胡松斌

摘要：隧道照明系統(tǒng)直接關(guān)系到隧道照明的效果以及能耗比例，該系統(tǒng)的先進(jìn)性同樣也會(huì)直接影響到車輛通行的安全性。結(jié)合現(xiàn)階段隧道照明監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，首先探討了系統(tǒng)的基本功能與特征，其次對(duì)隧道照明監(jiān)控系統(tǒng)的硬件特征進(jìn)行了介紹，并對(duì)隧道照明監(jiān)控軟件系統(tǒng)進(jìn)行了解析，最后則著重對(duì)隧道照明監(jiān)控軟件系統(tǒng)的構(gòu)建途徑、實(shí)現(xiàn)模式進(jìn)行了探討，希望可以進(jìn)一步提升照明智能監(jiān)控管理水平，確保系統(tǒng)的管理效果。

關(guān)鍵詞：隧道照明;智能監(jiān)控軟件;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、隧道監(jiān)控照明系統(tǒng)功能概述

隧道監(jiān)控照明系統(tǒng)的主要任務(wù)就是遵從安全第一、以人為本的目標(biāo)要求，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整照明亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)安全與功率的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的具體功能：其一，車進(jìn)燈亮、車走燈暗。在隧道照明系統(tǒng)中會(huì)配備專用的車輛檢測(cè)工具，可以提前獲取信息并啟動(dòng)照明，也可以在車輛走后隨即降低功率，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的;其二，按需照明。照明需要做到階梯性，不能夠一個(gè)亮度亮到底，應(yīng)該在科學(xué)亮度的同時(shí)考慮到洞外亮度，這樣才能夠合理安排;其三，閉環(huán)反饋。要想做到智能化、合理化，通過(guò)人工操作是不現(xiàn)實(shí)的，同時(shí)也會(huì)增加大量的成本。所以，為了達(dá)到預(yù)期的實(shí)際要求，應(yīng)該做好設(shè)定亮度的閉環(huán)反饋工作，這樣才能夠及時(shí)調(diào)整亮度來(lái)滿足照明的要求;其四，管理便利。照明系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能夠過(guò)于復(fù)雜，最好能夠具有智能維修的模式，從而降低日常管理的難度。

二、隧道照明系統(tǒng)硬件構(gòu)成

1.行為感知設(shè)備

行為感知設(shè)備一般包括紅外探測(cè)器以及車輛檢測(cè)線圈，這種設(shè)備會(huì)根據(jù)需要安裝在隧道內(nèi)與隧道外，通過(guò)相互配合的方式來(lái)對(duì)車輛的行為進(jìn)行感知。當(dāng)車輛快進(jìn)入到隧道時(shí)，感知設(shè)備就會(huì)及時(shí)將信號(hào)穿入到系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)的計(jì)算處理來(lái)對(duì)車流量、亮度信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、管理，從而確保車進(jìn)、燈亮的操作。相對(duì)應(yīng)的，在車輛快要離開(kāi)隧道的時(shí)候，同樣需要行為感知來(lái)對(duì)車輛的行為進(jìn)行探索，從而做出快速的車走、燈暗的判斷。

2.環(huán)境感知設(shè)備

環(huán)境感知主要是進(jìn)行亮度的檢測(cè)，這個(gè)設(shè)備的特征是融合了光強(qiáng)檢測(cè)器的技術(shù)特點(diǎn)，所以可以隨時(shí)對(duì)洞內(nèi)以及洞外的光強(qiáng)度進(jìn)行感知。該類型的設(shè)備不但可以對(duì)光線本身進(jìn)行感知，還可以對(duì)實(shí)時(shí)的照度進(jìn)行分析，特別適應(yīng)于靠近洞口的部分進(jìn)行外部的光線感知，能夠很好的實(shí)現(xiàn)按需照明，對(duì)于減少能量的浪費(fèi)情況具有一定的效果。

3.監(jiān)控?cái)z像機(jī)

監(jiān)控?cái)z像機(jī)主要用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)路面的隨動(dòng)檢測(cè)，核心作用是實(shí)現(xiàn)內(nèi)部亮度測(cè)量以及閉環(huán)的反饋控制。通過(guò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道內(nèi)容的全覆蓋，不但可以完成燈亮度的調(diào)整，對(duì)于監(jiān)控路面信息，及時(shí)實(shí)施一些道路救援活動(dòng)也具有輔助作用。

三、隧道照明智能監(jiān)控軟件構(gòu)成

隧道監(jiān)控照明系統(tǒng)的軟件內(nèi)容十分豐富，簡(jiǎn)單概括為如下幾個(gè)方面：

1.界面顯示

界面顯示系統(tǒng)主要是直接展示給用戶的系統(tǒng)，可以直觀的看到燈具的狀態(tài)、各種信息傳感器的運(yùn)行情況以及不同隧道段的亮度去年高考，在這個(gè)界面上也可以將智能模式轉(zhuǎn)化為手動(dòng)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)光線明亮度的調(diào)整。

