【摘要(yào)】以G50滬(hù)渝(yú)高速的峨山(shān)隧(suì)道為研(yán)究(jiū)載體，著(zhuó)重介紹了(liǎo)高速公(gōng)路(lù)隧道(dào)燈控製(zhì)係統的架構，完成(chéng)了單(dān)燈控製器的硬件設(shè)計和(hé)集中控製器(qì)的選(xuǎn)配，並(bìng)提(tí)出(chū)了(liǎo)係統(tǒng)控(kòng)製方式與策(cè)略，為高速(sù)公路隧道照明提(tí)供了一套智能(néng)化的(dí)解(jiě)決(jué)方案。

【關鍵字(zì)】：隧道照明；單燈智(zhì)能(néng)控製(zhì)；高(gāo)速公路；LED隧(suì)道(dào)燈

引(yǐn)言

單燈(dēng)(單(dān)元組合(hé))智(zhì)能(néng)控製技術是一(yī)種新(xīn)型(xíng)節能控製技術(shù)，其(qí)工作(zuò)原(yuán)理是係統裏(lǐ)的(dí)每盞照(zhào)明燈具(jù)均(jūn)有(yǒu)編碼地址，並(bìng)通過該(gāi)地址實現與(yǔ)係(xì)統的(dí)數據交互(hù)，實(shí)現(xiàn)任(rèn)意(yì)分(fēn)組及(jí)開燈，關燈，調光等(děng)，使(shǐ)得係統可實現(xiàn)可視化(huà)，信(xìn)息(xī)化(huà)管理。把(bǎ)照明(míng)管理和節(jié)能控(kòng)製推入精細化，可(kě)以(yǐ)帶(dài)來巨大的(dí)經濟(jì)效益(yì)，環保(bǎo)效益(yì)和(hé)社會效(xiào)益(yì)。本文以G50滬渝(yú)高速的(dí)峨山(shān)隧道為研(yán)究載體，在調研國(guó)內(nèi)外研究(jiū)現(xiàn)狀(zhuàng)，進(jìn)行理論分析與試(shì)驗(yàn)研究的(dí)基(jī)礎上(shàng)．開展(zhǎn)基於單(dān)燈(單元組(zǔ)合)控(kòng)製(zhì)的隧道(dào)智(zhì)能照明(míng)係統研究，力(lì)求形成*科(kē)學的照(zhào)明控(kòng)製(zhì)策略，解(jiě)決隧(suì)道的(dí)照(zhào)明難(nán)題。

1，係統(tǒng)架構(gòu)

高速(sù)公(gōng)路隧道照(zhào)明單燈智能(néng)控製管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統(tǒng)是在(zài)隧道燈啟亮(liàng)區間，依據(jù)不同時(shí)段隧道(dào)環(huán)境與(yǔ)道路(lù)照(zhào)明使用情況的變(biàn)化，對於LED隧道燈進(jìn)行(háng)降(jiàng)功(gōng)率調(tiáo)光(guāng)節能控製以(yǐ)及(jí)遠程(chéng)控(kòng)製管理(lǐ)。調光節(jié)能控製的核心技(jì)術是LED電源調控與檢測(cè)技術(shù)，遠程管理是綜合利(lì)用PLC電力(lì)綫(xiàn)載(zǎi)波技(jì)術，4G／GPRS／CDMA公用(yòng)網(wǎng)通訊技術，係(xì)統(tǒng)平(píng)台軟(ruǎn)件技(jì)術(shù)加以(yǐ)實現(xiàn)。本(běn)課(kè)題所(suǒ)研究(jiū)的(dí)高速(sù)公路(lù)隧(suì)道(dào)照(zhào)明(míng)單燈智能控(kòng)製(zhì)管(guǎn)理係(xì)統能實現LED隧(suì)道(dào)照明(míng)單燈的(dí)開關控製(zhì)，亮度(dù)調(tiáo)節，遠近距(jù)離(lí)實時讀取(qǔ)數(shù)據及設髓，燈具巡(xún)檢，單燈計量(liáng)，安全預(yù)警(jǐng)等(děng)功能，其(qí)係(xì)統(tǒng)架構框圖如圖(tú)l所(suǒ)示(shì)。

圖1高(gāo)速公路隧(suì)道(dào)單燈(dēng)控(kòng)製係統架(jià)構框圖(tú)

