一种隧道照明控制方法及隧道照明系统与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种隧道照明控制方法及隧道照明系统。


背景技术：

2.隧道内设有多个照明装置，其照明亮度根据国家标准制定，但是随着照明装置的使用年限，照明装置本身会老化，同时也会被灰尘影响其亮度，同时季节的变化带来的太阳光照变化也会影响隧道内的亮度。由于隧道内的光照亮度，随着车流或者时间的变化而变化，如何稳定的将隧道内的光照亮度控制在合适的范围内，现有隧道照明控制方法通过采集隧道内的光照亮度，并将光照亮度反馈至控制器，控制器在光照亮度低于目标亮度时，提高对照明设备的输出电流，在光照亮度高于目标亮度时，降低对照明设备的输出电流，从而实现亮度变化，但是这种控制方法，隧道内的光照亮度始终在目标亮度上下波动，震荡较大，造成对司机视野影响较大。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种隧道照明控制方法及隧道照明系统解决了现有隧道照明控制方法存在隧道内的光照亮度震荡较大的问题。
4.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种隧道照明控制方法，包括以下步骤：
5.s1、建立控制模型；
6.s2、率定出控制模型中系数具体值，得到led多阶控制模型；
7.s3、采用光敏传感器测量待检测隧道内的光照亮度，得到亮度数据；
8.s4、对亮度数据进行滤波和采样处理，得到矫正亮度值；
9.s5、根据矫正亮度值和目标亮度值，基于led多阶控制模型，对led设备进行控制。
10.进一步地，所述s1中控制模型包括第一阶控制子模型、第二阶控制子模型和输出调整子模型；
11.所述第一阶控制子模型用于根据实际测量的亮度值与目标亮度值的差值，得到第一输出量；
12.所述第二阶控制子模型用于根据第一输出量，得到第二输出量；
13.所述输出调整子模型用于对第二输出量进行调整，得到控制量。
14.进一步地，所述第一阶控制子模型的表达式为：
15.，
16.，
17.其中，为第次调整时的第一输出量，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的实际测量的亮度值，为第次调整时的目标亮度值，为第一系数，为第二系数，为第三系数。
18.上述进一步地方案的有益效果为：本发明先计算出当前实测亮度值与目标亮度值的差值，根据差值情况，调节对led设备的控制，通过获知调节的方向，从而规避过度调节，使得当前实测亮度值无限逼近目标亮度值，解决光照亮度在目标亮度上下波动的问题。
19.进一步地，所述第二阶控制子模型的表达式为：
20.，
21.，
22.其中，为第次调整时的第二输出量，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的第二输出量，为第四系数，为第五系数，为第六系数。
23.上述进一步地方案的有益效果为：本发明通过第二阶控制子模型对第一阶控制子模型的输出进一步优化，通过衡量出第一阶控制子模型的输出量与第二阶控制子模型输出量的差值，通过第二阶控制子模型再对第一阶控制子模型进行微调，从而使得输出量更准确，同时第一阶控制子模型的输出量也作为反馈量，使得led多阶控制模型具备双重反馈，达到稳定控制的目的。
24.进一步地，所述输出调整子模型的表达式为：
25.，
26.其中，为第次调整时的控制量，为比例系数，为偏差系数。
27.上述进一步地方案的有益效果为：本发明中输出调整子模型还设置了比例系数和偏差系数，用于对第二阶控制子模型输出量的调整，使得参数调节更灵活，提高控制的精准度。
28.进一步地，所述s2包括以下分步骤：
29.s21、对控制模型中所有系数设定初值；
30.s22、设定目标亮度值，基于当前的控制模型，得到模型稳定时间；
31.s23、判断模型稳定时间是否小于稳定阈值，若是，则当前的控制模型为led多阶控制模型，若否，则跳转至步骤s24；
32.s24、根据模型稳定时间对系数进行优化，并跳转至步骤s22。
33.上述进一步地方案的有益效果为：本发明的控制模型中的系数的具体值决定在具
体使用时控制模型的稳定时间，若其稳定时间很长，或者其无法稳定，则系数的具体值则需要优化处理，寻找更优系数。本发明中所述的稳定时间为：控制模型运行时，将实测亮度值调整到逼近目标亮度值的时间。
34.进一步地，所述s24中根据模型稳定时间对系数进行优化包括以下步骤：
35.a1、设定分界阈值；
36.a2、在模型稳定时间大于等于分界阈值时，对模型稳定时间与分界阈值的差值进行增强处理，得到增强系数；
37.a3、根据增强系数，对当前系数进行优化；
