CN210381410U - 一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隧道照明技术领域，公开了一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统，包括太阳能供电系统和隧道加强段照明系统，太阳能供电系统与隧道加强段照明系统电连接为隧道加强段照明系统供电；隧道加强段照明系统包括地磁车辆检测器、微波车辆检测器、第一全景照度仪、第二全景照度仪、控制处理器、灯具驱动电路和隧道照明灯；多个地磁车辆检测器、微波车辆检测器设置在隧道洞口前方，多个地磁车辆检测器对称埋设在道路的每个车道上，微波车辆检测器固定在道路的旁侧，地磁车辆检测器、微波车辆检测器的输出端均与控制处理器连接。本实用新型能够解决地理位置偏远、电力资源较匮乏的隧道加强段太阳能照明问题，推进公路隧道节能减排工作。

Description

一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统

技术领域

本实用新型涉及隧道照明技术领域，尤其涉及一种隧道加强段太阳能递归照明节能供电系统。

背景技术

“十二五”以来，我国经济社会发展与资源环境约束的矛盾日益凸显，产业结构调整和经济发展方式转变对节能减排的要求日益迫切，为此国务院《关于加快发展安全节能环保产业的意见》提出了促进节能环保产业加快发展的目标，国家发改委《节能中、长期专项规划》明确将交通运输及绿色照明列为节能重点领域，多省、直辖市交通运输单位相继出台了交通节能减排专项方案。

隧道照明能耗巨大，例如，截止2018年浙江省全省公路隧道共1370处，总长865974米，隧道照明全年耗电量约3亿度（折算合标煤10万吨，CO2排放量23.6万吨）。隧道照明不同于一般公路照明，尤其是加强段照明对公路行车交通安全起至关重要的作用。加强段照明是为了使驾驶员维持良好的视觉状态，确保安全，在隧道入口处的开头需要相对较高的亮度，对隧道入口处进行补充加强照明。

现有隧道加强段照明系统主要使用市电进行供电，主要存在以下两点问题：

（1）截止目前，我国大部分隧道没有实现“按需照明”，据统计，隧道照明能耗有70%左右浪费在“过度照明”上。现有的隧道加强段照明系统主要依靠时序控制，不同的时刻控制器控制加强段灯具亮度不同，在阴雨、酷暑晴天等天气情况下无法做到高效的调节，不仅能耗高，且隧道加强段照明效果不好。为减少营运开支，许多隧道管理单位选择关闭部分照明回路来降低电耗，导致隧道内亮度不规范，且地面出现不均匀光斑，行车安全存在隐患。

（2）使用市电进行供电，大多需要消耗不可再生能源，不符合交通节能减排专项方案的要求；此外，在偏远山区为隧道照明需要建设单独的隧道供配电系统，需要克服较多的地质、环境调节限制，导致工程造价高，且供电质量难以保证。

随着光伏发电技术成熟及LED等可调光节能灯具的大规模应用，利用绿色能源及照明节能控制技术实现强化行车安全为前提的“按需照明”成为可能。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统，能够解决地理位置偏远、电力资源较匮乏、施工周期长、设备成本高的隧道加强段太阳能照明问题，推进公路隧道节能减排工作。

本实用新型采用如下技术方案实现：一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统，包括太阳能供电系统和隧道加强段照明系统，所述太阳能供电系统与隧道加强段照明系统电连接为隧道加强段照明系统供电；所述隧道加强段照明系统包括地磁车辆检测器、微波车辆检测器、第一全景照度仪、第二全景照度仪、控制处理器、灯具驱动电路和隧道照明灯；其中，多个所述地磁车辆检测器、微波车辆检测器设置在隧道洞口前方100~200m处，多个地磁车辆检测器对称埋设在道路的每个车道上，微波车辆检测器固定在道路的旁侧，地磁车辆检测器、微波车辆检测器的输出端均与控制处理器连接，地磁车辆检测器与微波车辆检测器配合组成隧道车流量预测单元，用于计算得出实际车流量。

