隧道照明控制管理系統(tǒng) 解決方案
隧道照明控制管理系統(tǒng)
解決方案
解決方案
- 現(xiàn)狀
另外,隧道照明中必須考慮某些特殊的視覺現(xiàn)象,為了對隧道照明進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),就有必要先了解些基本的視覺問題。在白天,駕駛員進(jìn)入隧道時(shí)會遇到如下視覺問題:剛進(jìn)入隧道由于白天隧道外的亮度相對于隧道內(nèi)的高很多,如果隧道足夠長,駕駛員看到的是黑乎乎的一個洞,這就是“黑洞”現(xiàn)象;如果隧道很短的話,在駕駛員面前就出一個“黑框”。進(jìn)入隧道后由明亮的外部進(jìn)入一個較暗的隧道,視覺會有一定的適應(yīng)時(shí)間,然后才能看清隧道內(nèi)部的情況,這種現(xiàn)象稱為“適應(yīng)的滯后現(xiàn)象 ”。在隧道中間段,由于汽車排出的廢氣集聚,形成煙霧,汽車前照燈的光會被這些煙霧吸收和散射,形成光幕和降低前方障礙物與其背景(路面,墻面)之間的亮度對比度,影響障礙物的能見度,給視覺功能帶來不利影響。隧道出口處會出現(xiàn)一個很亮的出口,對駕駛員會產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光,從而看不清路況,容易發(fā)生車禍。為此隧道照明通常分為入口照明,內(nèi)部照明和出口照明。其中對入口照明的要求更加嚴(yán)格,要求從與外界相仿的亮度逐漸降低。具體而言,白天隧道入口照明的亮度要根據(jù)隧道外的亮度,車速,入口處的視場和隧道的長度來確定的。
節(jié)能降耗、保障安全是建設(shè)和運(yùn)營單位迫切需要解決的技術(shù)難題。浙江巨川隧道單燈智能照明控制系統(tǒng)可以節(jié)省電量的損耗,同時(shí)改善隧道內(nèi)視覺享受,減輕駕駛員疲勞,有利于提高隧道通行能力保證交通安全。
2.設(shè)計(jì)依據(jù)
隧道和道路照明,尤其是高速公路隧道照明有如下顯著特點(diǎn)與要求:
- 燈具節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大一般為數(shù)千盞甚至上萬盞;
- 管理區(qū)域大,少則一公里,多則近百公里;
- 施工安裝和維護(hù)難度大,成本高;
- 照明與行車安全相關(guān),需要高可靠性和穩(wěn)定性;
- 需要集中控制。
- 能在電腦或電子設(shè)備上可視的、簡單、快捷地控制所有照明燈具
- 對隧道燈具,尤其是加強(qiáng)段照明的燈具實(shí)施按需調(diào)光,達(dá)到消除白洞、黑洞效應(yīng)的目的,并且能夠節(jié)能降耗。
- 對道路燈具,按照燈具安裝區(qū)域的經(jīng)緯度,運(yùn)算出天文時(shí)鐘,自動的在日落時(shí)開燈,日出時(shí)關(guān)燈。按需調(diào)光,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
- 能夠迅速、實(shí)時(shí)地掌握所有燈具的工作狀態(tài),對異常狀態(tài)及時(shí)報(bào)警,達(dá)到提高安全性,并且降低維護(hù)成本的目的。
二.系統(tǒng)功能
浙江巨川電氣科技有限公司隧道照明控制系統(tǒng)方案的實(shí)施,依賴于先進(jìn)控制技術(shù)和控制方式的支撐。隧道照明系統(tǒng)配置了照明控制配電箱,能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場人工控制和自動控制,并且預(yù)留了遠(yuǎn)程控制模塊,以實(shí)現(xiàn)對照明設(shè)施的遠(yuǎn)程控制。隧道照明燈具采用手動、遙控、時(shí)控三種控制方式進(jìn)行控制,一般情況下采用遙控和時(shí)控方式,檢修時(shí)采用手動控制。通過時(shí)間控制模式,晚上關(guān)閉加強(qiáng)照明燈具;基本照明燈具則保持常亮。同時(shí),白天根據(jù)洞外亮度情況對隧道加強(qiáng)照明燈具亮度適應(yīng)曲線進(jìn)行動態(tài)調(diào)光控制,以達(dá)到安全、舒適、高效、經(jīng)濟(jì)的照明效果。該方式重點(diǎn)突出安全和節(jié)能控制的特點(diǎn),體現(xiàn)綠色照明要求,追求“按需照明”的理想沒計(jì)目標(biāo)。隨著工業(yè)自動化水平的提高和照明光源的發(fā)展及照明燈具的改善,智能控制方式將會得到更為廣泛的應(yīng)用。
隧道照明控制系統(tǒng)具體功能如下:
?遠(yuǎn)程控制與管理:通過CAN總線通信技術(shù)和網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)隧道照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控與管理;
?隧道分段亮度調(diào)節(jié):出口段、入口段、隧道內(nèi)過渡段、隧道內(nèi)部等,分段設(shè)置,自動進(jìn)行分段照明控制;
?多種控制方式:監(jiān)控中心遠(yuǎn)程手動/自動、本機(jī)手動/自動、外部強(qiáng)制控制等五種控制方式,系統(tǒng)管理維護(hù)更加方便;
