隧道照明調(diào)光
傳統(tǒng)方式下的隧道照明系統(tǒng)的安全性和節(jié)能性存在著此消彼長(zhǎng)的矛盾，照明系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高昂，管理運(yùn)營(yíng)相對(duì)粗放。近年來(lái)，結(jié)合隧道照明的需求，隧道照明控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。隧道照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)隧道洞外洞內(nèi)照度值、車流量等數(shù)據(jù)調(diào)整 LED 燈的輸出功率來(lái)調(diào)整隧道照明的亮度值，達(dá)到按需亮燈和節(jié)能的目的。

本次設(shè)計(jì)采用無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)智能照明管理系統(tǒng)：
無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)智能照明管理系統(tǒng)主要包含本地智能調(diào)光子系統(tǒng)、智能在線故障監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)決策子系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)單燈控制器、感應(yīng)聯(lián)動(dòng)裝置、光控采集控制系統(tǒng)、無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及監(jiān)控中心軟件組成。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，該系統(tǒng)的本地智能調(diào)光子系統(tǒng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以無(wú)線自組網(wǎng)方式將分散獨(dú)立的隧道設(shè)備集成一個(gè)無(wú)線、全自動(dòng)、智能化的隧道系統(tǒng)，根據(jù)車流量、外界亮度、溫度、洞內(nèi)氣體成分含量等由傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)自主改變洞內(nèi)照明設(shè)備的亮度，使隧道在無(wú)車時(shí)達(dá)到功耗最低、有車時(shí)安全與節(jié)能結(jié)合的最優(yōu)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。結(jié)合云端計(jì)算技術(shù)，智能在線故障監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可對(duì)采集到的隧道設(shè)備以及各類運(yùn)營(yíng)狀況的信息進(jìn)行處理與判別，運(yùn)用離線、在線、歷史等各種數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能理論和專家系統(tǒng)科學(xué)而有序地對(duì)隧道狀態(tài)進(jìn)行綜合分析判斷。運(yùn)營(yíng)決策子系統(tǒng)通過(guò)智能在線故障監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的處理結(jié)果結(jié)合當(dāng)前隧道的運(yùn)營(yíng)狀況制定隧道運(yùn)營(yíng)下一步的運(yùn)營(yíng)模式、設(shè)備檢修策略或事故救援策略，使隧道運(yùn)營(yíng)減少成本，增加運(yùn)營(yíng)安全。
圖 3.2-1 無(wú) 線 物聯(lián)網(wǎng)智能照明管 理系統(tǒng)
系統(tǒng)主要由洞內(nèi)外亮度檢測(cè)器、車流量檢測(cè)器、隧道照明無(wú)極調(diào)光控制器、亮度可控型公路隧道 LED 照明燈具、通訊系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控管理軟件等組成。系統(tǒng)的洞內(nèi)外亮度檢測(cè)器將檢測(cè)到的隧道洞外亮度信號(hào)及洞內(nèi)入口段亮度信號(hào)轉(zhuǎn)換為 4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送至照明調(diào)光控制器內(nèi)，系統(tǒng)的車流量檢測(cè)器將檢測(cè)到的隧道外部車流量信息通過(guò) RS-485 信號(hào)傳送至監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)并將信號(hào)反饋至照明調(diào)光控制器。設(shè)置于隧道內(nèi)的隧道智能照明系統(tǒng)控制器根據(jù)洞內(nèi)外亮度及車流量信息，分別計(jì)算出入口各段加強(qiáng)照明和基本照明相應(yīng)地調(diào)光功率，再將其分別轉(zhuǎn)為DC0～5V 或 DC0～10V 的直流模擬信號(hào)輸出，去控制加強(qiáng)照明燈具和基本照明燈具的輸出功率，而燈具輸出功率的變化，又會(huì)引起燈具輸出光通量發(fā)生變化，從而達(dá)到控制被照?qǐng)鏊炼鹊哪康?。設(shè)于監(jiān)控中心的上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)光端機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)的隧道智能照明系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)通訊。上位機(jī)利用無(wú)級(jí)調(diào)光監(jiān)控管理軟件，實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定、指令下達(dá)、實(shí)時(shí)信號(hào)讀取和儲(chǔ)存。
（1）加強(qiáng)照明的控制
加強(qiáng)照明的控制依據(jù)洞外亮度信號(hào)、車流量、設(shè)計(jì)冗余和洞內(nèi)入口段亮度進(jìn)行綜合計(jì)算，確定加強(qiáng)照明輸出。洞外亮度越亮，洞內(nèi)照明功率越大，洞內(nèi)照明亮度也越強(qiáng)；同時(shí)，車流量越大，洞內(nèi)照明功率也越大，反之亦然。用戶也可設(shè)置加強(qiáng)照明的開啟以及關(guān)閉時(shí)間。
