一種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，包括多個照明燈，每個照明燈包括一個控制單元和多個可獨立控制亮度的發(fā)光單元，所述控制單元包括傳感模塊、信號處理模塊、亮度控制模塊和網(wǎng)絡通信模塊。在事故多發(fā)路段、治安較差區(qū)域及惡劣天氣時進行高亮度、大范圍的持續(xù)照明，而在普通路段與時段，當車輛及行人經(jīng)過時，根據(jù)其位置、前進方向及速度等因素控制照明燈的照明覆蓋區(qū)域，僅對車輛及行人前后的部分區(qū)域照明，而其他區(qū)域則控制照明燈處于預工作狀態(tài)或熄滅。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，能耗低，安全性高。
【專利說明】—種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及道路照明燈【技術(shù)領域】，更具體涉及一種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]道路照明主要作用是提高交通系統(tǒng)的安全性，為行人及駕駛?cè)藛T提供清晰的視線來減少交通事故，然而道路照明需要消耗大量的能源，增加大量的成本，同時隨著夜晚通行車輛及行人的減少使得大量的能源被浪費，并給環(huán)境帶來光污染。當前對道路照明的處理普遍是將所有照明燈的亮度降低或熄滅，雖然可以降低能耗但會導致安全性降低。
實用新型內(nèi)容
[0003]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀和存在的問題，本實用新型的目的在于，為通行車輛及行人的道路照明提供一種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其包括多個照明燈，每個照明燈包括一個控制單元和多個可獨立控制亮度的發(fā)光單元，所述控制單元包括傳感模塊、信號處理模塊、亮度控制模塊和網(wǎng)絡通信模塊；所述傳感模塊、亮度控制模塊和網(wǎng)絡通信模塊分別與信號處理模塊連接，所述傳感模塊用于對車輛及行人速度、位置、行進方向和天氣狀況進行檢測，并通過電壓、電流傳感器及亮度傳感器對照明燈的狀態(tài)及亮度進行測量以監(jiān)測照明燈是否存在故障，傳感模塊所測信息被送到信號處理模塊；信號處理模塊接收傳感模塊所測信息及相鄰照明燈的網(wǎng)絡通信模塊傳輸過來的行人及車輛位置及運動方向信息后，通過亮度控制模塊控制各發(fā)光單元的亮度，進而調(diào)整本照明燈照明覆蓋區(qū)域。
[0006]進一步地，相鄰照明燈的網(wǎng)絡通信模塊通過有線或無線方式進行通信。
[0007]進一步地，所述傳感模塊包括行人及車輛位置的傳感器、照明燈供電的電壓電流傳感器、照明燈照明亮度傳感器，信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；行人及車輛位置的傳感器用于檢測行人及車輛的位置及行進方向；信號調(diào)理電路用于對各傳感器輸出的檢測信號進行放大、濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于對信號調(diào)理電路輸出的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0008]進一步地，所述信號處理模塊包括數(shù)字信號處理芯片和儲存芯片。
[0009]進一步地，所述數(shù)字信號處理芯片采用原廠固化程序代碼的PIC18F24J10芯片，所述儲存芯片采用原廠固化數(shù)據(jù)的SST39VF1602芯片。
[0010]進一步地，亮度控制模塊包括照明燈各發(fā)光單元的用于電壓、電流控制的電源驅(qū)動芯片。
[0011]進一步地，所述電源驅(qū)動模塊采用DC976A芯片。
[0012]進一步地，每個照明燈的多個或多組發(fā)光單元布置于照明燈的平面形狀支撐體上，或者將多個發(fā)光單元布置于圓柱形或球面形狀的支撐體上，利用支撐體的形狀及發(fā)光單元的光線照射角改變照明覆蓋區(qū)域。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果:
[0014]本實用新型的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。該照明系統(tǒng)能根據(jù)道路危險程度、治安狀況、天氣、環(huán)境、車輛及行人的位置、速度等因素對照明燈亮度及照明區(qū)域?qū)嵭袆討B(tài)控制，在事故多發(fā)路段、治安較差區(qū)域及惡劣天氣時進行高亮度、大范圍的持續(xù)照明，而在普通路段與時段，當車輛及行人經(jīng)過時，根據(jù)其位置、前進方向及速度等因素控制照明燈的照明覆蓋區(qū)域，僅對車輛及行人前后的部分區(qū)域照明，而其他區(qū)域則控制照明燈處于預工作狀態(tài)或熄滅。本實用新型在實現(xiàn)降低能源消耗的情況下，不降低道路通行的安全性，照明燈出現(xiàn)異常時，還能通過網(wǎng)絡通信模塊通知照明燈控制中心及道路照明管理維護部門對照明燈維修更換故障部。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為傳感模塊，主要由傳感器、放大濾波電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成。
[0017]圖3為信號處理模塊，主要包括CPU及位置對應的發(fā)光單元亮度數(shù)據(jù)庫。
[0018]圖4為亮度控制模塊，主要包括電壓、電流控制的電源驅(qū)動芯片組成。
[0019]圖5為照明燈內(nèi)各發(fā)光單元的排列分別圖。
[0020]圖6為照明覆蓋區(qū)域的照明系統(tǒng)工作過程示意圖。
[0021]圖7為照明覆蓋區(qū)域變化示意圖，圖中虛線為照明燈的最大覆蓋區(qū)域，填充部分為照明燈根據(jù)行人及車輛運動方向及位置調(diào)整的可調(diào)覆蓋區(qū)域。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施作進一步說明，但本實用新型的實施和保護不限于此。
[0023]本實用新型的道路照明系統(tǒng)的照明燈包含多個或多組可獨立控制亮度的發(fā)光單元，如圖1，每個照明燈的控制單元包括傳感模塊1、信號處理模塊2、亮度控制模塊3、網(wǎng)絡通信模塊4 ;傳感模塊I用于對車輛及行人速度、位置、行進方向、天氣狀況(如是否存在風雨)進行測量，并對照明燈亮度進行測量，所測信息被送到信號處理模塊2，信號處理模塊2接收所測信息及其他組通過網(wǎng)絡通信模塊4傳輸?shù)男畔⑦M行處理后控制亮度控制模塊3調(diào)整本照明燈照明覆蓋區(qū)域，同時根據(jù)對照明燈亮度的測量監(jiān)測照明燈自身的狀態(tài)，并通過網(wǎng)絡通信模塊4發(fā)送到相鄰照明燈及照明燈控制中心進行必要的維護，網(wǎng)絡通信模塊4通過有線或無線的方式接收其他照明燈傳入的信息以及將本組測量信息發(fā)送到其他照明燈控制單元，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。
[0024]每個照明燈包括一個控制單元和多個或多組可獨立控制亮度的發(fā)光單元，發(fā)光單元排列在照明燈的平面形狀支撐體上，或者為了提高照明燈的覆蓋面積，將發(fā)光單元布置于圓柱形或球面形狀的支撐體上，利用支撐體的形狀及發(fā)光單元的光線照射角改變照明覆蓋區(qū)域。每個照明燈的多個或多組發(fā)光單元布置于照明燈的平面形狀支撐體上，或者為了提高照明燈的覆蓋面積，將發(fā)光單元布置于圓柱形或球面形狀的支撐體上，利用支撐體的形狀及發(fā)光單元的光線照射角改變照明覆蓋區(qū)域。[0025]傳感模塊用于對車輛及行人速度、位置、行進方向、天氣等進行測量，并通過照明燈的電壓、電流等電氣參數(shù)及亮度傳感器對照明燈的狀態(tài)及亮度進行測量以監(jiān)測照明燈是否存在故障。如圖3，傳感模塊包括行人及車輛位置的傳感器、照明燈供電的電壓、電流傳感器、照明燈照明亮度傳感器，各傳感器信號放大、濾波的信號調(diào)理電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等。位置的傳感可通過超聲波、紅外線、電感線圈、光電傳感器等實現(xiàn)，用于檢測行人及車輛的位置及行進方向；信號調(diào)理電路用于對傳感器輸出的檢測信號進行放大、濾波，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換的要求；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于對信號調(diào)理電路輸出的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以進行后續(xù)的數(shù)字信號處理。
