CN115580956B - 一种隧道内各照明段随车智能调光控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道照明技术领域，公开了一种隧道内各照明段随车智能调光控制***及方法，本发明搭建了一种全新的去网关形式的调光控制***，各个节点之间通过蓝牙跳传的方式进行数据传输，中继主要负责本地控制器与节点之间的数据转发，中继与本地控制器之间采用以太网进行通讯，避免了没有移动信号造成数据传输链路断开的问题，而且整个隧道只有两个中继，只需要占用两个网口和两个IP地址，不仅减少了***的布设和维护成本，还使得节点的控制更加可靠；进一步地，本发明还根据洞外亮度值数据，结合车检信息，以及各照明段要求的亮度规范值，实现各照明段采用合适的功率值来点亮灯具，使洞内外亮度差最小，消除黑洞效应，最终达到最佳的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及隧道照明技术领域，尤其涉及隧道内智能调光领域，更具体的说，涉及一种隧道内各照明段随车智能调光控制***及方法。
背景技术
公路隧道照明***在设计时，是按照入口1段、入口2段、过渡1段、过渡2段、基本照明段（超过3.7公里的隧道分基本1段和基本2段）、出口1段、出口2段共7-8个照明段进行设计的。
目前，公路隧道的照明控制方法采用的是比较粗放式的调光方式，主要是根据洞外的亮度值，分为4-6个调光等级统一调整洞内的加强照明段或基本照明段的亮度值。在设计隧道照明时，设计单位会考虑各个照明段光衰、灯具蒙尘、个别灯具故障等因素造成的隧道亮度不足的问题，灯具一般会选择较大的功率，当灯具以额定功率运行时，亮度值都较设计规范值偏大许多。因此，目前的隧道照明调光技术存在以下问题和不足：（1）不能实现随车调光，即使只有一辆车通过，隧道内的灯具也全部点亮至满载，造成大量的无效照明而导致电能的浪费，隧道越长，对电能的浪费就越大；（2）隧道内的灯具通常只有全亮和微亮两种状态，在有车时，灯具被点亮后，其亮度值超过标准值，造成过度照明，从而导致电能浪费，并且车流量越多，浪费越明显。综上，采用现有的粗放式调光控制方式，不仅会引起“白洞”和“黑洞”效应，而过度以及无效照明也会造成能耗的大量浪费。
针对目前粗放式隧道调光技术的缺陷和不足，公开号为CN102685990A，公开日为2012年09月19日的发明专利申请公开了一种可调光隧道 LED 照明节能控制***及方法，其具体的技术方案为：该***包括 LED 隧道灯、PWM 可调光数字电源、区域 PLC控制器、主控 PLC 控制器、第一红外线车检器、第二红外线车检器、第一照度检测器、第二照度检测器、雷达车检器、外部 PLC 控制器。其控制方法，按如下步骤进行 ：1、采集车流量信号 ；2、进行调频调光处理 ；3、定义名称 ；4、调整照明停车视距，5、判定隧道内有无车辆通行并确定隧道入口段亮度 ；6、调节 LED 隧道灯亮度系数。本发明的优点 ：实现了按需照明，远程监控和自动化功能，提高节能效率，监控实时运行电能消耗曲线，实现无人值守，降低了人工成本。
上述现有技术虽然根据隧道内的亮度情况，进而调整隧道内灯具的运行亮度值，在一定程度上解决了隧道照明能耗浪费的问题，但是该***在运行时，只要隧道内出现了车辆，隧道内的灯具是全部被一起点亮的，隧道内的灯具并不能做到“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的动态调光效果，因此节能效果并不是很理想。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题和缺陷，本发明提出了一种隧道内各照明段随车智能调光控制***及方法，通过搭建的全新的随车智能调光控制***，不仅实现了隧道内照明设备“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的动态照明效果，同时还根据洞外亮度值数据，结合车检信息，以及各照明段要求的亮度规范值，实现各照明段采用合适的功率值来点亮灯具，使洞内外亮度差最小，消除黑洞效应，最终达到最佳的节能效果。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种隧道内各照明段随车智能调光控制***，所述***主要包括LED隧道灯、本地控制器、中继、节点、洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器，本地控制器与中继之间采用以太网进行通讯，中继和节点之间采用蓝牙进行通讯，所述洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器采用485总线与中继进行通讯；
所述LED隧道灯安装在隧道内，用于隧道内照明；
所述本地控制器用于接受中继传输的信息并下发指令，本地控制器下发指令至隧道入口处的中继，中继将此指令转发至节点，指令在节点中按照设定的传播方向、传播距离以及跳传间隔进行传递，最后由隧道出口处的中继反馈至本地控制器；
所述中继用于转发节点与本地控制器之间的数据和指令以及根据隧道洞内外的亮度值下发调光控制指令至隧道内的节点，隧道内的入口处和出口处各安装一个中继；
所述洞外亮度传感器，用于检测隧道外的亮度，设置在隧道入口处；
所述洞内亮度传感器，用于检测隧道内的亮度，隧道内入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段分别设置有所述洞内亮度传感器。
在本发明中，***调光可以设计为分段调光以及单灯调光两种模式，两种模式对应的节点结构以及节点布置不同，并且对于不同的隧道内布灯情况，节点布置也略有不同。
分段调光：
对于两侧布灯的隧道，所述节点包括A类节点和B类节点， A类节点既能够对隧道内通行的车辆实施检测，还能够控制与其连接的LED隧道灯，B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯；其中，
