專利名稱：基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)及其方法，尤其涉及以交直流電源供電的內外置控制器驅動的道路和街道照明的LED路燈的道路光學測試系統(tǒng)及 其方法，屬于半導體道路照明燈具的檢測領域。
背景技術：
隨著大功率LED光源的光效不斷提高，及LED驅動技術的不斷成熟，大功率LED路 燈在道路中的運用越來越多。而大功率LED路燈的運用，對其路面照度、照度均勻度及其一 系列的指標測試提出了更高的要求；另外，近來在LED應用技術和燈具設計上的提高為自 動道路光學檢測系統(tǒng)提供了巨大的機會。由于在這些基礎技術上的蓬勃發(fā)展，如今的LED 光學測試系統(tǒng)能夠進行更高分辨率和更高精度的檢測，并且檢測效率更高。目前已經廣泛 用于工業(yè)，半導體和電子、金屬器件制造、精密儀器、器件和裝配等等。隨著機會的到來，也 帶來了巨大的挑戰(zhàn)。盡管LED照明測試技術近年來有了一些長足的發(fā)展和提高，但是較為 完整的一套檢測系統(tǒng)目前來看仍然是個空缺。盡管人們一直在描述近年來所有的突出改 進，但只是適用于單個燈具光學測試的局限，沒有針對若干個燈具在相互有影響的情況下 測試，在此種條件和環(huán)境下，降低了測試精度和數(shù)據的穩(wěn)定性，解決這個問題的方法就是要 克服這種情況，模擬全部的真實環(huán)境，減小人為、設備變換造成的影響。因此，道路光學測試 系統(tǒng)及其方法研究是當前燈具研發(fā)機構必須考慮的重要技術方向。目前道路照明項目的實施和驗收標準主要是依據CJ45-2006《城市道路照明設計 標準》，其中的測試的項目及標準是嚴格要求的，目前路燈照度數(shù)據主要是通過道路現(xiàn)場直 接測試獲得?，F(xiàn)場測試需要前期標測試點，因每次測試點、測試人員、測試儀器、測試方法不 同，導致所測試數(shù)據有偏差?，F(xiàn)場測試需要測試很多點的照度值，而且，燈桿高度和燈桿間 距都固定不變，現(xiàn)階段的測試方法不僅耗時耗力，且準確度不高，在光學測試系統(tǒng)中，重要 的變量包括精確的位置控制和更快收斂特性。在這樣的環(huán)境下，所有這些因素都能用來完 成更快并更精確的點對點移位，是比較困難的問題。

發(fā)明內容
鑒于上述現(xiàn)有技術存在的不足以及迫切的要求，本發(fā)明的目的是提出一種基于照 度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)及其方法，為LED道路照明燈具的研發(fā)提供有效的測試保 障和光學指標參考。本發(fā)明的目的，將通過以下技術方案得以實現(xiàn)基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，布設于測試用道路區(qū)段內，其特征在于 包括設在遠程路燈控制端的主控系統(tǒng)及兩個以上設在測試用道路區(qū)段內測試點上的測試 終端，主控系統(tǒng)與各測試終端通過通信網絡信號連接，其中所述用于收集并分析終端數(shù)據、 發(fā)送指令的主控系統(tǒng)包括信號線路相連的主單片機、主通信模塊、液晶屏及控制輸入單元； 所述用于現(xiàn)場光照度偵測、采集和傳輸?shù)母鳒y試終端分別包括照度探測器、子單片機、存儲器、模數(shù)采樣單元、地址編碼器及與主通信模塊相對應的子通信模塊。進一步地，前述基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，其中各測試用道路區(qū)段 配置有安裝高度、間距可調的路燈燈具，其配置結構包括沿路面單側配置、雙側對稱或非對 稱配置和兩側以上配置。更進一步地，前述基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，其中該測試用道路區(qū) 段設有道路延伸方向的滑軌，所配置的路燈燈具沿滑軌受控移動及定位。而且，該路燈燈具 包括燈桿及燈頭，且燈桿縱向設有導軌，燈頭沿導軌受控移動及定位。本發(fā)明的另一個目的，其實現(xiàn)的技術方案是基于照度自動采集的道路光學測試方法，架構并作用于測試用道路區(qū)段，其特征 在于包括步驟I、主控系統(tǒng)通過主通信模塊采用主控方式發(fā)送命令數(shù)據，傳送至每一個測 試終端，所發(fā)送的命令數(shù)據中包含地址編碼；II、各測試終端通過照度探測器采集模擬信號 的照度數(shù)據，并通過模數(shù)采樣單元定周期或定頻率地對照度數(shù)據進行數(shù)字信號轉換；III、 將測得的數(shù)字信號照度數(shù)據回傳至主控系統(tǒng)，并由主單片機根據測試用道路區(qū)段條件對數(shù) 據進行處理運算、分析，測得路燈的光學技術指標。
