LED隧道照明智能化單燈控制系統應用

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摘要：采用隧道實時交通流量結合照度檢測的動態調光單燈控制系統，在高速公路led隧道照明智能化節能改造的應用，能夠使隧道照明環境更加合理、節能，為智慧照明相關技術的開發和更新奠定可靠的基礎。

關鍵詞：單燈控制系統；LED隧道照明；智能化節能改造

1前言

本文在保證隧道照明滿足行車標準要求下，結合福建省高速公路隧道照明管理實際，為了有效實現節能降耗的環保目標，采用隧道實時交通流量結合照度檢測動態調光方式的單燈控制系統并將其引入沙廈高速公路（廈門段）的巖內隧道和鳳溪隧道的LED隧道照明的智能化節能改造中，不僅可以在確保實際的照明需求情況下，為隧道提供安全、可靠、合理、節能、舒適的照明環境，還能夠減少供電部門和運營管理單位之間的能源需求分歧。

2隧道智能照明監控系統的基本概述

2.1隧道智能照明監控系統的原理

智能照明監控系統主要由隧道單燈控制器、照明集中控制器、照度傳感器、智能照明監控平臺服務器及智能照明平臺軟件五部分組成。每盞燈具運行狀態控制可獨立監控，也可以進行多個燈具分組策略控制，以提供更靈活的智能監控系統、最優的組合。單燈控制系統通過RS485通訊協議能夠為集中監控系統提供更為有效的數據傳輸內容。單燈控制器具備獨立地址，能夠獨立的調節燈具亮度，可實現對應LED照明燈具的開、關、調光、運行狀態查詢（實時或定時查詢對應燈具電壓、電流、功率因數、開關狀態），在整個過程中，速地掌握每一個LED的照明情況。集中控制器是系統控制調光的中樞部件，安裝在專用集中控制箱中；通信接口采用RS485通信接口并具備以太網RJ45，通過RS485總線傳輸控制命令，控制隧道就地單燈控制器調光節能，上行通訊連接遠程監控服務器，下行實現隧道就地燈具智能調光控制[1]。除此之外，單燈控制系統還能實現和第三方拓展設備的數據傳輸和各種接入功能，在實施過程中結合照度傳感器、監控卡口攝像機采集的數據實現動態調光，以便于集中器具備額外的透傳價值。單燈控制系統能夠采用拓撲著色和組態相結合的方式，集中展示隧道內配電柜中接入平臺的各類設備的參數、運行狀態等，對回路數據進行實時動態化的監測，以便于發生故障之后對其進行有針對性的排除。

2.2單燈控制系統的特點

本次智能化改造的單燈控制系統是采用0-10V調光技術的485單燈控制器，主要應用于隧道LED燈的單燈的調光、狀態采集，以485通訊的形式傳遞出更完整的數字化信息。通過帶屏蔽的485控制線傳輸方式，系統的抗干擾能力相對較強，能夠確保信號穩定。單燈控制系統在實際工作的過程中，依托智能算法還能夠檢測LED路燈的工作狀態。一旦發生故障，整個單燈系統會自動報告位置和故障的情況，減少維修和監管人員的工作難度。而依托控制體系和“三遙”監督體系，可以使現場的LED隧道燈開關實現多樣化、動態的聯動，有效調節控制隧道燈的電壓、電流以及工作功率等，在收集準確信號、判斷路燈照明情況等方面也具有重要的應用價值[2]。

3單燈控制系統在LED隧道照明智能化節能改造的應用

3.1明確初始照度

《公路隧道照明設計細則》有明確規定機動車交通道路的照明設計應該符合既定的要求，采用隧道100kM/h時速隧道照明標準照度要求為初始照度為4.5Cd/m2?！豆匪淼勒彰髟O計細則》文件中有明確的規定節能標準[3]。當顯色指數Ra≥65、色溫介于3500～6500K的LED光源用于隧道基本照明時，亮度可按照表1所列亮度標準的50%取值，但不應低于1Cd/m2。本次隧道照明智能化節能改造基于此，在設計過程中將現有的視頻高清測速及流量交通卡口的技術，且把道路車流量、隧道內外實際亮度等各種因素考慮在內，對隧道LED照度進行有針對性的調節,使其初始照度超過設計規范維護照度的數值，滿足隧道亮度要求下，達到節能效果。

3.2功能的實現

隧道照明智能化節能改造采用隧道實時交通流量結合照度檢測動態調光設計，動態調光策略可在定制智能照明監控平臺上靈活設定，通過實施交通流量調節燈具亮度，可根據交通量變化、不同天氣條件、不同時間段洞外的亮度等情況及時、有效地調整照明光源指標水平，實現照明系統的節能降耗目標。