A类节点设备布设于隧道行车道的左侧，并且分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米分别设置；B类节点设备布设于隧道行车道的右侧，并且分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米分别设置；节点连接各自侧60米范围内的LED隧道灯；
对于中间布灯的隧道，所述节点为A类节点，A类节点分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，节点连接60米范围内所有的LED隧道灯。
单灯调光：
对于两侧布灯的隧道，所述节点包括A类节点和B类节点， A类节点既能够对隧道内通行的车辆实施检测，还能够控制与其连接的LED隧道灯，B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯；其中，
A类节点设备布设于隧道行车道的左侧，分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，A类节点连接与其距离最近的一个LED隧道灯，隧道内剩余的LED隧道灯处分别布设一个B类节点；
对于中间布灯的隧道，所述节点包括A类节点和B类节点， A类节点既能够对隧道内通行的车辆实施检测，还能够控制与其连接的LED隧道灯，B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯；其中，
A类节点分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，A类节点连接与其距离最近的一个LED隧道灯，隧道内剩余的LED隧道灯处分别布设一个B类节点。
在本发明中，隧道内，各个节点之间通过蓝牙进行通讯。
在本发明中，***中的中继以及隧道内的节点均具有自己的编号，按照隧道入口至出口的顺序对***内的中继和节点依次进行编号。
作为优选地，所述隧道内的节点或中继接收与其相邻编号的前四个和后四个节点发送的蓝牙数据。
一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，所述方法基于上述隧道内各照明段随车智能调光控制***实现，具体包括如下步骤：
本地控制器或节点生成一包数据包，然后将此数据包传输给周围其它设备，周围其它设备收到此数据包后，首先判断数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离和跳传间隔，判断是否应控制对应的LED隧道灯点亮，并且进一步判断是否需要向周围其它设备再次广播传输此包数据；
隧道内的LED隧道灯按照指定的调光比例被点亮，经过设定的亮灯时长后，LED隧道灯的灯光变暗；隧道内其他节点收到后，执行相同的操作，亮灯指令在一个设定的方向上，按照设定的数据传播距离，将此距离范围内的照明设备依次点亮，最终实现隧道内车来灯亮的动态随车调光效果；
洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器分别实时采集隧道外以及隧道内各照明段的实际亮度值，并将上述数据传输至中继，中继根据洞内外的实际亮度值确定每一个照明段内LED隧道灯的调光比例，并生成相应的数据包传输给各照明段内的节点，节点根据该数据包中的数据调节LED隧道灯的运行功率。
作为优选地，所述本地控制器自动生成一包数据后直接通过TCP协议发送给入口处的中继，入口处的中继再存入其存入自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
作为优选地，所述节点自动生成一包数据包存于其自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
作为优选地，所述周围其它设备收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离以及跳传间隔，判断是否应控制对应的LED隧道灯变亮，并且是否需要向周围其它设备再次广播传输此包数据，包括：
步骤a.当设备收到数据包后，首先判断该数据包内的数据头、数据尾以及校验位是否正确，若正确则转入步骤b，否则丢弃此包数据，等待接收下一个广播的数据包；
步骤b.设备根据数据包的数据传输方向，判断自身是否处于数据规定的传输方向上，若是，则转入步骤c，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤c.设备根据数据包的数据传播距离，判断自身是否处于数据传输距离内，若是，则转入步骤d，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤d.设备根据数据包的属性执行相应的操作，并判断自身是否满足跳传间隔，若是，则将此包数据放入自身的缓冲区内，25毫秒后定时器将其取出并通过蓝牙广播出去，周围其它设备收到后，重复以上步骤，数据包按照指定的数据传播方向进行传输，最终反馈至本地控制器；若设备自身不满足跳传间隔，设备不再对该数据包进行后续处理，等待接收下一个广播的数据包；
步骤d1.若设备收到的数据包为故障数据包，则该设备不执行任何指令，直接将该数据包广播给周围其它设备，本地控制器收到故障数据包后提示管理维护人员对隧道内的设备进行维修；
步骤d2.若设备收到的数据包为参数设置数据包，则该设备根据数据包内参数修改指令，将其对应控制的LED隧道灯的参数进行修改；
步骤d3.若设备收到的数据包为车辆检测数据包，则该设备根据数据包内的亮灯指令，将其对应控制的LED隧道灯点亮。
作为优选地，所述中继根据洞内外的实际亮度值确定每一个照明段内LED隧道灯的调光比例，并生成相应的数据包传输给各照明段内的节点，节点根据该数据包中的数据调节LED隧道灯的运行功率，包括：
中继接收洞外传感器以及洞内传感器传输的数据后，根据下列拟合公式计算出不同照明段内LED隧道灯的调光比例
其中，
为隧道内实际亮度值，
