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隧道RS485回路智能照明 解决方案

隧道RS485回路智能照明 解决方案

2020-05-22 16:47

  一、前言

  随着高速公路的发展,特别是山区高速公路需穿越大量的隧道,为了确保车辆通行的安全,需配置大量的照明,隧道的运行成本越来越高。为了实现隧道照明降低用电量、避免洞内、外光差,确保车辆安全,实行分段照度控制,提高照明灯具的使用寿命,提高隧道照明安全稳定运行,便于日常维护管理,采用光效好、无污染的冷光源节能的大功率LED灯作为隧道照明灯具,并采用以实现隧道照明自动化控制的智能控制系统,这是技术发展的必然,是节能减排的需要,也是实现高速公路安全运行的必然。

  二、隧道照明的特殊性和应用要求

  隧道照明不同于一般道路照明,有其明显的特殊性,需要考虑人眼对光的适应特性。视觉对视觉环境内亮度变化顺应时的感受性称为适应,适应有明适应、暗适应两种。从暗处进入明亮环境时,视力的顺应为明适应;从明亮的环境进入暗处时,视力的顺应为暗适应。明适应所需时间短,暗适应所需时间长。在设计隧道照明时,要考虑到人的明适应和暗适应因素,重视过渡空间和过渡照明的设计。为了满足眼睛适应性要求,在隧道入口需作一段明暗过渡照明,以保证一定的视力要求。隧道照明不同于其他道路照明,存在以下几种特殊的视觉问题:

  1.隧道入口处照明:

  白天进入隧道前,由于隧道内外的亮度差别极大,从隧道外部去看照明很不充分的隧道入口会有“黑洞”现象。当驾驶员进入隧道后由于人眼视觉的滞后性作用,产生视觉上的盲区,即产生“适应滞后现象”。如下图:

隧道内“黑洞”现象

  2.隧道内部照明:

  无论是白天还是晚上,隧道内的道路环境及对行车视觉产生的影响都不同于一般道路。主要原因是隧道内部汽车排出的废气无法迅速消散形成烟雾,将汽车灯和道路照明器发出的光吸收和散射,降低能见度。

  3.隧道出口处的照明:

  白天,汽车穿过较长的隧道接近出口时,由于通过出口看到的外部亮度极高,出口看上去是个亮洞,会出现极强的眩光(即白洞现象),驾驶员感到极不适应,如下图“白洞”现象。夜间与白天正好相反,隧道出口看到的是黑洞,驾驶员看不清外部道路的线型及路上的障碍物。

隧道出口段“白洞”现象

  4.隧道内的应急照明:

  由于隧道对于交通流的特殊作用,供电故障对正常行驶于隧道内的驾驶员来说是非常危险的,因此在隧道长度大于200米以上是应建立紧急照明系统。采用双路供电电源或者后备电源,应急照明的照度为正常照明的1/5以上。

  5.隧道照明实现智能化管理:

  消除隧道照明安全隐患,实现智能控制,远程监控,高效节能等功能。其功能如:数据采集、情景设置、开关控制、调光控制、安全控制、远程监控和查询、自动校时、地图引导、智能运行、负荷监控等。

  三、隧道项目智能照明解决方案---回路控制方案

  1、需求分析

  隧道的智能照明控制系统,主要由回路级监控和自动调光部分组成。回路级监控、自动调光部分用于对隧道的照明亮度进行自动化控制和管理。

  由于隧道白天与夜间的照明要求不同, 因此对于入口段、过渡段及出口段的照明基本是由基本照明和加强照明两部分组成。隧道智能照明RS-485总线控制系统实现隧道加强照明的无级调光控制,白天时,智能照明控制系统可以通过洞外亮度对隧道内加强照明灯具进行实时调节,夜晚通过时间表自动调节隧道灯具亮度。基本照明部分也可按照需求根据照度或时间自动调节。

照度变化趋势

  通过隧道智能照明控制系统对于隧道照明自动化管理和控制,在满足舒适的隧道交通环境下,最大限度的节约隧道照明运营成本。

  2.设备组成

  隧道智能照明RS-485总线控制系统主要由主站管理软件、传感器(光照度检测器)、集中控制器和RS-485灯控器等组成,根据隧道的距离和灯具数量还需添加部分RS-485中继器。

  3、系统架构

隧道智能照明RS-485总线控制系统图-标配方案

  通信方式说明:

  集中控制器->管理中心:GPRS通道或网线通道(包括光纤);

  集中控制器->RS-485中继器:RS-485信道;

  RS-485中继器->RS-485灯控器:RS-485信道;

  光照度传感器->集中控制器:RS-485信道;

  4、系统主要功能

  1.实现多种控制模式

  手动模式、自动模式(分时控制)等,可以满足用户任何情况下按照需求自动开启和调节灯具亮度。

  a.手动模式

  管理人员可根据当时的天气状况,车流量信息。通过管理中心设定洞内各段亮度,一键下发洞内各段调光指令,实现对洞内亮度无极调光。

  当隧道内一旦发生灾情,管理人员可下发一键调光100%指令,让所有灯具全功率运行,以保证洞内的能见度。

  b.自动模式(分时控制)

  当进入夜晚(19:00-6:00)时,洞外的光照度几乎不变,根据车流量的多少可分为上半夜(19:00-00:00)时间段和下半夜(00:00-6:00)时间段,从而分别控制这两段时间段洞内各段亮度值。

  2.监控方式多样:

  管理人员可以通过远程、实时、预设等模式控制各段中任何一回路的开启、关闭、调光等多种功能,实时了解灯具运行状态。

  3.安全管理

  具有用户权限设置,防止非管理人员使用,确保系统控制安全的可靠性。

  4.地图引导

  可以直观体现灯具体位置,故障情况和亮灯率等信息。

  5.多场景控制

  可以根据隧道实际天气情况设置晴天、阴天、重阴天和雾天等场景工作设置。

  5、系统特点

  在主站系统和集中器通信不成功时,回路控制器保持灯具100%亮度,以保证隧道内正常照明需求。

  系统采用485通信线方式调节灯具亮度,确保通信稳定。有助于灯具调光和查询状态的稳定性。

  在保证隧道照明需求的情况下,最大限度的调节隧道内灯具的亮度,让灯具做到按需照明,从而最大限度的节约消耗的电能。

  在系统检修或隧道内出现异常情况时,可通过手动模式将灯具亮度调到最大,以保证隧道内的应急照明需求。

  四、本系统适用范围

  本此系统设计目的是:将每一个隧道灯具由计算机系统软件自动管理和维护。所有控制操作均有系统自动完成,无需人工干预即可完成隧道的照明需求。

  系统搭建完成后,在管理中心可实现对隧道的每一盏隧道灯可进行远程控制和智能无极调光,即结合光控、车辆等信息智能调节,又根据日夜更替进行亮度调节,满足隧道照明的特殊性,真正意义上实现按需照明。

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