淺談單燈智能控製的高速公路隧道照明管理係統的應用

【摘要】：以G50滬渝高速的峨山隧道為(wei) 研究載體(ti) ，著重介紹了高速公路隧道燈控製係統的架構，完成了單燈控製器的硬件設計和集中控製器的選配，並提出了係統控製方式與(yu) 策略，為(wei) 高速公路隧道照明提供了一套智能化的解決(jue) 方案。

【關(guan) 鍵字】：隧道照明；單燈智能控製；高速公路；LED隧道燈

0引言

單燈(單元組合)智能控製技術是一種新型節能控製技術，其工作原理是係統裏的每盞照明燈具均有編碼地址，並通過該地址實現與(yu) 係統的數據交互，實現任意分組及開燈、關(guan) 燈、調光等，使得係統可實現可視化、信息化管理。把照明管理和節能控製推入精細化、可以帶來巨大的經濟效益、環保效益和社會(hui) 效益。本文以G50滬渝高速的峨山隧道為(wei) 研究載體(ti) ，在調研國內(nei) 外研究現狀、進行理論分析與(yu) 試驗研究的基礎上．開展基於(yu) 單燈(單元組合)控製的隧道智能照明係統研究，力求形成*科學的照明控製策略，解決(jue) 隧道的照明難題。

1係統架構

高速公路隧道照明單燈智能控製管理係統是在隧道燈啟亮區間，依據不同時段隧道環境與(yu) 道路照明使用情況的變化，對於(yu) LED隧道燈進行降功率調光節能控製以及遠程控製管理。調光節能控製的核心技術是LED電源調控與(yu) 檢測技術，遠程管理是綜合利用PLC電力線載波技術、4G／GPRS／CDMA公用網通訊技術、係統平台軟件技術加以實現。本課題所研究的高速公路隧道照明單燈智能控製管理係統能實現LED隧道照明單燈的開關(guan) 控製、亮度調節、遠近距離實時讀取數據及設髓、燈具巡檢、單燈計量、安全預警等功能，其係統架構框圖如圖l所示。

圖1高速公路隧道單燈控製係統架構框圖

高速公路隧道照明單燈智能控製管理係統的整體(ti) 結構采用“客戶端(上位機)管理操作軟件+係統管理平台+集中控製器(物聯數據集中器)+單燈控製器(終端控製器)"。客戶端(上位機)管理操作軟件在遠程任意位置(譬如手機微信、瀏覽器、客戶端軟件等)運行；係統管理平台安裝在係統主站(監控中心)的服務器，集中控製器(物聯數據集中器)接收、執行、轉發客戶端(上位機)管理操作軟件的指令，利用PLC電力載波通訊技術與(yu) 單燈控製器進行數據的傳(chuan) 遞與(yu) 交換，從(cong) 而對每個(ge) 單燈控製器(終端控製器)進行控製，實現對每一盞LED隧道燈亮滅控製以及調光控製，從(cong) 而實現節能目標。此外，集中控製器(物聯數據集中器)通過內(nei) 置輸出端口在控製櫃(或箱變)內(nei) 能夠對LED隧道燈的整條回路進行控製；單燈控製器(終端控製器)安裝於(yu) LED隧道燈的接線盒內(nei) ，它是高速公路隧道照明單燈智能控製管理係統的核心執行部件。

2單燈控製器設計

單燈控製器的設計采用Atmegal6係列單片機作為(wei) 主控製器，該芯片具有工作效率比較高、功耗比較低、RISC處理功能比較強、內(nei) 存容量比較大、相對而言其性價(jia) 比很高等優(you) 點。該芯片配有32個(ge) 可編程I/O接口，配有1kB的SRAM以及8路10位的ADC,能夠滿足控製係統的要求。光電傳(chuan) 感器采用EL7900光照度傳(chuan) 感器，把光照強度轉換為(wei) 電信號之後，利用A/D轉換器把電信號轉換為(wei) 數字信號，主控單元根據檢測的光照度以及係統指令計算控製量，進行隧道燈亮度控製。

圖2為(wei) 單燈控製器原理圖。

AC220Vs

AC22

主控單元

AC220Y

PLC電力

圖2單燈控製器原理圖

該單燈控製器具備調光、電參量采集、故障診斷、通訊、控製等功能。可對LED隧道燈遠程開關(guan) 、調光操作，支持0～10V方式的無極調光；能采集LED隧道燈的電壓、電流、功率因素、電能量等數據；具備電能量存儲(chu) 功能，並實現掉電保存；可以根據采集信息判斷LED隧道燈是否發生異常，當LED隧道燈發生故障時，能夠主動上報故障信息；可以與(yu) 控製終端實現半雙工電力線載波通訊，對主站下發的控製命令及策略及時響應。

