專利名稱：一種隧道照明節(jié)能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種節(jié)能控制裝置，特別是一種隧道內(nèi)的照明節(jié)能控制裝置。
背景技術(shù)：
隧道是公路機(jī)電工程的重要組成部分，隧道照明系統(tǒng)是車輛能夠安全地進(jìn)入、通 過和離開隧道必不可少的保證。隧道建設(shè)成為管狀構(gòu)造物，車輛進(jìn)入隧道的過程是一個(gè)明亮——黑暗——明亮的 過程。人眼在明暗交替變化的過程中，往往會產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”和“白洞效應(yīng)”，極易發(fā)生交 通事故。因此，如果在隧道內(nèi)各段采用不同強(qiáng)度的照明來改善隧道內(nèi)的照度，創(chuàng)造洞內(nèi)良好 的行車視覺要求，便可確保車輛在白天和夜間行駛能夠安全地穿越隧道。傳統(tǒng)的隧道照明設(shè)計(jì)是在洞口 20米安裝照度儀，可以對隧道入口的照明回路進(jìn) 行控制，對隧道內(nèi)有無車輛通過時(shí)對隧道內(nèi)的照明回路無法控制，由于隧道照明大多數(shù)采 用高壓鈉燈，燈具的啟輝時(shí)間較長也不能頻繁的開啟和關(guān)閉，因此隧道內(nèi)長年使用的是長 明燈，造成能源的浪費(fèi)和運(yùn)營成本的提高。目前的隧道照明系統(tǒng)主要存在以下兩個(gè)問題①采用手動(dòng)控制模式及分段時(shí)序模式的系統(tǒng)，不能隨時(shí)根據(jù)洞外的亮度變化對隧 道入洞口亮度調(diào)節(jié)，在照明能耗方面造成了很大的浪費(fèi)；②以自動(dòng)控制模式為主，手動(dòng)控制模式為輔的系統(tǒng)，洞內(nèi)調(diào)光采用控制燈具的不 同開關(guān)組合的有級模式，不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)光。由于隧道內(nèi)不同區(qū)域的亮度設(shè)計(jì)要求各不相同，它們和洞外亮度、隧道的交通流 量、廢氣形成的能見度、行車速度、燈具的養(yǎng)護(hù)周期等諸多因素有關(guān)，甚至與路面的材料和 洞壁的裝修材料光線反射條件都有關(guān)系。一般隧道有多條照明控制回路，回路控制基本上 是以手動(dòng)控制為主，無法進(jìn)行智能控制的節(jié)能效果，隧道管理者為節(jié)約運(yùn)營成本在隧道過 渡段只開一路照明，照明亮度低于標(biāo)準(zhǔn)給隧道行車帶來安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種隧道內(nèi)的照明節(jié)能控制裝置。它可以對進(jìn)入隧 道的車輛作車流量識別，根據(jù)車流量和洞內(nèi)外亮度的大小，調(diào)節(jié)隧道照明燈具亮度、亮滅數(shù) 量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于包括設(shè)在隧 道入口處的亮度檢測裝置，設(shè)在隧道內(nèi)的車輛檢測器，亮度檢測裝置、和車輛檢測器與區(qū)域 控制器相連，區(qū)域控制器與節(jié)點(diǎn)控制中心相連，節(jié)點(diǎn)控制中心與燈具照明控制器相連，燈具 照明控制器與隧道照明燈具相連，區(qū)域控制器與監(jiān)控中心主機(jī)相連。上述的隧道照明節(jié)能控制裝置中，所述隧道照明節(jié)能控制裝置還包括與燈具照明 控制器并聯(lián)的總線中繼器。前述的隧道照明節(jié)能控制裝置中，所述燈具照明控制器、總線中繼器和節(jié)點(diǎn)控制 中心之間的連接為CAN總線連接。[0012]前述的隧道照明節(jié)能控制裝置中，所述亮度檢測裝置包括照度儀和輝度計(jì)，且在 隧道洞口外和隧道內(nèi)引入段內(nèi)均設(shè)有亮度檢測裝置。前述的隧道照明節(jié)能控制裝置中，所述監(jiān)控中心主機(jī)包括控制計(jì)算機(jī)和顯示設(shè)備。前述的隧道照明節(jié)能控制裝置中，所述區(qū)域控制器為PLC可編程序控制器所構(gòu)建 成的區(qū)域控制器。照度儀和輝度計(jì)在隧道入口設(shè)置亮度檢測裝置，為實(shí)施照明控制提供洞內(nèi)外的 實(shí)時(shí)亮度參數(shù)，在隧道入口處設(shè)兩臺光度計(jì)，一臺設(shè)在離隧道洞口，另一臺設(shè)在隧道內(nèi)引入 段內(nèi)。照度和輝度傳感器是一種高精度、可靠性強(qiáng)的照度和輝度測量設(shè)備，其傳感器能提供 實(shí)時(shí)亮度參數(shù)，能顯示照度和輝度減弱的原因，能夠區(qū)分塵?；蚱渌深w粒物。其數(shù)據(jù)采集 處理器采用高性能處理器，負(fù)責(zé)采集、處理照度和輝度傳感器檢測到的照度和輝度數(shù)據(jù)，并 將分析計(jì)算結(jié)果上傳。