隧道照明控制

1、1 / 6 7.1 現(xiàn)狀單條隧道照明控制的通訊方式目前有三種：1.總線制的控制方式就是通過線路（網(wǎng)線、雙絞線）作為通訊介質(zhì)的控制方式。可采用不同通訊協(xié)議、電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具的開關(guān)及調(diào)光采集設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行控制與管理。信號(hào)傳輸準(zhǔn)確率較高， 傳輸距離遠(yuǎn)， 干擾性能優(yōu)越， 單獨(dú)組網(wǎng)不會(huì)受到其他設(shè)備的共用網(wǎng)絡(luò)的干擾。但需要鋪設(shè)專線，施工成本高、維護(hù)負(fù)擔(dān)重對(duì)線纜有一定要求；掛從機(jī)數(shù)量少，布線比較復(fù)雜，施工要求比較高，需要做總線匹配:通常有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)放障會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體進(jìn)行或局部的癱瘓，而且又難以判斷。2.無線通訊模式控制模式通過無線傳輸信號(hào)通訊方式去控制燈具。每盞燈具配備一個(gè)天線和地址進(jìn)行控制與數(shù)據(jù)的收集

2、。 可以獨(dú)立組網(wǎng)和采用公共網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。其監(jiān)控范圍廣， 無須單獨(dú)布線，可擴(kuò)展性強(qiáng)，安裝方便。但通信距離短；單燈控制器的成本較高。每個(gè)單燈控制器內(nèi)不僅有電流， 電壓數(shù)據(jù)采集的模塊， 還有 gprs/cdma 通信 modem，總的成本相對(duì)較高。3.電力載波控制通訊控制模式利用獨(dú)立的市電供電線路作為通訊介質(zhì)，采用移相監(jiān)控多載波的調(diào)制技術(shù)，來進(jìn)行燈具控到的一種模式。 其支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信， 通信速率相對(duì)較高， 主機(jī)掛從機(jī)數(shù)量多，無須布線、施工方便、價(jià)格低廉、延伸方便，加入自動(dòng)路由功能后監(jiān)控范圍成倍增加， 監(jiān)控范圍可達(dá)數(shù)公里。 但對(duì)電網(wǎng)環(huán)境要求比較高， 需要專線供電，配電變壓器對(duì)plc 信號(hào)有阻隔作用，電力線

3、對(duì)載波信號(hào)易造成高削減，電力線存在本身固有的脈沖干擾?？刂蒲b置向隧道內(nèi)的燈具傳送的控制信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn)， 但存在保密性差和抗干擾能力弱的主要缺點(diǎn)；數(shù)字信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是加強(qiáng)了通信的保密性和提高了抗干擾能力，但仍存在占用頻帶較寬即對(duì)線路的要求更高、 技術(shù)要求復(fù)雜尤其是同步技術(shù)要求精度更高、進(jìn)行模擬/ 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)帶來量化誤差等缺點(diǎn)。隧道照明控制設(shè)計(jì)宜采用智能控制或自動(dòng)控制為主、手動(dòng)控制為輔的控制方式。 控制模式方面目前只有電力載波控制方式完成工業(yè)化一體設(shè)計(jì)可靠性得到驗(yàn)證，所以推薦載波調(diào)光照明控制系統(tǒng)。照明控制系統(tǒng)賦予每個(gè)照明段在不同時(shí)間有不同亮度，這些亮

4、度的控制是隨隧道洞外亮度、色溫、交通量、車輛速度大小而變化，隧道照明控制應(yīng)根據(jù)洞外不同天氣、時(shí)間段亮度的強(qiáng)弱或者不同時(shí)間交通量的大小采用無級(jí)連續(xù)調(diào)光控制方式。2 / 6 7.2 控制系統(tǒng)組成照明控制系統(tǒng)主要由載波調(diào)光驅(qū)動(dòng)電源控制器、監(jiān)測(cè)裝置、集中器控制器和控制管理軟件四部分組成，如圖7-5 所示。載波調(diào)光驅(qū)動(dòng)電源控制器是系統(tǒng)的最底層設(shè)備，提供實(shí)時(shí)燈具控制和對(duì)燈具電流、電壓、燈具狀態(tài)等信息采集，提供燈具短路保護(hù)，線路故障巡測(cè)，主動(dòng)上報(bào)故障信息。監(jiān)測(cè)裝置是系統(tǒng)控制的信號(hào)采集設(shè)備，整合洞外亮度數(shù)據(jù)、洞外色溫?cái)?shù)據(jù)、道路流量監(jiān)控、 洞內(nèi)空氣質(zhì)量通風(fēng)監(jiān)控、 火險(xiǎn)等信號(hào)的采集， 為控制系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)

