] 本發(fā)明從控制軟、硬件結(jié)合上有效解決在必然存在的上述二種特殊情況下，即自 動(dòng)跟蹤系統(tǒng)在太陽光剛出現(xiàn)以后始終脫離太陽光信號(hào)"盲區(qū)"，盡快有效解決"脫靶"問題 而找到目標(biāo)，保證系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。即當(dāng)陽光信號(hào)采集傳感器安裝于隧道內(nèi)部的條 件下，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)于普通陽光輸送機(jī)配套的自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)中"粗細(xì)調(diào)"功能而保 證任何時(shí)候?qū)Ч馄鞫蓟灸軌虬鸭纯倘肷涞奶柟夥瓷溥M(jìn)隧道上部拱形空間的設(shè)計(jì)光路 上并被該傳感器采集到信號(hào)，隨后利用其"微調(diào)"功能則仍然繼續(xù)由安裝于隧道頂部且處于 反射光路上的陽光信號(hào)采集傳感器來完成，從而保證系統(tǒng)在實(shí)際工程中的基本功能的有效 實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0024] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中隧道用免光纖式陽光輸送機(jī)示意圖；
[0025] 圖2為太陽高度角變化時(shí)導(dǎo)光器的調(diào)整角度示意圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明控制電路圖；
[0027] 圖4為細(xì)調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)中光信號(hào)采集器1的工作原理圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明的隧道安裝設(shè)置示意圖；
[0029] 圖6為本發(fā)明的導(dǎo)光器7結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖7為本發(fā)明的控制模塊框圖；
[0031] 圖8為本發(fā)明的反射鏡組安裝完成后示意圖；
[0032] 圖9為增加聚光調(diào)光器后系統(tǒng)整體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0034] 參見圖5,本發(fā)明的太陽光直接照明系統(tǒng)，包括設(shè)置在隧道出口處能過導(dǎo)光器7、 分別設(shè)置在導(dǎo)光器7的反射光路上的第一信號(hào)采集器5和第二信號(hào)采集器6、設(shè)置在隧道內(nèi) 頂部的若干反射鏡組9以及控制模塊；所述導(dǎo)光器7設(shè)置有光反射面以及用以控制光反射 面方向的直線電機(jī)，所述導(dǎo)光器7的光反射面背面還設(shè)置有傾斜角傳感器8 ;所述傾斜角傳 感器8、第一信號(hào)采集器5和第二信號(hào)采集器6連接至控制模塊；所述導(dǎo)光器7的直線電機(jī) 也連接至控制模塊；所述控制模塊、傾斜角傳感器8、第一信號(hào)采集器5和第二信號(hào)采集器 6以及導(dǎo)光器7的直線電機(jī)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；導(dǎo)光器7能把連續(xù)變化方向的入射太陽光 以恒定不變方向，沿著隧道中心線方向從隧道上部拱形空間反射進(jìn)隧道，然后由反射鏡組9 漫反射為隧道照明光。
[0035] 參見圖6:導(dǎo)光器7包括固定支架R4以及設(shè)置在固定支架R4上端的球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)， 所述球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括球關(guān)節(jié)頭R1以及套設(shè)在球關(guān)節(jié)頭R1上的球關(guān)節(jié)腔體R2,所述球關(guān)節(jié) 腔體R2通過負(fù)載支架與反射鏡3固定連接；所述固定支架R4的上端與球關(guān)節(jié)頭R1固定連 接；所述反射鏡3的鏡面恒經(jīng)過球關(guān)節(jié)頭R1的球心；所述球關(guān)節(jié)頭R1的球面一側(cè)垂向刻 有定位槽1，所述球關(guān)節(jié)腔體R2上設(shè)置有與所述定位槽1相對(duì)應(yīng)的圓柱形滑動(dòng)栓R3,滑動(dòng) 栓R3 -端伸入定位槽1中且其中心線恒穿過球心0點(diǎn)；所述負(fù)載支架與固定支架R4之間 設(shè)置有兩個(gè)直線電機(jī)，其中一個(gè)直線電機(jī)的軸線與定位槽1的中心線處于同一平面，另一 直線電機(jī)的軸線與定位槽1的中心線在水平面上的投影線垂直；所述定位槽1的中心線投 影與球關(guān)節(jié)頭R1的中心線重合。