隧道照明主要是为了建立质高效、经济、舒适、安全的隧道照明环境,保证驾驶员在白天和夜间经过隧道时的视觉舒适度,从而达到安全行驶的目的。传统的隧道照明采用高压钠灯作为照明光源。但是高压钠灯在辐射形式、显色性、视觉敏感特性、功率规格、亮度控制等方面均存在许多不足,而新兴的LED隧道照明灯具以其优异的性能,特别是亮度的可控性,克服了高压钠灯的诸多不足,随着资源利用、环境保护等科学发展观的不断深入,必将成为隧道照明的主流灯具。
2、采用CAN-bus的隧道LED照明智能照明控制系统
目前长隧道的照明分为入口段、过渡段、基本段、出口段,每段的灯具按功能又分为应急灯、全日灯和加强灯三种。这些灯的控制目前基本上是靠开关照明回路来进行控制的。一般隧道都有七八个照明控制回路,建设投资大,施工难度高,隧道开通后管理者仅能在有限的回路里进行控制,很难兼顾到运营成本和隧道安全。随着LED芯片制造技术水平的发展,高亮度、大功率的LED灯具的亮度和可靠性有了很大提高,已经可以满足隧道照明的要求。目前,国内已有许多隧道都采用了LED作为隧道照明,并取得了很好的效果。而LED灯具的亮度可控性使得其应用于隧道照明中可以进一步减少电能使用,节约运营成本。
2.1、系统结构
CAN现场总线完善的网络功能,简单可靠的硬件,使其在隧道LED照明控制中显示出了极大的优越性,采用CAN-bus实现的隧道LED照明智能控制系统结构如图2所示,它由照明控制器、CAN总线、变电站工控机和隧道管理工作站组成。照明控制器是整个网络中的基本节点,完成灯具亮度调节、电流和环境光强等参数采集功能,既是整个智能控制系统的信息来源也是系统控制对象;CAN总线是整个CAN网络的核心,为智能控制系统功能的实现提供通信基础;变电站工控机用于运行智能控制系统的处理软件,通过接收上位机的指令或者通过各采集节点的信息,根据预先设定的处理逻辑来控制各灯具的开关以及亮度的调节。
2.2、系统控制
在一般的隧道照明设计中,隧道照明按区段分为引入段、适应段、过渡段、中间段和出口段,各区段根据不同位置上的亮度检测器的实测值设计合适的长度和亮度值以满足人眼的视觉特性,由于亮度不可调以及回路数的限制,只能在一定程度上满足需要。
在CAN网络中,每个照明灯具都可以作为一个单元来进行控制,随着隧道外亮度的不断变化,通过调节不同位置的照明单元来使得隧道内的亮度调节应按照人眼适应曲线作相应的调整,由于LED灯具亮度调节的无级性,使得亮度的变化可以最大程度的贴近人眼适应曲线。
在车流量不大的高速公路,可以根据车辆检测器采集的车流量、车速等交通参数和光强检测器的洞内外亮度等环境参数,在有车的情况下,自适应调节和控制灯具的亮度和开启的盏数,隧道内无车的情况,只需要开启基本照明以保证隧道正常的管理,从而达到节能降耗的目的。
3、结论
本文提出的采用CAN总线实现的隧道LED照明智能控制系统,具有网络化、全局化和数字化,网络内的每一个节点均可以单独控制而且具有无级调光的特点,该系统已经通过实验并将运用于石吉高速,能够很好的解决隧道安全行驶和节能的矛盾,在当前提倡绿色节能的环境下,具有很好的应用前景。
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