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        淺談新城1、2#隧道雙色溫照明控制方案

        2021-09-10 07:22:44張學(xué)軍
        交通科技與管理 2021年10期
        關(guān)鍵詞:隧道

        張學(xué)軍

        摘 要:2019年,甘肅省在G248線蘭州至馬關(guān)公路康樂至卓尼段試驗(yàn)段(康樂至拉石)及(新城至卓尼、西寨連接線)機(jī)電工程首先試點(diǎn)推行公路隧道雙色溫照明控制方案,做為G248線蘭州至馬關(guān)公路康樂至卓尼段試驗(yàn)段(康樂至拉石)及(新城至卓尼、西寨連接線)機(jī)電工程KZJD-2標(biāo)施工負(fù)責(zé)人,就該方案實(shí)施進(jìn)行探討。

        關(guān)鍵詞:隧道照明;色溫調(diào)節(jié);隧道

        本系統(tǒng)中,新城1#、2#隧道做為一個(gè)隧道群,設(shè)一個(gè)監(jiān)控中心。所有的設(shè)備通過智能控制網(wǎng)絡(luò)互相連接,傳遞、交換數(shù)據(jù)。智能控臺(tái)與監(jiān)控中心連接采用光纖介質(zhì)的以太網(wǎng);智能控臺(tái)與燈具之間采用的是屏蔽雙絞線的RS-485總線。

        隧道照明智能監(jiān)控軟件安裝在控制室的服務(wù)器上,而服務(wù)器,控制終端和控制柜內(nèi)的智能控臺(tái)通過光纖聯(lián)接,組成一個(gè)以太網(wǎng),可在此網(wǎng)絡(luò)內(nèi)高速、大量的傳遞數(shù)據(jù)。而控制柜中的智能控臺(tái)與安裝在燈具背板上的智能電源之間是通過RS-485總線傳輸信號(hào)的。

        日照強(qiáng)度調(diào)節(jié)隧道燈光功能:

        采用隧道光亮度(輝度)檢測(cè)器來實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的檢測(cè)。由于它輸出的是4—20mA的直流模擬量信號(hào),所以需要另外配合一個(gè)直流模擬量采集器,將輸出信號(hào)數(shù)字化后通過RS485總線上報(bào)給集中控制器再接入系統(tǒng)。

        每個(gè)洞的入口處裝1臺(tái)檢測(cè)器,測(cè)試洞外路面照度。燈具安裝完畢后經(jīng)過實(shí)地測(cè)試得到洞外照度與入口段調(diào)光等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將對(duì)應(yīng)關(guān)系輸入燈控系統(tǒng)軟件,軟件自動(dòng)依據(jù)試驗(yàn)得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)入口段的照明進(jìn)行控制。

        1 色溫調(diào)節(jié)功能

        1.1 調(diào)整色溫原則與方案

        (1)調(diào)色溫原則:隧道變色溫照明作為近年來一種新的理念和技術(shù),目前國內(nèi)外尚缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

        本項(xiàng)目隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,參考國內(nèi)外相關(guān)科研成果,在隧道入、出口加強(qiáng)照明段采用了變色溫控制技術(shù)。

        色溫、亮度智能控制器根據(jù)洞外、洞內(nèi)的色溫、亮度檢測(cè)結(jié)果對(duì)加強(qiáng)照明進(jìn)行自動(dòng)跟蹤控制??刂圃瓌t如下:

        洞外光強(qiáng)越強(qiáng)(越亮),洞內(nèi)照明功率越大即洞內(nèi)照明亮度也越強(qiáng),反之亦然。

        由于色溫調(diào)控沒有可依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,因此,色溫調(diào)控也暫按洞外色溫越高,洞內(nèi)燈具色溫也越高考慮。

        (2)調(diào)色溫方案:隧道照明智能控制器根據(jù)檢測(cè)到的洞內(nèi)外光亮、色溫?cái)?shù)據(jù)、交通量變化以及白天、黑夜等情況,控制隧道的照明系統(tǒng),調(diào)節(jié)隧道入、出口加強(qiáng)照明燈具的亮度和色溫,保證行車的安全,同時(shí)對(duì)洞內(nèi)照明以及照明控制設(shè)備的狀況進(jìn)行監(jiān)視。