兩個(gè)直線電機(jī)的上端分別鉸鏈連接在負(fù)載支架上；另一端 分別鉸鏈連接在固定支架R4上；所述固定支架R4為固定柱；所述反射鏡3為剛性高反射系 數(shù)材料制成。
[0036] 參見圖7:控制模塊包括MCU已經(jīng)與MCU連接的時(shí)鐘日歷模塊、信號(hào)采集模塊、電 源模塊以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述傾斜角傳感器8、第一信號(hào)采集器5和第二信號(hào)采集器6通 過信號(hào)采集模塊連接MCU，所述導(dǎo)光器7的直線電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接至MCU;所述電 源模塊還與所述信號(hào)采集模塊連接。
[0037] 參見圖8:反射鏡組9由六塊平面漫反射鏡組成，漫反射鏡組分別安裝于隧道上部 拱形空間的反射太陽光光路上且漫反射太陽光覆蓋整個(gè)亮度過渡區(qū)路面；而且其反射面朝 向平行太陽光入射方向。而其漫反射光線在隧道中心線垂直平面上的投影與汽車行進(jìn)方向 水平面之間夾角<90°。
[0038] 基于以上太陽光直接照明系統(tǒng)，本發(fā)明還提出一種該系統(tǒng)的控制方法：其通過三 組優(yōu)先級(jí)不同的信號(hào)采集器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過同一組相互垂直安裝的直線電機(jī)驅(qū) 動(dòng)同一個(gè)平面導(dǎo)光鏡3負(fù)載，具體包括以下步驟：
[0039] 1)粗調(diào)環(huán)節(jié)
[0040]導(dǎo)光器7上的兩個(gè)直線電機(jī)以及傾斜角傳感器8與控制模塊組成粗調(diào)環(huán)節(jié)閉環(huán)自 動(dòng)控制系統(tǒng)；時(shí)鐘日歷模塊輸入應(yīng)用地點(diǎn)所處經(jīng)緯度時(shí)間，獲得每天太陽升起和落下以及 一天中任何時(shí)刻太陽光大致方向，進(jìn)而知道任何時(shí)刻安裝于球關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)上的平面反射鏡3 應(yīng)該處于的空間角度；而傾斜角傳感器8將此時(shí)的實(shí)際空間角度檢測(cè)數(shù)據(jù)作為信號(hào)提供給 控制模塊，根據(jù)其誤差大小及方向發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)光器7上的兩個(gè)直線電機(jī)帶動(dòng)平面反 射鏡3進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其逐步趨向應(yīng)該所在的角度；
[0041] 2)細(xì)調(diào)環(huán)節(jié)
[0042] 第一光信號(hào)采集器5與導(dǎo)光器7上的兩個(gè)直線電機(jī)以及控制模塊組成細(xì)調(diào)環(huán)節(jié)閉 環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中光信號(hào)采集器1固定安裝于導(dǎo)光鏡與隧道入口方向的反射光路上， 且其光軸與隧道中心線平行，另外還要求第一光信號(hào)采集器5在導(dǎo)光器7的光反射平面的 反射光柱在粗調(diào)環(huán)節(jié)可能形成的最大誤差情況下仍然能夠接受到太陽光信號(hào)；第一光信號(hào) 采集器5接收到太陽光信號(hào)并將光信號(hào)傳遞給控制模塊，由控制模塊計(jì)算誤差后控制導(dǎo)光 器7上的兩個(gè)直線電機(jī)動(dòng)作來進(jìn)一步細(xì)調(diào)導(dǎo)光器7的光反射平面鏡3的角度；
[0043] 3)微調(diào)環(huán)節(jié)