進一步地，前述基于照度自動采集的道路光學測試方法，其中步驟I后在子單片 機控制下，各終端設備的子通信模塊收到主控的命令數(shù)據后，通過地址編碼器分析數(shù)據識 別上級主控系統(tǒng)并匹配自身的地址編碼，在識別、匹配均符合的情況下執(zhí)行步驟II的運 作。進一步地，前述基于照度自動采集的道路光學測試方法，其中該測試用道路區(qū)段 配置有安裝高度、間距可調的路燈燈具，所述路燈燈具及其燈頭在主控系統(tǒng)的主單片機驅 動下分別沿滑軌和導軌移動、定位。進一步地，前述基于照度自動采集的道路光學測試方法，其中該主控系統(tǒng)包含基 于液晶屏的顯示終端，所述顯示終端設于遠程信息中心，步驟III所得的路燈光學技術指 標以文件或圖表方式發(fā)布于顯示終端。應用本發(fā)明基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)及其方法，其優(yōu)點為該道路光學測試系統(tǒng)將計算機控制與通信有機結合，通過設于本地測試區(qū)上的多 個測試終端與遠程主控系統(tǒng)分別采集、分析道路照度并顯現(xiàn)，有效排除了人為手工測試所 帶來的測量不確定度，提高了測量的準確度；同時該系統(tǒng)也節(jié)省了在測量不同燈具安裝高 度和不同燈桿間距時所帶來的重復安裝時間和人工成本，使測量效率得以大幅提高。此外， 數(shù)據存儲和顯示裝置的引入，同時也提高了該系統(tǒng)的調用管理性和實用直觀性。以下便結合實施例附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳述，以使本發(fā)明 技術方案更易于理解、掌握。


圖1為本發(fā)明道路光學測試系統(tǒng)的原理框圖；圖2a和圖2b分別為本發(fā)明主控系統(tǒng)和測試終端的組成結構框圖；圖3a至圖3c分別為對應于不同道路情況的測試點布局方法示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明基于照度自動采集的設計初衷，提出了一種道路光學測試系統(tǒng)及其方法， 主要由主控系統(tǒng)1和多個測試終端2構建組成。主控系統(tǒng)1包括一個主單片機、鍵盤、軟件、 液晶顯示屏、主通信模塊，測試終端2由照度探測器、子單片機、模數(shù)采樣單元、地址編碼單 元、相應的子通信模塊等組成。該主控系統(tǒng)1主要安置在路燈控制端，負責收集從機數(shù)據， 分析數(shù)據，發(fā)送指令；而該測試終端2則直接安裝到每個測試點上，負責現(xiàn)場的數(shù)據采集和 傳輸，執(zhí)行主控系統(tǒng)1的指令，一臺主控系統(tǒng)可以按地址編碼控制多個測試系統(tǒng)終端。該主控系統(tǒng)通過網絡信號線的串行通信方式對測試終端進行監(jiān)控。主控系統(tǒng)采用主控方式發(fā)送命令數(shù)據，測試終端收到通信包后進行數(shù)據分析一是識別主控系統(tǒng)是否是 自己的上級主控系統(tǒng)，二是識別測試終端地址是否是自己的地址，只有在全部確認無誤后 測試終端才執(zhí)行命令和相應的操作。測試終端直接監(jiān)控地面照度的狀態(tài)，通過信號線接收電路接收來自主控系統(tǒng)的指 令，并執(zhí)行相應的操作；完成對路面照度的采樣處理，并由子單片機根據數(shù)據分析判斷地面 光照度的分布狀態(tài)是否正常。如果分布狀態(tài)異常，執(zhí)行相應的操作，并把數(shù)據發(fā)送給主控系 統(tǒng)，再通過一些正確的操作調整測試位置，得出正確的數(shù)據輸出。以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1、圖2a和圖2b所示，所述基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)由主控系 統(tǒng)1和二個以上的測試終端2組成。主控系統(tǒng)1包括一個土單片機3、鍵盤4、存儲器5、液 晶顯示屏6、土通信模塊7，測試系統(tǒng)終端2由照度探測器9、子單片機9、模數(shù)采樣單元10、 地址編碼單元11、相應的子通信模塊12等組成。其中該主控系統(tǒng)1主要是在路燈控制端 安置，負責收集從機數(shù)據，分析數(shù)據，發(fā)送指令；該測試終端2則直接安裝到每個測試點上， 負責現(xiàn)場的數(shù)據采集和傳輸，執(zhí)行主控系統(tǒng)1的指令，一臺主控系統(tǒng)1可以控制多個測試終 端2。