专利名称：一种隧道照明节能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节能控制装置，特别是一种隧道内的照明节能控制装置。
背景技术：
隧道是公路机电工程的重要组成部分，隧道照明系统是车辆能够安全地进入、通 过和离开隧道必不可少的保证。隧道建设成为管状构造物，车辆进入隧道的过程是一个明亮——黑暗——明亮的 过程。人眼在明暗交替变化的过程中，往往会产生“黑洞效应”和“白洞效应”，极易发生交 通事故。因此，如果在隧道内各段采用不同强度的照明来改善隧道内的照度，创造洞内良好 的行车视觉要求，便可确保车辆在白天和夜间行驶能够安全地穿越隧道。传统的隧道照明设计是在洞口 20米安装照度仪，可以对隧道入口的照明回路进 行控制，对隧道内有无车辆通过时对隧道内的照明回路无法控制，由于隧道照明大多数采 用高压钠灯，灯具的启辉时间较长也不能频繁的开启和关闭，因此隧道内长年使用的是长 明灯，造成能源的浪费和运营成本的提高。目前的隧道照明系统主要存在以下两个问题①采用手动控制模式及分段时序模式的系统，不能随时根据洞外的亮度变化对隧 道入洞口亮度调节，在照明能耗方面造成了很大的浪费；②以自动控制模式为主，手动控制模式为辅的系统，洞内调光采用控制灯具的不 同开关组合的有级模式，不能实现无级调光。由于隧道内不同区域的亮度设计要求各不相同，它们和洞外亮度、隧道的交通流 量、废气形成的能见度、行车速度、灯具的养护周期等诸多因素有关，甚至与路面的材料和 洞壁的装修材料光线反射条件都有关系。一般隧道有多条照明控制回路，回路控制基本上 是以手动控制为主，无法进行智能控制的节能效果，隧道管理者为节约运营成本在隧道过 渡段只开一路照明，照明亮度低于标准给隧道行车带来安全隐患。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种隧道内的照明节能控制装置。它可以对进入隧 道的车辆作车流量识别，根据车流量和洞内外亮度的大小，调节隧道照明灯具亮度、亮灭数 量，以实现节能功效。本实用新型的技术方案一种隧道照明节能控制装置，其特征在于包括设在隧 道入口处的亮度检测装置，设在隧道内的车辆检测器，亮度检测装置、和车辆检测器与区域 控制器相连，区域控制器与节点控制中心相连，节点控制中心与灯具照明控制器相连，灯具 照明控制器与隧道照明灯具相连，区域控制器与监控中心主机相连。上述的隧道照明节能控制装置中，所述隧道照明节能控制装置还包括与灯具照明 控制器并联的总线中继器。前述的隧道照明节能控制装置中，所述灯具照明控制器、总线中继器和节点控制 中心之间的连接为CAN总线连接。[0012]前述的隧道照明节能控制装置中，所述亮度检测装置包括照度仪和辉度计，且在 隧道洞口外和隧道内引入段内均设有亮度检测装置。前述的隧道照明节能控制装置中，所述监控中心主机包括控制计算机和显示设备。前述的隧道照明节能控制装置中，所述区域控制器为PLC可编程序控制器所构建 成的区域控制器。照度仪和辉度计在隧道入口设置亮度检测装置，为实施照明控制提供洞内外的 实时亮度参数，在隧道入口处设两台光度计，一台设在离隧道洞口，另一台设在隧道内引入 段内。照度和辉度传感器是一种高精度、可靠性强的照度和辉度测量设备，其传感器能提供 实时亮度参数，能显示照度和辉度减弱的原因，能够区分尘埃或其它干颗粒物。其数据采集 处理器采用高性能处理器，负责采集、处理照度和辉度传感器检测到的照度和辉度数据，并 将分析计算结果上传。该数据采集处理器提供RS232(或RS485)通信接口。车辆检测器采用车辆检测器来检测隧道路段车辆的流量、车速、道路占有率等运 行数据。当车辆阻塞或发生交通事故时，该处检测点的车辆检测器就会长时间处于占有状 态，出现这种异常状态，监控中心主机控制系统会发出警告信息，引起值班人员的重视，达 到告警的目的。