        根據(jù)洞外色溫變化情況,將隧道內(nèi)色溫分為六級(jí)進(jìn)行調(diào)控。為避免軟件中可能出現(xiàn)發(fā)生誤判,對(duì)接近每一級(jí)的色溫?cái)?shù)值均可作為所接近級(jí)數(shù)進(jìn)行處理。

        由于色溫調(diào)控缺少成熟的經(jīng)驗(yàn),本項(xiàng)目采用案例比對(duì)的方法進(jìn)行調(diào)控:

        項(xiàng)目初期,各項(xiàng)目在設(shè)備安裝時(shí),承包人應(yīng)進(jìn)行不同天氣(晴、陰、重陰等)的測(cè)試,對(duì)照當(dāng)?shù)夭煌鞖馇闆r不同時(shí)間段的色溫?cái)?shù)據(jù),得到初步的色溫與時(shí)間對(duì)照關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,由色溫、亮度智能控制器進(jìn)行加強(qiáng)照明的自動(dòng)跟蹤控制。

        在設(shè)備安裝后的一年內(nèi),承包人應(yīng)按季節(jié)進(jìn)行不少于4次的晴天測(cè)試,并結(jié)合色溫檢測(cè)儀的全年檢測(cè)值,確定本項(xiàng)目4個(gè)季節(jié)的色溫變化趨勢(shì),得到項(xiàng)目全年的色溫與時(shí)間對(duì)照關(guān)系,為色溫、亮度智能控制器的精細(xì)控制提供對(duì)照依據(jù)。

        1.2 調(diào)光系統(tǒng)構(gòu)成

        (1)色溫亮度均可調(diào)控制系統(tǒng)??烧{(diào)光(色溫、亮度)控制系統(tǒng)由主服務(wù)器計(jì)算機(jī)和監(jiān)控管理軟件、集中控制器、亮度、色溫?cái)?shù)據(jù)采集器、通訊與驅(qū)動(dòng)電源、可調(diào)色溫?zé)艟叩冉M成。每條隧道是一個(gè)不受外部影響的獨(dú)立系統(tǒng)。單條隧道的故障不會(huì)影響其它隧道的正常工作。

        亮度、色溫?cái)?shù)據(jù)采集器將采集到的數(shù)據(jù)輸入到集中控制器,數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,通過下行通訊系統(tǒng)至燈具上配置的通訊與驅(qū)動(dòng)電源,分別對(duì)燈具進(jìn)行亮度與色溫的調(diào)節(jié)。

        通訊與驅(qū)動(dòng)電源具有獨(dú)立的身份編碼,可在通訊中斷和應(yīng)急時(shí)使燈具最亮。

        集中控制器可通過TCP/IP方式與主服務(wù)器計(jì)算機(jī)聯(lián)接??稍谒淼勒彰骺刂朴?jì)算機(jī)上對(duì)集中器和節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制。

        (2)定色溫僅亮度可調(diào)控制系統(tǒng)。基本照明控制器以時(shí)間調(diào)控為主,控制原則如下:

        預(yù)先設(shè)置基本照明的時(shí)間--亮度對(duì)應(yīng)關(guān)系,系統(tǒng)據(jù)此進(jìn)行亮度控制。

        (3)系統(tǒng)兼容與安全保護(hù)。調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式,可進(jìn)行實(shí)時(shí)、精細(xì)化調(diào)光。

        當(dāng)調(diào)光、調(diào)色溫控制器故障時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)洞外亮度、色溫檢測(cè)器故障時(shí),加強(qiáng)照明可自動(dòng)轉(zhuǎn)入最高亮度和原始色溫模式,并向用戶提供報(bào)警。

        當(dāng)調(diào)光控制器與控制計(jì)算機(jī)通訊故障時(shí),調(diào)光控制也可自動(dòng)轉(zhuǎn)入最高亮度模式,并向用戶提供報(bào)警。

        當(dāng)燈具調(diào)光控制線斷路時(shí),燈具自動(dòng)轉(zhuǎn)入最高亮度。

        2 隧道照明智能監(jiān)控軟件

        監(jiān)控軟件功能簡介:采用Windows 平臺(tái)的Web 界面,易用性好。

        軟件包括了系統(tǒng)配置,工具,設(shè)備管理,監(jiān)控中心,報(bào)警處理,統(tǒng)計(jì)分析,系統(tǒng)管理這7大塊功能。