該測試終端2直接監(jiān)控地面照度的狀態(tài)，通過信號線接收電路接收來自主控系統(tǒng)的指 令，并執(zhí)行相應的操作；完成對路面照度的采樣處理，并根據數(shù)據分析判斷地面光照度的分 布狀態(tài)是否正常。如果分布狀態(tài)異常，執(zhí)行相應的操作，并把數(shù)據發(fā)送給主控系統(tǒng)，再通過 一些正確的操作調整測試位置，得出正確的數(shù)據輸出。其中，主控系統(tǒng)1通過網絡信號線的串行通信方式對測試系統(tǒng)終端[2]進行監(jiān)控。 一個通信數(shù)據包由8位數(shù)據組成，第1、第2位是主控系統(tǒng)標識，第3位是命令，第4、第5位 是測試系統(tǒng)終端地址，第6至第8位為數(shù)據。主控系統(tǒng)采用主控方式發(fā)送命令數(shù)據，測試終 端2收到通信包后進行數(shù)據分析一是識別主控系統(tǒng)1是否是自己的上級主控系統(tǒng)，二是識 別測試終端2地址是否是自己的地址，只有在全部確認無誤后測試終端2才執(zhí)行命令和相 應的操作。進一步地，該照度探測器8的工作原理是一種感應光線的強弱的傳感器，在光敏 傳感器中，當感應光強度不同，照度探測器8內的電阻值就會有變化，根據其電阻值的變化 值與參考值比較，得出其要輸出的光學參數(shù)值。傳感器內裝有一個高精度的光電管，光電管 內有一塊由“針式二極管”組成的小平板，當向光電管兩端施加一個反向的固定電壓時，任 何光源對它的沖擊都將導致其釋放出電子，結果當光照強度越高，光電管的電流也就越大， 電流通過一個電阻時，電阻兩端的電壓被轉換成可被采集的數(shù)模轉換器接受的0-5V電壓 信號，然后把采集的數(shù)據以適當?shù)男问浇Y果保存下來。簡單的說，探頭內傳感器感應路燈投 射在地面對應點上光的強度，以一定的方式被記錄和處理，按照數(shù)學換算方法計算出數(shù)值。
如圖3a至圖3c所示，根據不同的使用場合，路燈燈具的配置有單側配置，雙側對稱或不對稱配置和多側配置等多種方式。該測試用道路區(qū)段設有道路延伸方向的滑軌，所 配置的路燈燈具沿滑軌受控移動及定位。而且，該路燈燈具包括燈桿及燈頭，且燈桿縱向設 有導軌，燈頭沿導軌受控移動及定位。本實施例路燈采取雙側對稱配置形式；間距可自由設定，測試時可以依據路燈實 際使用的高度和安裝間距調整燈具懸掛高度和燈桿間距，這大大提高了測試工作效率和減 輕工程安裝工作量，可測試不同布局安裝間距和高度的情況，測試點按照上述的布局方法 可分為單測布置、雙測交錯布置、雙測對稱布置。測試人員白天將所測燈具安裝在燈桿上， 連接好電路，光敏探頭探測環(huán)境光強度，當環(huán)境光強度低于設定值時，執(zhí)行開燈程序。位于測試用道路區(qū)段兩個路燈桿區(qū)域內標注固定測試點，在上圖標測網格的中心 部位，每個測試點對應放置一個照度探測器8，同時設定一個測試終端，在標測網格內設置 若干個照度探測器8，將照度探測器8固定在網格交點中心，同時在地面上放置網線(通過 有線傳輸信號)，通過遠程傳輸，終端接收每個測試點的照度測試值，同步顯示并計算平均 照度，均勻性能等指標，這樣不僅使工作效率大大提高，還確保測試的重復性和再現(xiàn)性，大 大提高了測試準確度。而且，該測試終端2周邊的燈桿的安裝高度和燈桿間距都是可調節(jié) 的，可方便地應用于不同安裝高度和安裝間距，適用于不同的類型道路，這對道路照明設計 階段基礎光學測試，具有非常重要的作用，該測試終端2可以作為企業(yè)內部設計驗證或檢 測機構的重要測試平臺?；谡斩茸詣硬杉牡缆饭鈱W測試方法和步驟①數(shù)據采集，光敏傳感器利用光敏電阻受光線強度影響而阻值發(fā)生變化的原理向 機器主機發(fā)送光線強度的模擬信號，數(shù)據采集可以設定采集周期和采集頻率，主機接收后 將模擬信號轉換成數(shù)字信號，保存在存儲器中。②數(shù)據運算，對主機存儲器中的數(shù)據進行處理運算，根據適用道路條件，按如下計 算計算方法得到的路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面縱向亮度均勻度、路面平均照 度、路面照度均勻度、閾值增量和環(huán)境比。③數(shù)據分析，由計算機軟件記錄的實測數(shù)據進行分析，系統(tǒng)能夠有效采集測試點 的照度值，從而實現(xiàn)路燈的光學技術指標的模擬及實地測試。該系統(tǒng)能根據光線的不同情 況(即白天或黑夜)進行照度探測器[8]的自動開關控制，實現(xiàn)測試的要求。④數(shù)據發(fā)布，主控系統(tǒng)包含一個主單片機3、鍵盤4、液晶顯示屏6及主通信模塊 7，通過485接口傳輸信號，構建出“自動采集的道路光學測試系統(tǒng)終端”平臺，借助這個平 臺，管理人員在信息中心就可以將測試好的各種測試信息，通過網絡傳遞到指定地點，通過 裝設好的顯示終端，以文件及圖表方式顯示出來。