为隧道内LED隧道灯的调光比例，
为隧道外
实际亮度值；
中继生成一包数据包存于自身的数据缓冲区内，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围的节点，所述节点收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离、跳传间隔以及数据体内容，判断是否应该调节对应的LED隧道灯的运行功率。
作为优选地，所述节点收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离以及跳传间隔，判断是否应该调节对应的LED隧道灯的运行功率，包括：
步骤e.节点根据数据包的数据传输方向，判断自身是否处于数据规定的传输方向上，若是，则转入步骤f，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤f.节点根据数据包的数据传播距离，判断自身是否处于数据传输距离内，若是，则转入步骤g，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤g. 节点根据数据包的属性执行相应的操作，节点首先根据数据包内数据体内容所包括的作用照明段，判断自身所处照明段是否与其相同，若不同则跳转至步骤h，若相同则根据数据体内容所包括的调光比例参数调节对应的LED隧道灯的运行功率；
步骤h.节点判断自身是否满足跳传间隔，若是，则将此包数据放入自身的缓冲区内，25毫秒后定时器将其取出并通过蓝牙广播出去，周围其它设备收到后，重复以上步骤，数据包按照指定的数据传播方向进行传输，最终反馈至本地控制器；若节点自身不满足跳传间隔，则不再对该数据包进行后续处理，等待接收下一个广播的数据包。
作为优选地，设备收到数据包后，若判断自身内部数据缓冲区有相同的数据包，则将该包数据丢弃，并同时将自身内部数据缓冲区相同的数据包删除。
作为优选地，所述参数修改指令包括LED隧道灯亮灯时长指令、LED隧道灯亮度等级调节指令以及关闭随车调光指令。
本发明的有益效果：
（1）本发明实现了隧道内照明设备“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的动态照明效果，同时还根据洞外亮度值数据，结合车检信息，以及各照明段要求的亮度规范值，实现各照明段采用合适的功率值来点亮灯具，使洞内外亮度差最小，消除了黑洞效应，在安全行驶和舒适照明的情况下，杜绝了过度和无效照明带来的能耗浪费，达到了最佳的节能效果。
（2）本发明对隧道内各个照明段的灯具进行精细化的控制，不仅节能效果明显，同时也延长了隧道内灯具的使用寿命，减少了碳排放。
（3）本发明的随车智能调光控制***摒弃了传统的节点+网关的形式，搭建了一种全新的去网关形式的调光控制***，各个节点之间通过蓝牙跳传的方式进行数据传输，中继主要负责本地控制器与节点之间的数据转发，中继与本地控制器之间采用以太网进行通讯，避免了没有移动信号造成数据传输链路断开的问题，而且整个隧道只有两个中继，只需要占用两个网口和两个IP地址，不仅减少了***的布设成本和维护成本，还使得节点的控制更加可靠。
（4）本发明的随车智能调光控制***可以在没有移动信号的隧道内实施，不会影响数据的传输与节点的控制，***的适用性更强。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本发明随车智能调光控制***架构图；
附图中：
附图中：ZL1、ZL2为中继；JD1-JDn为节点；LED1-LEDn为LED隧道灯；S1为洞外亮度传感器；S2为洞内亮度传感器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明发明目的的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
目前，公路隧道的照明控制方法采用的是比较粗放式的调光方式，主要是根据洞外的亮度值，分为4-6个调光等级统一调整洞内照明段的亮度值。而在设计隧道照明时，设计单位会考虑各个照明段光衰、灯具蒙尘、个别灯具故障等因素造成的隧道亮度不足的问题，灯具一般会选择较大的功率，当灯具以额定功率运行时，亮度值都较设计规范值偏大许多。因此，目前的隧道照明调光技术存在以下问题和不足：（1）不能实现随车调光，即使只有一辆车通过，隧道内的灯具也全部点亮至满载，造成大量的无效照明而导致电能的浪费，隧道越长，对电能的浪费就越大；（2）隧道内的灯具通常只有全亮和微亮两种状态，在有车时，灯具被点亮后，其亮度值超过标准值，造成过度照明，从而导致电能浪费，并且车流量越多，浪费越明显。综上，采用现有的粗放式调光控制方式，不仅会引起“白洞”和“黑洞”效应，而过度以及无效照明也会造成能耗的大量浪费。
基于此，本发明的实施例提出了一种隧道内各照明段随车智能调光控制***及方法，通过搭建随车智能调光控制***，不仅实现了隧道内照明设备“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的动态照明效果，同时还根据洞外亮度值数据，结合车检信息，以及各照明段要求的亮度规范值，实现各照明段采用合适的功率值来点亮灯具，使洞内外亮度差最小，消除黑洞效应，最终达到最佳的节能效果。
为了便于对本发明技术方案进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种隧道内各照明段随车智能调光控制***进行详细的介绍。
在本实施例中，本发明首先将隧道全长从入口至出口的顺序，将隧道大致分为了入口照明段、过渡照明段、中间照明段以及出口照明段这四个大段，进一步地，又将入口照明段分为了入口照明一段和入口照明二段，过渡照明段又被细分为过渡照明一段和过渡照明二段，出口照明段又被划分为出口照明一段和出口照明二段。
