隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】一種隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)及控制方法，包括信號(hào)采集模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPRS通信模塊、隧道本地控制模塊、電力載波通信模塊、調(diào)光控制模塊、高壓鈉燈終端。采用無極調(diào)光控制，將被控?zé)舻奈恢?、車速、洞外亮度和車流量信息作為控制參?shù)，把現(xiàn)場(chǎng)光強(qiáng)值作為被控對(duì)象，經(jīng)控制器處理后將求得的給定值與現(xiàn)場(chǎng)值之差作為控制量輸出，從而連續(xù)調(diào)節(jié)燈具的功率。建立隧道各區(qū)段亮度數(shù)學(xué)模型，實(shí)時(shí)采集洞外亮度、車流量和車速信息，建立洞內(nèi)亮度需求曲線，根據(jù)亮度需求曲線進(jìn)行燈具的動(dòng)態(tài)調(diào)光控制，跟隨影響參數(shù)的變化而自適應(yīng)調(diào)節(jié)洞內(nèi)亮度，使隧道內(nèi)實(shí)際亮度值很好的接近亮度需求曲線。實(shí)現(xiàn)了照明需求的最優(yōu)化計(jì)算和實(shí)時(shí)精確的照明控制輸出。
【專利說明】隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)及控制方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于公路隧道照明和控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)及控制方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隧道照明是保障公路隧道安全行車和運(yùn)營的重要組成部分，同時(shí)也是隧道內(nèi)能耗最大的環(huán)節(jié)。對(duì)于隧道照明而言，照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞決定著整個(gè)照明系統(tǒng)的優(yōu)劣，合理的控制算法和控制方法直接影響著照明效果的好壞以及行車安全。
[0003]現(xiàn)有的控制方法主要包括手動(dòng)控制方法、時(shí)序控制方法和自動(dòng)控制方法。手動(dòng)控制和時(shí)序控制方法易于實(shí)施，在實(shí)際應(yīng)用中穩(wěn)定可靠，但不能根據(jù)實(shí)時(shí)天氣、車流量和車速的變化對(duì)洞內(nèi)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，基本上沒有節(jié)能效果。自動(dòng)控制方法按調(diào)光的連續(xù)性可分為有級(jí)調(diào)光和無級(jí)調(diào)光。
[0004]我國隧道照明系統(tǒng)大多采用有級(jí)控制方式，但存在著一些問題，主要表現(xiàn)在:1.因布線回路的限制只能做到3~6級(jí)控制等級(jí)，洞外亮度、車流量和車速等參數(shù)只是在設(shè)計(jì)階段以最大值考慮，最終各段照明亮度也始終是處于最大值狀態(tài)，照明系統(tǒng)效率偏低，存在著大量的電能浪費(fèi)；2.營運(yùn)過程中產(chǎn)生與行車安全和隧道監(jiān)控之間矛盾等問題。
[0005]目前，依據(jù)隧道照明設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范通常把隧道分為入口段、過渡段、中間段和出口段等四個(gè)段來設(shè)計(jì)照明。各段的長度和照度是從全年行車安全要求出發(fā)，對(duì)洞內(nèi)最大照度的設(shè)計(jì)是以全年洞外最大亮度、最大交通量和最高車速來確定隧道內(nèi)各段的燈具功率和燈具分布密度，無法實(shí)現(xiàn)對(duì) 照明的按需調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)控制，存在很大的照明浪費(fèi)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有控制方法存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提出了一種隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)及控制方法。依據(jù)交通流量及洞外亮度進(jìn)行燈具的動(dòng)態(tài)調(diào)光控制，得到最優(yōu)的照明效果并能夠達(dá)到節(jié)能的目的。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案:
[0008]一種隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)，整個(gè)隧道照明控制系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPRS通信模塊、隧道本地控制模塊、信號(hào)采集模塊、電力載波通信模塊、調(diào)光控制模塊、高壓鈉燈終端構(gòu)成；所述信號(hào)采集模塊的輸出與隧道本地控制模塊的輸入端相連，所述隧道本地控制模塊通過GPRS通信模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連，所述隧道本地控制模塊通過電力載波通信模塊與調(diào)光控制模塊相連，所述調(diào)光控制模塊的輸出與隧道內(nèi)安裝的高壓鈉燈相連；
