淺談新城1、2#隧道雙色溫照明控制方案

張學(xué)軍

摘 要：2019年，甘肅省在G248線蘭州至馬關(guān)公路康樂至卓尼段試驗(yàn)段（康樂至拉石）及（新城至卓尼、西寨連接線）機(jī)電工程首先試點(diǎn)推行公路隧道雙色溫照明控制方案，做為G248線蘭州至馬關(guān)公路康樂至卓尼段試驗(yàn)段（康樂至拉石）及（新城至卓尼、西寨連接線）機(jī)電工程KZJD-2標(biāo)施工負(fù)責(zé)人，就該方案實(shí)施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：隧道照明;色溫調(diào)節(jié);隧道

本系統(tǒng)中，新城1#、2#隧道做為一個隧道群，設(shè)一個監(jiān)控中心。所有的設(shè)備通過智能控制網(wǎng)絡(luò)互相連接，傳遞、交換數(shù)據(jù)。智能控臺與監(jiān)控中心連接采用光纖介質(zhì)的以太網(wǎng);智能控臺與燈具之間采用的是屏蔽雙絞線的RS-485總線。

隧道照明智能監(jiān)控軟件安裝在控制室的服務(wù)器上，而服務(wù)器，控制終端和控制柜內(nèi)的智能控臺通過光纖聯(lián)接，組成一個以太網(wǎng)，可在此網(wǎng)絡(luò)內(nèi)高速、大量的傳遞數(shù)據(jù)。而控制柜中的智能控臺與安裝在燈具背板上的智能電源之間是通過RS-485總線傳輸信號的。

日照強(qiáng)度調(diào)節(jié)隧道燈光功能：

采用隧道光亮度（輝度）檢測器來實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的檢測。由于它輸出的是4—20mA的直流模擬量信號，所以需要另外配合一個直流模擬量采集器，將輸出信號數(shù)字化后通過RS485總線上報給集中控制器再接入系統(tǒng)。

每個洞的入口處裝1臺檢測器，測試洞外路面照度。燈具安裝完畢后經(jīng)過實(shí)地測試得到洞外照度與入口段調(diào)光等級的對應(yīng)關(guān)系，將對應(yīng)關(guān)系輸入燈控系統(tǒng)軟件，軟件自動依據(jù)試驗(yàn)得到的對應(yīng)關(guān)系對入口段的照明進(jìn)行控制。

1 色溫調(diào)節(jié)功能

1.1 調(diào)整色溫原則與方案

（1）調(diào)色溫原則：隧道變色溫照明作為近年來一種新的理念和技術(shù)，目前國內(nèi)外尚缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

本項(xiàng)目隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，參考國內(nèi)外相關(guān)科研成果，在隧道入、出口加強(qiáng)照明段采用了變色溫控制技術(shù)。

色溫、亮度智能控制器根據(jù)洞外、洞內(nèi)的色溫、亮度檢測結(jié)果對加強(qiáng)照明進(jìn)行自動跟蹤控制?？刂圃瓌t如下：

洞外光強(qiáng)越強(qiáng)（越亮），洞內(nèi)照明功率越大即洞內(nèi)照明亮度也越強(qiáng)，反之亦然。

由于色溫調(diào)控沒有可依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此，色溫調(diào)控也暫按洞外色溫越高，洞內(nèi)燈具色溫也越高考慮。

（2）調(diào)色溫方案：隧道照明智能控制器根據(jù)檢測到的洞內(nèi)外光亮、色溫?cái)?shù)據(jù)、交通量變化以及白天、黑夜等情況，控制隧道的照明系統(tǒng)，調(diào)節(jié)隧道入、出口加強(qiáng)照明燈具的亮度和色溫，保證行車的安全，同時對洞內(nèi)照明以及照明控制設(shè)備的狀況進(jìn)行監(jiān)視。

根據(jù)洞外色溫變化情況，將隧道內(nèi)色溫分為六級進(jìn)行調(diào)控。為避免軟件中可能出現(xiàn)發(fā)生誤判，對接近每一級的色溫?cái)?shù)值均可作為所接近級數(shù)進(jìn)行處理。

由于色溫調(diào)控缺少成熟的經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目采用案例比對的方法進(jìn)行調(diào)控：

項(xiàng)目初期，各項(xiàng)目在設(shè)備安裝時，承包人應(yīng)進(jìn)行不同天氣（晴、陰、重陰等）的測試，對照當(dāng)?shù)夭煌鞖馇闆r不同時間段的色溫?cái)?shù)據(jù)，得到初步的色溫與時間對照關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，由色溫、亮度智能控制器進(jìn)行加強(qiáng)照明的自動跟蹤控制。

在設(shè)備安裝后的一年內(nèi)，承包人應(yīng)按季節(jié)進(jìn)行不少于4次的晴天測試，并結(jié)合色溫檢測儀的全年檢測值，確定本項(xiàng)目4個季節(jié)的色溫變化趨勢，得到項(xiàng)目全年的色溫與時間對照關(guān)系，為色溫、亮度智能控制器的精細(xì)控制提供對照依據(jù)。

1.2 調(diào)光系統(tǒng)構(gòu)成

（1）色溫亮度均可調(diào)控制系統(tǒng)。可調(diào)光（色溫、亮度）控制系統(tǒng)由主服務(wù)器計(jì)算機(jī)和監(jiān)控管理軟件、集中控制器、亮度、色溫?cái)?shù)據(jù)采集器、通訊與驅(qū)動電源、可調(diào)色溫?zé)艟叩冉M成。每條隧道是一個不受外部影響的獨(dú)立系統(tǒng)。單條隧道的故障不會影響其它隧道的正常工作。