[0044] 第二光信號(hào)采集器6與導(dǎo)光器7上的兩個(gè)直線電機(jī)以及控制模塊組成微調(diào)環(huán)節(jié)閉 環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中第二光信號(hào)采集器6固定安裝于隧道內(nèi)的頂部光路上，且其光軸與 隧道中心線平行；第二信號(hào)采集器6接收到光信號(hào)并將光信號(hào)傳遞給控制模塊，由控制模 塊計(jì)算誤差后控制導(dǎo)光器7上的兩個(gè)直線電機(jī)動(dòng)作來進(jìn)一步微調(diào)導(dǎo)光器7的光反射平面鏡 3的角度。
[0045] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0046] 以下給出反射鏡組9的具體實(shí)施例（參見圖8):
[0047] 1、由1A-3A以及1B-3B六塊平面漫反射鏡組成的漫反射鏡組分別按照要求安裝于 隧道上部拱形空間的反射太陽光光路上且漫反射太陽光覆蓋整個(gè)亮度過渡區(qū)路面；而且其 反射面朝向平行太陽光201入射方向。
[0048] 2、1A-3A以及1B-3B六塊平面漫反射鏡為了把平行太陽光均勻分散到整個(gè)路面寬 度上，要求本身具有好漫反射性能及高的反射系數(shù)。而且為了工業(yè)化生產(chǎn)及安裝方便等因 素，一般為寬度為反射平行太陽光的橢圓形的寬度（即導(dǎo)光鏡直徑），高度相等的矩形形狀 (也可以根據(jù)實(shí)際需要形成面積大小不等的系列產(chǎn)品），且其高度為b/sina;但是其寬度 和高度參數(shù)以及工程安裝完成后漫反射的太陽光必須均勻覆蓋隧道進(jìn)入口亮度過渡區(qū)的 整個(gè)路面，因?yàn)槊恳粔K矩形的寬度與覆蓋路面寬度有關(guān)，而其高度則與相居二個(gè)反射鏡漫 反射照明路面之間銜接有關(guān)。
[0049] 3、1A-3A以及1B-3B六塊平面漫反射鏡安裝的角度為：其法線F與路面垂直線夾 角a<45° (-般在40° -45°之間）至少保證照射路面的光線方向?qū)τ隈{駛員來說是 垂直照射路面或者與汽車行駛方向一致的一定角度照射路面。
[0050] 4、在導(dǎo)光器1與3定向反射形成的橢圓截面形光路上所安裝的二漫反射鏡組中2A 和2C除了滿足一個(gè)傾斜角度a外，還有其法線在隧道截平面上的投影和路面垂直線的相 同夾角0，而且相互之間方向恰恰相反，但是在安裝于隧道拱形頂部（正中間）的導(dǎo)光器2 定向反射形成的光路上安裝的漫反射鏡組中2B仍然保持垂直角度不變。
[0051] 5、安裝后，A1-A6六塊平面漫反射鏡垂直高度之和等于反射進(jìn)入隧道上部拱形空 間的平行太陽光的垂直高度B，從而確定了每一塊平面漫反射鏡安裝高度分別為H1-H6 ; 而隧道進(jìn)入口增強(qiáng)照明系統(tǒng)的亮度分別曲線等技術(shù)要求則確定了L1-L6沿著隧道深度從 入口處0點(diǎn)開始的分布位置（或密度分布）。
[0052] 依賴于高精度閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)極軸式結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光鏡實(shí)現(xiàn)全天候的把 入射方向連續(xù)變化的平行太陽光沿著隧道中心線方向定向的從隧道上部拱形空間空氣介 質(zhì)中高效率傳輸進(jìn)隧道后，再利用安裝于隧道頂部且處于反射光光路上不同深度和高度的 漫反射式平面鏡組把該平行光先后以漫反射方式照射到路面，實(shí)現(xiàn)隧道進(jìn)入口亮度過渡區(qū) 的均勻照明。
[0053] 進(jìn)一步的，當(dāng)在反射進(jìn)入隧道光通量不足情況下，在導(dǎo)光器7前面還安裝聚光調(diào) 光器101，參見圖9:聚光調(diào)光器101由聚光鏡102、調(diào)光鏡103以及極軸式結(jié)構(gòu)的自動(dòng)跟蹤 系統(tǒng)組成，目標(biāo)是定點(diǎn)（球心〇點(diǎn)）輸出增強(qiáng)平行太陽光給導(dǎo)光器，增加定向反射進(jìn)入隧道 的太陽光強(qiáng)度。
[0054] 以菲涅爾透鏡作為聚光鏡和調(diào)光鏡為例，聚光鏡102與調(diào)光鏡103具有同一光軸 和焦點(diǎn)的點(diǎn)式或者線式聚光透鏡，二者距離等于焦距之和且相互平行；另外，聚光鏡面積大 于調(diào)光鏡面積（面積之比即為聚光倍數(shù)）。
[0055] 安