[0009]信號(hào)采集模塊:采集隧道環(huán)境情況和交通狀況，包括亮度檢測(cè)器、車流量檢測(cè)器和車速檢測(cè)器；
[0010]遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī):控制管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括接收和處理收集的信息，收發(fā)控制命令；按照隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范和隧道的照明燈具配置情況以及功率分配，計(jì)算出各段所產(chǎn)生的亮度；
[0011]隧道本地控制模塊:接收信息、上傳信息和接收發(fā)送實(shí)時(shí)控制命令；并將控制命令和燈具運(yùn)行狀態(tài)比較后，向調(diào)光控制模塊發(fā)出相應(yīng)的控制命令；調(diào)光控制模塊:接受調(diào)光命令并通過改變高壓鈉燈的功率來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
[0012]所述調(diào)光控制模塊包括有采樣電路，采集高壓鈉燈內(nèi)逆變用功率管的通訊狀態(tài)以及高壓鈉燈的運(yùn)行狀態(tài)，并通過隧道本地控制模塊反饋給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0013]所述隧道本地控制模塊包括有存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)的基本控制程序及特殊程序，當(dāng)正常的通訊中斷時(shí)，調(diào)用上述預(yù)設(shè)的基本控制程序或特殊程序并發(fā)送給調(diào)光控制模塊。
[0014]一種隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0015]步驟1:開始，初始化；
[0016]步驟2:信息采集模塊采集洞外亮度、車流量和車速信息和各段照明控制設(shè)備的狀態(tài)信息；
[0017]步驟3:隧道本地控制模塊接收到信息采集模塊發(fā)送的信息存儲(chǔ)在本地的存儲(chǔ)單元內(nèi)，同時(shí)上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)；遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)隧道內(nèi)照明燈具配置情況計(jì)算出隧道各段內(nèi)亮度，然后將該亮度作為控制命令發(fā)送給隧道本地控制模塊，隧道本地控制模塊對(duì)比實(shí)際燈具運(yùn)行狀態(tài)與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令后，向調(diào)光控制模塊發(fā)出相應(yīng)的控制命令；
[0018]步驟4:調(diào)光控制模塊接收隧道本地控制模塊的調(diào)光控制命令，將控制命令傳遞給高壓鈉燈的電子鎮(zhèn)流器實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
[0019]在步驟4中，調(diào)光控制模塊進(jìn)一步還要采集高壓鈉燈內(nèi)逆變功率管的通訊狀態(tài)以及高壓鈉燈的運(yùn)行狀態(tài)機(jī)電壓電流值，并反饋給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0020]所述步驟3具體包括如下步驟:
[0021 ] 步驟301:隧道本地控制模塊接收到信息采集模塊發(fā)送的信息后通過GPRS通信模塊上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)；
[0022]步驟302:遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)信息采集模塊采集來的洞外亮度、交通流量和車速數(shù)據(jù)，按照隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算各段所需亮度；根據(jù)隧道的照明配置情況和各段的關(guān)系以及功率分配，計(jì)算出各段能產(chǎn)生的最大亮度；
[0023]隧道各區(qū)段亮度主要針對(duì)洞外亮度L2tl(S)、車流量N (輛/小時(shí))和車速V (km/h)得到。計(jì)算方法如下:
[0024]1.入口段亮度
[0025]不同交通量和行車速度時(shí)的入口段亮度折減系數(shù)按式(I)計(jì)算，以下分別是N ( 700輛/h, 700輛/h〈N〈2400輛/h, N≥2400輛/h時(shí)，入口段亮度折減系數(shù)k計(jì)算公式:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)，其特征在于: 整個(gè)隧道照明控制系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)、GPRS通信模塊、隧道本地控制模塊、信號(hào)采集模塊、電力載波通信模塊、調(diào)光控制模塊、高壓鈉燈終端構(gòu)成；所述信號(hào)采集模塊的輸出與隧道本地控制模塊的輸入端相連，所述隧道本地控制模塊通過GPRS通信模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連，所述隧道本地控制模塊通過電力載波通信模塊與調(diào)光控制模塊相連，所述調(diào)光控制模塊的輸出與隧道內(nèi)安裝的高壓鈉燈相連； 