[0026]信號處理模塊接收所測信息及相鄰照明燈通過網(wǎng)絡通信模塊傳輸過來的信息后，根據(jù)車輛及行人的運動速度控制亮度控制模塊改變本照明燈各發(fā)光單元的電壓、電流等電氣參數(shù)，控制各發(fā)光單元的亮度，進而調(diào)整本照明燈照明覆蓋區(qū)域，同時根據(jù)對照明燈的電壓、電流等電氣參數(shù)測量及亮度傳感器對照明燈亮度的測量，監(jiān)測照明燈自身的狀態(tài)，如存在電壓、電流及亮度等的異常則通過網(wǎng)絡通信模塊發(fā)送照明燈當前電壓、電流、亮度等參數(shù)到相鄰照明燈控制單元及照明燈控制中心及道路照明管理維護部門，更換故障部件或照明燈及時排除故障。如圖2，信號處理模塊包括CPU、MCU、DSP或FPGA等數(shù)字信號處理芯片和儲存芯片等，用于對傳感模塊輸出的數(shù)字信號、網(wǎng)絡通信模塊接收的數(shù)據(jù)進行分析，信號處理模塊內(nèi)部存儲覆蓋行人及車輛位置的照明區(qū)域所對應的發(fā)光單元數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫確定本照明燈的各發(fā)光單元的亮度，并通過亮度控制模塊控制各發(fā)光單元的亮度，如果超出本照明燈的照明覆蓋區(qū)域需要相鄰照明燈進行照明覆蓋，則通過網(wǎng)絡通信模塊發(fā)送信息到相鄰照明燈，由相鄰照明燈所對應的發(fā)光單元照明。
[0027]作為實例所述數(shù)字信號處理芯片采用原廠固化程序代碼的PIC18F24J10芯片，所述儲存芯片采用原廠固化數(shù)據(jù)的SST39VF1602芯片。所述電源驅(qū)動模塊采用DC976A芯片。
[0028]如圖4，亮度控制模塊對發(fā)光單元進行電源管理，亮度控制模塊包括照明燈各發(fā)光單元的用于電壓、電流控制的電源驅(qū)動芯片，亮度控制模塊接收信號處理模塊的控制命令，控制各發(fā)光單元的電壓及電流，進而調(diào)整各發(fā)光單元的亮度。
[0029]網(wǎng)絡通信模塊通過有線或無線的方式接收其他照明燈控制單元傳入的信息以及將本照明燈控制單元的測量信息發(fā)送到其他照明燈的控制單元，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。
[0030]如圖5，每個照明燈的多個或多組發(fā)光單元布置于照明燈的平面形狀支撐體上。為了提高照明燈的覆蓋面積，還能將多個發(fā)光單元布置于圓柱形或球面形狀的支撐體上，利用支撐體的形狀及發(fā)光單元的光線照射角改變照明覆蓋區(qū)域。
[0031 ] 本實例的照明系統(tǒng)工作過程如圖6所示:
[0032]I網(wǎng)絡通信模塊接收相鄰照明燈網(wǎng)絡通信模塊發(fā)送的行人及車輛位置及運動方向信息，傳感模塊檢測本照明燈照明覆蓋區(qū)域內(nèi)行人及車輛位置及行進方向；
[0033]2當一個照明燈接收到相鄰照明燈發(fā)送的行人及車輛的位置和行進方向及相鄰照明燈的電壓、電流及亮度狀態(tài)信息及本照明燈的傳感模塊檢測到的行人及車輛位置信息后通知本照明燈的信號處理模塊，信號處理模塊根據(jù)行人及車輛的位置及前進方向信息，查詢信號處理模塊中存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫，得到本照明燈各發(fā)光單元對應的亮度信息(如亮與不亮)，并通知亮度控制模塊；
[0034]3亮度控制模塊根據(jù)信號處理模塊發(fā)送的各發(fā)光單元對應的亮度信息(如亮與不亮)，控制本照明燈各發(fā)光單元的電壓、電流，進而調(diào)整各發(fā)光單元的亮度；；