车辆检测器上传的各种数据通过监控中心主机软件可以利用车辆检测器的 数据计算出车距，为监控人员提供现场上述实时数据等信息。隧道照明灯具采用直流供电的恒流源模块式隧道灯，灯具供电电源采用电压输 出可调恒流源，该恒流源具有0 5V的模拟信号控制线，用来控制调节恒流源输出电压，采 用0 5V的模拟信号可靠性和电源效率高。灯具照明控制器使用嵌入式软件技术，实现该控制器所辖的若干灯具的亮灭盏 数、以及亮度的调节，轮询灯具的工作状态，将各隧道照明灯具工作状况等信息发回监控中 心主机及控制软件，接受监控中心主机的软件控制。总线中继器使用嵌入式软件技术，为了使具有相同CAN接口和相同介质访问控 制协议的同构网段互联时，对传输的信号进行放大并可转、重发。从而可以避免因网段电缆 线路过长而产生的信号衰减，进而有效地提高传输的可靠性。这是一种主动式枢纽，它是在 物理层面建设性地实现网络的互联设备，能更好地保证系统更高效更安全。节点控制中心作为灯具照明控制器的中心，使用嵌入式软件技术，实现数据的打 包和发送的控制器，是连接CAN总线和区域控制器的设备，CAN协议最多可以和120个灯具 照明控制器进行通信，在较长的路段超过120个灯具照明控制器，可以增加若干台具有CAN 协议的总线中继器，总线中继器之间相互并联，使灯具照明控制器的总量得以扩展，节点控 制中心与监控中心通过通讯模块UART相互通信。区域控制器使用PLC可编程序控制器的功能构建成区域控制机，用于存储程序， 逻辑运算，顺序控制，实现下面目的(1)区域控制机与监控中心主机间通信正常时，则采集和上传现场各设备数据，并 接收监控中心主机遥控数据、修正的控制程序，向下发布指令，同时实时反馈各现场设备的 工作状况。(2)区域控制机与监控中心主机之间通信中断时，按照事先预制的控制方案，自动 根据现场检测的数据发布控制和各类控制信息。执行监控中心主机原先向灯具照明控制器发布的指令。监控中心主机及控制软件其构成监控中心控制管理设施，主要包括控制计算机、 显示设备及控制软件，主机在接受到外场的检测数据后进行分析确认，根据相应的分析结 果确定相应的控制方案，管理员通过确认后将这些数据发送至外场设备进行显示以控制。与现有技术相比，本实用新型是结合现代多种监控、探测、计算机技术，对进入隧 道的车流量和洞内外亮度识别，并根据车流量、洞内外亮度和车流量的大小，调节隧道照明 灯具亮度、亮灭数量，可对隧道中的隧道灯根据现场情况进行亮度控制和配光，从而实现节 能降耗，提高设备寿命的功效。本系统合理地布设在隧道中，将实现以下目标对隧道交通情况进行监视。应用于监控中心、区域控制器。
图1是本实用新型实施例的布局示意图；图2是本实用新型实施例的结构示意图；图3是本实用新型实施例的CAN控制系统构成示意图。附图中的标记为1_亮度检测装置，2-车辆检测器，3-隧道照明灯具，4-灯具照明 控制器，5-总线中继器、6-节点控制中心、7-区域控制器、8-监控中心主机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型 限制的依据。实施例。一种隧道照明节能控制装置，如图1 图2所示，包括设在隧道入口处的 亮度检测装置1，设在隧道内的车辆检测器2，亮度检测装置1、和车辆检测器2与区域控制 器7相连，区域控制器7与节点控制中心8连，节点控制中心6与灯具照明控制器4相连， 灯具照明控制器4与隧道照明灯具3相连，区域控制器7与监控中心主机8相连。隧道照 明节能控制装置还包括与灯具照明控制器4并联的总线中继器5。灯具照明控制器4、总线 中继器5和节点控制中心6之间的连接为CAN总线连接。亮度检测装置1包括照度仪和辉 度计，且在隧道洞口外和隧道内引入段内均设有亮度检测装置1。监控中心主机8包括控制 计算机和显示设备。区域控制器7为PLC可编程序控制器所构建成的区域控制器7。