信號(hào)采集模塊:采集隧道環(huán)境情況和交通狀況，包括亮度檢測(cè)器、車流量檢測(cè)器和車速檢測(cè)器； 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī):控制管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括接收和處理收集的信息，收發(fā)控制命令；按照隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范和隧道的照明燈具配置情況以及功率分配，計(jì)算出各段所產(chǎn)生的亮度； 隧道本地控制模塊:接收信息、上傳信息和接收發(fā)送實(shí)時(shí)控制命令；并將控制命令和燈具運(yùn)行狀態(tài)比較后，向調(diào)光控制模塊發(fā)出相應(yīng)的控制命令；調(diào)光控制模塊:接受調(diào)光命令并通過改變高壓鈉燈的功率來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
2.如權(quán)利要求1所述的隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)光控制模塊包括有采樣電路，采集高壓鈉燈內(nèi)逆變用功率管的通訊狀態(tài)以及高壓鈉燈的運(yùn)行狀態(tài)，并通過隧道本地控制模塊反饋給 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)，其特征在于:所述隧道本地控制模塊包括有存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)的基本控制程序及特殊程序，當(dāng)正常的通訊中斷時(shí)，調(diào)用上述預(yù)設(shè)的基本控制程序或特殊程序并發(fā)送給調(diào)光控制模塊。
4.一種基于權(quán)利要求1所述的隧道照明調(diào)光控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:開始，初始化； 步驟2:信息采集模塊采集洞外亮度、車流量和車速信息和各段照明控制設(shè)備的狀態(tài)信息； 步驟3:隧道本地控制模塊接收到信息采集模塊發(fā)送的信息存儲(chǔ)在本地的存儲(chǔ)單元內(nèi)，同時(shí)上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)；遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)隧道內(nèi)照明燈具配置情況計(jì)算出隧道各段內(nèi)亮度，然后將該亮度作為控制命令發(fā)送給隧道本地控制模塊，隧道本地控制模塊對(duì)比實(shí)際燈具運(yùn)行狀態(tài)與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令后，向調(diào)光控制模塊發(fā)出相應(yīng)的控制命令； 步驟4:調(diào)光控制模塊接收隧道本地控制模塊的調(diào)光控制命令，將控制命令傳遞給高壓鈉燈的電子鎮(zhèn)流器實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
5.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于:在步驟4中，調(diào)光控制模塊進(jìn)一步還要采集高壓鈉燈內(nèi)逆變功率管的通訊狀態(tài)以及高壓鈉燈的運(yùn)行狀態(tài)機(jī)電壓電流值，并反饋給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
6.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟3具體包括如下步驟: 步驟301:隧道本地控制模塊接收到信息采集模塊發(fā)送的信息后通過GPRS通信模塊上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)； 步驟302:遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)信息采集模塊采集來的洞外亮度、交通流量和車速數(shù)據(jù)，按照隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算各段所需亮度；根據(jù)隧道的照明配置情況和各段的關(guān)系以及功率分配，計(jì)算出各段能產(chǎn)生的最大亮度； 隧道各區(qū)段亮度主要針對(duì)洞外亮度L2tl(S)、車流量N (輛/小時(shí))和車速V (km/h)得到，計(jì)算方法如下: (1).入口段亮度 不同交通量和行車速度時(shí)的入口段亮度折減系數(shù)按式(I)計(jì)算，以下分別是N <700輛/h，700輛/h〈N〈2400輛/h，N≥2400輛/h時(shí)，入口段亮度折減系數(shù)k計(jì)算公式:
【文檔編號(hào)】H05B41/38GK103476193SQ201310287334
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】李曙光, 陳開放, 鄭常科, 賈晨, 王為達(dá), 薛超 申請(qǐng)人:艾宇, 李曙光