權利要求
基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，布設于測試用道路區(qū)段內，其特征在于包括設在遠程路燈控制端的主控系統(tǒng)及兩個以上設在測試用道路區(qū)段內測試點上的測試終端，主控系統(tǒng)與各測試終端通過通信網絡信號連接，其中所述用于收集并分析終端數(shù)據、發(fā)送指令的主控系統(tǒng)包括信號線路相連的主單片機、主通信模塊、液晶屏及控制輸入單元；所述用于現(xiàn)場光照度偵測、采集和傳輸?shù)母鳒y試終端分別包括照度探測器、子單片機、存儲器、模數(shù)采樣單元、地址編碼器及與主通信模塊相對應的子通信模塊。
2.根據權利要求1所述的基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，其特征在于所述 測試用道路區(qū)段配置有安裝高度、間距可調的路燈燈具，其配置結構包括沿路面單側配置、 雙側對稱或非對稱配置和兩側以上配置。
3.根據權利要求2所述的基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，其特征在于所述 測試用道路區(qū)段設有道路延伸方向的滑軌，所述配置的路燈燈具沿滑軌受控移動及定位。
4.根據權利要求2所述的基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，其特征在于所述 路燈燈具包括燈桿及燈頭，且燈桿縱向設有導軌，燈頭沿導軌受控移動及定位。
5.權利要求1所述基于照度自動采集的道路光學測試方法，架構并作用于測試用道路 區(qū)段，其特征在于包括步驟I、主控系統(tǒng)通過主通信模塊采用主控方式發(fā)送命令數(shù)據，傳送至每一個測試終端，所 發(fā)送的命令數(shù)據中包含地址編碼；II、各測試終端通過照度探測器采集模擬信號的照度數(shù)據，并通過模數(shù)采樣單元定周 期或定頻率地對照度數(shù)據進行數(shù)字信號轉換；III、將測得的數(shù)字信號照度數(shù)據回傳至主控系統(tǒng)，并由主單片機根據測試用道路區(qū)段 條件對數(shù)據進行處理運算、分析，測得路燈的光學技術指標。
6.根據權利要求5所述的基于照度自動采集的道路光學測試方法，其特征在于步驟 I后在子單片機控制下，各終端設備的子通信模塊收到主控的命令數(shù)據后，通過地址編碼器 分析數(shù)據識別上級主控系統(tǒng)并匹配自身的地址編碼，在識別、匹配均符合的情況下執(zhí)行步 驟II的運作。
7.根據權利要求5所述的基于照度自動采集的道路光學測試方法，其特征在于所述 測試用道路區(qū)段配置有安裝高度、間距可調的路燈燈具，所述路燈燈具及其燈頭在主控系 統(tǒng)的主單片機驅動下分別沿滑軌和導軌移動、定位。
8.根據權利要求5所示的基于照度自動采集的道路光學測試方法，其特征在于所述 主控系統(tǒng)包含基于液晶屏的顯示終端，所述顯示終端設于遠程信息中心，步驟III所得的 路燈光學技術指標以文件或圖表方式發(fā)布于顯示終端。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種基于照度自動采集的道路光學測試系統(tǒng)，包括主控系統(tǒng)及兩個以上與主控系統(tǒng)通信連接的測試終端，其中用于收集并分析終端數(shù)據、發(fā)送指令的主控系統(tǒng)包括信號線路相連的主單片機、主通信模塊、液晶屏及控制輸入單元；用于現(xiàn)場光照度偵測、采集和傳輸?shù)母鳒y試終端分別包括照度探測器、子單片機、存儲器、模數(shù)采樣單元、地址編碼器及與主通信模塊相對應的子通信模塊。本發(fā)明道路光學測試系統(tǒng)有機結合了計算機控制與通信，通過多個測試終端分別采集、分析道路照度并由主控系統(tǒng)顯現(xiàn)，排除了人為手工測試的不確定性，提高了測量的準確度；同時節(jié)省了在不同道路照明情況下進行測試所需的重復安裝時間和人工成本，使測量效率得以大幅提高。
文檔編號G01M11/02GK101846580SQ20101014252
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者孫建國, 翁明, 韓立成, 鮑康 申請人:南京漢德森科技股份有限公司