38.a4、在模型稳定时间小于分界阈值时，对模型稳定时间与稳定阈值的差值进行削弱处理，得到削弱系数；
39.a5、根据削弱系数，对当前系数进行优化，其中，当前系数包括、、、、、、和。
40.上述进一步地方案的有益效果为：本发明中设置了分段优化系数的过程，在模型稳定时间大于等于分界阈值时，模型稳定时间过长，本发明中设置增强系数，对当前系数进行优化，模型稳定时间小于分界阈值时，本发明中设置削弱系数，对当前系数进行优化。
41.进一步地，所述a3中对当前系数进行优化的公式为：
42.，
43.，
44.其中，为第次优化的系数，为第次优化的系数，为增强系数，为第次优化时的模型稳定时间，为分界阈值，为自然常数。
45.上述进一步地方案的有益效果为：本发明通过指数函数增强模型稳定时间与分界阈值的差值，在增强系数越大时，新的系数越小，实现系数的快速调整。
46.进一步地，所述a5中对当前系数进行优化的公式为：
47.，
48.，
49.其中，为第次优化的系数，为第次优化的系数，为削弱系数，为第次优化时的模型稳定时间，为稳定阈值，为反正切函数，为分界阈值。
50.上述进一步地方案的有益效果为：本发明中通过两部分衡量模型稳定时间与稳定阈值的差距，通过和的乘积，降低系数的变化情况，从而减慢系数
的变化情况，实现逐步寻找合适系数。
51.进一步地，所述s4中得到矫正亮度值的公式为：
52.，
53.其中，为矫正亮度值，为亮度系数，为第个采样的滤波数据，为采样的次数。
54.上述进一步地方案的有益效果为：本发明中通过各个滤波数据的加权，从而得到一段时间内的亮度数据情况，再通过亮度系数换算成具体的亮度值。
55.一种隧道照明控制方法的隧道照明系统，包括：模型构建单元、光敏传感器、亮度计算单元和控制单元；
56.所述模型构建单元用于建立控制模型，并率定出控制模型中系数具体值，得到led多阶控制模型；
57.所述光敏传感器用于测量待检测隧道内的光照亮度，得到亮度数据；
58.所述亮度计算单元用于对亮度数据进行滤波和采样处理，得到矫正亮度值；
59.所述控制单元用于根据矫正亮度值和目标亮度值，基于led多阶控制模型，对led设备进行控制。
60.综上，本发明的有益效果为：本发明中建立控制模型，并率定出控制模型中系数具体值，得到构建好的led多阶控制模型，采用光敏传感器采集亮度数据，并对亮度数据进行滤波处理，避免噪声影响，同时对滤波数据进行采样处理，从而实现获取一段时间的亮度数据，实现对一段时间内的亮度的测量，再通过led多阶控制模型实现对隧道内光照亮度的稳定调节，解决了隧道内光照亮度调节时震荡过大的问题。
附图说明
61.图1为一种隧道照明控制方法的流程图。
具体实施方式
62.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
63.如图1所示，一种隧道照明控制方法，包括以下步骤：
64.s1、建立控制模型；
65.所述s1中控制模型包括第一阶控制子模型、第二阶控制子模型和输出调整子模型；
66.所述第一阶控制子模型用于根据实际测量的亮度值与目标亮度值的差值，得到第一输出量；
67.所述第二阶控制子模型用于根据第一输出量，得到第二输出量；
68.所述输出调整子模型用于对第二输出量进行调整，得到控制量。
69.所述第一阶控制子模型的表达式为：
70.，
71.，
72.其中，为第次调整时的第一输出量，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的实际测量的亮度值，为第次调整时的目标亮度值，为第一系数，为第二系数，为第三系数。
73.本发明先计算出当前实测亮度值与目标亮度值的差值，根据差值情况，调节对led设备的控制，通过获知调节的方向，从而规避过度调节，使得当前实测亮度值无限逼近目标亮度值，解决光照亮度在目标亮度上下波动的问题。
74.所述第二阶控制子模型的表达式为：
75.，
76.，
77.其中，为第次调整时的第二输出量，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的第二输出量，为第四系数，为第五系数，为第六系数。
78.本发明通过第二阶控制子模型对第一阶控制子模型的输出进一步优化，通过衡量出第一阶控制子模型的输出量与第二阶控制子模型输出量的差值，通过第二阶控制子模型再对第一阶控制子模型进行微调，从而使得输出量更准确，同时第一阶控制子模型的输出量也作为反馈量，使得led多阶控制模型具备双重反馈，达到稳定控制的目的。
79.所述输出调整子模型的表达式为：
80.，
81.其中，为第次调整时的控制量，为比例系数，为偏差系数。
82.本发明中输出调整子模型还设置了比例系数和偏差系数，用于对第二阶控制子模型输出量的调整，使得参数调节更灵活，提高控制的精准度。
83.s2、率定出控制模型中系数具体值，得到led多阶控制模型；
