高速公路隧道照明节能与智能控制系统

高速公路隧道照明节能与智能控制系统
摘要：高速公路隧道照明设备运维管控的实际需求，经过一系列技术探索，优化并形成了信息化解决方案。

方案可有效提高高速公路隧道照明智能控制的稳定性与可靠性，减少高速公路隧道照明日常养护的运维管理成本，减少运维出车次数，降低碳排放，保障高速公路车辆行驶的便利性和安全性，减少因隧道照度不合理带来的车户投诉，提高公众出行服务的满意度，具有良好的经济价值和社会效益。

关键词：高速公路隧道；照明节能；智能控制
引言
隧道照明系统是高速公路运行过程中的重要环节。

照明系统作为隧道机电系统的主要构成部分，其在正常运行状态下通常会消耗大量的能源。

照明系统的功能是向经过隧道内部的车辆提供安全、亮度适中的行车环境，隧道照明系统在确保高速公路车辆安全行驶方面发挥着重要作用。

但是，为响应国家节能政策的号召，应增强对高速公路照明节能与智能控制系统的研究，减少能源消耗。

1 高速公路隧道照明节能控制的主要内容
1.1按需分配
最初，高速公路隧道照明节能控制主要采用人工控制的手段，通过远程或者本地的方式手动操作高速公路隧道照明系统，使其能够根据高速公路隧道照明需求的动态变化，实现照明的智能化分配，从而达到“按需分配”的照明效果。

但这种控制方式的运行成本较高，同时人工控制的时延对高速公路隧道照明系统充分发挥作用带来一定的影响。

因此在现代通信、网络技术发展的过程中，需要使用远程控制计算机，按照预定的程序、时间段分配照明，提升照明控制的智能化水平，保障控制效果完全满足“按需分配”的要求。

需要在原有系统的基础上，提升控制策略的智能化水平，以满足更多场景下高速公路隧道照明的需求。

1.2精准照明
在不同情况下隧道对照明的要求有较大的区别，如雨雾天气需要确保最大的
照明效果，避免司机视野不佳对行驶安全和舒适度带来的不良影响；夏季内外光
照差距较大，需要确保内外光源的变化不会引起短暂眩光的情况；在阴天，需要
适当降低照度，确保隧道照度在合理的范围内，并提升照明的舒适度。

通过精准
的照明控制，在不同条件下采取对应的方式进行调光，可以精准提供照明，同时
降低照明系统的能源消耗。

2高速公路隧道照明节能与智能控制措施
2.1根据环境亮度的控制
在高速公路隧道照明节能控制中，需要合理设置光照传感器的光强采集频率、周期。

为了确保采集数据的准确性，避免因数据误差带来的不良影响，在设计过
程中，需要在洞内外使用多个传感器进行数据采集，并对比传感器的数据，选择
相近的数据作为光照度数值。

其中，洞外的光照传感器只需要在白天工作，并以
10min为频率进行检测。

PLC芯片可以根据远程控制命令或者本地控制逻辑，调
整照明系统的控制电压，使隧道内的光照亮度始终根据洞内外的光照需求发生变化，在保障光照需求的同时，提升光照控制的精准性与合理性。

2.2根据车速的控制
设计隧道行驶限速、平均速度等，同时，使用预设照明时间的方式，根据车
辆进出情况，设计照明开启、关闭的时机，从而为车辆提供一定时长的高速公路
隧道照明。

利用车检器和视频传感器记录车辆行驶速度，根据隧道的全长，设计
隧道灯具的开启、关闭时机，及时调整隧道内部的照明亮度，并在车辆通行期间
为车辆提供安全、舒适的照明。

2.3交通量控制
2.3.1远程控制
远程控制中心根据PLC反馈的高速公路隧道照明需求信息，和交通监控中心
提供的视频数据，分析、预测隧道当前或者可能出现的交通量情况，并根据交通
量展开照明控制。

在实际的控制过程中，需要设计不同的交通量控制模式，以满
足不同的照明控制需求。

①大交通量模式。

远程控制中心发出环境亮度整要求，
调至高亮度水平，避免隧道内的污染、烟尘带来的照明效果不佳问题，并在交通
量减少后，恢复至原来的控制模式，避免对隧道运行带来的影响。