該數(shù)據(jù)采集處理器提供RS232(或RS485)通信接口。車輛檢測器采用車輛檢測器來檢測隧道路段車輛的流量、車速、道路占有率等運(yùn) 行數(shù)據(jù)。當(dāng)車輛阻塞或發(fā)生交通事故時(shí)，該處檢測點(diǎn)的車輛檢測器就會長時(shí)間處于占有狀 態(tài)，出現(xiàn)這種異常狀態(tài)，監(jiān)控中心主機(jī)控制系統(tǒng)會發(fā)出警告信息，引起值班人員的重視，達(dá) 到告警的目的。車輛檢測器上傳的各種數(shù)據(jù)通過監(jiān)控中心主機(jī)軟件可以利用車輛檢測器的 數(shù)據(jù)計(jì)算出車距，為監(jiān)控人員提供現(xiàn)場上述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等信息。隧道照明燈具采用直流供電的恒流源模塊式隧道燈，燈具供電電源采用電壓輸 出可調(diào)恒流源，該恒流源具有0 5V的模擬信號控制線，用來控制調(diào)節(jié)恒流源輸出電壓，采 用0 5V的模擬信號可靠性和電源效率高。燈具照明控制器使用嵌入式軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)該控制器所轄的若干燈具的亮滅盞 數(shù)、以及亮度的調(diào)節(jié)，輪詢燈具的工作狀態(tài)，將各隧道照明燈具工作狀況等信息發(fā)回監(jiān)控中 心主機(jī)及控制軟件，接受監(jiān)控中心主機(jī)的軟件控制。總線中繼器使用嵌入式軟件技術(shù)，為了使具有相同CAN接口和相同介質(zhì)訪問控 制協(xié)議的同構(gòu)網(wǎng)段互聯(lián)時(shí)，對傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行放大并可轉(zhuǎn)、重發(fā)。從而可以避免因網(wǎng)段電纜 線路過長而產(chǎn)生的信號衰減，進(jìn)而有效地提高傳輸?shù)目煽啃?。這是一種主動(dòng)式樞紐，它是在 物理層面建設(shè)性地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)設(shè)備，能更好地保證系統(tǒng)更高效更安全。節(jié)點(diǎn)控制中心作為燈具照明控制器的中心，使用嵌入式軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的打 包和發(fā)送的控制器，是連接CAN總線和區(qū)域控制器的設(shè)備，CAN協(xié)議最多可以和120個(gè)燈具 照明控制器進(jìn)行通信，在較長的路段超過120個(gè)燈具照明控制器，可以增加若干臺具有CAN 協(xié)議的總線中繼器，總線中繼器之間相互并聯(lián)，使燈具照明控制器的總量得以擴(kuò)展，節(jié)點(diǎn)控 制中心與監(jiān)控中心通過通訊模塊UART相互通信。區(qū)域控制器使用PLC可編程序控制器的功能構(gòu)建成區(qū)域控制機(jī)，用于存儲程序， 邏輯運(yùn)算，順序控制，實(shí)現(xiàn)下面目的(1)區(qū)域控制機(jī)與監(jiān)控中心主機(jī)間通信正常時(shí)，則采集和上傳現(xiàn)場各設(shè)備數(shù)據(jù)，并 接收監(jiān)控中心主機(jī)遙控?cái)?shù)據(jù)、修正的控制程序，向下發(fā)布指令，同時(shí)實(shí)時(shí)反饋各現(xiàn)場設(shè)備的 工作狀況。(2)區(qū)域控制機(jī)與監(jiān)控中心主機(jī)之間通信中斷時(shí)，按照事先預(yù)制的控制方案，自動(dòng) 根據(jù)現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)發(fā)布控制和各類控制信息。執(zhí)行監(jiān)控中心主機(jī)原先向燈具照明控制器發(fā)布的指令。監(jiān)控中心主機(jī)及控制軟件其構(gòu)成監(jiān)控中心控制管理設(shè)施，主要包括控制計(jì)算機(jī)、 顯示設(shè)備及控制軟件，主機(jī)在接受到外場的檢測數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析確認(rèn)，根據(jù)相應(yīng)的分析結(jié) 果確定相應(yīng)的控制方案，管理員通過確認(rèn)后將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至外場設(shè)備進(jìn)行顯示以控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型是結(jié)合現(xiàn)代多種監(jiān)控、探測、計(jì)算機(jī)技術(shù)，對進(jìn)入隧 道的車流量和洞內(nèi)外亮度識別，并根據(jù)車流量、洞內(nèi)外亮度和車流量的大小，調(diào)節(jié)隧道照明 燈具亮度、亮滅數(shù)量，可對隧道中的隧道燈根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行亮度控制和配光，從而實(shí)現(xiàn)節(jié) 能降耗，提高設(shè)備壽命的功效。