，初始化为柔和级别γ；

为第i辆车的调光亮度；n为单位天数内来车总数；i为车辆指示量；t为时间段指示量；

S1-3：根据车辆到达参数建立到达概率模型；

到达概率模型用于预测各个时间段是否预先点亮初始灯光，为了避免隧道内过于黑暗，即使没有车，可调灯具也应当保持一个较低的亮度(最低亮度级别)，设为min，当有车辆到达时，需要提前点亮灯光，但由于min和动态调光亮度

之间可能存在较大跨度，亮度突变将导致司机不适，因此***车辆到达的概率，当概率到达某阈值时，将提前点亮灯光到某柔和状态，即为柔和级别γ，min＜γ＜max/2；

到达概率模型的公式为：

式中，P(n,t)为时间段t内x≤n辆车到达的概率；n为单位天数内来车总数；x为时间段t内到达车辆总数；p(x,t)为时间段t内到达x辆车的概率；λ(t)为车辆的平均到达数量；t为时间段指示量；

S2：在动态隧道调光***中建立动态隧道调光模型；

动态隧道调光模型的动态调光亮度公式为：

式中，

为动态调光亮度；

为车辆到达参数中的车辆的平均调光亮度；δ(t)为车辆到达参数中的车辆的平均车速；dist为可调光设备中的雷达的最远可探测距离；cdist为雷达的恒定探测距离，为雷达的恒定调光区长度的一半，恒定调光区，进入该区域后，调光亮度将不再随车辆速度和距离发生变化，目的是于提高算法速度，同时为车辆提供更舒适恒定的光源照明效果，提高安全性；t为时间段指示量；

为进入恒定调光区的恒定调光亮度；cv为进入恒定调光区的恒定车辆速度；

为恒定调光亮度的获取函数；v为车辆的实时车速；l为车辆与雷达的实时距离；

到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长公式为：

式中，time(v,t)为到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长；r为两个雷达的间隔距离；dist为可调光设备中的雷达的最远可探测距离；v为车辆的实时车速；t为时间段指示量；

S3：使用动态隧道调光模型进行动态调光，并更新动态隧道调光模型，具体步骤为：

S3-1：使用到达概率模型设置初始灯光，具体方法为：

当到达概率模型的时间段t内x≤n辆车到达的概率P(n,t)≥φ时将灯光调节至柔和级别γ，min＜γ＜max/2，φ为车辆到达概率阈值，本实施例中，φ≥0.6，min为最低亮度级别，max为最高亮度级别；

S3-2：使用动态隧道调光***实时采集到达车辆的实时车速和实时距离；

S3-3：将到达车辆的实时车速和实时距离输入动态隧道调光模型，动态调节灯光亮度；

根据实时采集到达车辆的实时车速和实时距离，获得动态调光亮度

和到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长time(v,t)，并将数据发回至数据库中，由于随着车辆行驶，车辆的实时车速v和车辆与雷达的实时距离l会发生变化，雷达会持续发送最新数据给控制器以便实现动态调光；

S3-4：更新动态隧道调光模型，将该到达车辆的到达时刻、进入恒定调光区的恒定调光亮度

以及恒定车辆速度cv存储至数据库，本时间段车辆总数加1，并重新获取车辆到达参数，即更新动态隧道调光模型。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种动态隧道调光方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：建立动态隧道调光***；

S2：在动态隧道调光***中建立动态隧道调光模型；

S3：使用动态隧道调光模型进行动态调光，并更新动态隧道调光模型。

2.根据权利要求1所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S1的具体步骤为：

S1-1：建立动态隧道调光***，在隧道部署可调光设备；

S1-2：使用可调光设备采集车辆样本，得到并储存车辆到达参数；

S1-3：根据车辆到达参数建立到达概率模型。

3.根据权利要求2所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S1-1中，所述的可调光设备包括若干调光灯具、若干雷达和控制器，控制器内部设置有数据库，且控制器分别与若干调光灯具和若干雷达通信连接；

若干所述的调光灯具均匀设置于隧道内部，若干所述的雷达均匀设置于隧道内部。

4.根据权利要求2所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S1-2中，所述的车辆到达参数包括车辆的平均到达数量、平均车速以及平均调光亮度。

5.根据权利要求4所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S1-2中，车辆的平均到达数量的公式为：

式中，λ(t)为车辆的平均到达数量；n为单位天数内来车总数；d为单位天数；t为时间段指示量；

车辆的平均车速的公式为：

式中，δ(t)为车辆的平均车速；n为单位天数内来车总数；t为时间段指示量；v_i为第i辆车的车速；i为车辆指示量；

车辆的平均调光亮度的公式为：

式中，

为车辆的平均调光亮度，初始化为柔和级别γ；

为第i辆车的调光亮度；n为单位天数内来车总数；i为车辆指示量；t为时间段指示量。

6.根据权利要求2所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S1-3中，所述的到达概率模型用于预测各个时间段是否预先点亮初始灯光；

到达概率模型的公式为：

式中，P(n,t)为时间段t内x≤n辆车到达的概率；n为单位天数内来车总数；x为时间段t内到达车辆总数；p(x,t)为时间段t内到达x辆车的概率；λ(t)为车辆的平均到达数量；t为时间段指示量。

7.根据权利要求1所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S2中，动态隧道调光模型的动态调光亮度公式为：

式中，

为动态调光亮度；

为车辆到达参数中的车辆的平均调光亮度；δ(t)为车辆到达参数中的车辆的平均车速；dist为可调光设备中的雷达的最远可探测距离；cdist为雷达的恒定探测距离，为雷达的恒定调光区长度的一半；t为时间段指示量；

为进入恒定调光区的恒定调光亮度；cv为进入恒定调光区的恒定车辆速度；

为恒定调光亮度的获取函数；v为车辆的实时车速；l为车辆与雷达的实时距离。

8.根据权利要求1所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S2中，到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长公式为：

式中，time(v,t)为到达车辆进入恒定调光区的亮灯时长；r为两个雷达的间隔距离；dist为可调光设备中的雷达的最远可探测距离；v为车辆的实时车速；t为时间段指示量。

9.根据权利要求1所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S3的具体步骤为：

S3-1：使用到达概率模型设置初始灯光；

S3-2：使用动态隧道调光***实时采集到达车辆的实时车速和实时距离；

S3-3：将到达车辆的实时车速和实时距离输入动态隧道调光模型，动态调节灯光亮度；

S3-4：更新动态隧道调光模型。

10.根据权利要求9所述的一种动态隧道调光方法，其特征在于：所述的步骤S3-1的具体方法为：当到达概率模型的时间段t内x≤n辆车到达的概率P(n,t)≥φ时将灯光调节至柔和级别γ，min＜γ＜max/2，φ为车辆到达概率阈值，min为最低亮度级别，max为最高亮度级别。

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