?數(shù)據(jù)采集與檢測:隧道燈具及設(shè)備的電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)檢測,終端在
線、離線、故障狀態(tài)監(jiān)測、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障智能分析;
?多功能實(shí)時(shí)報(bào)警:燈具故障,終端故障、線纜故障、斷電、斷路、短路、異
常開箱、線纜、設(shè)備狀態(tài)異常等系統(tǒng)異常實(shí)時(shí)報(bào)警;
?綜合管理功能:數(shù)據(jù)報(bào)表、運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、可視化數(shù)據(jù)、景觀設(shè)備資產(chǎn)管理等完善的綜合管理功能,管理運(yùn)維更加智能化。
三.隧道單燈控制管理系統(tǒng)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
A.隧道單燈管理器(JCT-LD)
隧道單燈控制器即:集中控制器,安裝在配電柜中,1臺可管理200盞以下的單燈控制器。
功能特點(diǎn):
(一)接收和發(fā)送子網(wǎng)內(nèi)的所有單燈控制信號、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警處理等。它負(fù)責(zé)控制子網(wǎng)內(nèi)的單燈控制器運(yùn)行,將系統(tǒng)中心的命令下達(dá)給單燈控制器,將單燈控制器及線路信息反饋系統(tǒng)中心。集中控制器處于系統(tǒng)中心和單燈控制器的中間,向上通過TXD和RXD數(shù)據(jù)接口與網(wǎng)關(guān)通信,網(wǎng)關(guān)再與系統(tǒng)中心通信,向下則是通過 CAN總線通訊協(xié)議方式,同各個單燈控制器通信。
(二)可實(shí)現(xiàn)對三相電或者單相電的電流(三路)電壓(三路)、有功、無功、
功率因素、溫度等數(shù)據(jù)的采集;
(三)接收服務(wù)器下發(fā)的定時(shí)策略存儲在本地,上報(bào)服務(wù)器所要查詢的數(shù)據(jù);可
實(shí)現(xiàn)本地或者遠(yuǎn)程的查詢與配置;同時(shí)可實(shí)現(xiàn)策略的查詢、修改;也可進(jìn)行手動
實(shí)時(shí)控制命令和查詢命令;
具體功能如下:
①實(shí)時(shí)控制:可實(shí)時(shí)控制每盞單燈開關(guān)
②本地控制:回路控制,支持本地操作
③定時(shí)控制:分段定時(shí),星期選擇
④經(jīng)緯控制:自動計(jì)算當(dāng)?shù)厝粘鋈章鋾r(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)控制
⑤2路開關(guān)量采集(非法開門、紅外檢測、煙感貨接觸器狀態(tài)等)
主要參數(shù):
工作電壓 | AC220V 50HZ |
負(fù)載電流 | 5A |
環(huán)境溫度 | -20℃-70℃ |
通訊方式 | CAN總線通訊方式,同時(shí)帶數(shù)據(jù)接口 |
安裝方式 | 面板開孔嵌入式/底板支架式 |
產(chǎn)品重量 | 416g |
面板開孔 | 158mm*94mm |
外形尺寸 | 162*100*45mm(長*寬*高) |
安裝在燈具內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)對每盞燈具的開關(guān)控制,調(diào)光控制等功能。
功能特點(diǎn):
控制隧道燈具開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電流采集、電壓采集、計(jì)算功率以及功率因數(shù)等。單燈控制器安裝在燈具內(nèi)部,滿足路燈企業(yè)和工程商的使用需求。洞外的亮度檢測儀通過CAN口與單燈控制器連接,入洞口的加強(qiáng)照明燈具開啟時(shí),單燈控制器通過讀取隧道外亮度檢測儀的數(shù)據(jù),即可根據(jù)洞外亮度的等級對LED隧道加強(qiáng)燈具輸出功率進(jìn)行動態(tài)調(diào)光;另外,加強(qiáng)照明采用自動控制模式,可分為:晴天、云天、陰天、重陰天4級,單燈控制器可其他設(shè)置好4個級別的調(diào)光功率,滿足不同天氣狀況的照明要求。
主要參數(shù)
工作電壓 | AC220V 50HZ |
負(fù)載功率 | 3KW |
環(huán)境溫度 | -40℃-85℃ |
回路輸出 | 1路 |
通訊方式 | CAN總線通訊方式 |
調(diào)光方式 | PWM/0-10V |
防水等級 | IP65 |
外形尺寸 | 155*68*40mm(長*寬*高) |
智能網(wǎng)關(guān)模塊是連接集中控制器與后臺軟件的轉(zhuǎn)換中心,以太網(wǎng)接入網(wǎng)線,設(shè)置好IP地址,電腦系統(tǒng)軟件即可遠(yuǎn)程操作管理控制隧道單燈。
功能特點(diǎn):
通過以太網(wǎng)可以接入Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,布線簡單,一般采用網(wǎng)線的屏蔽線接口;支持多聯(lián)網(wǎng)通信,傳輸穩(wěn)定,速率高!