5、，以便發(fā)出相應(yīng)的控制命令。專用的載波通訊集中控制器由通訊模塊、檢測(cè)模塊、 電腦主板組成。 是系統(tǒng)的核心部件。 上行通訊聯(lián)接遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器； 下行通過載波連接載波調(diào)光驅(qū)動(dòng)電源控制器、載波信號(hào)采集設(shè)備。 集中控制器與上下行的通訊傳輸信號(hào)的種類可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 綜合模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的比較，數(shù)字信號(hào)調(diào)控精確但使用成本較高， 沒有普及使用； 模擬信號(hào)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，雖不及數(shù)字信號(hào)調(diào)控精確，但已可基本滿足調(diào)光需求。 所以控制信號(hào)推薦模擬信號(hào)控制，模擬信號(hào)又分為直流電流信號(hào)和直流電壓信號(hào)。直流電流信號(hào)由于控制眾多的燈具時(shí)技術(shù)難度較大，在隧道控制系統(tǒng)中主要選擇直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)控。集中控制器是燈

6、具照明系統(tǒng)中電能信息采集和遠(yuǎn)程控制的關(guān)鍵設(shè)備，安裝在低壓配電變壓器的低壓側(cè)。可通過485 實(shí)現(xiàn)對(duì)具有 rs485 接口電能表的采集和通過電力載波通訊對(duì)燈具進(jìn)行控制。 定時(shí)或?qū)崟r(shí)的將數(shù)據(jù)通過tcp/ip、gprs等通訊方式傳回到遠(yuǎn)程服務(wù)器，適用于隧道燈、路燈監(jiān)控等系統(tǒng)。采用arm 核微控器和嵌入式操作系統(tǒng)，在低壓電網(wǎng)用電數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、燈具控制智能化、安裝的方便性、使用環(huán)境的廣泛性及建立系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性等方面給照明管理部門提供了現(xiàn)代的手段，使燈具控制工作準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、簡便。遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器及軟件是系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，提供 tcp/ip、gprs和intranet 接入方式，可以在監(jiān)控室或其他任何聯(lián)

7、網(wǎng)的pc 上對(duì)集中器和節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制。 控制管理軟件具有數(shù)據(jù)備份功能，可以存儲(chǔ)設(shè)備詳細(xì)信息和組網(wǎng)配置數(shù)據(jù)，并在故障發(fā)生后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)功能。3 / 6 圖 7-5 電力載波智能控制系統(tǒng)7.3 控制原理與控制參數(shù)對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行有效地控制， 不僅可提高隧道運(yùn)營安全水平， 也實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。公路隧道照明控制方法分為分級(jí)控制和動(dòng)態(tài)調(diào)光控制兩種。分級(jí)控制是指通過開啟或關(guān)閉配電回路進(jìn)行照明控制。動(dòng)態(tài)調(diào)光控制是指根據(jù)照明參數(shù)的變化而動(dòng)態(tài)控制隧道內(nèi)的照明亮度。led 燈、單端無極熒光燈、熒光燈等類型燈具宜采用動(dòng)態(tài)調(diào)光控制法。照明控制設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合洞外亮度、色溫等光源特性指標(biāo)以及時(shí)間、交通量、設(shè)計(jì)速度、供

8、電電壓、天氣條件等制定。隧道照明控制原理如圖7-6 所示，根據(jù)隧道運(yùn)營工況、 隧道外部光環(huán)境的變化， 確定滿足駕駛員視覺需求的隧道入口段及過渡段亮度、 色溫等光源特性參數(shù)， 并以此作為隧道入口段及過渡段的照明光環(huán)境調(diào)控的依據(jù)。圖 7-6 隧道照明控制原理框圖公路隧道照明控制參數(shù)包括時(shí)間、 洞外亮度、交通量、平均車速、供電電壓、天氣條件等。照明控制還應(yīng)考慮洞內(nèi)能見度， 即將照明控制與通風(fēng)控制結(jié)合起來，以最大程度的實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。隧道照明節(jié)能控制框架結(jié)構(gòu)如圖7-7 所示。4 / 6 圖 7-7 隧道照明節(jié)能控制框架結(jié)構(gòu)圖7.4 調(diào)光分級(jí)技術(shù)公路隧道照明調(diào)光的周期越短，調(diào)光的分級(jí)越多、 越精細(xì)， 則隧

