一种用于交通信号灯灯珠亮度衰减的检测计算方法与流程

1.本发明属于城市智能交通技术领域，尤其涉及一种用于交通信号灯灯珠亮度衰减的检测计算方法。


背景技术：

2.在交通信号灯中使用的高亮灯珠很容易出现衰减，尤其是在满功率运行情况下，其发热量大，老化时间快；使用一段时间后，会出现不同程度的亮度衰减，甚至出现局部损坏不亮等情况，无法达到国标规定的亮度，需要运维部门定期更换维护。
3.通常情况下，信号灯控制机的对信号灯的状态检测仅能提供灯盘点亮与否的检测，对于信号灯实际亮度情况无法实现精准检测；以往运维部门会根据巡检人员或司机反馈的故障情况，进行信号灯的维修和更新安排。这类方法具有一定的滞后性，主要问题是无法及时、有预判的进行更新安排，无法提前预估替换设备的需求量；同时运维部门也无法很好的对信号灯的质量情况进行科学评价。如果前期可以在符合国标前提下，降低亮度，不仅可以减少光污染，还能很大程度上提高信号灯发光单元的使用寿命。综合上述问题，通过引入光衰检测，来减少维护和使用投入，这是交通设施智能化发展的一个必然趋势。


技术实现要素：

4.针对现行信号灯运维的痛点和设备自身的不足，本发明的目的在于提供一种可以自行判断信号灯发光单元健康状况的计算和判别方法，主要通过对信号灯不同时间不同位置的光强进行记录、检测、计算和分析，并根据分析结果来对信号灯健康状况进行判断的方法。以此作为维护的依据，或通过健康值来辅助运维单位制定设备更新的计划；
5.在设备投入前期，由于发光强度明显高于国标，过大的发光亮度会造成光污染，可以尝试控制电流，减小亮度，同时有利于灯珠延长寿命，随着信号灯的使用，信号灯发光单元亮度衰减，可以提高供电电流，提高发光强度。而亮度的调节的判定依据，就基于本发明的方法进行计算获得。
6.具体的，本发明提出了一种用于交通信号灯灯珠亮度衰减的检测计算方法，设置安装于信号灯发光单元正面的第一光敏传感器，安装于暗盒内的第二光敏传感器和一颗测试灯珠，所述检测计算方法包括以下步骤：
7.定期采集发光单元熄灭时和点亮时所述第一光敏传感器和第二光敏传感器的感应值，计算第一光敏传感器的感应值与其点亮时初始感应值的差，计算暗盒内灭灯时第二光敏传感器与其灭灯时初始感应值的差；
8.计算所述第一光敏传感器的数据可信度系数、信号灯发光单元可用亮度性能余量和设备健康指数；
9.根据所述设备健康指数确定信号灯衰减程度，调节信号灯亮度进行弥补。
10.进一步的，信号灯安装时，采集发光单元和测试灯珠熄灭时第一光敏传感器的初始感应值l
f1
和第二光敏传感器的初始感应值l
f2
；采集发光单元和测试灯珠点亮时第一光
敏传感器的初始感应值l
e1
和第二光敏传感器的初始感应值l
e2
；
11.计算暗盒的亮度差δle＝|l
e2-l
e1
|，如果亮度差大于第一预设范围，则调整信号灯亮度，直到亮度差在第二预设范围内，如果亮度差在第一预设范围内，则不调整信号灯亮度。
12.进一步的，所述发光单元熄灭时和点亮时所述第一光敏传感器和第二光敏传感器的感应值包括：
13.信号灯熄灭时所述第一光敏传感器的感应值为l
a1
，第二光敏传感器的感应值为l
a2
，信号灯点亮时所述第一光敏传感器的感应值为l
b1
，第二光敏传感器的感应值为l
b2
。
14.进一步的，所述亮度差的第一预设范围为所述亮度差的第二预设范围为δl
en
为降低信号灯亮度后获得新的感应值l
e1
和l
e2
之差的绝对值，p为实验测定的常数，为信号灯点亮时，发光单元达到国标要求亮度时δle的值。
15.进一步的，所述计算第一光敏传感器的感应值与其点亮时初始感应值的差包括：计算差值δl
af1
＝|l
a1-l
f1
|，l
a1
为采集的第一光敏传感器的感应值，l
f1
为发光单元和测试灯珠熄灭时第一光敏传感器的初始感应值；当检测到δl
af
≤k2，其中k2为一个常量，根据转换电路的误差、读取值的幅度范围参数测试给定，保留第一光敏传感器的感应值用于下一步的计算，反之则放弃采集的第一光敏传感器的感应值，继续采集第一光敏传感器的感应值。
