LED 隧道照明智能控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

(杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院 浙江 杭州 310018)

當(dāng)前我國公路隧道的建設(shè)規(guī)模逐年增大，致使照明費(fèi)用急劇增加，避免過度照明顯得的尤為重要，因此對(duì) LED 隧道照明智能控制系統(tǒng)的研究具有重要意義。隧道現(xiàn)有的能源計(jì)量裝置，是針對(duì)整個(gè)隧道的能源計(jì)量，無法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)LED燈具與高壓納燈的節(jié)能數(shù)據(jù)，因此需要設(shè)計(jì)更加精準(zhǔn)、更加全面的智能能耗監(jiān)控與分析系統(tǒng)。

一、前言

智能能耗監(jiān)控與分析系統(tǒng)在隧道配電房安裝能源計(jì)量單元，使用隧道現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)將能耗數(shù)據(jù)集成上傳，在隧道中監(jiān)控進(jìn)行信息匯總分析，數(shù)據(jù)處理后再上傳監(jiān)控中心，形成全公司的能源監(jiān)測計(jì)量綜合管理平臺(tái)。

能源計(jì)量單元按照明回路配置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路能耗情況，數(shù)據(jù)匯總處理后，可以得出：左右洞能耗對(duì)比、隧道照明分段的能耗構(gòu)成、用能趨勢(shì)分析、節(jié)能率分析、EPC回報(bào)預(yù)期分析、公司能耗組成等。

二、隧道照明智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)由相關(guān)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。硬件系統(tǒng)：能源計(jì)量單元、智能控制控制器、能耗采集與傳輸設(shè)備。軟件系統(tǒng)：包括能耗采集與分析相關(guān)功能模塊，提供EPC合同能源管理相關(guān)的計(jì)量支付與分析報(bào)表。

圖1 能源監(jiān)控和能耗分析平臺(tái)

(一)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)根據(jù)具體的工程情況來設(shè)計(jì)組網(wǎng)方式，采用分層分布式設(shè)計(jì)。方案如下：

(1)能耗采集層：配電房選用終端電能計(jì)量儀表，三相回路配置，共28 個(gè)照明回路，智能電表支持電力部DL/T-645標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

(2)網(wǎng)絡(luò)通信層：傳輸使用串口服務(wù)器，將智能電表的485接口轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號(hào)，通過隧道現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上傳。

(3)數(shù)據(jù)表現(xiàn)層：隧道中控室搭建數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和本站點(diǎn)能耗分析軟件，對(duì)比分析左/右洞能耗情況和LED燈具的節(jié)能效果。

匯總各隧道、收費(fèi)站的能源監(jiān)測數(shù)據(jù)，搭建公司級(jí)能耗分析平臺(tái)，著重于全公司多個(gè)隧道/收費(fèi)站能耗統(tǒng)計(jì)，能耗趨勢(shì)分析，EMC能源合同預(yù)測，基準(zhǔn)照度測算。

(二)網(wǎng)絡(luò)通信層設(shè)計(jì)

公司級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信：使用公司互聯(lián)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在金麗溫監(jiān)控中心設(shè)置能耗監(jiān)測服務(wù)器，匯總各所級(jí)能耗數(shù)據(jù)。

隧道所級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信：在各隧道所設(shè)置能源采集服務(wù)器，負(fù)責(zé)采集本所各計(jì)量單元能耗數(shù)據(jù)。智能電表輸出接口為RS232/485，無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，串口服務(wù)器是行業(yè)內(nèi)通用解決方案，使用串口服務(wù)器將串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，經(jīng)現(xiàn)有隧道網(wǎng)絡(luò)上傳到隧道中控室。串口服務(wù)器可工作在TCP SOCKET模式。

(三)數(shù)據(jù)表現(xiàn)層設(shè)計(jì)

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

通過接入外網(wǎng)，可以對(duì)接短信網(wǎng)關(guān)，對(duì)系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)的問題，或能源監(jiān)控平臺(tái)需要報(bào)警的信息，通過短信、電子郵件等方式發(fā)送給相關(guān)責(zé)任人。另外，也可以方便EPC合作單位通過外網(wǎng)查詢節(jié)能數(shù)據(jù)(通過安全登錄方式)。

三、結(jié)束語

高速公路運(yùn)營過程中很大一部分就是隧道耗電，若不及時(shí)有效的解決隧道節(jié)能存在的問題，將會(huì)給運(yùn)營部門帶來一定的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。本文針對(duì)高速公路隧道照明用電現(xiàn)狀，在現(xiàn)有照明系統(tǒng)上加裝節(jié)能控制設(shè)備和智能管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種LED 隧道照明智能控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高速公路隧道照明節(jié)電。該系統(tǒng)不僅有好的照明效果，提高高速公路隧道行駛的安全性，同時(shí)，還能節(jié)約電費(fèi)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。