一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统。


背景技术：

2.公路隧道的照明与行车安全息息相关，隧道内的照度采集和监控对隧道的交通安全起着至关重要的作用。目前的隧道照明系统，为了兼顾道路行车安全和绿色环保，将隧道内的照明划分为多个分段：入口段、过渡段、中间段和出口段，根据不同的隧道长度可对分段进行优化调整；通过采集隧道内的照度及隧道外的亮度信息调整不同分段的照明亮度，增加驾驶员的视觉舒适性，保障道路行车安全。
3.经过专利检索发现，公开号：cn106644062b，公开日2019-02-05，提出了一种隧道照度探测装置，包括：光照度测量探头，光照度测量探头包括受光面，光照度测量探头连接着数据线和防水端子，所述隧道照度探测装置还包括固定在隧道墙面上的安装罩，所述光照度测量探头有多个，沿水平方向直线排列地固定在安装罩内；所述安装罩包括盖板和支架，所述支架固定在隧道墙面上，所述支架的后端板上设有出线孔，所述盖板上设有多个透光孔，每个所述透光孔正对着相应所述光照度测量探头的所述受光面；该装置在隧道墙壁固定位置安装，通过单个装置内的多个照度测量探头实现照度检测，其对隧道内照度监测的范围较小，无法大面积覆盖。
4.经过专利检索发现，公开号：cn112504443a，公开日2021-03-16，提出了一种快速检测隧道照度测量系统，包括：照度测量设备，还包括定位装置、移动装置，所述照度测量设备、定位装置安装在所述移动装置上，所述照度测量设备可同时测量不同高度的照度，还包括定位基站，所述定位基站固定安装在隧道内，所述定位基站用于接收所述定位装置的位置信号，所述移动装置包括测量室以及安装于所述测量室下方的轮子，所述测量室内设有所述照度测量设备，所述照度仪可同时测量不同高度的照度数据；该装置通过牵引车牵引照度计检测隧道内照度，其存在安装维护成本高，无法兼顾同一时间不同位置的照度采集需求。
5.经过专利检索发现，公开号：cn101883455b，公开日2014-11-05，提出了一种基于无线传感器网络的照明节电测控系统，包括：传感器节点，用于采集数据并发送，还用于根据接收的配置数据配置本传感器节点和/或所对应的照明节电设备的参数；中继节点，用于收集本楼层内、处于本中继节点信号覆盖范围内的各传感器节点发送的数据；或用于中继传输来自其他中继节点的数据，直接或多跳发送给网关；还用于将来自网关的配置数据发送给对应的传感器节点；网关，用于汇集整个网络的数据，并通过串口发送给上位机；还用于接收来自上位机的配置数据，直接或通过相应的中继节点多跳传输给相应的传感器节点；上位机，用于接收网关上传的数据并保存进数据库，以及通过串口将配置数据发送给网关，并指示该配置数据对应的传感器节点；该系统针对楼层内设置了照明节点测控系统，无法适用于隧道同一时间不同位置的采集需求。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统。
7.实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，包括由控制平台、若干照度检测装置、若干中继和若干网关组成的三级自组网架构，所述照度检测装置沿隧道长度方向的两侧壁上间隔布置，用于采集隧道内不同位置的照度数据；所述照度检测装置包括照度采集传感器、电源管理单元、控制器以及无线通信单元，其中所述照度采集传感器、电源管理单元以及无线通信单元均与控制器电性连接。
8.进一步的，所述照度采集传感器、电源管理单元、控制器以及无线通信单元集成在一个安装壳体内。
9.进一步的，所述安装壳体呈四棱台结构，在所述安装壳体的左右两个斜面对称设置有不同颜色的发光单元，所述照度采集传感器的感应头呈中心对称分布在所述安装壳体的上下两个斜面。
10.进一步的，所述照度检测装置安装在隧道两侧的电缆沟壁上，相邻的两个所述照度检测装置间隔10-25米安装。
11.进一步的，所述照度检测装置还包括ldo线性降压单元，所述ldo线性降压单元用于将电源转换为控制器、照度采集传感器及无线通信单元所需工作电压。
12.进一步的，所述中继收集其信号范围内的各所述照度检测装置的照度数据，并以接力传送方式汇总给所述网关，所述网关通过无线传输网络与所述控制平台建立通信。
13.进一步的，所述无线传输网络为4g网络。
14.进一步的，所述无线通信单元包括但不限于蓝牙、lora、zigbee、wifi、nb-iot。