亮度、色溫?cái)?shù)據(jù)采集器將采集到的數(shù)據(jù)輸入到集中控制器，數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過下行通訊系統(tǒng)至燈具上配置的通訊與驅(qū)動電源，分別對燈具進(jìn)行亮度與色溫的調(diào)節(jié)。

通訊與驅(qū)動電源具有獨(dú)立的身份編碼，可在通訊中斷和應(yīng)急時使燈具最亮。

集中控制器可通過TCP/IP方式與主服務(wù)器計(jì)算機(jī)聯(lián)接?？稍谒淼勒彰骺刂朴?jì)算機(jī)上對集中器和節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行實(shí)時檢測和控制。

（2）定色溫僅亮度可調(diào)控制系統(tǒng)?；菊彰骺刂破饕詴r間調(diào)控為主，控制原則如下：

預(yù)先設(shè)置基本照明的時間--亮度對應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)據(jù)此進(jìn)行亮度控制。

（3）系統(tǒng)兼容與安全保護(hù)。調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)具有手動和自動兩種調(diào)節(jié)方式，可進(jìn)行實(shí)時、精細(xì)化調(diào)光。

當(dāng)調(diào)光、調(diào)色溫控制器故障時，系統(tǒng)可自動報警。當(dāng)洞外亮度、色溫檢測器故障時，加強(qiáng)照明可自動轉(zhuǎn)入最高亮度和原始色溫模式，并向用戶提供報警。

當(dāng)調(diào)光控制器與控制計(jì)算機(jī)通訊故障時，調(diào)光控制也可自動轉(zhuǎn)入最高亮度模式，并向用戶提供報警。

當(dāng)燈具調(diào)光控制線斷路時，燈具自動轉(zhuǎn)入最高亮度。

2 隧道照明智能監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件功能簡介：采用Windows 平臺的Web 界面，易用性好。

軟件包括了系統(tǒng)配置，工具，設(shè)備管理，監(jiān)控中心，報警處理，統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)管理這7大塊功能。

3 隧道照明智能控臺

（1）隧道照明智能控臺采用主頻400 MHz，32 bit 數(shù)

據(jù)位寬，高性能汽車級處理器;64MByte DDRSDRAM;256MByte Nand Flash;內(nèi)置RTC時鐘;內(nèi)置硬件看門狗;操作系統(tǒng)為裁剪后 Linux。

（2）智能電源控制接口：四路RS-485總線（默認(rèn)通信速率9600bps）。

（3）預(yù)留有一路獨(dú)立的485總線接口，可用來聯(lián)接外部儀器儀表比如功率計(jì)等。

（4）上位機(jī)通信接口：1個以太網(wǎng)電口（10/100 Mbps通信速率），1個無線接口（GPRS/3G）。

（5）控制模式：支持手動、時控和遠(yuǎn)程控制兩種模式。1）手動：通過控臺上的旋鈕與開關(guān)，在本地對所有下屬燈具進(jìn)行開關(guān)與亮度調(diào)節(jié)。2）時控：控臺按照本地存儲的調(diào)光時刻和亮度值，對聯(lián)接的智能電源，以天為周期循環(huán)控制。3）遠(yuǎn)程控制：控制軟件發(fā)送命令通過以太網(wǎng)或3G無線網(wǎng)絡(luò)送到控臺，控臺將命令解析后送到聯(lián)接的智能電源上。完成調(diào)光回傳狀態(tài)等操作。

（6）無線上位機(jī)通信接口支持GPRS，EVDO，TDSCDMA，

WCDMA，天線接口為SMA。

（7）與上位機(jī)通信支持TCP/IP/UDP/SNMP/Modbus/DHCP/HTTP SEVER/DNS 等協(xié)議。

（8）通信異常處理功能：控臺5分鐘內(nèi)與控制中心無信號通信的狀態(tài)下，控臺會啟動上位機(jī)通信異常處理流程，自動切換到時控模式。按照控臺內(nèi)預(yù)存的控制計(jì)劃，調(diào)節(jié)連接在控臺上所有燈具的亮度。

（9）基本參數(shù)：尺寸 250×205×45（mm），金屬外殼，重量1 490 g，電源需求：輸入AC200～240V，最大功耗10 W。

4 總結(jié)

智能照明控制系統(tǒng)結(jié)合電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對隧道內(nèi)基本照明的電源進(jìn)行分路控制。

智能集成電源與控臺、控制軟件的結(jié)合可以很方便地對入口段與加強(qiáng)段的燈具進(jìn)行開關(guān)與調(diào)光。系統(tǒng)集成照度檢測儀與車輛檢測器后更可以實(shí)現(xiàn)隨洞外亮度與車流自動調(diào)整光照，大大降低隧道運(yùn)營能耗與開支。

發(fā)生火災(zāi)時，可由值班人員手動或系統(tǒng)自動切換到100%亮度。

根據(jù)在控制中心預(yù)設(shè)的一年中每天的晝夜燈亮度時間表，無線智能照明控制系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)燈具亮度;并且還可以根據(jù)不同天氣場景下，亮度的不同，隨時更換亮燈方案。

軟件中可以自由設(shè)定光照、車流、時間、場景等不同影響因素對燈光控制的方案組合。滿足客戶對燈光控制精細(xì)化、智能化的要求。

值班人員可以按事先預(yù)設(shè)的場景手動調(diào)整隧道內(nèi)的光照強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱合華，李談詞，馮守中，等.城市隧道不同照明段的燈具色溫選取分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2020，57（z1）：277-284.