所述控制处理器为PLC处理器，根据洞口亮度、车流量等信息进行综合调光，控制处理器还提供以太网口，与隧道中控室照明控制服务器进行通信。

所述第一全景照度仪、第二全景照度仪通过共用的支架安装在隧道洞口前方50~100m处的道路旁侧，两个照度仪的采集方向均对准隧道洞口中心线，第一全景照度仪、第二全景照度仪的输出端均与控制处理器连接，两个照度仪组成照度处理单元，两路照度仪输出信号至控制处理器，经过计算取其平均值，得出洞口实际亮度。

所述控制处理器还与灯具驱动电路电连接，灯具驱动电路与隧道照明灯电连接，灯具驱动电路用于驱动隧道照明灯工作；所述太阳能供电系统包括太阳能电池板、第一能量采集系统、太阳能控制器、斩波电路、蓄电池组、第二能量采集系统、降压稳压电路和负载；其中，所述太阳能电池板的输出端分别与第一能量采集系统、斩波电路电连接，所述第一能量采集系统的输出端与太阳能控制器电连接。

所述斩波电路的输出端与蓄电池组的输入端电连接，所述蓄电池组的输出端分别电连接有第二能量采集系统和降压稳压电路，第二能量采集系统、降压稳压电路的输出端均与太阳能控制器电连接。

所示太阳能控制器的输出端还直接与斩波电路的输入端点连接；所述太阳能控制器还与隧道中控室内的照明控制服务器进行连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的隧道加强段太阳能递归照明供电系统，包括地磁车辆检测器、微波车辆检测器、第一全景照度仪、第二全景照度仪、控制处理器、灯具驱动电路和隧道照明灯，地磁车辆检测器与微波车辆检测器配合组成隧道车流量预测单元，用于计算得出实际车流量，通过两个照度仪组成照度处理单元，得出洞口实际亮度，能够根据洞口亮度、车流量等信息进行综合调光，能够解决地理位置偏远、电力资源较匮乏、施工周期长、设备成本高的隧道加强段太阳能照明问题，推进公路隧道节能减排工作。

附图说明

图1是本实用新型中太阳能供电系统的电路框图；

图2是本实用新型中隧道加强段照明系统的电路框图。

图中：21、太阳能电池板；22、第一能量采集系统；23、太阳能控制器；24、斩波电路；25、蓄电池组；26、第二能量采集系统；27、降压稳压电路；28、负载；31、地磁车辆检测器；32、微波车辆检测器；33、第一全景照度仪；34、第二全景照度仪；35、控制处理器；36、灯具驱动电路；37、隧道照明灯。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1、图2所示，本实用新型的一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统，包括太阳能供电系统和隧道加强段照明系统，太阳能供电系统与隧道加强段照明系统电连接为隧道加强段照明系统供电。隧道加强段照明系统包括地磁车辆检测器31、微波车辆检测器32、第一全景照度仪33、第二全景照度仪34、控制处理器35、灯具驱动电路36和隧道照明灯37；其中，多个地磁车辆检测器31、微波车辆检测器32设置在隧道洞口前方100~200m处，多个地磁车辆检测器31对称埋设在道路的每个车道上，微波车辆检测器32固定在道路的旁侧，地磁车辆检测器31、微波车辆检测器32的输出端均与控制处理器35连接，地磁车辆检测器31与微波车辆检测器32配合组成隧道车流量预测单元，用于计算得出实际车流量，还能够检测到车速和车间距的信息；根据交通新行业标准，隧道照明应当结合交通量、设计速度、平均车距、洞外亮度、洞内能见度、时间、外部事件等因素，使用地磁车辆检测器31与微波车辆检测器32配合组成的隧道车流量预测单元能够提供交通量、速度、车距信息。

控制处理器35为PLC处理器，根据洞口亮度、车流量等信息进行综合调光，控制处理器35还提供以太网口，与隧道中控室照明控制服务器进行通信。

第一全景照度仪33、第二全景照度仪34通过共用的支架安装在隧道洞口前方50~100m处的道路旁侧，两个照度仪的采集方向均对准隧道洞口中心线，第一全景照度仪33、第二全景照度仪34的输出端均与控制处理器35连接，两个照度仪组成照度处理单元，两路照度仪输出信号至控制处理器35，经过计算取其平均值，得出洞口实际亮度。