15.其有益效果在于，1、采用控制平台、若干照度检测装置、若干中继和若干网关的三级组网架构，实现了隧道内照度的自动化采集及照度检测装置的智能管控，提升了照度采集的效率，降低了系统维护成本；分布式安装的照度检测装置更加灵活的实现了全隧道范围内的照度实时监控；
16.2、照度检测装置的各功能单元集成在一个带不同颜色发光单元的安装壳体内，在照度检测的基础上还能同时实现隧道内的行车安全诱导；
17.3、照度采集传感器采用中心对称式布设在安装壳体上，能够同时测量同一位置的两组照度数据，也便于隧道左右两侧的安装布设；
18.4、照度检测装置集成了照度采集传感器和无线通信单元，可实现设备的远程参数设置、ota升级，减少后期维护成本。
附图说明
19.图1为无线组网的分布式光照度检测系统框图；
20.图2为照度检测装置的硬件框图；
21.图3为照度检测装置的结构示意图；
22.图中，1、安装壳体；2、照度采集传感器；3、无线通信单元；4、发光单元；5、电源管理单元；6、线性降压单元；7、控制平台；8、中继；9、网关；10、照度检测装置。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
24.实施例1
25.本实施例提供了一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统。如图1所示，该系统由控制平台7、若干照度检测装置10、若干中继8和若干网关9组成的三级自组网架构，采用无线组网的方式实现数据的采集及配置。通过分布式布设的方式实现隧道内全路段的光照度自动化检测，为调光系统提供持续、可靠的光照度数据参考。
26.中继8和网关9作为照度检测装置10和控制平台7的中间设备，中继8负责收集照度检测装置10的数据并将数据打包发送，网关9除了具有中继8的功能外还通过4g网络与控制平台7连接。安装布设时，每个隧道包含1个网关9和若干个中继8；假设某个隧道部署了m个照度检测装置10n个中继8和1个网关9，每个中继8或网关9下管理的照度检测装置10数量为m/(n+1)。
27.该系统的工作原理如下：照度检测装置10负责采集隧道内不同位置的光照度数据；中继n接收其管理的m/(n+1)个照度检测装置10上传的照度数据，并将数据打包后发送给中继n；中继n-1接收其自身管理的所有照度检测装置10上传的数据和中继n发送的数据，打包处理后将数据发送给中继n-2；依次类推，中继8接力传送数据，直到网关9接收到所有照度检测装置10的数据；网关9将采集到的照度数据打包后通过4g网络上传到控制平台7；控制平台7对采集到的光照度数据进行统计分析。
28.照度检测装置10沿隧道长度方向的两侧壁上间隔布置，并安装在隧道两侧的电缆沟壁上，相邻的两个照度检测装置间隔10-25米安装，一般间隔20m安装，用于采集隧道内不同位置的照度数据，为进一步提高照度数据的精细化程度也可进一步加密布设。中继8和网关9安装于隧道两侧墙上，每个中继8/网关9负责管理隧道两侧各20个照度检测装置10，网关9安装于隧道入口或出口。不同长度的隧道根据实际情况灵活增减照度检测装置10和中继8的数量即可。
29.如图2所示，照度检测装置10包括：dc/dc电源管理单元5、ldo线性降压单元6、照度采集传感器2、控制器、无线通信单元3；照度采集传感器2、电源管理单元5以及无线通信单元3均与控制器电性连接。照度检测装置10所采用控制器和无线通信单元3可以是分立的器件，也可以是集成soc。系统采用直流24v电源供电，dc/dc电源管理单元5将24v电源转换为5v；ldo线性降压单元6将5v电源转换为3.3v，为控制器、照度采集传感器2及无线通信单元3供电；照度采集传感器2采集隧道内的照度信息；控制器将照度采集传感器2采集的数据进行分析及编码；无线通信单元3将经过控制器处理的光照度数据发送到上一级设备。
30.本实施例中采用蓝牙进行组网通信，网关9通过4g网络与控制平台7组网。无线通信方式包括但不限于蓝牙，也包含lora、zigbee、wifi、nb-iot等其他方式。
31.本实用新型通过照度检测装置10的分布式安装，与传统的固定点位安装的照度采集设备相比具有更大的照度采集覆盖范围，能够真实还原全隧道范围内的照明情况；通过无线组网的方式实现照度数据的采集，提高了隧道内照度数据的采集效率。
32.实施例2
33.本实施例提供了一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，在实施例1的
基础上，进一步的，照度采集传感器2及dc/dc电源管理单元5、ldo线性降压单元6、控制器、无线通信单元3集成在一个10cm*10cm*2cm的安装壳体1内。实现了照度检测装置10的小型化。