本系統(tǒng)合理地布設(shè)在隧道中，將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)對隧道交通情況進(jìn)行監(jiān)視。應(yīng)用于監(jiān)控中心、區(qū)域控制器。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的布局示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的CAN控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。附圖中的標(biāo)記為1_亮度檢測裝置，2-車輛檢測器，3-隧道照明燈具，4-燈具照明 控制器，5-總線中繼器、6-節(jié)點(diǎn)控制中心、7-區(qū)域控制器、8-監(jiān)控中心主機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但并不作為對本實(shí)用新型 限制的依據(jù)。實(shí)施例。一種隧道照明節(jié)能控制裝置，如圖1 圖2所示，包括設(shè)在隧道入口處的 亮度檢測裝置1，設(shè)在隧道內(nèi)的車輛檢測器2，亮度檢測裝置1、和車輛檢測器2與區(qū)域控制 器7相連，區(qū)域控制器7與節(jié)點(diǎn)控制中心8連，節(jié)點(diǎn)控制中心6與燈具照明控制器4相連， 燈具照明控制器4與隧道照明燈具3相連，區(qū)域控制器7與監(jiān)控中心主機(jī)8相連。隧道照 明節(jié)能控制裝置還包括與燈具照明控制器4并聯(lián)的總線中繼器5。燈具照明控制器4、總線 中繼器5和節(jié)點(diǎn)控制中心6之間的連接為CAN總線連接。亮度檢測裝置1包括照度儀和輝 度計(jì)，且在隧道洞口外和隧道內(nèi)引入段內(nèi)均設(shè)有亮度檢測裝置1。監(jiān)控中心主機(jī)8包括控制 計(jì)算機(jī)和顯示設(shè)備。區(qū)域控制器7為PLC可編程序控制器所構(gòu)建成的區(qū)域控制器7。燈具照明控制器4、總線中繼器5、節(jié)點(diǎn)控制中心6之間的連接均可采用CAN總線 實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成如圖3。區(qū)域控制器7設(shè)置有控制中心主機(jī)、電源和通訊模塊UART，其中，區(qū)域控 制器7與節(jié)點(diǎn)控制中心6通過通訊模塊UART接口相互通信。隧道照明燈具3中包含有一種高效的、電流可控的恒流驅(qū)動(dòng)電源，為了讓控制系 統(tǒng)能夠同時(shí)長距離控制數(shù)千盞隧道照明燈具3，其控制輸入端采用了高阻形式，以確保控制 信號的長距離傳輸。我們在不降低輸入阻抗的前提下采用了特殊的干擾抵消式電路設(shè)計(jì)， 從而確保了電源的高抗干擾性和燈具亮度的穩(wěn)定性以及亮度變化的同步性。燈具亮度要采 用0 5V的模擬信號去控制，之所以不使用數(shù)字信號(RS-485或其他通訊方式)去控制， 是因?yàn)椴捎? 5V的模擬信號去控制這種方式的可靠性和電源效率更高，同時(shí)，為了保證
5隧道安全運(yùn)營，隧道照明燈具3在其他設(shè)備故障時(shí)，自動(dòng)處于糾偏狀態(tài)，保證電壓輸出為正 常狀態(tài)，使燈具不會熄滅。洞內(nèi)外照度儀和輝度計(jì)1對隧道洞外亮度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，再將監(jiān)測的結(jié)果實(shí)時(shí)地 傳送到區(qū)域控制器7中。控制系統(tǒng)根據(jù)洞外實(shí)際亮度及中控室提供的車流量等參數(shù)，對輸 入數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)地折減后，轉(zhuǎn)換成0 5V的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號去控制隧道照明燈具3的亮度。本實(shí)用新型主要是通過對車流量、亮度的檢測，由監(jiān)控中心主機(jī)及控制軟件8自 動(dòng)(或手動(dòng))產(chǎn)生相應(yīng)的照明控制方案，對隧道內(nèi)的照明系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)控制。