灯具照明控制器4、总线中继器5、节点控制中心6之间的连接均可采用CAN总线 实现，构成如图3。区域控制器7设置有控制中心主机、电源和通讯模块UART，其中，区域控 制器7与节点控制中心6通过通讯模块UART接口相互通信。隧道照明灯具3中包含有一种高效的、电流可控的恒流驱动电源，为了让控制系 统能够同时长距离控制数千盏隧道照明灯具3，其控制输入端采用了高阻形式，以确保控制 信号的长距离传输。我们在不降低输入阻抗的前提下采用了特殊的干扰抵消式电路设计， 从而确保了电源的高抗干扰性和灯具亮度的稳定性以及亮度变化的同步性。灯具亮度要采 用0 5V的模拟信号去控制，之所以不使用数字信号(RS-485或其他通讯方式)去控制， 是因为采用0 5V的模拟信号去控制这种方式的可靠性和电源效率更高，同时，为了保证
5隧道安全运营，隧道照明灯具3在其他设备故障时，自动处于纠偏状态，保证电压输出为正 常状态，使灯具不会熄灭。洞内外照度仪和辉度计1对隧道洞外亮度进行实时监测，再将监测的结果实时地 传送到区域控制器7中。控制系统根据洞外实际亮度及中控室提供的车流量等参数，对输 入数据进行相应地折减后，转换成0 5V的标准模拟信号去控制隧道照明灯具3的亮度。本实用新型主要是通过对车流量、亮度的检测，由监控中心主机及控制软件8自 动(或手动)产生相应的照明控制方案，对隧道内的照明系统进行有机控制。比如，当没有 车辆时，系统将使洞内维持最低亮度；当有车辆到来时，系统瞬间将洞内亮度增至需要的亮 度，从而避免了隧道长时间的无车照明。同样，如果设置为区域控制器7自适应控制模式时，区域控制器7接收亮度监测仪 1、车辆检测器2发送的现场数据，系统经过综合计算、判断做出相应的控制命令(同时上传 给中心PC)，这些命令将通过DC0 5V的模拟信号总线传送至各节点。节点由ARM作为控 制器，它用于采集总线的DC0 5V的模拟信号，经过A/D转换，进行判断，并执行系统初始 设定的各项命令，这些命令将最终传送至各总线中继器5和灯具照明控制器4，调整相应的 输出电压，从而达到调节隧道灯亮度的功能。由于隧道内照明设备多，分布长，为了能满足节点控制中心6和灯具照明控制器4 的正常通信，本子系统各灯具照明控制器4采用CAN协议的总线传输，CAN协议最多可以和 120个灯具照明控制器4进行通信，在较长的隧道中超过120个灯具照明控制器4，增加若 干台具有CAN协议的总线中继器5，总线中继器5和灯具照明控制器4之间相互并联，使控 制器的总量得以扩展，以此类推，保证长隧道的照明都可以挂靠在同一个总线上。另外，还 可通过CAN网关，网桥延伸网段或和其他各种网络互连互通。区域控制器7和监控中心主机及控制软件8的控制策略如下在没有车辆进入隧道时，根据所检测到的洞内外光亮度值，只保持基本照明，当车 辆检测器2检测到车辆将进入隧道时，开启隧道洞口的加强照明，当车辆进入隧道后，则将 车辆前面一段相应距离的加强照明开启，一旦后面无车辆跟进，则将汽车身后的加强照明 关闭。同时利用光强仪还可判断晴天、阴天、白天、晚上而开启或关闭相应的照明。对区域 照明进行回路群控，控制策略随时可根据实际情况进行修正，这样节约了大量的电能，有效 的降低了运营成本。本实用新型实施的车辆交通控制方案本设计方案将某2公里的长隧道作为实验地点，并根据国家的相关法律法规，结 合本段隧道的实际情况，拟定如下一套隧道照明节能控制系统。中、长隧道照明可分为五段，S卩引入段、入口段、过渡段、中间段和出口段，每段之 间照明灯组数不同，根据环境、车辆的变化，变更、调节洞内开启灯组数。照明配电箱由箱式 变电站供电。在隧道入口附近设置电源控制柜，隧道入口处加强照明采用大120W隧道照明 灯具3调整亮度以满足辅助的亮度要求。基本照明段采用60W隧道照明灯具3满足隧道内 要求较低的照度要求。由于隧道照明灯具3有亮度可控性，所以基本照明灯也兼作应急照 明灯。