9、道內(nèi)調(diào)光亮度越能接近理論需求亮度， 隧道內(nèi)行車的安全性也越高， 隧道照明系統(tǒng)的節(jié)能幅度也就越大。入口段亮度根據(jù)洞外亮度的變化而迅速調(diào)整，應(yīng)避免入口段亮度的快速變化可能會(huì)對(duì)在隧道入口段內(nèi)行駛的駕駛員造成不利影響，故規(guī)定系統(tǒng)每秒鐘調(diào)節(jié)的亮度幅度應(yīng)不超過最大亮度的5% ，系統(tǒng)的延遲時(shí)間降至1s。考慮到洞外亮度變化頻率、照明系統(tǒng)的實(shí)際需求、半導(dǎo)體芯片d/a 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)和現(xiàn)階段技術(shù)水平上要完全做到無級(jí)調(diào)光是不現(xiàn)實(shí)的，為了使調(diào)光更便于操作實(shí)施和識(shí)別清晰，對(duì)調(diào)光的亮度等級(jí)選擇了100級(jí)。在這種亮度等級(jí)下， 相鄰亮度等級(jí)間的亮度變化人眼幾乎無法察覺，從而確保了系統(tǒng)的先進(jìn)性。7.5 照明燈具的選擇傳統(tǒng)分級(jí)調(diào)光

10、方式一般是建立在燈具功率不可調(diào)控的基礎(chǔ)之上，通過開閉不同的照明回路的方式以調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)光分級(jí)的目的。 新型照明控制系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)調(diào)控隧道燈具的亮度來達(dá)到節(jié)能的目的，傳統(tǒng)隧道照明燈具鈉燈已不能滿足實(shí)時(shí)調(diào)光的要求，可調(diào)功率的新型led 光源具有壽命長、顯色指數(shù)高、光色選擇性多、發(fā)光效率高，功率可控等優(yōu)點(diǎn)，是新一代的隧道照明燈具。研究發(fā)現(xiàn)駕駛員白天駛?cè)胨淼罆r(shí)，洞外亮度、 色溫等影響著駕駛員的駕駛需求，為了更好的滿足駕駛員在隧道入口時(shí)駕駛需求，加強(qiáng)照明采用變色溫?zé)艟撸蚱苽鹘y(tǒng)照明燈具色溫單一化的弊端，實(shí)現(xiàn)了隧道照明光源可隨洞外色溫變化而變化的設(shè)計(jì)。變色溫?zé)艟呤遣捎?000k 和 6500k 兩種

11、色溫芯片，通過不同的回路控制改變兩組芯片輸入電流， 使兩種色溫芯片具有不同的發(fā)光強(qiáng)度，通過調(diào)節(jié)5 / 6 芯片的亮度實(shí)現(xiàn)色溫的變化。 在具有色溫調(diào)節(jié)的隧道智能照明控制器中，通過增設(shè)了一路加強(qiáng)照明控制輸出， 以便用兩路不同的控制信號(hào)去實(shí)現(xiàn)燈具的色溫與亮度控制。這需要在前期參數(shù)設(shè)置中將變色溫?zé)艟叩牟煌珳睾凸β嗜绾斡?000k和 6500k 兩種色溫芯片發(fā)光配比構(gòu)成提前輸入。7.7 調(diào)控管理技術(shù)平臺(tái)公路隧道照明是保障隧道安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營的基本措施之一， 照明設(shè)施應(yīng)實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測(cè)及控制， 在提高安全運(yùn)營水平的同時(shí)，可根據(jù)交通量變化、 不同天氣條件、 不同時(shí)間段洞外亮度、 色溫等情況等及時(shí)、 有效地調(diào)整照明光源指標(biāo)水平，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能降耗目標(biāo)。采用可靠、 先進(jìn)的照明控制方式及管理技術(shù)是確保隧道安全運(yùn)營及節(jié)能的重要手段?？刂乒芾碥浖?yīng)可以實(shí)時(shí)查看、 記錄、調(diào)控隧道燈具控制情況的基本功能。本控制管理軟件可通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在任何一個(gè)客戶端通過實(shí)時(shí)查看led 隧道（道路）燈具照明工程的燈具亮度、用電量、工作狀態(tài)和隧道（道路）的車流量，實(shí)時(shí)記錄洞外亮度數(shù)據(jù)，可一鍵操作led 隧道（道路）燈具的應(yīng)急和恢復(fù)操作。系統(tǒng)具有使用簡單，數(shù)據(jù)實(shí)觀、明了等特點(diǎn)。該管理平臺(tái)可實(shí)時(shí)監(jiān)控隧道燈具的使用情況及耗電，設(shè)置集中控制器的參數(shù)。能實(shí)時(shí)記錄并查看隧道洞外亮度與交通量狀態(tài)。控制管理