CN103486497A - 高速公路隧道照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明高速公路隧道灯照明控制系统，包括通过交换机连接上位机的照明控制装置，所述照明控制装置通过总线接收亮度检测仪及车检器测量信号，所述照明控制装置通过PWM总线连接并输出PWM信号到隧道中照明回路中LED灯恒流电源上，所述LED灯恒流电源连接LED灯；所述PWM信号为高电平时LED灯恒流电源电流输出为最小值，所述PWM信号为低电平时LED灯恒流电源电流输出为最大值；照明控制装置至少输出两路PWM信号并由所述照明控制装置依据亮度检测仪和车检器测量信号处理结果设定。本发明在不同光线环境、“有车无车”和不同车流量情况下，对高速公路隧道照明实现自动无级调节，提高了灯具发光效率，降低了隧道照明电能消耗。

Description

高速公路隧道照明控制系统

技术领域

    本发明涉及用于高速公路隧道LED灯照明控制系统，特别是基于PWM控制并应用于高速公路隧道的LED照明控制系统，属于公路隧道照明领域。 

  

背景技术

照明耗能是我国重点耗能单位，其中公路隧道照明，特别是高速公路隧道照明又被称为照明耗能的大户。由于公路隧道照明与道路照明有很大的区别，特别是汽车驾驶员在出、入隧道时在视觉上的适应问题，使得公路隧道照明调光控制成为一个新的研究课题。在不同季节、不同的时间段、不同的天气、不同的车流量等各种复杂的环境下，不同大小及长度的隧道其照明亮度的要求也不同。而目前采用的隧道照明基本上没有考虑这些环境因素，一方面造成了电能的极大浪费，另一方面又严重影响隧道内的行车安全。在隧道照明发展的过程中，应用于公路隧道的光源先后有白炽灯、荧光灯、高压汞灯、低压钠灯、高压钠灯和LED等。作为世界未来的光源，LED照明被公认为是二十一世纪最具发展前景的高技术领域之一。其长寿命，高光效，亮度可调，响应速度快的优越特性正逐步发展成为隧道照明的中坚力量。 

隧道照明分级调光技术是按照洞外亮度来控制洞内照明，通常设计将照明强度分为晴天、云天、阴天、重阴天和深夜五个亮度等级，在晴天以最大亮度开灯。该种控制方式即使采用全自动的五级调光系统，其阶梯状的亮度增减，但依旧使得照明系统能耗浪费巨大。 

隧道照明无级调光技术是基于隧道内部灯具可实现无级调光来完成。灯具无级调光是指通过灯具的控制信号使灯具可按照需求在0%-100%的亮度区间实现自由点亮。通过该种技术，隧道内部不同照明亮度的实现则不需要通过控制回路供电完成，而是通过控制灯具的信号大小即可完成。 

  

发明内容

    本发明针对上述技术问题，提出一种高速公路隧道照明控制系统，通过使用LED灯并对LED灯进行无级调光，使得高速公路隧道照明实现可调、可控。本发明实现了不同环境和“有车无车”情况下，对高速公路隧道照明的开关及其亮度无级调节；不仅提高了灯具发光效率，而且降低了隧道照明电能消耗，减少了高速公路隧道的运营成本，有利于节能低碳的高速公路发展。 

本发明技术方案是：使用通过交换机连接上位机的照明控制装置，所述照明控制装置通过总线接收亮度检测仪及车检器测量信号，所述照明控制装置通过PWM总线连接并输出PWM信号到隧道中照明回路中LED灯恒流电源上，所述LED灯恒流电源连接LED灯。所述PWM信号为高电平时，LED灯恒流电源电流输出为最小值；所述PWM信号为低电平时，LED灯恒流电源电流输出为最大值。所述照明控制装置至少输出两路PWM信号，包括PWM1和PWM2；所述PWM1输出由所述照明控制装置依据亮度检测仪及车检器测量信号处理结果设定，所述PWM2输出由所述照明控制装置对车检器数据信号处理结果设定。 

本发明采用能够根据PWM信号输出直流电流的LED灯恒流电源，实现对LED无级调光，满足隧道中照明无级调光需要。本发明通过照明控制装置对亮度检测仪及车检器测量信号处理，确认隧道外光线强度情况、“有车无车”情况及隧道车流量情况，并依据《公路隧道通风照明设计规范》中规定隧道照明要求，通过PWM信号对隧道中LED灯进行无级调节，实现不同环境和“有车无车”情况下对高速公路隧道照明开关及其亮度无级调节。真正做到按需照明，切实提高了高速公路隧道照明使用效率，降低隧道照明电能消耗，满足低碳环保发展需要。 