本发明的实施例公开了一种隧道内各照明段随车智能调光控制***，参照说明书附图1所示，所述智能调光控制***主要包括LED隧道灯、本地控制器、中继、节点、洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器，本地控制器与中继之间采用以太网进行通讯，中继和节点之间采用蓝牙进行通讯，所述洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器采用485总线与中继进行通讯，其中：
所述LED隧道灯沿隧道长度方向安装在隧道顶部，用于实现隧道内的照明，给隧道内的驾驶员提供良好的照明视线；
所述本地控制器用于接受中继传输的信息并下发指令，本地控制器下发指令至隧道入口处的中继，中继将此指令转发至节点，指令在节点中按照设定的传播方向、传播距离以及跳传间隔进行传递，最后由隧道出口处的中继反馈至本地控制器；
所述中继包括以太网模块和蓝牙芯片，主要用于转发节点与本地控制器之间的数据和指令，以及根据隧道洞内外的亮度值下发调光控制指令至隧道内的节点，隧道内的入口处和出口处各安装一个中继；
所述洞外亮度传感器，用于检测隧道外的亮度，设置在隧道入口处；
所述洞内亮度传感器，用于检测隧道内的亮度，隧道内入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段分别设置有所述洞内亮度传感器。
在本发明中，***调光可以设计为分段调光以及单灯调光两种模式，两种模式对应的节点结构以及节点布置不同，并且对于不同的隧道内布灯情况，节点布置也略有不同。
分段调光：
对于两侧布灯的隧道，所述节点包括A类节点和B类节点， A类节点既能够对隧道内通行的车辆实施检测，还能够控制与其连接的LED隧道灯，B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯；其中，
A类节点设备布设于隧道行车道的左侧，并且分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米分别设置；B类节点设备布设于隧道行车道的右侧，并且分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米分别设置；节点连接各自侧60米范围内的LED隧道灯；
对于中间布灯的隧道，所述节点为A类节点，A类节点分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，节点连接60米范围内所有的LED隧道灯。
单灯调光：
对于两侧布灯的隧道，所述节点包括A类节点和B类节点， A类节点既能够对隧道内通行的车辆实施检测，还能够控制与其连接的LED隧道灯，B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯；其中，
A类节点设备布设于隧道行车道的左侧，分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，A类节点连接与其距离最近的一个LED隧道灯，隧道内剩余的LED隧道灯处分别布设一个B类节点；
对于中间布灯的隧道，所述节点包括A类节点和B类节点， A类节点既能够对隧道内通行的车辆实施检测，还能够控制与其连接的LED隧道灯，B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯；其中，
A类节点分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，A类节点连接与其距离最近的一个LED隧道灯，隧道内剩余的LED隧道灯处分别布设一个B类节点。
在本发明中，隧道内，各个节点之间通过蓝牙进行通讯。
在本实施例中，需要说明的是，隧道两侧布灯时，通常左右两侧的隧道LED灯是呈对称布置的。
在本实施例中，***中的中继以及隧道内的节点均具有自己的编号，按照隧道入口至出口的顺序对***内的中继和节点依次进行编号。
在本实施例中，需要说明的是，A类节点为雷达型节点，带有调光控制器和车辆探测器，A类节点不仅能够控制隧道内LED灯的点亮、亮度等级等，同时还能够对隧道内的车辆进行检测；进一步地，B类节点为普通节点，带有调光控制器，B类节点只能够控制隧道内LED灯的点亮、亮度等级等，不能够检测隧道内的车辆。A类节点和B类节点都是现有技术，能够通过市面购买得到。
在本实施例中，还需要说明的是，在对***中的设备进行编号时，通常按照数字从大到小的顺序进行编号，并且按照隧道入口处到出口的顺序依次对中继和节点进行编号。
对于中间布灯的隧道，编号较为简单直接，隧道入口处的中继编号为1001，隧道入口处的第一个隧道LED灯所对应的第一个节点其编号为1000，第二个隧道LED灯所对应的第二个节点的编号为999，第三个隧道LED灯所对应的第三个节点的编号为998，第四个隧道LED灯所对应的四个节点的编号为997，第五个隧道LED灯所对应的第五个节点的编号为996，依次类推，出口处的中继在***中其编号是在最末尾的，是最小的。
对于两侧布灯的隧道，在编号时，隧道入口处的中继编号为1001，隧道内入口处的第一个A类节点其编号为1000，第一个B类节点的编号为999，第二个A类节点的编号为998，第二个B类节点的编号为997，第三个A类节点的编号为996，第三个B类节点的编号为995，依次类推，隧道中位于隧道左右两侧的的A类节点和B类节点交叉进行编号；同理，出口处的中继在***中其编号是在最末尾的，是最小的。
因此，本实施例中，在对隧道内节点进行编号时，A类节点和B类节点按照入口至出口的顺序统一进行编号，与节点类型，以及所处的隧道段没有关系。
在本实施例中，节点或中继利用蓝牙的白名单过滤策略，使其只能够接收到与其相邻的前四个和后四个设备的蓝牙数据，其他数据则被过滤掉，从而防止数据过多对控制器扫描和解析数据造成很大的负荷，导致在处理有效数据时不及时。