主要參數(shù):
工作電壓 | DC12-24V 500mA |
使用環(huán)境 | -40℃-85℃ |
LAN以太網(wǎng) | 10/100M bps |
配置方式 | 網(wǎng)口 |
串口波特率 | 9600bps |
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 | TCP |
外形尺寸 | 81*104*26mm(長*寬*高) |
D.中繼器(JCT-ZCC)
當(dāng)CAN通訊線超出1200米,需增加一個中繼器,使得電腦遠(yuǎn)程控制通訊信號更加穩(wěn)定,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性。
功能特點(diǎn):
提供4個CAN信號接口,實(shí)現(xiàn)獨(dú)立CAN網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)交換;
過濾錯誤CAN信息,改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);
延長網(wǎng)絡(luò)通訊距離,增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量;
主要參數(shù):
工作電壓 | DC12-24V 500mA |
使用環(huán)境 | -45℃-85℃ |
工作消耗 | <1W |
通訊接口 | CAN-BUS總線 |
數(shù)據(jù)吞吐量 | 3000fps |
隔離保護(hù) | CAN端口具備2500VDC電氣隔壁 |
外形尺寸 | 60*102*27mm(長*寬*高) |
隧道智能照明系統(tǒng)中心主要實(shí)現(xiàn)通過系統(tǒng)控制軟件對不同(集中管理器)下的單燈控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問和控制,包括參數(shù)配置,控制命令發(fā)送、現(xiàn)場燈具狀態(tài)收集等。能夠顯示路燈開關(guān)狀態(tài)信息,能夠遠(yuǎn)程控制路燈的開關(guān)和調(diào)節(jié)路燈的亮度,可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序調(diào)度事件、讀取數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)視事件和報(bào)警應(yīng)答等操作,具體功能如下:
ö遠(yuǎn)程開關(guān):可對任意一盞、一路或自定義的一組路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)控制;
ö遠(yuǎn)程調(diào)光:可對任意一盞、一路或自定義的一組路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)光控制;
ö狀態(tài)查詢:可隨時(shí)查詢路燈的開關(guān)狀態(tài)、亮度、電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)。
ö自動巡檢:系統(tǒng)具有自動巡檢的功能,可代替人工巡檢。
ö自動運(yùn)行:系統(tǒng)可自動執(zhí)行設(shè)置好的照明策略,可實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)燈、分時(shí)段調(diào)光等。
ö情景照明:可自定義設(shè)置任意分區(qū)、分組、分時(shí)以及隔盞亮燈等情景照明模式
ö故障報(bào)警:可實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、故障檢測
ö數(shù)據(jù)報(bào)表:可按日、月、年統(tǒng)計(jì)用用電量、節(jié)能率等數(shù)據(jù),并生成相關(guān)報(bào)表
ö歷史記錄:可保存操作歷史記錄,能追溯操作失誤問題
ö設(shè)備管理:可管理單燈控制器、集中管理器等設(shè)備,包括錄入、修改、刪除、查詢等功能。
ö分級權(quán)限:不同級別的用戶可設(shè)置不同的管理區(qū)域和操作權(quán)限
ö地圖功能:系統(tǒng)集成GIS地理信息系統(tǒng),可在地圖上查看和管理任一盞路燈。
四.隧道單燈控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用