对本发明方案优选的是：所述照明控制装置中设置维护系数模块，所述维护系数模块根据隧道中LED灯具的维护系数对PWM信号输出进行调整。这避免设了计时的冗余设计，满足LED灯光衰后的照明强度设计规范要求。 

对本发明方案优选的是：所述上位机对所述照明控制装置控制模式包括手动控制模式、自动控制模式、时间表控制模式；在手动控制模式时，所述PWM信号输出由监控员通过所述上位机设定；在自动控制模式时，所述PWM信号输出由所述照明控制装置自动设定；在时间表控制模式时，所述PWM信号输出按照设定时间更改。 

所述上位机通过多种控制模式对所述照明控制装置实现控制，这样保证监控员对隧道照明实时监控调节，有效针对不同情况发生时高速公路隧道照明的需要。 

对本发明方案优选的是：至少包括两个所述车检器并分别安装在进洞口外200米及出洞口外20米处，所述车检器通过光端机连接所述照明控制装置。 

所述车检器通过感应线圈发现是否有车驶过，通过光端机连接照明控制装置能够及时将测量信息反馈到照明控制装置，当高速公路隧道特别长时信号传输会遇到衰减问题，通过光端机将车检器检测信号转化为光电信号，通过光缆传输保证了数据信号的准确及时传递。 

对本发明方案优选的是：所述PWM信号1并联连接位于隧道入口段的加强照明回路中的LED灯恒流电源，所述PWM信号2并联连接贯穿隧道的基本照明回路中及隧道出口加强段的LED灯恒流电源。通过PWM信号1和PWM信号2分别对加强照明回路和基本照明回路中照明控制能够很好满足《公路隧道通风照明设计规范》中规定照明要求。 

    对本发明方案优选的是：所述PWM信号输出电压为2-24V，所述照明控制装置由PLC、ARM、DSP、FPGA中的一种或几种硬件组合及编程实现。所述PWM信号能够满足信号远程传输需要，适合不同长度高速公路隧道照明控制需要。 

   综上所述，本发明的有益效果是： 

1、通过对LED恒流电源输出电流进行PWM控制实现LED灯的无级调光，实现隧道照明无级调节，在满足《公路隧道通风照明设计规范》中规定照明的情况下，最大限度上减少了电能消耗，达到了节能减排的技术效果。

2、通过亮度检测仪及车检器对隧道外光线的强弱及车辆驶入情况进行监控，实现“白天黑夜”、“有车无车”和不同天气状况下，对隧道中LED灯进行智能无级调光，满足全天候、全自动的实时调节需要，能够最大程度上了减少电能消耗，能够为给司机提供一个更为安全、舒适的驾车环境。 

3、本发明通过PWM信号对LED灯恒流电源输出电流进行控制，在PWM信号为高电平时LED灯恒流电源电流输出为最小值，PWM信号为低电平时LED灯恒流电源电流输出为最大值，避免了由于系统故障或PWM总线故障引起PWM信号无法输出、PWM信号电压由于传输时衰减严重而造成隧道照明关闭等情况发生。 

4、本发明能够根据LED灯具的维护系数调节隧道灯具的亮度，避免设了设计时的冗余设计，满足LED灯光衰后的照明强度设计规范要求。 

5、本发明能够将隧道内照明信息实时传回上位机，监控员能够对隧道中的情况实时监控并提供日志、报表等供系统维护人员使用。 

6、本发明中PWM信号电压为2-24V，能够满足信号远程传输需要，适合不同长度高速公路隧道照明控制需要。 

7、本发明通过对LED灯无级调光使得灯具长时间无需满负荷工作，这使得灯具和电源的长期工作温度非常低，不仅可大幅减小LED的光衰，还延长了LED和电源的寿命。 

8、本发明通过无级调控隧道内所有灯具整体亮度变化，不会对纵向均匀度产生影响，不会产生分级调光因回路照明产生的“斑马效应”。 

  

附图说明

图1本发明的高速公路隧道照明控制系统示意图。 

  

具体实施方式

以下本发明将结合附图说明对本发明具体实施方式进行说明，所提供实施例只是本发明所有实施例中的几种。本发明实施例中，亮度检测仪安装位置、隧道中照明分段和功能模块实现按照《公路隧道通风照明设计规范》中相关规定执行。 