16.进一步的，所述计算暗盒内内灭灯时第二光敏传感器与其灭灯时初始感应值的差包括：
17.计算感知值的差δl
af2
＝|l
a2-l
f2
|，l
a2
为采集的第二光敏传感器的感应值，l
f2
为发光单元和测试灯珠熄灭时第一光敏传感器的初始感应值；当检测到δl
af2
≤k2，其中k2为一个常量，根据转换电路的误差、读取值的幅度范围参数测试给定，保留第二光敏传感器的感应值用于下一步的计算，反之则放弃采集的第二光敏传感器的感应值，继续采集第二光敏传感器的感应值。
18.进一步的，计算所述第一光敏传感器的数据可信度系数的计算公式如下：
[0019][0020]
其中h为环境影响系数，取值为0.1-1，用于表示测定时环境光对检测传感器的影响程度，无灯光夜晚为0.1，白天太阳直射为1；k3为一个提前测定的值，在无灯光夜晚环境下，用于弥补传感器检测精度不足。
[0021]
进一步的，计算信号灯发光单元可用亮度性能余量其中k1为根据所述第二光敏传感器的感应值与灯珠亮度值输出曲线确定的常数，表示其正常亮度情况下，两者的最大偏差比例。
[0022]
进一步的，所述设备健康指数计算如下：
[0023][0024]
其中k4为给定的参数，依据灯珠亮度和电流的比例关系给定。
[0025]
进一步的，所述根据所述设备健康指数确定信号灯衰减程度，调节信号灯亮度进行弥补包括：
[0026]
当p2≥1时，表示衰减后，设备可通过调节将亮度进行弥补，且还存在余量，此时所述设备健康指数将保持最高值为1，设备调节后重新进行采集第一光敏传感器和第二光敏传感器的感应值，测定新的参考值；当p2≤1时，表示衰减后，设备已无法自行调整亮度来弥补衰减，此时所述设备健康指数使用参数p2。
[0027]
本发明的有益效果如下：
[0028]
在设备投入前期，控制电流，减小亮度，有利于灯珠延长寿命，随着信号灯的使用，信号灯发光单元亮度衰减，提高供电电流，提高发光强度。
附图说明
[0029]
图1本发明交通信号灯硬件结构图；
[0030]
图2本发明方法流程图。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
[0032]
本发明提出的自动判断信号灯健康状况的方法，其中硬件上通过两颗光敏传感器(gl5506/4-7k)进行光强感知，并通过通用转换电路将光信号转换为数字信号，作为记录值；两颗传感器定为第一光敏传感器gm1和第二光敏传感器gm2；其中gm1安装于信号灯发光单元正面，与led灯珠同面，在灭灯时可以感知环境光强，在亮灯时可以感知信号灯发光单元点亮后传感器所在位置的光强；gm2和一颗单独的高亮灯珠共同安装在暗盒内，该灯珠同灯盘上其他灯珠型号一致，且共同亮灭，保证其衰减和其他灯珠基本一致，且不受环境光干扰，灯珠熄灭和点亮时，gm2分别测量暗盒内的亮度；相关部件在信号灯发光单元上的分布见图1。
[0033]
本发明的实施具体包括以下步骤：
[0034]
s1，将信号灯安装到需求位置，并固定方向；
[0035]
s2，信号灯安装完毕后,通过信号灯灯盘上gm1和gm2记录初始感应值，并作为参考值，其中初始值包含当前信号灯发光单元熄灭时(包含暗盒内的测试灯珠)，gm1的感应值l
f1
，gm2的感应值l
f2
，信号灯点亮时(包括暗盒内的测试灯珠)，gm1的感应值l
e1
，gm2的感应值l
e2
；
[0036]
s3，计算暗盒内的亮度差δle＝|l
e2-l
e1
|，当其中p为信号灯点亮时，发光单元达到国标要求亮度时δle的值，p的值提前测定，并作为常数使用，此时可通过控制器控制设备降低信号灯亮度后，获得新的l
e1
,l
e2
,和新的δle，定为δl
en
，使得传感器的检测值符合以下计算式：当不成立，则跳过s3；
[0037]