該單燈控製器的電氣間隙≥1.9mm、爬電距離≥3.2mm、對地漏電流≤3.5MA、絕緣電阻≥5MΩ、溫度適應性-40±3℃~85±2℃、濕度適應性5～90%、額定工作電壓AC180~250V、工作功耗0.5～15W、組網通訊頻率330KHz、外殼防護等級IP65、電壓電流采集精度≤1%、安全接觸電流≤0.75mA。

3集中控製器選配

高速公路隧道照明單燈智能控製管理係統中的集中控製器選用丹東(dong) 三安技術發展有限公司的IDGS-1路燈物聯數據集中器。IDGS-1路燈物聯數據集中器采用220V供電，終端內(nei) 置電池。可以完成照明配電櫃運行參數采集。采用公網GPRS通信方式，兼容有線寬帶、CDMA等通信方式。

監控終端帶有通用接口，可以實現與(yu) 配電、節能和防盜設備的連接，做到四位一體(ti) 。監控終端自帶中文LCD現場顯示屏和按鍵，可以在現場手動操作功能，實現終端的管理、維護，以及照明控製櫃的運行參數抄讀和控製。具備自動報警、設置與(yu) 查看、抄讀、終端管理與(yu) 維護功能初始化、實時控製、校時等功能。

4控製方式與(yu) 策略

高速公路隧道照明基礎照明LED燈24小時工作，為(wei) 避免過度照明導致的電能浪費，也為(wei) 了減小LED隧道燈光衰同時考慮電源壽命問題，在項目實際實施過程中可利用車輛檢測儀(yi) 來統計分時段的車流量大小，根據分時段車流量大小來自動調節基礎照明亮度。

高速公路隧道加強照明LED燈的開閉時間、亮度調節都是由單燈控製器來完成的。控製係統根據洞內(nei) 外亮度檢測數據和車流量數據，經過計算和分析後來自動的調節LED隧道燈的亮度百分比，以達到*優(you) 照明效果，以此來消除高速公路隧道“黑洞效應"。

高速公路隧道應急照明由基本照明燈實現。當城市供電突然中斷時，無級調光控製器瞬間將基本照明燈功率同步調整到50%左右，使應急照明配光特性與(yu) 原基本照明一致，消除了“斑馬效應"產(chan) 生的可能，有效的避免了高速公路隧道交通意外的發生。

5安科瑞智能照明控製係統

5.1概述

ALIBUS智能照明產(chan) 品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關(guan) 驅動器具備獨立工作的能力，適用於(yu) 一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拚接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與(yu) AcrelEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台進行數據交換。

5.2應用場所

適合於(yu) 各類智能小區、醫院、學校、酒店，以及體(ti) 育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控製需求。

5.3係統結構

5.4係統功能

1）實時檢測並顯示各個(ge) 模塊的在線狀態，反饋現場受控回路的開關(guan) 狀態，監控界麵按照樓層各分區的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發生模塊離線、網關(guan) 設備掉線或者狀態反饋和下發控製命令不一致時會(hui) 發生故障報警，並將故障報警信息記錄並顯示在界麵中。

3）可以對單個(ge) 照明回路實現開關(guan) 控製；每個(ge) 模塊、樓層都有相應的模塊控製開關(guan) 和樓層控製開關(guan) ，也可以一個(ge) 模塊或者整個(ge) 樓層實現開關(guan) 控製。

4）開關(guan) 驅動器支持過零觸發功能，負載（燈具）的分合操作僅(jin) 在交流電過零時進行；可有效減少電磁幹擾以及對電網的衝(chong) 擊，延長燈具與(yu) 控製裝置的壽命。

5）對每個(ge) 照明回路可以預設掉電狀態，當照明電源掉電時，開關(guan) 驅動器會(hui) 自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關(guan) 狀態是確定與(yu) 可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從(cong) 0%到100%進行調光，可以對單個(ge) 照明回路實現調光控製，調光總控可以對一個(ge) 模塊的照明回路實現調光控製，也可以對多個(ge) 照明回路實現調光控製，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關(guan) 的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關(guan) 閉對應場景設置，軟件界麵上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態是打開還是關(guan) 閉。

8）設置定時時間，確認時間點後，對該事件點執行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）係統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鍾控製照明開關(guan) ，實現日落開燈、日出關(guan) 燈的功能。

10）所有定時控製計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機係統故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鍾維持定時控製計劃的正常執行，不影響日常的照明控製效果。

11）係統結構是分布式總線結構；係統內(nei) 各元件不依賴於(yu) 其他元件而能夠獨立工作；係統內(nei) 各元件可以通過程序的設定實現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

5.5設備選型

6結束語

基於(yu) 單燈智能控製的高速公路隧道照明管理係統以實現G50滬渝高速的峨山隧道照明智能節電控製為(wei) 目標，綜合運用無線通信、傳(chuan) 感器信息處理、電力線載波等技術技術實現了對高速公路隧道LED燈的無極調光控製，對高速公路隧道照明智能控製應用與(yu) 推廣具有重要意義(yi) 。

安科瑞侯文莉