    实施例1：如图1 所示，监控电脑通过TCP/IP协议使用带光口的交换机连接安装在隧道内的智能调光控制系统上的照明控制器，照明控制器为倍福PLC，通过对PLC编程实现对接收到的亮度检测仪及车检器测量信号处理，其中车检器采用南非TD634ES 4通道线圈车检器，亮度检测仪型号为朗斯LUM102-T。车检器通过光端机与照明控制器实现光纤连接，其中光端机型号为诺龙OTS010B-ST-SR。亮度检测仪通过模拟量输入信号线与照明控制器连接。照明控制器输出信号PWM1通过PWM总线与隧道入口段的加强照明回路中的LED灯恒流电源并联连接；照明控制器输出信号PWM2通过PWM总线与贯穿隧道的基本照明回路及隧道出口加强段中的LED灯恒流电源。LED灯恒流电源连接隧道供电电路并根据接收的PWM信号输出电流至LED灯中。LED灯恒流电源输出电流强度根据《公路隧道通风照明设计规范》中规定照明灯具所需的亮度设计。 

    实施例2：按照实施1中连接方式，照明控制装置接收亮度检测仪及车检器测量信号，照明控制装置通过PWM总线连接并输出PWM信号到隧道中照明回路中LED灯恒流电源上，所述灯恒流电源连接LED灯。所述PWM信号为高电平时，LED灯恒流电源电流输出为最小值，所述PWM信号为低电平时，LED灯恒流电源电流输出为最大值。照明控制装置至少输出两路PWM信号，包括PWM1和PWM2；所述PWM1输出由所述照明控制装置依据亮度检测仪及车检器测量信号处理结果设定，所述PWM2输出由所述照明控制装置对车检器数据信号处理结果设定。 

实施例3：在上述实施例1和实施例2基础上，照明控制装置中设置维护系数模块，所述维护系数模块根据隧道中LED灯具的维护系数对PWM信号输出进行调整。 

    实施例4：在上述实施例基础上，监控电脑对照明控制装置控制模式包括手动控制模式、自动控制模式、时间表控制模式；在手动控制模式时，所述PWM信号输出由监控员通过所述上位机设定；在自动控制模式时，所述PWM信号输出由所述照明控制装置自动设定；在时间表控制模式时，所述PWM信号输出按照设定时间更改。 

实施例5：在上述实施例基础上，至少包括两个所述车检器并分别安装在进洞口外200米及出洞口外20米处，所述车检器通过光端机连接所述照明控制装置。 

实施例6：在上述实施例基础上，所述PWM信号1并联连接位于隧道入口段的加强照明回路中的LED灯恒流电源，所述PWM信号2并联连接贯穿隧道的基本照明回路中及隧道出口加强段的LED灯恒流电源。 

实施例7：在上述实施例基础上，所述PWM信号输出电压为2-24V。所述照明控制装置由PLC、ARM、DSP、FPGA中的一种或几种硬件组合及编程实现。 

  

Claims (6)

1.高速公路隧道照明控制系统，包括通过交换机连接上位机的照明控制装置，所述照明控制装置通过总线接收亮度检测仪及车检器测量信号，所述照明控制装置通过PWM总线连接并输出PWM信号到隧道照明回路中LED灯恒流电源上，所述LED灯恒流电源连接LED灯；其特征在于：所述PWM信号为高电平时LED灯恒流电源电流输出为最小值，所述PWM信号为低电平时LED灯恒流电源电流输出为最大值；所述照明控制装置至少输出两路PWM信号，包括PWM1和PWM2；所述PWM1输出由所述照明控制装置依据亮度检测仪及车检器测量信号处理结果设定，所述PWM2输出由所述照明控制装置对车检器数据信号处理结果设定。

2.根据权利要求1所述高速公路隧道照明控制系统，其特征在于：所述照明控制装置中设置维护系数模块，所述维护系数模块根据隧道中LED灯具的维护系数对PWM信号输出进行调整。

3.根据权利要求1所述高速公路隧道照明控制系统，其特征在于：所述上位机对所述照明控制装置控制模式包括手动控制模式、自动控制模式、时间表控制模式；在手动控制模式时，所述PWM信号输出由监控员通过所述上位机设定；在自动控制模式时，所述PWM信号输出由所述照明控制装置自动设定；在时间表控制模式时，所述PWM信号输出按照设定时间更改。

4.根据权利要求1所述高速公路隧道照明控制系统，其特征在于：至少包括两个所述车检器并分别安装在进洞口外200米及出洞口外20米处，所述车检器通过光端机连接所述照明控制装置。

5.根据权利要求1所述高速公路隧道照明控制系统，其特征在于：所述PWM1并联连接位于隧道入口段的加强照明回路中的LED灯恒流电源，所述PWM2并联连接贯穿隧道的基本照明回路及隧道出口加强段中的LED灯恒流电源。

6.根据权利要求1至5中任一项所述高速公路隧道照明控制系统，其特征在于：所述PWM信号输出电压为2-24V，所述照明控制装置由PLC、ARM、DSP、FPGA中的一种或几种硬件组合及编程实现。

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