基于多传感信息融合的隧道智能照明控制系统

2024-03-05岳秀坤

山西电子技术 2024年1期

岳秀坤

(山西欣奥特自动化工程有限公司,山西太原 030012)

1 研究背景

近年来,随着我国的综合实力和国民收入水平不断地提高,经济社会迅猛发展,人们生活水平不断提高,机动车辆的迅速增加带来了诸多交通问题,如何使车辆安全、高效、可靠地通行成为目前亟待解决的问题。隧道照明与一般道路照明要求不同,隧道白天也需要照明,而且问题比夜间更加复杂。照明系统是隧道机电工程中最重要的设施之一,也是车辆在隧道内安全通行的基本保证,而合理的照明控制策略以及照明调节控制系统是保证照明系统安全可靠、高效节能的重要因素。

本文提出的基于多传感信息融合的隧道智能照明控制系统通过数据采集模块、数据处理模块、平台控制模块等一体化集成设计,利用多种传感检测信号(光照强度、车流量、事件检测、火灾报警等信号),采用信息融合技术和AI深度学习智能算法技术进行数据判断、处理与分析生成控制方案,输出相应的控制信号,从而精确地控制隧道照明灯具亮度,保证隧道内行车安全[1]。

2 系统组成及方案设计

基于多传感信息融合的隧道智能照明控制系统(以下简称本系统)主要由数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统、系统平台软件、系统终端设备等组成[2]。

本系统硬件架构采用基于“高性能硬件结构+AI深度学习算法”的架构,提高整体硬件性能与调光策略算法的速度。前端设备采集到的信息通过深度学习的智能算法处理,替换掉原模式识别算法,利用计算机精细化的运算,通过大量现场案例的自主学习来提高不同场景、不同时间段亮度的精细化控制,从而提高了系统鲁棒性、环境适应性。本系统创新地将信息融合理论应用于隧道照明控制系统中,实现隧道内外多种类型参数的动态采集,包含光照强度、车流量、事件检测、火灾报警等信号,避免了传统采集系统的单一性,从而实现24 h全天候精准的隧道照明控制。

信息融合技术利用多个传感器所获取的关于对象和环境全面、完整信息,主要体现在融合算法上[3]。因此,多传感器系统的核心问题是选择合适的融合算法。对于多传感器系统来说,信息具有多样性和复杂性,因此,对信息融合方法的基本要求是具有鲁棒性和并行处理能力。此外,还有方法的运算速度和精度;与前续预处理系统和后续信息识别系统的接口性能;与不同技术和方法的协调能力;对信息样本的要求等。一般情况下,基于非线性的数学方法,如果它具有容错性、自适应性、联想记忆和并行处理能力,则都可以用来作为融合方法[3]。多传感器数据融合虽然未形成完整的理论体系和有效的融合算法,但在不少应用领域根据各自的具体应用背景,已经提出了许多成熟并且有效的融合方法。

图1 系统示意图

目前主流的隧道照明控制系统都是通过控制照明回路(加强照明、基本照明、应急照明)的方式达到控制照明灯具的目的。本系统不仅在控制照明回路的基础上进行优化,系统在调节隧道亮度时,采用亮度渐变控制方式,分步逐级达到目标亮度,以避免因亮度突然变化而产生不安全因素;系统还可以实现精确单点控制照明灯具,通过对隧道内车辆的实时精准定位,从而在车辆行进方向前100 m(可预设调整)照明灯具亮度根据相应配光策略亮度调高,保证隧道内车辆行驶安全,车辆后方的照明灯具亮度恢复系统预设亮度,从而为隧道车辆行使提供安全照明保障。

3 传输模式多样化

本系统单点控制器支持多种传输模式,一种是基于NB-IoT技术的无线通讯方式,采用ANSI 136.4标准安装接口,能够通过PWM和0-10 V输出对照明用电节能策略按需进行调光和开关,支持每路各8组以上预置开关和各8组调光策略;另外一种是传统的光纤传输模式,这种模式的特点是可以很好地避免环境等信号干扰,缺点是维护难度大,造价高。