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的矛盾，照明系統(tǒng)運營費用高昂，管理運營相對粗放。近年來，結(jié)合隧道照明的需求，隧道照明控制系統(tǒng)應(yīng)運而生。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 燈的輸出功率來調(diào)整隧道照明的亮度值，達到按需亮燈和節(jié)能的目的。

本次設(shè)計采用無線物聯(lián)網(wǎng)智能照明管理系統(tǒng)：
無線物聯(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)測子系統(tǒng)、運營決策子系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)單燈控制器、感應(yīng)聯(lián)動裝置、光控采集控制系統(tǒng)、無線物聯(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)以無線自組網(wǎng)方式將分散獨立的隧道設(shè)備集成一個無線、全自動、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，使隧道在無車時達到功耗最低、有車時安全與節(jié)能結(jié)合的最優(yōu)運營狀態(tài)。結(jié)合云端計算技術(shù)，智能在線故障監(jiān)測子系統(tǒng)可對采集到的隧道設(shè)備以及各類運營狀況的信息進行處理與判別，運用離線、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)科學而有序地對隧道狀態(tài)進行綜合分析判斷。運營決策子系統(tǒng)通過智能在線故障監(jiān)測子系統(tǒng)的處理結(jié)果結(jié)合當前隧道的運營狀況制定隧道運營下一步的運營模式、設(shè)備檢修策略或事故救援策略，使隧道運營減少成本，增加運營安全。
圖 3.2-1 無 線 物聯(lián)網(wǎng)智能照明管 理系統(tǒng)
系統(tǒng)主要由洞內(nèi)外亮度檢測器、車流量檢測器、隧道照明無極調(diào)光控制器、亮度可控型公路隧道 LED 照明燈具、通訊系統(tǒng)和上位機監(jiān)控管理軟件等組成。系統(tǒng)的洞內(nèi)外亮度檢測器將檢測到的隧道洞外亮度信號及洞內(nèi)入口段亮度信號轉(zhuǎn)換為 4～20mA 標準信號傳送至照明調(diào)光控制器內(nèi)，系統(tǒng)的車流量檢測器將檢測到的隧道外部車流量信息通過 RS-485 信號傳送至監(jiān)控系統(tǒng)上位機并將信號反饋至照明調(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，分別計算出入口各段加強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 的直流模擬信號輸出，去控制加強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，又會引起燈具輸出光通量發(fā)生變化，從而達到控制被照場所亮度的目的。設(shè)于監(jiān)控中心的上位機通過以太網(wǎng)光端機與現(xiàn)場的隧道智能照明系統(tǒng)控制器實現(xiàn)通訊。上位機利用無級調(diào)光監(jiān)控管理軟件，實現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定、指令下達、實時信號讀取和儲存。
（1）加強照明的控制
加強照明的控制依據(jù)洞外亮度信號、車流量、設(shè)計冗余和洞內(nèi)入口段亮度進行綜合計算，確定加強照明輸出。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；同時，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)置加強照明的開啟以及關(guān)閉時間。
（2）基本照明的亮度控制
基本照明的亮度控制依據(jù)當前時間、車流量、設(shè)計冗余進行綜合計算，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)計冗余和洞內(nèi)中間段亮度進行綜合計算，調(diào)節(jié)基本照明的亮度；當基本照明出現(xiàn)光衰，致使洞內(nèi)基本照明檢測儀的實測結(jié)果低于標準要求時，隧道智能照明系統(tǒng)控制器能自動調(diào)節(jié)基本照明亮度，使之滿足標準要求，實現(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間，并能設(shè)置夜晚以及白天的照明功率。
下半夜系統(tǒng)會自動降低照明功率至需要的數(shù)值。
洞內(nèi)亮度具體指標，隨不同季節(jié)及天氣的洞外亮度做相應(yīng)折減，并進行相應(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)光控制器無線通信功能、遠程平臺/自動化管控功能。
1）感知洞內(nèi)外調(diào)節(jié)燈光亮度功能
本系統(tǒng)應(yīng)具有自動調(diào)節(jié)加強照明燈光亮度的功能，系統(tǒng)根據(jù)洞內(nèi)外亮度自動跟蹤控制加強照明亮度?？梢灾辽俜譃榘滋臁⒁归g、陰雨天 3 種亮度等級，跟進預(yù)先設(shè)置的閾值，自動切換工作模式，以便在不同的天氣保證行車的安全性和舒適性，同時在滿足照明的要求下達到節(jié)能運行的目的。
2）伴隨式分段照明功能
系統(tǒng)能通過對隧道內(nèi)車輛的實時檢測與跟蹤，實現(xiàn) LED 隧道燈開關(guān)和亮度的實時控制，達到“車來燈亮、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
采用毫米波雷達技術(shù)能夠?qū)λ淼纼?nèi)車輛進行實時檢測與跟蹤，能監(jiān)測隧道的車速、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）無線通信功能
雷達型調(diào)光控制器和網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器采用無線通信技術(shù)，每段 LED 隧道燈上的雷達型調(diào)光控制器間具有無線通訊功能，且通訊具有容錯能力和抗損毀功能，當有雷達型調(diào)光控制器損毀時，不影響整個系統(tǒng)的控制和使用。