34.参照说明书附图3，安装壳体1呈四棱台结构，在安装壳体1的左右两个斜面对称设置有不同颜色的发光单元4，该发光单元4可为隧道内通行车辆提供路线引导，进一步提升道路通行安全。
35.照度采集传感器2设置有两个，能够同时测量同一位置的两组照度数据，这两个传感器的感应头呈中心对称分布在安装壳体1的上下两个斜面，便于隧道左右两侧的安装。
36.该照度检测设备还可通过控制平台7进行远程参数设置，可设置的参数包含传感器数据采集频率、上传时间间隔、设备复位、重启等；同时能进行设备自检、状态监控及远程固件升级，降低后期维护成本。具体的，控制平台7可将待配置数据发送给网关9，并指示配置数据所对应的照度检测装置10的标识，来指示该配置数据对应的照度检测装置10。网关9接收来自控制平台7的配置数据，直接或通过相应的中继8节点多跳传输给相应的照度检测装置10。
37.本实用新型通过无线组网的方式实现全隧道范围内的光照度数据采集及设备管理，实现了自动化的光照度数据采集及设备的智能化管控；可通过控制平台7发送指令对照度检测设备进行远程参数配置及ota升级。
38.上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，包括由控制平台(7)、若干照度检测装置(10)、若干中继(8)和若干网关(9)组成的三级自组网架构，其特征在于，所述照度检测装置(10)沿隧道长度方向的两侧壁上间隔布置，用于采集隧道内不同位置的照度数据；所述照度检测装置(10)包括照度采集传感器(2)、电源管理单元(5)、控制器以及无线通信单元(3)，其中所述照度采集传感器(2)、电源管理单元(5)以及无线通信单元(3)均与控制器电性连接。2.根据权利要求1所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述照度采集传感器(2)、电源管理单元(5)、控制器以及无线通信单元(3)集成在一个安装壳体(1)内。3.根据权利要求2所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述安装壳体(1)呈四棱台结构，在所述安装壳体(1)的左右两个斜面对称设置有不同颜色的发光单元(4)，所述照度采集传感器(2)的感应头呈中心对称分布在所述安装壳体(1)的上下两个斜面。4.根据权利要求1所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述照度检测装置(10)安装在隧道两侧的电缆沟壁上，相邻的两个所述照度检测装置(10)间隔10-25米安装。5.根据权利要求1所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述照度检测装置(10)还包括ldo线性降压单元(6)，所述ldo线性降压单元(6)用于将电源转换为控制器、照度采集传感器(2)及无线通信单元(3)所需工作电压。6.根据权利要求1所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述中继(8)收集其信号范围内的各所述照度检测装置(10)的照度数据，并以接力传送方式汇总给所述网关(9)，所述网关(9)通过无线传输网络与所述控制平台(7)建立通信。7.根据权利要求6所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述无线传输网络为4g网络。8.根据权利要求1所述的一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，其特征在于，所述无线通信单元(3)包括蓝牙、lora、zigbee、wifi、nb-iot。

技术总结
本实用新型公开了一种基于无线组网的隧道分布式光照度检测系统，包括由控制平台、若干照度检测装置、若干中继和若干网关组成的三级自组网架构，所述照度检测装置沿隧道长度方向的两侧壁上间隔布置，用于采集隧道内不同位置的照度数据；所述照度检测装置包括照度采集传感器、电源管理单元、控制器以及无线通信单元，其中所述照度采集传感器、电源管理单元以及无线通信单元均与控制器电性连接。本实用新型的有益效果是，采用三级自组网架构，实现了隧道内照度的自动化采集及照度检测装置的智能管控，提升了照度采集的效率，降低了系统维护成本。护成本。护成本。


技术研发人员：张建会 安红军 边艳妮 刘晓娜 高张浩 王昌盛 王佳豪
受保护的技术使用者：陕西高速电子工程有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/9/3