在本实施中，当节点或中继收到一包蓝牙数据后，对数据按照规定的数据协议进行解析，看是否是符合协议的数据，如果不符合则舍弃该包数据，如果是符合的，则从数据包中解析出数据来源、数据传播方向、数据传播距离以及数据包属性等信息，设备收到数据包后，首先与其内部自身缓冲区中的数据进行比较，判断是否存在相同的数据包，如果存在有相同的数据包，则将该包数据丢弃，并同时将自身内部缓冲区相同的数据包删除，如果缓存区没有这包数据，那么则需要根据数据包的数据传播方向、数据传播距离以及数据包属性执行相应的操作，最终实现隧道内照明设备“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走”的动态照明效果。
进一步地，设置在隧道内和隧道外的亮度传感器实时监测当前的亮度值，并将数据传输至中继，中继接收上述数据后生成相应的数据包，该数据包分别通过以太网以及蓝牙传输给本地控制器和节点，本地控制器收到数据包后在终端进行显示，节点收到该数据包后，根据数据包内的数据执行相应的动作，将其对应控制的LED隧道照明灯的运行功率调至指定的功率，从而使洞内外亮度差最小，消除黑洞效应，在安全行驶和舒适照明的情况下，杜绝了过度和无效照明带来的能耗浪费，达到了最佳的节能效果。
在本实施例中，需要说明的是，节点或中继收到的蓝牙数据包内包括数据头、包属性、数据来源、数据跳传间隔、数据传输方向、数据传输距离、指令动作、校验位、数据尾以及数据体内容等信息。
在本实施例中，数据头用于判断是否是每包数据的第一位，以此数据作为基准，才能找出第二位、第三位等数据，数据尾用于表示接收到一包完整的数据，校验位用于判断此包数据在传输过程中有没有发生传输错误的情况。因此，在本实施例中，判断是否为符合协议的数据是指根据蓝牙数据包内的数据头、数据尾以及校验位信息判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，如果没有问题，再执行下一步操作，否则直接丢弃该数据包。
在本实施例中，数据传输方向、数据传输距离以及数据跳传间隔可以根据自身的需求进行设定。其中，数据传输方向分为正向和反向，按照通常的规则，一般从隧道入口至出口称之为正向，反之则为反向，数据的传输方向一般设置为从隧道入口至隧道出口的正向传输；数据传输距离是指该数据能够传输多少个节点，超过此距离就不再传输，例如编号为88的雷达型节点（即A类节点）检测到车辆后，发起一包包属性为车辆检测的车辆检测数据包，数据包中的数据传输距离为10，传输方向为正向，那么这包数据只会被传输至编号为88-10=78的节点处，隧道内编号小于78的节点则不跳传此数据包，并且也不执行该数据包包含的指令动作；进一步地，跳传间隔是指此包数据是在节点之间挨个传播，还是间隔多少个节点进行传播，处于两个数据跳传节点之间的中间节点则不跳传，例如，跳传间隔设置为1则表示此包数据是在节点之间挨个进行传播的，而跳传间隔设置为4，则表示此包数据间隔4个节点进行传播，通常情况下，为满足隧道内的照明要求，在隧道动态调光工作模式下，执行亮灯指令时，车辆检测数据包是在节点间挨个依次传播的。
在本实施例中，还需要说明的是，数据来源是指此包数据是由哪一个设备生成的，则用此设备的编号进行表示。
在本实施例中，包属性是用于表示此包数据是检测到车辆的车辆检测数据包还是设备报修的故障数据包，或者是参数设置数据包，又或者是调光数据包等其它的数据包。
在本实施例中，需要说明的是，车辆检测数据包一般是由隧道内设置的A类雷达型节点检测到车辆后所发出的，参数设置数据包一般是由本地控制器下发的，而对于故障数据包，隧道内的所有节点均可以生成；调光数据包则是由中继所生成的。
基于同一发明构思，本发明的实施方式中还公开了一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，该方法是基于上述隧道内去网关的物联网随车调光***实现的。具体的，所述调光方法具体如下。
本地控制器或节点生成一包数据包，然后将此包数据传输给周围其它设备，周围其它设备收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离以及跳传间隔，判断是否应控制对应的LED隧道灯变亮，并且是否需要向周围其它设备再次广播传输此包数据；
隧道内的LED隧道灯被点亮，经过设定的亮灯时长后，LED隧道灯的灯光变暗；隧道内其他节点收到后，执行相同的操作，亮灯指令在一个设定的方向上，按照设定的数据传播距离，将此距离范围内的照明设备依次点亮，最终实现隧道内车来灯亮的动态随车调光效果；
洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器分别实时采集隧道外以及隧道内各照明段的实际亮度值，并将上述数据传输至中继，中继根据洞内外的实际亮度值确定每一个照明段内LED隧道灯的调光比例，并生成相应的数据包传输给各照明段内的节点，节点根据该数据包中的数据调节LED隧道灯的运行功率。
在本实施例中，需要说明的是，亮度传感器在传输数据至中继时，采用就近原则进行数据传输。
在本实施例中，需要说明的是，若数据包是本地控制器生成并下方的，那么本地控制器自动生成数据包后，直接通过TCP协议发送给入口处的中继，入口处的中继再存入其自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
在本实施例中，还需要说明的是，若数据包是由节点生成并下方的，那么节点自动生成数据包后，该数据包会存于其自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
在本实施例中，还需要进一步说明的是，若数据包是由中继生成并下发的，那么中继将该数据包直接通过TCP协议发送给本地控制器，然后中继又将该数据包存入其自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
在本实施例中，所述周围其它设备收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离以及跳传间隔，判断是否应控制对应的LED隧道灯变亮，并且是否需要向周围其它设备再次广播传输此包数据，具体包括如下内容：