比如，當(dāng)沒有 車輛時(shí)，系統(tǒng)將使洞內(nèi)維持最低亮度；當(dāng)有車輛到來時(shí)，系統(tǒng)瞬間將洞內(nèi)亮度增至需要的亮 度，從而避免了隧道長時(shí)間的無車照明。同樣，如果設(shè)置為區(qū)域控制器7自適應(yīng)控制模式時(shí)，區(qū)域控制器7接收亮度監(jiān)測儀 1、車輛檢測器2發(fā)送的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，系統(tǒng)經(jīng)過綜合計(jì)算、判斷做出相應(yīng)的控制命令(同時(shí)上傳 給中心PC)，這些命令將通過DC0 5V的模擬信號總線傳送至各節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)由ARM作為控 制器，它用于采集總線的DC0 5V的模擬信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行判斷，并執(zhí)行系統(tǒng)初始 設(shè)定的各項(xiàng)命令，這些命令將最終傳送至各總線中繼器5和燈具照明控制器4，調(diào)整相應(yīng)的 輸出電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)隧道燈亮度的功能。由于隧道內(nèi)照明設(shè)備多，分布長，為了能滿足節(jié)點(diǎn)控制中心6和燈具照明控制器4 的正常通信，本子系統(tǒng)各燈具照明控制器4采用CAN協(xié)議的總線傳輸，CAN協(xié)議最多可以和 120個(gè)燈具照明控制器4進(jìn)行通信，在較長的隧道中超過120個(gè)燈具照明控制器4，增加若 干臺具有CAN協(xié)議的總線中繼器5，總線中繼器5和燈具照明控制器4之間相互并聯(lián)，使控 制器的總量得以擴(kuò)展，以此類推，保證長隧道的照明都可以掛靠在同一個(gè)總線上。另外，還 可通過CAN網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)橋延伸網(wǎng)段或和其他各種網(wǎng)絡(luò)互連互通。區(qū)域控制器7和監(jiān)控中心主機(jī)及控制軟件8的控制策略如下在沒有車輛進(jìn)入隧道時(shí)，根據(jù)所檢測到的洞內(nèi)外光亮度值，只保持基本照明，當(dāng)車 輛檢測器2檢測到車輛將進(jìn)入隧道時(shí)，開啟隧道洞口的加強(qiáng)照明，當(dāng)車輛進(jìn)入隧道后，則將 車輛前面一段相應(yīng)距離的加強(qiáng)照明開啟，一旦后面無車輛跟進(jìn)，則將汽車身后的加強(qiáng)照明 關(guān)閉。同時(shí)利用光強(qiáng)儀還可判斷晴天、陰天、白天、晚上而開啟或關(guān)閉相應(yīng)的照明。對區(qū)域 照明進(jìn)行回路群控，控制策略隨時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，這樣節(jié)約了大量的電能，有效 的降低了運(yùn)營成本。本實(shí)用新型實(shí)施的車輛交通控制方案本設(shè)計(jì)方案將某2公里的長隧道作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，并根據(jù)國家的相關(guān)法律法規(guī)，結(jié) 合本段隧道的實(shí)際情況，擬定如下一套隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)。中、長隧道照明可分為五段，S卩引入段、入口段、過渡段、中間段和出口段，每段之 間照明燈組數(shù)不同，根據(jù)環(huán)境、車輛的變化，變更、調(diào)節(jié)洞內(nèi)開啟燈組數(shù)。照明配電箱由箱式 變電站供電。在隧道入口附近設(shè)置電源控制柜，隧道入口處加強(qiáng)照明采用大120W隧道照明 燈具3調(diào)整亮度以滿足輔助的亮度要求?；菊彰鞫尾捎?0W隧道照明燈具3滿足隧道內(nèi) 要求較低的照度要求。由于隧道照明燈具3有亮度可控性，所以基本照明燈也兼作應(yīng)急照 明燈?？刂颇Ｊ揭幌到y(tǒng)的洞外照度儀和輝度計(jì)1、車輛檢測器2將檢測到的隧道洞外亮度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號傳送至區(qū)域控制器7，區(qū)域控制器7將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心主機(jī)及控 制軟件8對一段時(shí)間內(nèi)是車流量進(jìn)行匯總，通過系統(tǒng)自定義的算法，計(jì)算出一種特定的控 制模式，再由其換算后轉(zhuǎn)換為0 5V的直流模擬信號輸出，去控制隧道照明燈具3上的電 壓控制電流源。