控制处理器35还与灯具驱动电路36电连接，灯具驱动电路36与隧道照明灯37电连接，灯具驱动电路36用于驱动隧道照明灯37工作；太阳能供电系统包括太阳能电池板21、第一能量采集系统22、太阳能控制器23、斩波电路24、蓄电池组25、第二能量采集系统26、降压稳压电路27和负载28。

其中，太阳能电池板21的输出端分别与第一能量采集系统22、斩波电路24电连接，第一能量采集系统22的输出端与太阳能控制器23电连接；斩波电路24的输出端与蓄电池组25的输入端电连接，所述蓄电池组25的输出端分别电连接有第二能量采集系统26和降压稳压电路27，第二能量采集系统26、降压稳压电路27的输出端均与太阳能控制器23电连接。

太阳能控制器23的输出端还直接与斩波电路24的输入端点连接；太阳能控制器23还与隧道中控室内的照明控制服务器进行连接。

本实用新型的太阳能供电系统为现有常用的太阳能供电系统，其工作过程中，太阳能供电系统以太阳能控制器23为核心，由蓄电池组25通过降压稳压电路27为隧道加强段太阳能递归照明供电系统供电，通过第一能量采集系统22采集太阳能电池板21的电流、电压，计算功率，判断是否达到最大功率，根据判断结果调整斩波电路24，实现高效率的充电；放电过程通过第二能量采集系统26检测蓄电池组25的电压判断是否满足外供要求，根据检测结果结合是否有命令采取断开或闭合使负载28停止或运行，负载28为隧道照明灯37。

实施例1

使用本实用新型的隧道加强段太阳能递归照明供电系统进行了试点工作，试点工程属于遂昌县峡口门至湖山至金竹公路改建工程隧道机电工程，项目地点在遂昌大柘镇周庄隧道，隧道长约200m，隧道采用10.8kw的光伏系统。

光伏系统包括隧道加强段太阳能递归照明供电系统和基本照明系统，隧道加强段太阳能递归照明供电系统为隧道入口需要加强照明的隧道照明灯37，总负载功率为8kw，系统满足随着隧道口光照亮度L20的变化，隧道内照明亮度随之变化，同时满足光照突暗30s内灯强度不变。

基本照明系统24h不间断工作，基本照明设备的负载为5kw，采用洞内亮度调光的方式工作，日耗电量60kwh，太阳能电池板21的供电不足且蓄电池组25储能不足时，可切换至市电供电，基本照明系统是现有技术，不是本实用新型的保护要点，这里不展开描述。

为减少封道时间，在封道作业前，对耗时较长且不需要封道施工的项目进行提前作业，主要作业内容包括：

在周庄隧道东口出口10m处隧道旁（K4+715）进行基础施工，将土地平整达±0.05m的高度公差要求，地表要求采用工程机碾平，地表底部素土夯实，再加（厚≥50mm）3：7石灰土夯实，基础持力层至少为2层（粉土夹粉质粘土），基坑开挖到设计深度后如仍未能到达持力层，应继续向下开挖并用粗砂回填压实，然后浇灌混凝土，将太阳能电池板21通过太阳能支架安装在该处，太阳能电池板21的组件总功率选用300w，组件尺寸为1954mm*982mm，单套电站组件排布方式为4*9，电站容量为10.8kw。

然后进行电气设备间施工，电气设备间靠近太阳能支架，面积25-30m²，留有通风口，将控制处理器35及其附属电路安装在电气设备间内的电气箱内，为保证安全，对电气设备间进行电源防雷处理，使其防雷接地，控制处理器系统使用以太网与隧道中控室内的照明控制服务器进行连接，在电气设备间内引入0.4kv市电，根据负载28的用电情况，负载28每天用电最大功率为8KW，蓄电池组25的后备时间要求为30S，则蓄电池组25容量为3.2AH，蓄电池组25选用50AH12V一组，根据负载28，蓄电池组25组件的容量满足最大8KW实时功率，考虑组件转换效率，衰减、环境等因素影响，蓄电池组25组件容量为11KW。