（2）基本照明的亮度控制
基本照明的亮度控制依據(jù)當(dāng)前時(shí)間、車流量、設(shè)計(jì)冗余進(jìn)行綜合計(jì)算，確定基本照明輸出。用戶可以設(shè)置基本照明夜晚開始以及終止時(shí)間，并能設(shè)置夜晚以及白天的照明功率。隧道智能照明系統(tǒng)控制器能夠根據(jù)車流量信息、設(shè)計(jì)冗余和洞內(nèi)中間段亮度進(jìn)行綜合計(jì)算，調(diào)節(jié)基本照明的亮度；當(dāng)基本照明出現(xiàn)光衰，致使洞內(nèi)基本照明檢測(cè)儀的實(shí)測(cè)結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，隧道智能照明系統(tǒng)控制器能自動(dòng)調(diào)節(jié)基本照明亮度，使之滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)按需照明。用戶也可以設(shè)置基本照明夜晚開始以及終止時(shí)間，并能設(shè)置夜晚以及白天的照明功率。
下半夜系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低照明功率至需要的數(shù)值。
洞內(nèi)亮度具體指標(biāo)，隨不同季節(jié)及天氣的洞外亮度做相應(yīng)折減，并進(jìn)行相應(yīng)燈具調(diào)光。

（1）系統(tǒng)功能要求
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)具有感知洞內(nèi)外亮度調(diào)節(jié)加強(qiáng)照明燈光亮度的功能、伴隨式分段照明功能、車流量數(shù)據(jù)采集功能、調(diào)光控制器無(wú)線通信功能、遠(yuǎn)程平臺(tái)/自動(dòng)化管控功能。
1）感知洞內(nèi)外調(diào)節(jié)燈光亮度功能
本系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)加強(qiáng)照明燈光亮度的功能，系統(tǒng)根據(jù)洞內(nèi)外亮度自動(dòng)跟蹤控制加強(qiáng)照明亮度?？梢灾辽俜譃榘滋?、夜間、陰雨天 3 種亮度等級(jí)，跟進(jìn)預(yù)先設(shè)置的閾值，自動(dòng)切換工作模式，以便在不同的天氣保證行車的安全性和舒適性，同時(shí)在滿足照明的要求下達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。
2）伴隨式分段照明功能
系統(tǒng)能通過(guò)對(duì)隧道內(nèi)車輛的實(shí)時(shí)檢測(cè)與跟蹤，實(shí)現(xiàn) LED 隧道燈開關(guān)和亮度的實(shí)時(shí)控制，達(dá)到“車來(lái)燈亮、車走燈暗、燈隨車走的”安全節(jié)能照明效果，避免 LED 隧道燈處于長(zhǎng)期、大面積全開狀態(tài)。
3）車流量數(shù)據(jù)采集功能
采用毫米波雷達(dá)技術(shù)能夠?qū)λ淼纼?nèi)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與跟蹤，能監(jiān)測(cè)隧道的車速、車流等狀態(tài)，為隧道交通管理提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。
4）無(wú)線通信功能
雷達(dá)型調(diào)光控制器和網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器采用無(wú)線通信技術(shù)，每段 LED 隧道燈上的雷達(dá)型調(diào)光控制器間具有無(wú)線通訊功能，且通訊具有容錯(cuò)能力和抗損毀功能，當(dāng)有雷達(dá)型調(diào)光控制器損毀時(shí)，不影響整個(gè)系統(tǒng)的控制和使用。
5）網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)/遠(yuǎn)程平臺(tái)/自動(dòng)化管控功能
系統(tǒng)具有網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)實(shí)現(xiàn)本地控制，也具有通過(guò)平臺(tái)與設(shè)備無(wú)線通信的功能，具有獨(dú)立遠(yuǎn)程管理平臺(tái)和植入第三方平臺(tái)/系統(tǒng)的功能。
（2）平臺(tái)軟件功能要求
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)管理平臺(tái)（平臺(tái)軟件）是整個(gè)系統(tǒng)管理和控制中心，負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)，日常運(yùn)行策略，用戶權(quán)限等進(jìn)行設(shè)置和管理，主要包括以下四大功能模塊：運(yùn)行監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)控制、用戶及權(quán)限管理、日志及審計(jì)。
（3）系統(tǒng)構(gòu)成
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)由雷達(dá)型調(diào)光控制器、網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器、亮度檢測(cè)器、網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)及物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)控制軟件組成。整個(gè)隧道物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)為四級(jí)架構(gòu)，具體
框架層次說(shuō)明如下：
平臺(tái)管理層：軟件控制平臺(tái)，功能是對(duì)整個(gè)隧道的設(shè)備進(jìn)行管理與參數(shù)設(shè)置，統(tǒng)計(jì)燈具功率數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)隧道車流量數(shù)據(jù)，通過(guò)平臺(tái)展示隧道的燈具運(yùn)行狀況。