②小交通量模式。

根据车检器提供的车速与光照传感器提供的环境亮度数据，调整PLC的输出
电压，使高速公路隧道照明始终处于最佳的照明状态，提升系统的节能效果。

③
特殊事件模式。

当视频传感器检测到车祸、火灾或者有高优先级车辆队列行驶时，需要保证高速公路隧道照明的全面、高效的工作状态，需要向PLC芯片发出工作
指令，确保相关事件得到有效的处理。

④0交通量模式。

车检器、视频传感器没
有检测到车辆的情况下，需要让高速公路隧道照明控制系统保持最节能的工作状态，仅维持基本的运行亮度，避免能源的浪费。

2.3.2本地控制
当车检器、视频传感器检测到来车时，根据洞内外照度传感器提供的信息，
向隧道提供照明，并根据车检器的计数情况，调整照明的强度，以保证照明效果
符合实际应用的需求。

在设计的过程中，需要重视车辆先后进入隧道的情况，避
免因车辆进出导致的程序逻辑问题。

3高速公路隧道照明系统节能路径
3.1优化分时间隔照明控制模式
设计高速公路隧道照明系统的过程中，通常会运用2套控制系统开展调节与
调整。

受昼夜不同光线条件与环境的影响，照明系统需要运用分时间段的控制方式，但现阶段此方式难以满足节能设计需求，并且还会导致部分电能浪费，使运
营成本增高。

对此，需运用更多级别的照明控制系统，增强对照明与灯光设备的
管控，进而在各个时间段与路段实现高效控制，减少电能消耗和浪费。

对于以上
方面，主要采取三级控制系统，能够实现节能降耗的目标，并使控制更具灵活性。

3.2太阳能的运用
太阳能是可再生能源，对环境不会造成任何污染，具有环保、节能、方便等
特点。

在隧道照明中运用太阳能，除了可以满足隧道照明要求之外，还能降低电
费的投入，进而产生良好的经济效益。

太阳能指的是光电转换，根据太阳能辐射
能光子以及半导体技术，或是半导体物质转变成电能的过程。

此种转换通常被称
为“光生伏打效应”。

此装置由控制器、变化器、逆变器、太阳能电池方阵、蓄
电池等构成，通过对太阳能技术的运用，除了能够满足隧道照明工作之外，还可
以实现对绿色能源的高效运用，实现节能减排的效果，还可以解决隧道无法引用
市电照明的难题。

3.3节能设计与优化
高频无极灯是以磁性材料、功率电子学、等离子学等为基础研发出来的一种
照明产品。

其主要构成元素为：高频发生器部件、玻璃泡壳部件、功率耦合器部件。

与普通照明灯具相比，高频无极灯无灯丝，可凭借电磁感应的方式形成等离子，向外辐射紫外线，然后激发高频无极灯灯泡壳内壁荧光粉，最终生成可见光。

结合高压钠灯和高频无极灯之间存在的性能差异，以及高速公路隧道照明节能设
计在环境方面的特殊性，设计方案应区别于普通道路照明。

明确设计方案时需做
到以下2点：①保证隧道内部路面亮度呈现出均匀性，便于司机更好地对障碍物
进行辨认，防止由于亮度不均而引起司机视觉疲劳的情况。

②降低隧道内部照明
环境的眩光。

受眩光影响，司机眼部可能会出现调节痉挛症状，容易影响车辆的
安全行驶。

所以，设计隧道照明系统时，应运用消除直射和反射眩光的方法形成
漫反射，确保光源的柔和性。

结束语
近年来，高速公路隧道照明节能与智能控制系统日益成熟，但是在实际应用中，仍然需要根据不同项目的应用情况调整配置，以达到最佳使用效果。

高速公
路隧道照明节能与智能控制系统提高了高速公路隧道照明品质，在满足运营需求
的前提下，节能效果明显，为隧道智慧化运营提供了技术保障。

参考文献
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