84.所述s2包括以下分步骤：
85.s21、对控制模型中所有系数设定初值；
86.s22、设定目标亮度值，基于当前的控制模型，得到模型稳定时间；
87.s23、判断模型稳定时间是否小于稳定阈值，若是，则当前的控制模型为led多阶控制模型，若否，则跳转至步骤s24；
88.s24、根据模型稳定时间对系数进行优化，并跳转至步骤s22。
89.本发明的控制模型中的系数的具体值决定在具体使用时控制模型的稳定时间，若其稳定时间很长，或者其无法稳定，则系数的具体值则需要优化处理，寻找更优系数。本发明中所述的稳定时间为：控制模型运行时，将实测亮度值调整到逼近目标亮度值的时间。
90.在具体使用时，可设置一个亮度差阈值，在实测亮度值与目标亮度值的差值小于亮度差阈值时，视为控制模型已经稳定。
91.所述s24中根据模型稳定时间对系数进行优化包括以下步骤：
92.a1、设定分界阈值；
93.a2、在模型稳定时间大于等于分界阈值时，对模型稳定时间与分界阈值的差值进行增强处理，得到增强系数；
94.a3、根据增强系数，对当前系数进行优化；
95.a4、在模型稳定时间小于分界阈值时，对模型稳定时间与稳定阈值的差值进行削弱处理，得到削弱系数；
96.a5、根据削弱系数，对当前系数进行优化，其中，当前系数包括、、、、、、和。
97.本发明中设置了分段优化系数的过程，在模型稳定时间大于等于分界阈值时，模型稳定时间过长，本发明中设置增强系数，对当前系数进行优化，模型稳定时间小于分界阈值时，本发明中设置削弱系数，对当前系数进行优化。
98.所述a3中对当前系数进行优化的公式为：
99.，
100.，
101.其中，为第次优化的系数，为第次优化的系数，为增强系数，为第次优化时的模型稳定时间，为分界阈值，为自然常数。
102.本发明通过指数函数增强模型稳定时间与分界阈值的差值，在增强系数越大时，新的系数越小，实现系数的快速调整。
103.所述a5中对当前系数进行优化的公式为：
104.，
105.，
106.其中，为第次优化的系数，为第次优化的系数，为削弱系数，为第次优化时的模型稳定时间，为稳定阈值，为反正切函数，为分界阈值。
107.本发明中通过两部分衡量模型稳定时间与稳定阈值的差距，通过和的乘积，降低系数的变化情况，从而减慢系数的变化情况，实现逐步寻找合适系数。
108.本发明中、、、、、、和各系数，可先通过经验值对其进行设置，然后再对其中一个或多个系数按照s2所记载的内容去寻找使得模型稳定时间较快的更优系数。
109.s3、采用光敏传感器测量待检测隧道内的光照亮度，得到亮度数据；
110.s4、对亮度数据进行滤波和采样处理，得到矫正亮度值；
111.在本实施例中，可采用低通滤波方法。
112.s4具体为：先对亮度数据进行滤波处理，解决噪声，再对滤波数据进行采样，从而实现提取较长时间段内的亮度数据。
113.所述s4中得到矫正亮度值的公式为：
114.，
115.其中，为矫正亮度值，为亮度系数，为第个采样的滤波数据，为采样的次数。
116.本发明中通过各个滤波数据的加权，从而得到一段时间内的亮度数据情况，再通过亮度系数换算成具体的亮度值。
117.s5、根据矫正亮度值和目标亮度值，基于led多阶控制模型，对led设备进行控制。
118.一种隧道照明控制方法的隧道照明系统，包括：模型构建单元、光敏传感器、亮度计算单元和控制单元；
119.所述模型构建单元用于建立控制模型，并率定出控制模型中系数具体值，得到led多阶控制模型；
120.所述光敏传感器用于测量待检测隧道内的光照亮度，得到亮度数据；
121.所述亮度计算单元用于对亮度数据进行滤波和采样处理，得到矫正亮度值；
122.所述控制单元用于根据矫正亮度值和目标亮度值，基于led多阶控制模型，对led设备进行控制。
123.综上，本发明的有益效果为：本发明中建立控制模型，并率定出控制模型中系数具体值，得到构建好的led多阶控制模型，采用光敏传感器采集亮度数据，并对亮度数据进行滤波处理，避免噪声影响，同时对滤波数据进行采样处理，从而实现获取一段时间的亮度数据，实现对一段时间内的亮度的测量，再通过led多阶控制模型实现对隧道内光照亮度的稳定调节，解决了隧道内光照亮度调节时震荡过大的问题。