本地管理層：網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)，功能是對(duì)整個(gè)隧道的設(shè)備進(jìn)行管理與參數(shù)設(shè)置。
中間層：網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器，功能是收集所管理的調(diào)光控制器的工作狀態(tài)參數(shù)與設(shè)置工作參數(shù)。
設(shè)備終端層：雷達(dá)型調(diào)光控制器，功能是通過(guò)雷達(dá)探測(cè)車輛，控制連接燈具亮度，實(shí)現(xiàn)燈隨車行功能。

1）雷達(dá)型調(diào)光控制器
雷達(dá)型調(diào)光控制器可檢測(cè)車輛，下發(fā)指令給與自身信號(hào)線所連接的燈具進(jìn)行燈光控制，還可以通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)姆绞浇o其他控制器下達(dá)指令對(duì) LED 燈具進(jìn)行燈光控制。
2）網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器
可接收雷達(dá)型調(diào)光控制器下達(dá)的指令完成對(duì)所連接的 LED 燈具進(jìn)行燈光控制，具有與網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)和平臺(tái)通訊的功能，完成各設(shè)備數(shù)據(jù)上傳及網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)與平臺(tái)的指令下發(fā)。網(wǎng)關(guān)固定在燈具支架上接入應(yīng)急電源，通過(guò)無(wú)線傳輸不涉及線纜管道及預(yù)留洞室。
3）亮度檢測(cè)器
檢測(cè)洞內(nèi)外亮度數(shù)據(jù)傳至網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)，網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)通過(guò)采集到的亮度數(shù)據(jù)下發(fā)指令給雷達(dá)型調(diào)光控制器控制隧道燈具亮度。
4）網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)
網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)對(duì)采集到的現(xiàn)場(chǎng)洞內(nèi)外照度數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，控制現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)型調(diào)光控制器的工作狀態(tài)，并將物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)的工作狀態(tài)、亮度數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心軟件控制平臺(tái)。
5）物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)控制軟件
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)管理平臺(tái)，可以遠(yuǎn)程控制物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)對(duì)整個(gè)隧道的設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行切換，對(duì)整個(gè)隧道設(shè)備進(jìn)行管理與參數(shù)設(shè)置，統(tǒng)計(jì)燈具功率數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)隧道車流量數(shù)據(jù)，通過(guò)平臺(tái)展示隧道的燈具運(yùn)行狀況。
（4）系統(tǒng)設(shè)置方案
雷達(dá)型調(diào)光控制器：隧道內(nèi)每 500m 雙向布設(shè)，彎道可加密布設(shè)，保證雷達(dá)不漏檢車輛。隧道洞口入口門架處安裝兩個(gè)雷達(dá)型調(diào)光控制器，可在車輛未進(jìn)洞口時(shí)檢測(cè)到車輛，實(shí)現(xiàn)提前亮燈。（洞口雷達(dá)安裝距離 100m 為最佳距離，如隧道原有門架不符合安裝距離的要求。新增立柱安裝）
網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器：部署在隧道入口處，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與指令分發(fā)功能，可接收網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)發(fā)出的亮燈指令，并將指令下發(fā)至洞內(nèi)各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，同時(shí)匯聚上報(bào)洞內(nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)。
亮度檢測(cè)器：洞外亮度調(diào)節(jié)器可根據(jù)洞外的光照強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)洞內(nèi)調(diào)光設(shè)備的調(diào)光等級(jí)，調(diào)節(jié)器安裝在距離洞口 150m 以內(nèi)的柱子上，距離地面 1.5m。（如隧道原有設(shè)計(jì)包含照度計(jì)可接入原有照度計(jì)數(shù)據(jù)至網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)）
網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)：每個(gè)隧道部署兩套套網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機(jī)以實(shí)現(xiàn)本地管理控制功能。
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)控制軟件：部署在監(jiān)控中心