[0035]4傳感模塊檢測照明燈的亮度及電壓、電流等電氣參數(shù)，判斷是否存在異常，如果存在異常則通過網(wǎng)絡通信模塊通知照明燈控制中心及道路照明管理維護部門對照明燈維修更換故障部件。
[0036]照明覆蓋區(qū)域的變化過程如圖7所示:照明燈照明覆蓋區(qū)域長度為L，由傳感模塊檢測照明燈照明覆蓋區(qū)域內(nèi)的車輛及行人的位置及行進方向，根據(jù)行人及車輛的位置對其后方長度為a、前方長度為b的區(qū)域照明，L = a+b ;當行人及車輛前進至本照明燈覆蓋區(qū)域邊緣超出本照明燈的照明覆蓋區(qū)域時，由行進方向前方與照明燈相鄰的照明燈對行人及車輛進行照明，以保證行人及車輛后方長度為a、前方長度為b的區(qū)域(a+b)得到照明燈的照明，當行人及車輛行進至后方長度為a、前方長度為b的區(qū)域全部超出本照明燈的照明覆蓋區(qū)域后，由行進方向前方與本照明燈相鄰的照明燈對行人及車輛后方長度為a、前方長度為b的區(qū)域進行照明，直至超出照明覆蓋區(qū)域后由下一個相鄰的照明燈進行照明。
【權(quán)利要求】
1.一種覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于包括多個照明燈，每個照明燈包括一個控制單元和多個可獨立控制亮度的發(fā)光單元，所述控制單元包括傳感模塊、信號處理模塊、亮度控制模塊和網(wǎng)絡通信模塊；所述傳感模塊、亮度控制模塊和網(wǎng)絡通信模塊分別與信號處理模塊連接，所述傳感模塊用于對車輛及行人速度、位置、行進方向和天氣狀況進行檢測，并通過電壓、電流傳感器及亮度傳感器對照明燈的狀態(tài)及亮度進行測量以監(jiān)測照明燈是否存在故障，傳感模塊所測信息被送到信號處理模塊；信號處理模塊接收傳感模塊所測信息及相鄰照明燈的網(wǎng)絡通信模塊傳輸過來的行人及車輛位置及運動方向信息后，通過亮度控制模塊控制各發(fā)光單元的亮度，進而調(diào)整本照明燈照明覆蓋區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于相鄰照明燈的網(wǎng)絡通信模塊通過有線或無線方式進行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于所述傳感模塊包括行人及車輛位置的傳感器、照明燈供電的電壓電流傳感器、照明燈照明亮度傳感器，信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；行人及車輛位置的傳感器用于檢測行人及車輛的位置及行進方向；信號調(diào)理電路用于對各傳感器輸出的檢測信號進行放大、濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于對信號調(diào)理電路輸出的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于所述信號處理模塊包括數(shù)字信號處理芯片和儲存芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字信號處理芯片采用原廠固化程序代碼的PIC18F24J10芯片，所述儲存芯片采用原廠固化數(shù)據(jù)的SST39VF1602 芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于亮度控制模塊包括照明燈各發(fā)光單元的用于電壓、電流控制的電源驅(qū)動芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于所述電源驅(qū)動模塊采用DC976A芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的覆蓋區(qū)域可控的道路照明系統(tǒng)，其特征在于每個照明燈的多個或多組發(fā)光單元布置于照明燈的平面形狀支撐體上，或者將多個發(fā)光單元布置于圓柱形或球面形狀的支撐體上，利用支撐體的形狀及發(fā)光單元的光線照射角改變照明覆蓋區(qū)域。
【文檔編號】H05B37/02GK203523114SQ201320662737
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】謝寶忠 申請人:華南理工大學