5）網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機/遠程平臺/自動化管控功能
系統(tǒng)具有網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機實現(xiàn)本地控制，也具有通過平臺與設(shè)備無線通信的功能，具有獨立遠程管理平臺和植入第三方平臺/系統(tǒng)的功能。
（2）平臺軟件功能要求
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)管理平臺（平臺軟件）是整個系統(tǒng)管理和控制中心，負責對設(shè)備的工作狀態(tài)，日常運行策略，用戶權(quán)限等進行設(shè)置和管理，主要包括以下四大功能模塊：運行監(jiān)測、系統(tǒng)控制、用戶及權(quán)限管理、日志及審計。
（3）系統(tǒng)構(gòu)成
物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)由雷達型調(diào)光控制器、網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器、亮度檢測器、網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機及物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)控制軟件組成。整個隧道物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)為四級架構(gòu)，具體
框架層次說明如下：
平臺管理層：軟件控制平臺，功能是對整個隧道的設(shè)備進行管理與參數(shù)設(shè)置，統(tǒng)計燈具功率數(shù)據(jù)，統(tǒng)計隧道車流量數(shù)據(jù)，通過平臺展示隧道的燈具運行狀況。
本地管理層：網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機，功能是對整個隧道的設(shè)備進行管理與參數(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：雷達型調(diào)光控制器，功能是通過雷達探測車輛，控制連接燈具亮度，實現(xiàn)燈隨車行功能。

1）雷達型調(diào)光控制器
雷達型調(diào)光控制器可檢測車輛，下發(fā)指令給與自身信號線所連接的燈具進行燈光控制，還可以通過無線信號傳輸?shù)姆绞浇o其他控制器下達指令對 LED 燈具進行燈光控制。
2）網(wǎng)關(guān)型調(diào)光控制器
可接收雷達型調(diào)光控制器下達的指令完成對所連接的 LED 燈具進行燈光控制，具有與網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機和平臺通訊的功能，完成各設(shè)備數(shù)據(jù)上傳及網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機與平臺的指令下發(fā)。網(wǎng)關(guān)固定在燈具支架上接入應(yīng)急電源，通過無線傳輸不涉及線纜管道及預(yù)留洞室。
3）亮度檢測器
檢測洞內(nèi)外亮度數(shù)據(jù)傳至網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機，網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機通過采集到的亮度數(shù)據(jù)下發(fā)指令給雷達型調(diào)光控制器控制隧道燈具亮度。
4）網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機
網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機對采集到的現(xiàn)場洞內(nèi)外照度數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)進行分析、處理，控制現(xiàn)場雷達型調(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)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心軟件控制平臺。
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，可以遠程控制物聯(lián)網(wǎng)隨車調(diào)光系統(tǒng)對整個隧道的設(shè)備工作狀態(tài)進行切換，對整個隧道設(shè)備進行管理與參數(shù)設(shè)置，統(tǒng)計燈具功率數(shù)據(jù)，統(tǒng)計隧道車流量數(shù)據(jù)，通過平臺展示隧道的燈具運行狀況。
（4）系統(tǒng)設(shè)置方案
雷達型調(diào)光控制器：隧道內(nèi)每 500m 雙向布設(shè)，彎道可加密布設(shè)，保證雷達不漏檢車輛。隧道洞口入口門架處安裝兩個雷達型調(diào)光控制器，可在車輛未進洞口時檢測到車輛，實現(xiàn)提前亮燈。（洞口雷達安裝距離 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，同時匯聚上報洞內(nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)。
亮度檢測器：洞外亮度調(diào)節(jié)器可根據(jù)洞外的光照強度來調(diào)節(jié)洞內(nèi)調(diào)光設(shè)備的調(diào)光等級，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)計包含照度計可接入原有照度計數(shù)據(jù)至網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機）
網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機：每個隧道部署兩套套網(wǎng)聯(lián)邊緣控制主機以實現(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