124.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种隧道照明控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、建立控制模型；s2、率定出控制模型中系数具体值，得到led多阶控制模型；s3、采用光敏传感器测量待检测隧道内的光照亮度，得到亮度数据；s4、对亮度数据进行滤波和采样处理，得到矫正亮度值；s5、根据矫正亮度值和目标亮度值，基于led多阶控制模型，对led设备进行控制。2.根据权利要求1所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述s1中控制模型包括第一阶控制子模型、第二阶控制子模型和输出调整子模型；所述第一阶控制子模型用于根据实际测量的亮度值与目标亮度值的差值，得到第一输出量；所述第二阶控制子模型用于根据第一输出量，得到第二输出量；所述输出调整子模型用于对第二输出量进行调整，得到控制量。3.根据权利要求2所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述第一阶控制子模型的表达式为：，，其中，为第次调整时的第一输出量，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的亮度差值，为第次调整时的实际测量的亮度值，为第次调整时的目标亮度值，为第一系数，为第二系数，为第三系数。4.根据权利要求3所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述第二阶控制子模型的表达式为：，，其中，为第次调整时的第二输出量，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的控制差值，为第次调整时的第二输出量，为第四系数，为第五系数，为第六系数。5.根据权利要求4所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述输出调整子模型的表达式为：，
其中，为第次调整时的控制量，为比例系数，为偏差系数。6.根据权利要求5所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述s2包括以下分步骤：s21、对控制模型中所有系数设定初值；s22、设定目标亮度值，基于当前的控制模型，得到模型稳定时间；s23、判断模型稳定时间是否小于稳定阈值，若是，则当前的控制模型为led多阶控制模型，若否，则跳转至步骤s24；s24、根据模型稳定时间对系数进行优化，并跳转至步骤s22。7.根据权利要求6所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述s24中根据模型稳定时间对系数进行优化包括以下步骤：a1、设定分界阈值；a2、在模型稳定时间大于等于分界阈值时，对模型稳定时间与分界阈值的差值进行增强处理，得到增强系数；a3、根据增强系数，对当前系数进行优化；a4、在模型稳定时间小于分界阈值时，对模型稳定时间与稳定阈值的差值进行削弱处理，得到削弱系数；a5、根据削弱系数，对当前系数进行优化，其中，当前系数包括、、、、、、和。8.根据权利要求7所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述a3中对当前系数进行优化的公式为：，，其中，为第次优化的系数，为第次优化的系数，为增强系数，为第次优化时的模型稳定时间，为分界阈值，为自然常数；所述a5中对当前系数进行优化的公式为：，，其中，为第次优化的系数，为第次优化的系数，为削弱系数，为第次优化时的模型稳定时间，为稳定阈值，为反正切函数，为分界阈值。9.根据权利要求1所述的隧道照明控制方法，其特征在于，所述s4中得到矫正亮度值的公式为：
，其中，为矫正亮度值，为亮度系数，为第个采样的滤波数据，为采样的次数。10.一种根据权利要求1~9任一项所述的隧道照明控制方法的隧道照明系统，其特征在于，包括：模型构建单元、光敏传感器、亮度计算单元和控制单元；所述模型构建单元用于建立控制模型，并率定出控制模型中系数具体值，得到led多阶控制模型；所述光敏传感器用于测量待检测隧道内的光照亮度，得到亮度数据；所述亮度计算单元用于对亮度数据进行滤波和采样处理，得到矫正亮度值；所述控制单元用于根据矫正亮度值和目标亮度值，基于led多阶控制模型，对led设备进行控制。

技术总结
本发明公开了一种隧道照明控制方法及隧道照明系统，属于自动控制领域，本发明中建立控制模型，并率定出控制模型中系数具体值，得到构建好的LED多阶控制模型，采用光敏传感器采集亮度数据，并对亮度数据进行滤波处理，避免噪声影响，同时对滤波数据进行采样处理，从而实现获取一段时间的亮度数据，实现对一段时间内的亮度的测量，再通过LED多阶控制模型实现对隧道内光照亮度的稳定调节，解决了隧道内光照亮度调节时震荡过大的问题。光照亮度调节时震荡过大的问题。光照亮度调节时震荡过大的问题。


技术研发人员：罗廷 陈谋 杨新春 李博 范安军
受保护的技术使用者：四川公路工程咨询监理有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/8/13