3.2.1隧道交通流量采用300萬高清測速及流量交通卡口對隧道實時交通流量統計，在交通流量視頻平臺服務器之間增設防火墻和網閘，保障高速公路兩個網段內的數據傳輸的安全，并通過調取視頻平臺服務器上隧道內實際的車流數據來設置開關燈策略。例如，夜晚高速公路車輛少，如果夜晚時段的照度和白天相同，則會產生資源的浪費。在單燈控制系統的支持下，可以有效降低夜晚的燈具功率，這樣不僅能夠滿足基本的照明需求，而且還提升了資源的利用效率；當高速隧道內發生事故造成堵車時，通過車流量數據分析，進行輸出功率的調節增加亮度和開啟照明，確保行車安全。

3.2.2光照度感器采用RS485接口，通信協議能兼容接入集中控制器，可計算周圍環境照度平均值；通過平臺可以監測隧道洞內洞外就地照度狀態。

3.2.3智能照明監控平臺服務器是整個智能控制系統數據存儲及控制管理設備的核心，可提供TCP/IP、GPRS接入方式，在同一網絡的PC上對集中器和節點控制器進行實時監測和控制；同時，其還具有數據備份功能，可以存儲設備詳細信息和設備配置數據，平臺系統軟件采用B/S架構來構建服務器和數據庫。照明監控終端工作站無須安裝客戶端，可通過瀏覽器直接訪問，并能實現權限管理分級，且應用設置相互之間不受影響，系統登錄有無響應退出機制。照明策略可按隧道入口段、過渡段、中間段、出口段進行分組獨立控制，并預設不同場景，根據不同場景進行燈具亮度調節及開關控制。照明監控平臺能夠實現隧道內燈具亮度0～100%范圍內調整以及無極調光，控制方式為以下3種：3.2.3.1光感（洞外照度檢測儀）：白天通過讀取洞外光感數據來調節洞內燈具亮度、設置作用時間段。3.2.3.2車流量（車流量檢測儀）：晚上通過車流量數據來調節洞內亮度，車流量還作用于自動應急（車流量數據判定為隧道內堵車時自動調節燈具全開）。3.2.3.3平臺軟件手動控制：當隧道內有突發事件需要人為干預燈光，可通過人為操作一鍵全開、全關、調光等功能。白天以光照度及交通流量參數為照明控制依據，晚上以時間及交通流量為控制依據；短時間光照度的變化（如車隊燈光、浮云遮日等）不作為照明控制參數（短時干擾時間可在平臺靈活設定）；照明等級要求可根據管養單位運營需要分級調整。隧道內照明按5級照明進行控制，具體動作如下：晴天：基本照明+應急照明+加強一照明+加強二照明+加強三照明。云天：基本照明+應急照明+加強二照明+加強三照明。陰天：基本照明+應急照明+加強三照明。重陰天（及傍晚）：基本照明+應急照明。夜間：基本照明+應急照明。最后是隧道燈狀態的監測功能，可以有效解決運維成本高的問題。照明監控平臺可實時查詢并記錄各燈具的電流、電壓、功率因數等狀態值，在燈具電壓電流異常情況下，平臺能自動提示報警信息并定位至故障燈具位置，及時準確對不亮的故障隧道燈進行維護，確保其照明效果。

4結語

把隧道實時交通流量結合照度檢測動態調光方式的單燈控制系統應用到LED隧道照明智能化節能改造中，能夠有效控制照明設施，以此不僅可以提高隧道運營安全水平，還實現了更高效、更人性化的節能減排。智能系統結合洞外的自然光亮度這一光源特性指標以及時間、車流量大小、設計速度等條件來實時自動調節隧道內的照明亮度，滿足駕駛員的視覺需求。隧道照明調光的周期越短，調光的分級越多、越精細，則隧道內調光亮度越能接近理論需求亮度，隧道內行車的安全性也越高，隧道照明系統的節能幅度也就越大。

參考文獻：

[1]吳龍波.淺談路燈單燈控制系統在城市道路照明中的應用[J].河南建材,2018（1）：249-250+252.

[2]楊喜云.單燈控制系統在EMC模式LED道路照明節能改造的應用[J].照明工程學報,2016（3）：40-44.

[3]中華人民共和國交通運輸部.公路隧道照明設計細則:JTGTD702-01-2014[S].北京:人民交通出版社,2014.

作者：王艇 單位：廈門百城交通工程咨詢有限公司