步骤a.当设备收到数据包后，首先判断该数据包内的数据头、数据尾以及校验位是否正确，若正确则转入步骤b，否则直接丢弃此包数据，等待接收下一个广播的数据包。
步骤b.设备根据数据包的数据传输方向，判断设备自身是否处于数据规定的传输方向上，若是，则转入步骤c，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包。
在本实施例中，需要说明的是，判断设备自身是否处于数据规定的传输方向上，具体如下：
若数据包的传输方向为正向时，设备判断自身编号是否小于数据来源的编号，若小于则表述该设备处于数据规定的传输方向，否则表示该设备不处于数据传输方向；
当数据包的传输方向为反向时，设备判断自身编号是否大于数据来源的编号，若大于则表述该设备处于数据规定的传输方向，否则表示该设备不处于数据传输方向。
步骤c.设备根据数据包的数据传播距离，设备判断自身是否处于数据传输距离内，若是，则转入步骤d，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包。
在本实施例中，需要说明的是，设备判断自身是否处于数据传输距离内，具体如下：
判断设备自身编号是否大于数据来源编号减去数据传输距离的绝对值，若大于，则表示该设备处于数据传输距离内，否则表示该设备不处于数据传输距离内。
步骤d.设备根据数据包的属性执行相应的操作，并判断自身是否满足跳传间隔，若是，则将此包数据放入自身的缓冲区内，25毫秒后定时器将其取出并通过蓝牙广播出去，周围其它设备收到后，重复以上步骤，数据包按照指定的数据传播方向进行传输，最终反馈至本地控制器；若设备自身不满足跳传间隔，在设备执行相应的操作后，设备不再对该数据包进行后续处理，等待接收下一个广播的数据包；
步骤d1.若设备收到的数据包为故障数据包，则该设备不执行任何指令，直接将该数据包广播给周围其它设备，本地控制器收到故障数据包后提示管理维护人员对隧道内的设备进行维修；
步骤d2.若设备收到的数据包为参数设置数据包，则该设备根据数据包内参数修改指令，将其对应控制的LED隧道灯的参数进行修改；
步骤d3.若设备收到的数据包为车辆检测数据包，则该设备根据数据包内的亮灯指令，将其对应控制的LED隧道灯点亮。
进一步地，所述参数修改指令包括LED隧道灯亮灯时长指令、LED隧道灯亮度等级调节指令以及关闭随车调光指令。
在本实施例中，需要说明的是，参数设置数据包以及故障数据包所设置的数据传播距离以及跳传间隔一般都设置的比较大，例如跳传间隔可以设置为4，这样既可以满足每个节点均能生效此设置，同时还能够加快数据包的传播速度。而对于车辆检测数据包来说，数据传播距离一般都设置的比较小，并且出数据包是在节点之间挨个进行传播的，不会间隔节点进行传播。
在本实施例中，当节点或者节点所对应控制的LED隧道灯出现故障时，节点均会生成相应的故障数据包，并按照上述流程将故障数据反馈至本地控制器。
在本实施例中，所述中继根据洞内外的实际亮度值确定每一个照明段内LED隧道灯的调光比例，并生成相应的数据包传输给各照明段内的节点，节点根据该数据包中的数据调节LED隧道灯的运行功率，包括：
中继接收洞外传感器以及洞内传感器传输的数据后，根据下列拟合公式计算出不同照明段内LED隧道灯的调光比例
其中，
为隧道内各照明段实际亮度值，
为隧道内各照明段LED隧道灯的调光
比例，
为隧道外实际亮度值；
中继生成一包数据包存于自身的数据缓冲区内，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围的节点，所述节点收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离、跳传间隔以及数据体内容，判断是否应该调节对应的LED隧道灯的运行功率。
进一步地，所述节点收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离、跳传间隔以及数据体内容，判断是否应该调节对应的LED隧道灯的运行功率，包括：
步骤e.节点根据数据包的数据传输方向，判断自身是否处于数据规定的传输方向上，若是，则转入步骤f，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤f.节点根据数据包的数据传播距离，判断自身是否处于数据传输距离内，若是，则转入步骤g，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤g.节点根据数据包的属性执行相应的操作，节点首先根据数据包内数据体内容所包括的作用照明段，判断自身所处照明段是否与其相同，若不同则跳转至步骤h，若相同则根据数据体内容所包括的调光比例参数调节对应的LED隧道灯的运行功率；
步骤h.节点判断自身是否满足跳传间隔，若是，则将此包数据放入自身的缓冲区内，25毫秒后定时器将其取出并通过蓝牙广播出去，周围其它设备收到后，重复以上步骤，数据包按照指定的数据传播方向进行传输，最终反馈至本地控制器；若节点自身不满足跳传间隔，则不再对该数据包进行后续处理，等待接收下一个广播的数据包。
在本实施例中，需要说明的是，设备不再对该数据包进行后续处理，是指设备不会将该数据包存入自身的缓冲区内，也就不会再向外广播该数据包。
在本实施例中，需要说明的是，判断自身是否满足跳传间隔，具体如下：
设备首先从蓝牙协议中解析出此包数据的直接来源（调用官方API即可），数据直接来源是指该包数据是由谁发出来的，用发出该数据包设备的编号进行表示；设备判断自身编号是否等于数据直接来源编号减去跳传间隔的绝对值，若等于，则表示该设备满足跳传间隔要求，该设备会将接收到的数据包存入自身的缓冲区内，并定时将该数据包广播出去。
在本实施例中，需要说明的是，所述设备是指代***中的中继或者节点。
在本实施例中，需要说明的是，由于本地控制器生成的数据包直接通过以太网（TCP）发送给中继，中继再存入其数据缓冲区内，然后定时通过蓝牙的方式广播出去，中继作为蓝牙传输链路的首个设备，***中，本地控制器下方的数据包其数据来源就认为是中继，那么数据来源的编号就是对应中继的编号。