        3 隧道照明智能控臺(tái)

        (1)隧道照明智能控臺(tái)采用主頻400 MHz,32 bit 數(shù)

        據(jù)位寬,高性能汽車級(jí)處理器;64MByte DDRSDRAM;256MByte Nand Flash;內(nèi)置RTC時(shí)鐘;內(nèi)置硬件看門狗;操作系統(tǒng)為裁剪后 Linux。

        (2)智能電源控制接口:四路RS-485總線(默認(rèn)通信速率9600bps)。

        (3)預(yù)留有一路獨(dú)立的485總線接口,可用來聯(lián)接外部儀器儀表比如功率計(jì)等。

        (4)上位機(jī)通信接口:1個(gè)以太網(wǎng)電口(10/100 Mbps通信速率),1個(gè)無線接口(GPRS/3G)。

        (5)控制模式:支持手動(dòng)、時(shí)控和遠(yuǎn)程控制兩種模式。1)手動(dòng):通過控臺(tái)上的旋鈕與開關(guān),在本地對(duì)所有下屬燈具進(jìn)行開關(guān)與亮度調(diào)節(jié)。2)時(shí)控:控臺(tái)按照本地存儲(chǔ)的調(diào)光時(shí)刻和亮度值,對(duì)聯(lián)接的智能電源,以天為周期循環(huán)控制。3)遠(yuǎn)程控制:控制軟件發(fā)送命令通過以太網(wǎng)或3G無線網(wǎng)絡(luò)送到控臺(tái),控臺(tái)將命令解析后送到聯(lián)接的智能電源上。完成調(diào)光回傳狀態(tài)等操作。

        (6)無線上位機(jī)通信接口支持GPRS,EVDO,TDSCDMA,

        WCDMA,天線接口為SMA。

        (7)與上位機(jī)通信支持TCP/IP/UDP/SNMP/Modbus/DHCP/HTTP SEVER/DNS 等協(xié)議。

        (8)通信異常處理功能:控臺(tái)5分鐘內(nèi)與控制中心無信號(hào)通信的狀態(tài)下,控臺(tái)會(huì)啟動(dòng)上位機(jī)通信異常處理流程,自動(dòng)切換到時(shí)控模式。按照控臺(tái)內(nèi)預(yù)存的控制計(jì)劃,調(diào)節(jié)連接在控臺(tái)上所有燈具的亮度。

        (9)基本參數(shù):尺寸 250×205×45(mm),金屬外殼,重量1 490 g,電源需求:輸入AC200~240V,最大功耗10 W。

        4 總結(jié)

        智能照明控制系統(tǒng)結(jié)合電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)基本照明的電源進(jìn)行分路控制。

        智能集成電源與控臺(tái)、控制軟件的結(jié)合可以很方便地對(duì)入口段與加強(qiáng)段的燈具進(jìn)行開關(guān)與調(diào)光。系統(tǒng)集成照度檢測(cè)儀與車輛檢測(cè)器后更可以實(shí)現(xiàn)隨洞外亮度與車流自動(dòng)調(diào)整光照,大大降低隧道運(yùn)營能耗與開支。

        發(fā)生火災(zāi)時(shí),可由值班人員手動(dòng)或系統(tǒng)自動(dòng)切換到100%亮度。

        根據(jù)在控制中心預(yù)設(shè)的一年中每天的晝夜燈亮度時(shí)間表,無線智能照明控制系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)燈具亮度;并且還可以根據(jù)不同天氣場(chǎng)景下,亮度的不同,隨時(shí)更換亮燈方案。

        軟件中可以自由設(shè)定光照、車流、時(shí)間、場(chǎng)景等不同影響因素對(duì)燈光控制的方案組合。滿足客戶對(duì)燈光控制精細(xì)化、智能化的要求。

        值班人員可以按事先預(yù)設(shè)的場(chǎng)景手動(dòng)調(diào)整隧道內(nèi)的光照強(qiáng)度。

        參考文獻(xiàn):

        [1]朱合華,李談詞,馮守中,等.城市隧道不同照明段的燈具色溫選取分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2020,57(z1):277-284.

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