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关于高速公路隧道智慧照明调光系统设计的研究
作者:中咨泰克交通工程集团有限公司 张皓垣 来源:中国公路网 时间:2023-09-19

摘  要:伴随高速公路隧道项目持续增加,对隧道照明调光控制提出了更高的要求。高速公路隧道是一个半封闭的空间,缺乏自然光照射。进出隧道时,光线由明到暗、由暗到明的变化,会对司机会造成不适感,容易诱发交通事故。此时,通过智能照明调光系统可以满足高速公路隧道在不同情景下的照明需求。基于此,本文将进一步探索研究高速公路隧道智慧照明调光系统设计。

关键词:高速公路;隧道智慧照明调光系统

照明是高速公路隧道机电部分的重要环节,其中隧道的长期照明对电能有较大的消耗,隧道的电费支出在运营单位的日常开支中占比非常高。通过智慧化调光系统不仅能改善隧道内车辆的行驶环境,还能降低隧道运营期间的运营费用。因此,高速公路隧道智慧照明调光系统设计与应用在高速公路运营方面发挥着重要作用。

一、高速公路隧道智慧照明调光系统概念分析

高速公路隧道结构的特殊性决定其内需要长期照明。这种结构容易造成隧道内外交通环境的显著差异,造成车辆通过隧道时明暗交替,对驾驶的视觉感知产生比较显著的影响。在高速公路隧道工程设计中,需要重点考虑影响照明质量的各种因素,包括路面平均亮度、视觉效果、整体亮度均匀性、中心线纵向亮度均匀性、闪烁现象、诱导性等方面。为了充分发挥高速公路隧道智慧照明调光系统的优越性,应加强对高速公路隧道智慧照明调光系统的规划设计,在调光系统平台建立完善的输入输出控制系统,实现对智慧照明调光的高效精准控制。智能控制方式主要通过自控控制,参考短时交通流预测对隧道中照明亮度进行动态控制,保障行车安全,最大限度节省用电成本,使节能控制,绿色照明的理念得以凸显,真正做到按需照明。照明控制方式选择需考虑的因素较多,包括设计速度、交通量、洞外亮度、天气条件等。

二、高速公路隧道智慧照明调光系统技术要点

(一)采集模块控制技术

高速公路隧道智慧照明调光系统采集模块由隧道照度计、流量检测器、视频常规检测器等组件组成。可满足隧道照明调光数据的采集的需要,从而更好的为隧道照明调节提供参考。高速公路隧道智慧照明调光系统可以根据隧道灯光的控制要求,采集照明强度数据以及工作电路电压、电流参数,并将模拟信号转换为数字信号,进行数字产品操作。智慧照明调光系统的有线RS-485与主控模块之间进行数据转换,准确记录高速公路隧道灯电路的运行参数和运行功率,从而可以实现智慧照明调光系统的精确调光。

(二)通信模块控制技术

智能调光控制系统中的网络传输模块采用局域网控制。网络传输模块的应用基础是主控模块下的分支网络、环境基础网络和照明通信网口。它主要由传感装置、输入输出端口、电控装置、动力装置等组成。能够在准确、高效传输相关数据的基础上,全面监控照明设施的运行状态,为状态预警提供依据。公路隧道照明主控模块与PLC控制模块之间的通信网络为光纤专网或4G、5G无线网络,并且通过输入端口执行、转发、接收来自主控模块的命令。通信模块更像是局域网形式的一种控制方式,其主要功能是采集、传输和存储数据。将分支网络与环境基础设施网络相结合,设置照明设施通信端口,实现智能调光控制。同时,在通信模块设计时,需要包括输入端口、传感设备、输出端口、供电设备等内容,保证数据传输稳定,加强对照明设施的监管,对运行故障提供预警提示。同时,可以利用照度采集和编辑装置,通过输入口、主控模块、输出口实现信息交换,执行和接收控制命令,采集照明照度和色温数据,检测照明电路的电压和电流信息,最终将数据传输给智能调光控制系统。

(三)调光模块控制技术

智能照明调光系统可以降低电压,限制电流,使隧道照明能够根据外界环境因素进行及时调整。这样,智能照明调光系统能够自动进行光照调节和控制,根据需求和情景变化进行智能化的控制和管理,改变隧道内的照明模式以及情景。在设计参考变量时,需要考虑天气和交通流量等参数。智能照明调光系统的工作原理是:灯在220V左右的额定电压下开始工作,一旦收到节能指令,灯可以及时调整电压,使其保持在节能水平。节能电压标准一般在185V~195V左右。节能指令撤销后,逐渐上升到220V稳压状态。这样既节省用电,又延长灯具的寿命,同时也保证了照明标准要求的三重目的。

三、高速公路隧道智慧照明调光系统控制措施

(一)加强隧道内环境亮度调光控制

高速公路隧道智慧照明调光系统控制中,需要合理设置光照传感器的光强采集频率、周期。为了确保采集数据的准确性,避免因数据误差带来的不良影响,在设计过程中,需要在洞内外使用多个传感器进行数据采集,并对比传感器的数据,选择相近的数据作为光照度数值。其中,洞外的光照传感器只需要在白天工作,并以10min为频率进行检测。PLC芯片可以根据远程控制命令或者本地控制逻辑,调整照明系统的控制电压,使隧道内的光照亮度始终根据洞内外的光照需求发生变化,在保障光照需求的同时,提升光照控制的精准性与合理性。

(二)加强隧道内车速调光控制

高速公路隧道智慧照明调光系统可根据隧道内车辆行驶的速度进行调节。同时,采用预设照明时间,根据车辆进出情况调节照明的时间。利用车辆探测器和视频传感器记录车辆行驶速度,根据高速公路隧道内的总长度设计隧道照明灯具的开启和关闭时间,及时调整隧道内的照明亮度,实现隧道通行良好环境的营造。

(三)加强隧道内交通量调光控制

高速公路隧道智慧照明调光系统根据隧道照明需求信息的反馈和交通监控中心提供的视频数据,分析预测隧道当前或潜在的交通量,并根据交通量进行照明控制。在实际控制过程中,根据不同等级的交通量,按预设的控制策略进行调光,以满足不同照明情景的需求,实现“按需照明”。当交通量高时,隧道内加强照明调整到较高亮度水平,避免隧道内因污染和烟雾造成照明效果不佳。当交通量减少时,可降低亮度水平,降低运营能耗。同时,通过采用高效节能的LED灯具,结合高速公路隧道智慧照明调光系统,可根据实际情况调节照明亮度,避免资源浪费,延长灯具使用寿命。此外,利用高速公路隧道智慧照明调光系统也可以实现对照明系统的远程监控和管理,便于及时排除故障和维护,提高照明系统的运行效率。

结束语

通过高速公路隧道智慧照明调光系统设计的研究,智慧照明调光系统能够有效地保障隧道的行车安全,降低能源消耗,并根据隧道内实际情况为行车提供良好的照明保障,真正做到“按需照明”。

参考文献:

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[3]陈凯麟。直流智能调光系统在城市隧道照明中的应用——以重庆市某隧道为例[J].光源与照明,2022(05):2-3+26.

【编辑: 任 燕】

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