電壓控制電流源的控制端電壓的變化會使其輸出電流隨之變化，而輸出電 流的變化，又會引起隧道照明燈具3輸出的光通量發(fā)生變化，從而達(dá)到控制被照場所亮度 的目的。當(dāng)隧道污染嚴(yán)重能見度降低時(shí)將以最大亮度要求控制；亮度控制裝置可與中控室 實(shí)現(xiàn)通訊。監(jiān)控中心主機(jī)及控制軟件8可根據(jù)車流量的大小，利用上位機(jī)軟件自動(dòng)設(shè)置的 相關(guān)參數(shù)，調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)輸出功率?？刂颇Ｊ蕉?隧道照明控制系統(tǒng)在于配合洞內(nèi)外光強(qiáng)檢測器檢測的現(xiàn)場光強(qiáng)度，適當(dāng)調(diào)整隧道 內(nèi)隧道照明燈具3的亮度及數(shù)量。當(dāng)沒有車輛行駛時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將照明功率減至10%以 下。在沒有車輛進(jìn)入隧道時(shí)，根據(jù)所檢測到的洞內(nèi)外光強(qiáng)差值，在隧道內(nèi)只開啟相應(yīng)的基本 照明；當(dāng)車輛檢測器2檢測到車將進(jìn)入隧道時(shí)，開啟隧道洞口的加強(qiáng)照明，當(dāng)車輛進(jìn)入隧道 后，則將車輛前面一段相應(yīng)距離的加強(qiáng)照明開啟，一旦后面無車輛跟進(jìn)，則將汽車身后的加 強(qiáng)照明關(guān)閉。
權(quán)利要求一種隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于包括設(shè)在隧道入口處的亮度檢測裝置(1)，設(shè)在隧道內(nèi)的車輛檢測器(2)，亮度檢測裝置(1)和車輛檢測器(2)與區(qū)域控制器(7)相連，區(qū)域控制器(7)與節(jié)點(diǎn)控制中心(6)相連，節(jié)點(diǎn)控制中心(6)與燈具照明控制器(4)相連，燈具照明控制器(4)與隧道照明燈具(3)相連，區(qū)域控制器(7)與監(jiān)控中心主機(jī)(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于所述隧道照明節(jié)能控 制裝置還包括與燈具照明控制器(4)并聯(lián)的總線中繼器(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于所述燈具照明控制器 (4)、總線中繼器(5)和節(jié)點(diǎn)控制中心(6)之間的連接為CAN總線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于所述亮度檢測裝置(1) 包括照度儀和輝度計(jì)，且在隧道洞口外和隧道內(nèi)引入段內(nèi)均設(shè)有亮度檢測裝置(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于所述監(jiān)控中心主機(jī)(8) 包括控制計(jì)算機(jī)和顯示設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于所述區(qū)域控制器(7) 為PLC可編程序控制器所構(gòu)建成的區(qū)域控制器(7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種隧道照明節(jié)能控制裝置，其特征在于包括設(shè)在隧道入口處的亮度檢測裝置(1)，設(shè)在隧道內(nèi)的車輛檢測器(2)，亮度檢測裝置(1)和車輛檢測器(2)與區(qū)域控制器(7)相連，區(qū)域控制器(7)與節(jié)點(diǎn)控制中心(6)相連，節(jié)點(diǎn)控制中心(6)與燈具照明控制器(4)相連，燈具照明控制器(4)與隧道照明燈具(3)相連，區(qū)域控制器(7)與監(jiān)控中心主機(jī)(8)相連。本實(shí)用新型對進(jìn)入隧道的車流量和洞內(nèi)外亮度識別，并根據(jù)車流量、洞內(nèi)外亮度和車流量的大小，調(diào)節(jié)隧道照明燈具亮度、亮滅數(shù)量，可對隧道中的隧道燈根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行亮度控制和配光，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高設(shè)備壽命的功效。
文檔編號H05B37/02GK201657428SQ20102016017
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者房根發(fā), 陳曉陽, 顧漢霆 申請人:浙江金基電子技術(shù)有限公司