进一步地，当设备收到数据包后，若判断自身内部数据缓冲区有相同的数据包，则将该包数据丢弃，并同时将自身内部数据缓冲区相同的数据包删除。
在本实施中，收到与自身数据缓冲区相同的数据包表示自身广播出去的数据已经被符合要求的设备正确接收和处理，自身便不再需要广播此包数据了，所以删除自身缓冲区内相同的数据包。这一步骤保证了数据传输的可靠性，因为蓝牙广播方式是不可靠的通讯方式，自身设备广播一包数据后，不能保证100%的被其它设备正确接收到，所以通过25毫秒循环广播同一包数据多次，直至检测到有其它设备广播出相同的数据包，此时认为数据被可靠传播出去。
在本实施例中，还需要说明的是，在进行调光前，需测量该隧道所用各种功率灯具本身支持的可调光范围，确定出各种灯具最高和最低（不灭）的可调光比例（如最高87%，最低10%），同时需采集隧道内各照明段在不同调光比例（10%-100%）下路面的亮度值，通过拟合算法，得出每个照明段在有车时满足设计亮度值时的最高调光比例，以及无车时灯具本身所能调节的最低调光比例，并将各照明段的调光参数设置到不同照明段的调光控制器内，再根据洞外亮度值，实现对各个照明段亮度值的实时动态调节。
在本实施例中，通过拟合算法得到得出每个照明段在有车时满足设计亮度值时的最高调光比例，以及无车时灯具本身所能调节的最低调光比例为常规的数学方法，在此就不再赘述。
最后，本发明的智能调光调光控制***及方法目前已经在青海岘子隧道得到了实践应用，该隧道于2016年底开通，通车运营期间只对损坏的部分灯具进行过更换。该隧道洞外亮度值的设计值为3300cd/m2，隧道入口段的设计亮度值为82.5cd/m2，而实际测得左洞在灯具全部开启时采集的路面亮度值为187.93cd/m2，右洞的路面亮度值为：347.82cd/m2，虽然灯具已经使用5年了（2020年曾更换过部分灯具），灯具全开的路面亮度值仍远远大于设计的亮度值。
我们分别按照调光灯具将灯具开启到100%，90%，80%、70%，分别测得各照明段路面的亮度值，根据拟合公式计算，左洞有车时最高调光（按照0-100分级）比例设置为68.79%，右洞最高调光比例设置为47.7%，即可满足设计规范值，因此可将此调光比例设置为左右洞最高的调光比例，即平时有车时并不需要将灯具开启到100%，这样不仅能大大节省照明费用，也不会因入口段亮度值太大，造成炫光和“白洞”效应。同时因灯具长期处于较低能耗状态，也能正向延长灯具本身的寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种隧道内各照明段随车智能调光控制***，其特征在于，所述***包括LED隧道灯、本地控制器、中继、节点、洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器，本地控制器与中继之间采用以太网进行通讯，中继和节点之间采用蓝牙进行通讯，所述洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器采用485总线与中继进行通讯；
所述LED隧道灯安装在隧道内，用于隧道内照明；
所述本地控制器用于接受中继传输的信息并下发指令，本地控制器下发指令至隧道入口处的中继，中继将此指令转发至节点，指令在节点中按照设定的传播方向、传播距离以及跳传间隔进行传递，最后由隧道出口处的中继反馈至本地控制器；所述跳传间隔是指指令间隔多少个节点进行传播，满足跳传间隔的节点通过蓝牙将指令广播给周围其它设备；
所述中继用于转发节点与本地控制器之间的数据和指令，以及根据隧道洞内外的亮度值下发调光控制指令至隧道内的节点，隧道内的入口处和出口处各安装一个中继；
所述节点包括A类节点和B类节点，所述A类节点用于对隧道内通行的车辆实施检测以及控制与其连接的LED隧道灯，所述B类节点用于控制与其连接的LED隧道灯，各个节点之间通过蓝牙进行通讯；
对于两侧布灯的隧道，A类节点设备布设于隧道行车道的左侧，分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，A类节点连接与其距离最近的一个LED隧道灯，隧道内剩余的LED隧道灯处分别布设一个B类节点；
对于中间布灯的隧道，A类节点分别在入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段的开始位置处以及各个照明段内每间隔60米设置，A类节点连接与其距离最近的一个LED隧道灯，隧道内剩余的LED隧道灯处分别布设一个B类节点；
所述洞外亮度传感器，用于检测隧道外的亮度，设置在隧道入口处；
所述洞内亮度传感器，用于检测隧道内的亮度，隧道内入口照明一段、入口照明二段、过渡照明一段、过渡照明二段、中间照明段、出口照明一段和出口照明二段分别设置有所述洞内亮度传感器；
***中的中继以及隧道内的节点均具有自己的编号，按照隧道入口至出口的顺序对***内的中继和节点依次进行编号。
2.根据权利要求1所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制***，其特征在于，隧道内的节点或中继接收与其相邻编号的前四个和后四个节点发送的蓝牙数据。
3.一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1或2所述的隧道内各照明段随车智能调光控制***实现，具体如下：
本地控制器或节点生成一包数据包，然后将此数据包传输给周围其它设备，周围其它设备收到此数据包后，首先判断数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离和跳传间隔，判断是否应控制对应的LED隧道灯点亮，并且进一步判断是否需要向周围其它设备再次广播传输此包数据；
隧道内的LED隧道灯按照指定的调光比例被点亮，经过设定的亮灯时长后，LED隧道灯的灯光变暗；隧道内其他节点收到后，执行相同的操作，亮灯指令在一个设定的方向上，按照设定的数据传播距离，将此距离范围内的照明设备依次点亮，最终实现隧道内车来灯亮的动态随车调光效果；