2.亮度解算

亮度的解算環(huán)節(jié)是直接感知車輛亮度信息的環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)需要通過(guò)各種感知傳感器來(lái)對(duì)車速、車流量以及隧道的情況進(jìn)行感知，隨后通過(guò)隧道照明設(shè)計(jì)的方法來(lái)滿足基礎(chǔ)計(jì)算的內(nèi)容，從而得到具體的當(dāng)前亮度。

3.圖像處理

圖像的處理模塊主要任務(wù)是完成攝像機(jī)圖像的收集與整理，并在這個(gè)過(guò)程中判斷出車輛的數(shù)量與狀態(tài)。實(shí)際上，隧道內(nèi)部的亮度以及路面的反饋情況都需要通過(guò)圖像處理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行分析，否則路面的照度會(huì)出現(xiàn)不均勻的問(wèn)題，嚴(yán)重影響隧道燈具的管理效果。

4.調(diào)光指令

調(diào)光指令的發(fā)送模塊主要可以實(shí)現(xiàn)曲線轉(zhuǎn)化，這也是閉環(huán)反饋系統(tǒng)中的輸出端，能夠?qū)⒉煌牧炼戎缔D(zhuǎn)化為不同的百分比調(diào)光等級(jí)，直接實(shí)現(xiàn)智能在線調(diào)整光源的亮度。

5.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)功能主要用于解決備用信息的存儲(chǔ)問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以將日志、電量以及其他燈具的管理信息進(jìn)行備份儲(chǔ)存，備份，從而協(xié)助用戶更為方便的查看和調(diào)用。

四、隧道照明智能監(jiān)控軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

1.運(yùn)行機(jī)制

隧道監(jiān)控照明系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)基本功能，需要設(shè)計(jì)合理的運(yùn)行機(jī)制來(lái)維持系統(tǒng)的相應(yīng)流程。根據(jù)隧道監(jiān)控照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)將運(yùn)行的機(jī)制展示如下圖1所示：

結(jié)合圖1中所示的運(yùn)行機(jī)制與基本原理我們可以看到，隧道外部的車輛即將進(jìn)入隧道時(shí)，系統(tǒng)就開(kāi)始判斷車輛的情況，同時(shí)內(nèi)部的監(jiān)控軟件會(huì)根據(jù)隧道照明的設(shè)計(jì)情況根據(jù)車速、流量等因素來(lái)進(jìn)行信息判斷，并找到合適的亮度區(qū)間，與此同時(shí)監(jiān)控?cái)z像機(jī)則會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行處理，并結(jié)合照度值的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算，隨后計(jì)算出實(shí)際的亮度值，通過(guò)輸出設(shè)備來(lái)輸出調(diào)光等級(jí)，要求各個(gè)燈具按照計(jì)算的結(jié)果達(dá)到預(yù)定的照度要求，整個(gè)智能系統(tǒng)的工作才完成。當(dāng)車輛即將走出隧道的時(shí)候，整個(gè)過(guò)程還會(huì)重復(fù)一遍，結(jié)果是燈具的亮度調(diào)低到低能耗狀態(tài)。

2.監(jiān)控方法

對(duì)于整個(gè)隧道監(jiān)控照明系統(tǒng)而言，核心環(huán)節(jié)就是能否通過(guò)圖像處理的方式來(lái)準(zhǔn)確判斷出車輛是否到來(lái)，是否進(jìn)入到隧道當(dāng)中。在進(jìn)行這個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控時(shí)，首先需要做好無(wú)車背景圖像的設(shè)置工作，這個(gè)過(guò)程中亮度相對(duì)均勻，監(jiān)控?cái)z像機(jī)會(huì)反復(fù)抓取多個(gè)幀的圖像作為預(yù)留對(duì)比的圖像，并且將其置于背景庫(kù)中;隨后，根據(jù)隧道的內(nèi)部路面情況對(duì)實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行獲取，并對(duì)無(wú)車背景圖像進(jìn)行對(duì)比;其次，利用背景差分的方法對(duì)其差分圖像進(jìn)行分析;再次，對(duì)邊緣檢測(cè)后的處理圖像進(jìn)行分塊技術(shù)處理，找到特定的非零點(diǎn);最后，檢測(cè)非零點(diǎn)，借助于閾值檢測(cè)來(lái)最終判斷出車輛是否存在，是否即將到來(lái)。通過(guò)這樣的檢測(cè)方式，可以進(jìn)行多輪檢測(cè)，能夠有效避免檢測(cè)失準(zhǔn)的問(wèn)題，有效確保了監(jiān)控的最終準(zhǔn)確性。

3.閉環(huán)反饋與電量對(duì)比

閉環(huán)反饋系統(tǒng)的主要任務(wù)就是在燈具光線發(fā)生變換后幫助隧道保持亮度達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，這樣就可以通過(guò)智能反饋閉環(huán)控制的方式來(lái)完成全自動(dòng)的操作。否則，整個(gè)系統(tǒng)就不存在智能操作的特征，需要大量的人工進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行閉環(huán)反饋控制的過(guò)程中，可以選擇PID閉環(huán)控制的方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)反饋模擬，根據(jù)反饋的誤差進(jìn)行亮度調(diào)整，就可以實(shí)現(xiàn)智能控制的目標(biāo)。

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