控制模式一系统的洞外照度仪和辉度计1、车辆检测器2将检测到的隧道洞外亮度信号转换为标准信号传送至区域控制器7，区域控制器7将数据上传至监控中心。监控中心主机及控 制软件8对一段时间内是车流量进行汇总，通过系统自定义的算法，计算出一种特定的控 制模式，再由其换算后转换为0 5V的直流模拟信号输出，去控制隧道照明灯具3上的电 压控制电流源。电压控制电流源的控制端电压的变化会使其输出电流随之变化，而输出电 流的变化，又会引起隧道照明灯具3输出的光通量发生变化，从而达到控制被照场所亮度 的目的。当隧道污染严重能见度降低时将以最大亮度要求控制；亮度控制装置可与中控室 实现通讯。监控中心主机及控制软件8可根据车流量的大小，利用上位机软件自动设置的 相关参数，调节照明系统输出功率。控制模式二 隧道照明控制系统在于配合洞内外光强检测器检测的现场光强度，适当调整隧道 内隧道照明灯具3的亮度及数量。当没有车辆行驶时，系统自动将照明功率减至10%以 下。在没有车辆进入隧道时，根据所检测到的洞内外光强差值，在隧道内只开启相应的基本 照明；当车辆检测器2检测到车将进入隧道时，开启隧道洞口的加强照明，当车辆进入隧道 后，则将车辆前面一段相应距离的加强照明开启，一旦后面无车辆跟进，则将汽车身后的加 强照明关闭。
权利要求一种隧道照明节能控制装置，其特征在于包括设在隧道入口处的亮度检测装置(1)，设在隧道内的车辆检测器(2)，亮度检测装置(1)和车辆检测器(2)与区域控制器(7)相连，区域控制器(7)与节点控制中心(6)相连，节点控制中心(6)与灯具照明控制器(4)相连，灯具照明控制器(4)与隧道照明灯具(3)相连，区域控制器(7)与监控中心主机(8)相连。
2.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制装置，其特征在于所述隧道照明节能控 制装置还包括与灯具照明控制器(4)并联的总线中继器(5)。
3.根据权利要求2所述的隧道照明节能控制装置，其特征在于所述灯具照明控制器 (4)、总线中继器(5)和节点控制中心(6)之间的连接为CAN总线连接。
4.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制装置，其特征在于所述亮度检测装置(1) 包括照度仪和辉度计，且在隧道洞口外和隧道内引入段内均设有亮度检测装置(1)。
5.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制装置，其特征在于所述监控中心主机(8) 包括控制计算机和显示设备。
6.根据权利要求1所述的隧道照明节能控制装置，其特征在于所述区域控制器(7) 为PLC可编程序控制器所构建成的区域控制器(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种隧道照明节能控制装置，其特征在于包括设在隧道入口处的亮度检测装置(1)，设在隧道内的车辆检测器(2)，亮度检测装置(1)和车辆检测器(2)与区域控制器(7)相连，区域控制器(7)与节点控制中心(6)相连，节点控制中心(6)与灯具照明控制器(4)相连，灯具照明控制器(4)与隧道照明灯具(3)相连，区域控制器(7)与监控中心主机(8)相连。本实用新型对进入隧道的车流量和洞内外亮度识别，并根据车流量、洞内外亮度和车流量的大小，调节隧道照明灯具亮度、亮灭数量，可对隧道中的隧道灯根据现场情况进行亮度控制和配光，从而实现节能降耗，提高设备寿命的功效。
文档编号H05B37/02GK201657428SQ20102016017
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者房根发, 陈晓阳, 顾汉霆 申请人:浙江金基电子技术有限公司