洞外亮度传感器以及洞内亮度传感器分别实时采集隧道外以及隧道内各照明段的实际亮度值，并将上述数据传输至中继，中继根据洞内外的实际亮度值确定每一个照明段内LED隧道灯的调光比例，并生成相应的数据包传输给各照明段内的节点，节点根据该数据包中的数据调节LED隧道灯的运行功率。
4.根据权利要求3所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述本地控制器自动生成一包数据后直接通过TCP协议发送给入口处的中继，入口处的中继再存入其存入自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
5.根据权利要求3所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述节点自动生成一包数据包存于其自身的数据缓冲区中，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围其它设备。
6.根据权利要求3所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述周围其它设备收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离以及跳传间隔，判断是否应控制对应的LED隧道灯变亮，并且是否需要向周围其它设备再次广播传输此包数据，包括：
步骤a.当设备收到数据包后，首先判断该数据包内的数据头、数据尾以及校验位是否正确，若正确则转入步骤b，否则丢弃此包数据，等待接收下一个广播的数据包；
步骤b.设备根据数据包的数据传输方向，判断自身是否处于数据规定的传输方向上，若是，则转入步骤c，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤c.设备根据数据包的数据传播距离，判断自身是否处于数据传输距离内，若是，则转入步骤d，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤d.设备根据数据包的属性执行相应的操作，并判断自身是否满足跳传间隔，若是，则将此包数据放入自身的缓冲区内，25毫秒后定时器将其取出并通过蓝牙广播出去，周围其它设备收到后，重复以上步骤，数据包按照指定的数据传播方向进行传输，最终反馈至本地控制器；若设备自身不满足跳传间隔，设备不再对该数据包进行后续处理，等待接收下一个广播的数据包；
步骤d1.若设备收到的数据包为故障数据包，则该设备不执行任何指令，直接将该数据包广播给周围其它设备，本地控制器收到故障数据包后提示管理维护人员对隧道内的设备进行维修；
步骤d2.若设备收到的数据包为参数设置数据包，则该设备根据数据包内参数修改指令，将其对应控制的LED隧道灯的参数进行修改；
步骤d3.若设备收到的数据包为车辆检测数据包，则该设备根据数据包内的亮灯指令，将其对应控制的LED隧道灯点亮。
7.根据权利要求3所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述中继根据洞内外的实际亮度值确定每一个照明段内LED隧道灯的调光比例，并生成相应的数据包传输给各照明段内的节点，节点根据该数据包中的数据调节LED隧道灯的运行功率，包括：
中继接收洞外传感器以及洞内传感器传输的数据后，根据下列拟合公式计算出不同照明段内LED隧道灯的调光比例
其中，
为隧道内实际亮度值，
为隧道内LED隧道灯的调光比例，
为隧道外实际亮度值；
中继生成一包数据包存于自身的数据缓冲区内，定时器每25毫秒从数据缓冲区中取出一包数据，并将此包数据利用蓝牙广播给周围的节点，所述节点收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离、跳传间隔以及数据体内容，判断是否应该调节对应的LED隧道灯的运行功率。
8.根据权利要求7所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述节点收到此包数据后，首先判断此数据包内的数据是否完整以及传输过程是否出错，然后根据数据包的属性、数据传输方向、数据传播距离、跳传间隔以及数据体内容，判断是否应该调节对应的LED隧道灯的运行功率，包括：
步骤e.节点根据数据包的数据传输方向，判断自身是否处于数据规定的传输方向上，若是，则转入步骤f，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤f.节点根据数据包的数据传播距离，判断自身是否处于数据传输距离内，若是，则转入步骤g，否则不再进行后续处理并将此包数据丢弃，等待接收下一个广播的数据包；
步骤g.节点根据数据包的属性执行相应的操作，节点首先根据数据包内数据体内容所包括的作用照明段，判断自身所处照明段是否与其相同，若不同则跳转至步骤h，若相同则根据数据体内容所包括的调光比例参数调节对应的LED隧道灯的运行功率；
步骤h.节点判断自身是否满足跳传间隔，若是，则将此包数据放入自身的缓冲区内，25毫秒后定时器将其取出并通过蓝牙广播出去，周围其它设备收到后，重复以上步骤，数据包按照指定的数据传播方向进行传输，最终反馈至本地控制器；若节点自身不满足跳传间隔，则不再对该数据包进行后续处理，等待接收下一个广播的数据包。
9.根据权利要求3所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，设备收到数据包后，若判断自身内部数据缓冲区有相同的数据包，则将该包数据丢弃，并同时将自身内部数据缓冲区中相同的数据包删除。
10.根据权利要求6所述的一种隧道内各照明段随车智能调光控制方法，其特征在于，所述参数修改指令包括LED隧道灯亮灯时长指令、LED隧道灯亮度等级调节指令以及关闭随车调光指令。
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