高速公(gōng)路隧道照(zhào)明(míng)單燈(dēng)智(zhì)能控製管理(lǐ)係統的(dí)整(zhěng)體(tǐ)結構采(cǎi)用“客戶端(上位機)管理操作軟(ruǎn)件+係統(tǒng)管理平台+集中控製(zhì)器(物(wù)聯(lián)數(shù)據集中器(qì))+單燈控製器(終端控(kòng)製器)"。客戶端(duān)(上位機)管(guǎn)理(lǐ)操(cāo)作(zuò)軟件在遠程任(rèn)意(yì)位(wèi)置(譬(pì)如(rú)手機(jī)微信(xìn)，瀏覽(lǎn)器，客(kè)戶端軟件等)運行；係統(tǒng)管理平(píng)台安裝在(zài)係(xì)統主站(監控(kòng)中心)的服務(wù)器(qì)，集中控(kòng)製器(物(wù)聯(lián)數據集中(zhōng)器)接收，執行，轉(zhuǎn)發(fā)客戶(hù)端(上(shàng)位機)管(guǎn)理操(cāo)作軟(ruǎn)件的(dí)指(zhǐ)令，利(lì)用PLC電力載(zǎi)波(bō)通訊技術與單燈控製器(qì)進(jìn)行數據的傳遞(dì)與交換(huàn)，從而對每(měi)個單燈控(kòng)製器(終(zhōng)端(duān)控(kòng)製器)進行控製(zhì)，實現(xiàn)對(duì)每一盞(zhǎn)LED隧(suì)道(dào)燈(dēng)亮滅控(kòng)製(zhì)以(yǐ)及調(tiáo)光控製，從而實現(xiàn)節能目(mù)標。此外，集中控製(zhì)器(qì)(物聯(lián)數據集中器(qì))通(tōng)過內置輸出端口在控製櫃(guì)(或箱變(biàn))內(nèi)能夠對LED隧道(dào)燈的(dí)整條回(huí)路(lù)進行控製(zhì)；單燈控(kòng)製器(qì)(終(zhōng)端控製(zhì)器)安裝(zhuāng)於LED隧(suì)道燈的(dí)接(jiē)綫(xiàn)盒(hé)內(nèi)，它是高速公(gōng)路隧道照(zhào)明單燈智(zhì)能控製管(guǎn)理係統的核心執行(háng)部件。

2，單(dān)燈控製器設(shè)計

單(dān)燈(dēng)控(kòng)製器(qì)的設(shè)計(jì)采用Atmegal6係列單(dān)片(piàn)機(jī)作為主控製(zhì)器(qì)，該芯片(piàn)具(jù)有工作效率比較高(gāo)，功(gōng)耗(hào)比(bǐ)較低(dī)，RISC處(chǔ)理功(gōng)能比較強，內存容(róng)量比(bǐ)較大，相對而言(yán)其性價比很(hěn)高(gāo)等(děng)優點。該芯(xīn)片(piàn)配有32個可編程(chéng)I/O接口，配有(yǒu)1kB的(dí)SRAM以(yǐ)及8路10位(wèi)的ADC,能夠(gòu)滿(mǎn)足控製(zhì)係統的要求。光(guāng)電傳感器采用(yòng)EL7900光(guāng)照度(dù)傳感(gǎn)器(qì)，把光照強(qiáng)度轉換為電信(xìn)號(hào)之後，利用(yòng)A/D轉換(huàn)器(qì)把電信(xìn)號轉(zhuǎn)換(huàn)為數(shù)字信(xìn)號，主控(kòng)單元根據檢(jiǎn)測的光照(zhào)度(dù)以(yǐ)及(jí)係(xì)統指(zhǐ)令計(jì)算(suàn)控製(zhì)量，進(jìn)行(háng)隧道燈(dēng)亮(liàng)度(dù)控製。

圖2為(wéi)單(dān)燈(dēng)控製器原理圖。

AC220Vs AC22主控(kòng)單元 AC220Y PLC電力(lì)