将第一全景照度仪33、第二全景照度仪34通过共用的支架安装在周庄隧道洞口前方80m处的道路旁侧，安装使得两个照度仪的采集方向均对准隧道洞口中心线，两个照度仪组成照度处理单元，两路照度仪输出信号至控制处理器35，经过计算取其平均值，得出洞口实际亮度，能够模拟驾驶员的人眼观察到的亮度，从而使得后续调节的隧道照明灯37亮度更加合理。

将两个微波车辆检测器32依次安装在周庄隧道洞口前方100m、200m处，微波车辆检测器32通过支架固定在道路的旁侧。

然后进行封道作业，将两组地磁车辆检测器31对称埋设在道路的每个车道上，通过地磁车辆检测器31与微波车辆检测器32配合组成隧道车流量预测单元，用于计算得出实际车流量，还能够检测到车速和车间距的信息；然后对隧道照明灯37和灯具驱动电路36进行改造，使得灯具驱动电路36能够按电流大小控制隧道照明灯37的亮度；安装完成后整个系统的进行调试，调试多次后解除封道作业，为保证安全，初始运营期对周庄隧道处的车流进行限速。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隧道加强段太阳能递归照明供电系统，其特征在于：包括太阳能供电系统和隧道加强段照明系统，所述太阳能供电系统与隧道加强段照明系统电连接为隧道加强段照明系统供电；

所述隧道加强段照明系统包括地磁车辆检测器（31）、微波车辆检测器（32）、第一全景照度仪（33）、第二全景照度仪（34）、控制处理器（35）、灯具驱动电路（36）和隧道照明灯（37）；

其中，所述地磁车辆检测器（31）、微波车辆检测器（32）的输出端均与控制处理器（35）连接，地磁车辆检测器（31）与微波车辆检测器（32）配合组成隧道车流量预测单元，用于计算得出实际车流量；

所述控制处理器（35）为PLC处理器，根据洞口亮度、车流量信息进行综合调光，控制处理器（35）还提供以太网口，与隧道中控室照明控制服务器进行通信；

所述第一全景照度仪（33）、第二全景照度仪（34）的输出端均与控制处理器（35）连接，两个照度仪组成照度处理单元，两路照度仪输出信号至控制处理器（35），经过计算取其平均值，得出洞口实际亮度；

所述控制处理器（35）还与灯具驱动电路（36）电连接，灯具驱动电路（36）与隧道照明灯（37）电连接，灯具驱动电路（36）用于驱动隧道照明灯（37）工作。

2.根据权利要求1所述的隧道加强段太阳能递归照明供电系统，其特征在于：所述太阳能供电系统包括太阳能电池板（21）、第一能量采集系统（22）、太阳能控制器（23）、斩波电路（24）、蓄电池组（25）、第二能量采集系统（26）、降压稳压电路（27）和负载（28）；

其中，所述太阳能电池板（21）的输出端分别与第一能量采集系统（22）、斩波电路（24）电连接，所述第一能量采集系统（22）的输出端与太阳能控制器（23）电连接；

所述斩波电路（24）的输出端与蓄电池组（25）的输入端电连接，所述蓄电池组（25）的输出端分别电连接有第二能量采集系统（26）和降压稳压电路（27），第二能量采集系统（26）、降压稳压电路（27）的输出端均与太阳能控制器（23）电连接；

所示太阳能控制器（23）的输出端还直接与斩波电路（24）的输入端点连接；

所述太阳能控制器（23）还与隧道中控室内的照明控制服务器进行连接。

3.根据权利要求1或2所述的隧道加强段太阳能递归照明供电系统，其特征在于：多个所述地磁车辆检测器（31）、微波车辆检测器（32）设置在隧道洞口前方100~200m处，多个地磁车辆检测器（31）对称埋设在道路的每个车道上，微波车辆检测器（32）固定在道路的旁侧。

4.根据权利要求1或2所述的隧道加强段太阳能递归照明供电系统，其特征在于：所述第一全景照度仪（33）、第二全景照度仪（34）通过共用的支架安装在隧道洞口前方50~100m处的道路旁侧，两个照度仪的采集方向均对准隧道洞口中心线。

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