高速公路收費站智能照明系統(tǒng)設(shè)計

劉潤強(qiáng) 姜云春 王培芹 王海艷

【摘 要】高速公路收費站智能照明系統(tǒng)應(yīng)更好的滿足收費站照明要求，且達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的效果，可以實現(xiàn)系統(tǒng)控制任意照明回路開關(guān)或者進(jìn)行連續(xù)性調(diào)光，系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置不同的情景，并且可以進(jìn)行不同情景間的淡入、淡出，可以通過連接各種傳感器自動控制燈光等。利用PLC技術(shù)控制LED燈的亮度從而更加有利于收費站的運行。

【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；亮度；控制方式；I/O分配

中圖分類號： U492.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）18-0098-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.044

【Abstract】The intelligent lighting system of the toll station of the expressway should meet the lighting requirements of the toll station better， and achieve the effect of energy saving and environmental protection. The system can realize the system control of any lighting circuit switch or continuous light adjustment. The system can set different scenarios in advance， and can make different scenarios fade in and fade out. It can automatically control lights by connecting various sensors. The use of PLC technology to control the brightness of LED lights is more conducive to the operation of toll stations.

【Key words】System structure； Brightness； Control mode； I/O allocation

0 引言

隨著科技進(jìn)步，對高速公路智能化提出了要求，照明系統(tǒng)作為高速公路重要組成部分，與交通安全密切相關(guān)。論文主要探討高速公路智能照明系統(tǒng)研究的相關(guān)技術(shù)和方法，基于西門子s7-200系列PLC對高速公路收費站照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，包括系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、照明控制方式及硬件接線圖等，實現(xiàn)自動控制，并更好的滿足收費站照明系統(tǒng)的要求。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)信息采集系統(tǒng)采集到車流量、環(huán)境亮度等因素時，將這些因素傳輸?shù)絇LC控制器，控制器通過RS485總線和計算機(jī)連接，進(jìn)行信息傳輸，然后進(jìn)行照明回路的控制。如果照明回路出現(xiàn)故障等情況時，可以將此信息通過反饋信號采集模塊反饋給控制器，根據(jù)實際情況進(jìn)行手動或者自動控制。

2 照明回路平均亮度計算

亮度計算相對復(fù)雜，除涉及到照度計算的相關(guān)內(nèi)容外，它還與路面材料、觀察點的位置等因素有關(guān)。

根據(jù)《公路高速公路收費站照明設(shè)計規(guī)范》，收費站內(nèi)某燈具在路面某計算點產(chǎn)生的亮度可按式1計算：

數(shù)個工具在計算點產(chǎn)生的亮度可按公式2計算：

計算區(qū)域內(nèi)路面的平均亮度可按公式3計算：

由亮度計算公式得知，要計算某燈具在路面計算點產(chǎn)生的亮度需要的參數(shù)有：Icr、H、β、？酌和？酌（β，？酌），需要待定的參數(shù)只有β和？酌。在燈具各項功能參數(shù)和高速公路收費站物理參數(shù)己知的前提下，β和？酌的值只與高速公路收費站的燈具數(shù)量、布燈方式、計算點數(shù)等因素有關(guān)。

3 收費站照明控制方式

收費站照明控制是按照收費站照明設(shè)計中所確定的不同時段、不同氣候條件下的照明要求，控制各個照明回路的開關(guān)，其控制方式大致分為手動控制和自動控制。

手動控制主要由人工根據(jù)不同的時段及天氣情況而控制不同照明回路的開關(guān)，也可以單獨控制每一個LED燈的亮滅，出現(xiàn)故障后便于修復(fù)；自動控制方式則是利用光強(qiáng)檢測器分別采集收費站的亮度參數(shù)，經(jīng)過對比處理后，由計算機(jī)系統(tǒng)自動控制各個照明回路的開關(guān)，使收費站的照明亮度與外界自然光的亮度相適應(yīng)。

本設(shè)計采用手動控制和自動控制兩種方式：在手動控制方式下，能夠手動亮滅每一盞LED燈，便于控制；在自動控制方式下，系統(tǒng)既能夠根據(jù)外界的亮度自動調(diào)整收費站的照明亮度，又能夠根據(jù)每一天不同的時段，開關(guān)不同的照明回路，達(dá)到收費站照明亮度的自動控制。

4 系統(tǒng)的I/O分配表和接線圖

4.1 系統(tǒng)的I/O分配表

CPU提供的本地I/O具有固定的地址，對于CPU 224來說本機(jī)I/O為14入/10出。當(dāng)需要擴(kuò)展某類的輸入/輸出口時，可以將擴(kuò)展模塊連接到CPU的右側(cè)形成I/O鏈。

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，表1與表2是本設(shè)計中PLC控制程序的I/O分配表。

本系統(tǒng)采用矩陣的的方式進(jìn)行輸入端口拓展，即通過行選通和列選通才能使得LED燈點亮，采用此方法可以節(jié)省不少的輸入節(jié)點，可以節(jié)約設(shè)計成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 PLC外部接線圖

在詳細(xì)設(shè)計了I/O分配表后，進(jìn)行PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計了手動控制與自動控制收費站照明系統(tǒng)，利用protel99se 設(shè)計的系統(tǒng)的主電路圖如圖1，系統(tǒng)的I/O接線如圖2所示。

5 結(jié)語

本文給出了智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及如何計算照明回路亮度的方法，設(shè)計了收費站照明控制方式，給出了系統(tǒng)硬件接線圖等，可以更好的滿足收費站對照明的要求，并且通過自動控制，能夠達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王婧.湖南省高速公路收費站設(shè)計研究[D].長沙：中南大學(xué)，2006.

[2]李新，肖峻，李純.鐵路客運站照明系統(tǒng)的PLC 控制[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2005，18（6）：60-61.

[3]張岳軍.智能照明系統(tǒng)的研究與開發(fā).浙江大學(xué)碩士論文.杭州：浙江大學(xué)，2006，11-16.

[4]王月華.城市軌道交通智能照明系統(tǒng)設(shè)計.城市軌道交通研究.2012，08（10）.