圖(tú)2單燈控(kòng)製(zhì)器原(yuán)理圖

該單燈控製(zhì)器具備調(tiáo)光(guāng)，電(diàn)參(cān)量采集(jí)，故障(zhàng)診斷，通(tōng)訊，控製(zhì)等功能。可對LED隧道(dào)燈遠(yuǎn)程(chéng)開(kāi)關，調(tiáo)光(guāng)操(cāo)作(zuò)，支持(chí)0～10V方(fāng)式的(dí)無極調光(guāng)；能(néng)采(cǎi)集(jí)LED隧道燈(dēng)的電壓，電流(liú)，功(gōng)率因素(sù)，電能量(liáng)等數據(jù)；具備電能量存(cún)儲功能(néng)，並實現掉電(diàn)保(bǎo)存；可以根據采(cǎi)集信息判斷LED隧道燈是否(fǒu)發生(shēng)異常，當(dāng)LED隧道燈(dēng)發(fā)生(shēng)故障時(shí)，能(néng)夠主(zhǔ)動上報(bào)故(gù)障(zhàng)信息；可以(yǐ)與控(kòng)製終(zhōng)端實(shí)現半(bàn)雙(shuāng)工電力綫載波(bō)通(tōng)訊，對(duì)主(zhǔ)站(zhàn)下發的控製(zhì)命令(líng)及策略(lüè)及時響應(yīng)。

該單(dān)燈控製(zhì)器(qì)的(dí)電(diàn)氣間隙≥1.9mm，爬電距離≥3.2mm，對地(dì)漏(lòu)電流≤3.5MA，絕(jué)緣電(diàn)阻≥5MΩ，溫(wēn)度(dù)適(shì)應(yīng)性-40±3℃~85±2℃，濕度(dù)適(shì)應性5～90%，額(é)定工作(zuò)電壓AC180~250V，工(gōng)作(zuò)功耗0.5～15W，組網(wǎng)通訊頻(pín)率330KHz，外殼(ké)防(fáng)護等(děng)級IP65，電壓(yā)電(diàn)流采集精度(dù)≤1%，安全(quán)接觸電流(liú)≤0.75mA。

3，集中控製器(qì)選(xuǎn)配(pèi)

高(gāo)速公(gōng)路隧道照明(míng)單(dān)燈智(zhì)能(néng)控(kòng)製管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統中的集(jí)中控(kòng)製(zhì)器選用丹(dān)東三安技術發展有(yǒu)限公司(sī)的IDGS-1路(lù)燈物聯數據(jù)集中(zhōng)器。IDGS-1路(lù)燈物(wù)聯數(shù)據(jù)集(jí)中(zhōng)器(qì)采用220V供(gōng)電(diàn)，終端內置(zhì)電(diàn)池。可(kě)以完成照明(míng)配(pèi)電(diàn)櫃(guì)運行(háng)參(cān)數(shù)采(cǎi)集(jí)。采用(yòng)公網(wǎng)GPRS通信方(fāng)式(shì)，兼容有(yǒu)綫寬(kuān)帶，CDMA等通(tōng)信方式(shì)。

監(jiān)控終端帶有通用接(jiē)口，可以(yǐ)實(shí)現與(yǔ)配電(diàn)，節能(néng)和防(fáng)盜(dào)設備的連接，做到四(sì)位一(yī)體(tǐ)。監(jiān)控(kòng)終(zhōng)端(duān)自帶(dài)中(zhōng)文LCD現(xiàn)場(cháng)顯示屏和按(àn)鍵(jiàn)，可以(yǐ)在(zài)現(xiàn)場手動操(cāo)作功(gōng)能，實現終端的(dí)管(guǎn)理，維護(hù)，以(yǐ)及照明控(kòng)製櫃的運行參數抄(chāo)讀(dú)和(hé)控(kòng)製(zhì)。具備自動(dòng)報警，設置與(yǔ)查看，抄讀(dú)，終端管(guǎn)理(lǐ)與維(wéi)護功能(néng)初(chū)始化(huà)，實時控製，校(xiào)時等功能。

4，控(kòng)製方(fāng)式(shì)與策略

高速公路隧道(dào)照明基礎照(zhào)明(míng)LED燈24小時(shí)工(gōng)作(zuò)，為避(bì)免(miǎn)過度照(zhào)明導(dǎo)致(zhì)的(dí)電能(néng)浪(làng)費(fèi)，也為(wéi)了減(jiǎn)小LED隧道(dào)燈光衰同時考(kǎo)慮(lǜ)電源(yuán)壽命問題(tí)，在項(xiàng)目(mù)實(shí)際實施過(guò)程中(zhōng)可(kě)利(lì)用車(chē)輛(liàng)檢測儀來統計分(fēn)時(shí)段(duàn)的(dí)車(chē)流(liú)量(liáng)大小，根(gēn)據分(fēn)時段(duàn)車流(liú)量大小來自動調(tiáo)節(jié)基(jī)礎照(zhào)明亮(liàng)度。