s4，计算信号灯发光单元可用亮度性能余量其中k1根据gm2传感器的感应值与灯珠亮度值输出曲线决定的一个常数，表示其正常亮度情况下，两者的最大偏差比例，建议取值0.7；至此完成安装和定参考值的所有步骤；
[0038]
s5，定期通过光敏传感器记录感应值，其中信号灯熄灭时记录gm1的感应值为l
a1
，gm2的感应值为l
a2
，信号灯点亮时gm1的感应值为l
b1
，gm2的感应值为l
b2
；
[0039]
s6，计算和参考值所记录的环境光感知值的差δl
af1
＝|l
a1-l
f1
|,当检测到δl
af
≤k2,表示当前传感器gm1感知到的光亮度类似于记录参考值，可用于计算，反之则放弃当前数据，重复s5步骤；其中k2为一个常量，具体根据转换电路的误差、读取值的幅度范围参数测试给定，符合s6步骤表示传感器在相对一致的环境中进行检测；
[0040]
s7，计算暗盒内灭灯情况下的感知值的差δl
af2
＝|l
a2-l
f2
|，当检测到δl
af2
≤k2，表示当前暗盒内环境良好，表示与参考值取值时一致性好，传感器的感知值l
f2
、l
e2
、l
a2
、l
b2
具有可用性，δl
af2
≤k2不满足则将影响后续q值，具体见s8；
[0041]
s8，计算当前gm1数据可信度系数其中h为环境影响系数，由安装人员给定，用于表示测定初始值时，设备所处环境的稳定性，取值为0.1-1，用于表示测定时环境光对检测传感器的影响程度，建议无灯光夜晚为0.1，白天太阳直射为1；k3为一个提前测定的值，在无灯光夜晚环境下，用于弥补传感器检测精度不足，正常情况下取值1；此外，当l
e1
＝l
f1
，表示信号灯损坏，无法点亮，q＝0；当l
e2
＝l
f2
，表示暗盒内发光单元异常，取值q＝1；此时屏蔽了暗盒内的传感器，仅适用外置传感器进行检测；
[0042]
其完整表达式如下：
[0043][0044]
s9,引入参数信号灯发光单元可用亮度性能余量u，当u≤0.1时计算设备健康指数其中健康度越接近1，表示设备越接近初始状态，其光衰越少，其表达式通过相关参数测得的gm1可信度q来作为gm1测得参数的权重乘数，当q较大时，健康指数以gm1相关参数为主导，当q较小时，以暗盒内的gm2相关参数为主导，以此降低环境变化和设备检测误差引起的健康指数偏差。
[0045]
s10，当u》0.1时，其中k4为给定的参数，依据灯珠亮度和电流的比例关系给定，正常情况下建议值为0.85；
[0046]
s11，当p2≥1时，表示衰减后，设备可通过调节将亮度进行弥补，且还存在余量，此时健康度将保持最高值为1，设备调节后重新进行s2、s3、s4测定新的参考值；当p2≤1时，表示衰减后，设备已无法自行调整亮度来弥补衰减，此时健康度使用参数p2；至此得出最终的健康度计算结果：
[0047][0048]
至此完成亮度衰减检测及状态判别，相关结果将用于指导设备的配置调整。
[0049]
本发明的有益效果如下：
[0050]
在设备投入前期，控制电流，减小亮度，有利于灯珠延长寿命，随着信号灯的使用，信号灯发光单元亮度衰减，提高供电电流，提高发光强度。
[0051]
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本技术中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“x使用a或b”意指自然包括排列的任意一个。即，如果x使用a；x使用b；或x使用a和b二者，则“x使用a或b”在前述任一示例中得到满足。
[0052]
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
[0053]
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
[0054]
综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。