高(gāo)速公路隧(suì)道(dào)加(jiā)強照明(míng)LED燈的開閉時間，亮(liàng)度(dù)調節都是由(yóu)單(dān)燈控製器來完(wán)成(chéng)的(dí)。控製(zhì)係統根(gēn)據(jù)洞(dòng)內外亮(liàng)度檢(jiǎn)測(cè)數據(jù)和(hé)車流量(liáng)數據(jù)，經(jīng)過計算(suàn)和分析後(hòu)來自(zì)動的調節(jié)LED隧道(dào)燈的亮度(dù)百(bǎi)分比(bǐ)，以(yǐ)達到*優(yōu)照(zhào)明(míng)效果，以(yǐ)此來消(xiāo)除高(gāo)速公路(lù)隧道“黑洞(dòng)效應"。

高速(sù)公路隧道(dào)應(yīng)急照(zhào)明由基(jī)本照明燈實(shí)現(xiàn)。當(dāng)城(chéng)市供電突然中(zhōng)斷時，無級調光(guāng)控製器(qì)瞬間將基本(běn)照明燈(dēng)功率同步調整到50%左(zuǒ)右(yòu)，使應急(jí)照明(míng)配(pèi)光(guāng)特性與(yǔ)原基(jī)本(běn)照(zhào)明一致，消除了(liǎo)“斑馬(mǎ)效(xiào)應(yīng)"產(chǎn)生(shēng)的可能，有效的避免了(liǎo)高(gāo)速公(gōng)路(lù)隧道(dào)交(jiāo)通(tōng)意外的發生。

5，安(ān)科瑞智能照(zhào)明控製(zhì)係統

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采(cǎi)用RS485總綫技術(shù)，技術成熟(shú)可(kě)靠，安(ān)全(quán)穩(wěn)定(dìng)。開關(guān)驅動(dòng)器具(jù)備(bèi)獨(dú)立工作(zuò)的能(néng)力，適(shì)用(yòng)於(yú)一(yī)些(xiē)中(zhōng)小(xiǎo)型的項(xiàng)目(mù)；模塊化(huà)設計，可以(yǐ)任意(yì)拼接擴展(zhǎn)，同時(shí)預留I/O口(kǒu)以及(jí)Modbus接口，還可(kě)以滿足與AcrelEMS企業(yè)微(wēi)電網管(guǎn)理雲(yún)平台(tái)進行數(shù)據交換。

5.2應用場所

適(shì)合於(yú)各(gè)類智能小區，醫(yī)院，學校，酒店，以及體(tǐ)育場所，機場(cháng)，隧道，車(chē)站(zhàn)等大(dà)型(xíng)公建項目的照明控製需求。

5.3係統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4係統功(gōng)能

1）實(shí)時(shí)檢測(cè)並顯示(shì)各個模(mó)塊的(dí)在綫狀態(tài)，反(fǎn)饋(kuì)現(xiàn)場(cháng)受(shòu)控回(huí)路的開關(guān)狀(zhuàng)態，監控界麵(miàn)按(àn)照樓層各分區(qū)的(dí)布(bù)局和回(huí)路列(liè)表(biǎo)來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離綫(xiàn)，網關設(shè)備(bèi)掉綫或(huò)者狀(zhuàng)態反(fǎn)饋和(hé)下發(fā)控(kòng)製(zhì)命(mìng)令(líng)不一致時會(huì)發生(shēng)故(gù)障報警，並將故障報警信息(xī)記錄並(bìng)顯(xiǎn)示在界(jiè)麵(miàn)中。

3）可以對(duì)單(dān)個照明回(huí)路實(shí)現開關控製；每個(gè)模塊，樓層都有(yǒu)相應(yīng)的模(mó)塊控製開關和樓(lóu)層控製(zhì)開(kāi)關(guān)，也可(kě)以(yǐ)一(yī)個模塊(kuài)或者(zhě)整個(gè)樓層(céng)實(shí)現開關控(kòng)製。

4）開關(guān)驅動器支(zhī)持(chí)過零(líng)觸發功(gōng)能，負載（燈(dēng)具）的(dí)分合操作僅(jǐn)在交流(liú)電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有(yǒu)效減少電(diàn)磁幹擾(rǎo)以及對電網的衝(chōng)擊，延長燈具與控(kòng)製(zhì)裝置的壽命(mìng)。

5）對每個照(zhào)明回路可以(yǐ)預設掉(diào)電(diàn)狀(zhuàng)態，當照(zhào)明電源掉(diào)電(diàn)時，開關驅動器會(huì)自(zì)動切(qiē)換到預設(shè)的(dí)掉電狀態(tài)；確(què)保重新(xīn)上電時燈(dēng)具(jù)的開關(guān)狀態是(shì)確(què)定(dìng)與可(kě)控的(dí)。

6）拖動調光控件，照(zhào)明(míng)設備從(cóng)0%到(dào)100%進(jìn)行(háng)調光(guāng)，可(kě)以(yǐ)對單(dān)個照明回路實現(xiàn)調(tiáo)光控(kòng)製，調光(guāng)總(zǒng)控可(kě)以對(duì)一個模塊的照明回路(lù)實現(xiàn)調光(guāng)控製(zhì)，也可以(yǐ)對多(duō)個(gè)照明回路實現(xiàn)調光控(kòng)製(zhì)，通過圖(tú)標的亮(liàng)滅狀(zhuàng)態(tài)反(fǎn)饋現場開關的(dí)狀(zhuàng)態(tài)。

7）點擊(jī)場(cháng)景控件，打(dǎ)開(kāi)或者(zhě)關閉對(duì)應場景設置(zhì)，軟件界麵上顯(xiǎn)示不(bù)同的(dí)場景(jǐng)模(mó)式(shì)和(hé)場景功能(néng)，通過(guò)圖標的(dí)亮滅(miè)顯示對(duì)應的場(cháng)景(jǐng)狀態是打開還(huán)是關閉。

8）設(shè)置定時時間，確認(rèn)時(shí)間(jiān)點(diǎn)後(hòu)，對(duì)該(gāi)事(shì)件點執行的(dí)動作進行設置，設置燈(dēng)在設(shè)定(dìng)的時(shí)間(jiān)點(diǎn)亮或(huò)者滅。

9）係統(tǒng)可(kě)以通(tōng)過預設的當(dāng)地經(jīng)緯度信息，自(zì)動(dòng)計算(suàn)每天的(dí)日(rì)升(shēng)日落時間(jiān)；根據天文時鐘控製(zhì)照明(míng)開關(guān)，實現日落開(kāi)燈(dēng)，日(rì)出(chū)關(guān)燈的(dí)功(gōng)能(néng)。

10）所(suǒ)有定(dìng)時(shí)控製(zhì)計(jì)劃均可下發(fā)保存至驅動模塊；當上(shàng)位機係(xì)統故(gù)障(zhàng)或(huò)模塊離綫時(shí)，驅(qū)動模(mó)塊(kuài)可以利用自帶的RTC時(shí)鐘(zhōng)維持定(dìng)時(shí)控製(zhì)計(jì)劃(huá)的正常執(zhí)行(háng)，不影響日(rì)常(cháng)的(dí)照明控製(zhì)效(xiào)果。

11）係(xì)統結構(gòu)是(shì)分(fēn)布(bù)式總(zǒng)綫(xiàn)結(jié)構；係統內(nèi)各(gè)元件不(bù)依賴於(yú)其他元件而(ér)能夠(gòu)獨立工(gōng)作(zuò)；係統(tǒng)內各元件(jiàn)可(kě)以通過(guò)程序(xù)的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預(yù)留BA或第三方集(jí)成(chéng)平台接(jiē)口，采(cǎi)用modbus，opc等方(fāng)式。

5.5設備選型(xíng)

6，結(jié)束語

基於單(dān)燈(dēng)智能(néng)控(kòng)製的(dí)高(gāo)速公路隧道(dào)照(zhào)明(míng)管(guǎn)理係統以實現G50滬渝(yú)高(gāo)速(sù)的峨(é)山隧道照(zhào)明(míng)智能節電(diàn)控(kòng)製為目標，綜合(hé)運用無綫(xiàn)通(tōng)信(xìn)，傳(chuán)感(gǎn)器(qì)信息處(chǔ)理(lǐ)，電力綫載(zǎi)波等(děng)技(jì)術技術實現了(liǎo)對高速公路(lù)隧道LED燈的無極調(tiáo)光控(kòng)製，對高速公(gōng)路隧(suì)道照明(míng)智能控製(zhì)應(yīng)用與(yǔ)推(tuī)廣(guǎng)具(jù)有(yǒu)重要(yào)意(yì)義(yì)。

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作(zuò)者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職(zhí)於安科(kē)瑞電(diàn)氣(qì)股份(fèn)有(yǒu)限公司，主(zhǔ)要研究(jiū)方向為(wéi)智能(néng)照明控製係(xì)統領(lǐng)域(yù)。