1.節(jié)能方面
目前隧道照明的能耗有70%左右是浪費(fèi)在過渡照明上。因此,隧道照明節(jié)能,首先必須從減少過度照明著手。若要減少過度照明,就要求照明燈具的功率能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)控。那種用單純減小燈具設(shè)計(jì)功率以減少過度照明的方法是不可取的。因?yàn)檫@種方法會使照明系統(tǒng)運(yùn)營一段時(shí)間后亮度就會低于規(guī)范要求。到那時(shí),除非增加燈具數(shù)量,否則就只有采用降低行車速度或頻繁更換光源的方法來解決了。采用無級調(diào)光這種方式是一種不錯的選擇,這種無級調(diào)光方式是基于LED 光源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。它可使燈具亮度根據(jù)需要任意調(diào)整,隧道內(nèi)需要多亮,照明燈具就提供多大的亮度,在滿足規(guī)范的前提下避免了過度照明,最大限度地節(jié)約了電能。
2.控制方式
采用浙江巨川智能隧道燈控制系統(tǒng)后即可實(shí)現(xiàn)基本照明和加強(qiáng)照明相結(jié)合的控制模式,一套系統(tǒng)里面即可實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、巡檢控制,可根據(jù)不同的環(huán)境需求實(shí)現(xiàn)無極調(diào)光變換,達(dá)到管理方便、節(jié)省能源的功能??紤]既要保證隧道的舒適度、亮度要求,又要充分節(jié)約能源、降低運(yùn)行費(fèi)用,隧道照明采用照明自動化控制、就地控制和遙控。根據(jù)洞外環(huán)境亮度、交通量的變化,按白天(晴朗)、傍晚(多云)、陰雨天、重陰、夜間、深夜六級標(biāo)準(zhǔn)對洞內(nèi)照度進(jìn)行控制。晴朗的白天基本照明和加強(qiáng)照明燈具全部開啟,傍晚或多云天氣加強(qiáng)照明燈減半,陰雨天加強(qiáng)照明燈開啟1/4,重陰天加強(qiáng)照明燈開啟1/8,夜間加強(qiáng)照明燈全部關(guān)閉,深夜交通量較小時(shí)基本照明燈具可按50%調(diào)光。
照明自動控制由設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé),浙江巨川 LED 照明調(diào)光系統(tǒng)預(yù)留了開放標(biāo)準(zhǔn)的CAN通信接口,可外接各種傳感器。洞外亮度監(jiān)測裝置將檢測到的隧道洞外亮度信號傳送至控制裝置上,再由其換算后輸出0~10V 直流模擬信號去控制 LED 燈具的輸出功率,從而達(dá)到控制被照場所亮度的目的。
2.2.1基本照明控制
隧道內(nèi)基本照明的特點(diǎn)是工作時(shí)間長,需要24小時(shí)持續(xù)照明。根據(jù)這一特點(diǎn),在設(shè)計(jì)基本照明亮度時(shí)考慮了足夠的冗余量。但在使用時(shí),我們并不需要將設(shè)計(jì)冗余全部用上,即滿功率工作;而是需要多少功率就提供多少功率。在未來若干年內(nèi),當(dāng)燈具出現(xiàn)一定的光衰時(shí),可通過控制系統(tǒng)相應(yīng)增加燈具的輸出功率,使隧道內(nèi)的基本照明強(qiáng)度始終都能滿足規(guī)范要求而又不會產(chǎn)生過度照明。
2.2.2加強(qiáng)照明控制
隧道加強(qiáng)照明燈具早晨開啟和晚上關(guān)斷的時(shí)間以及燈具開啟后的亮度調(diào)節(jié)
均由隧道單燈控制系統(tǒng)裝置進(jìn)行控制??刂葡到y(tǒng)根據(jù)檢測到的洞外亮度數(shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算后去控制洞內(nèi)燈具的輸出功率。這種自動跟蹤洞外亮度,調(diào)節(jié)洞內(nèi)亮度的照明方式,有效避免了過度照明,實(shí)現(xiàn)了按需照明的目標(biāo),最大限度地節(jié)約了電能。
2.2.3應(yīng)急照明控制
隧道的應(yīng)急照明燈具又兼做基本照明燈具,均由 EPS 電源供電。當(dāng)市電斷電時(shí),控制裝置瞬間將基本照明燈具的功率同步控制到額定功率的15%左右。這使得系統(tǒng)在市電斷電情況下應(yīng)急照明的配光特性與原先的基本照明相同,最大限度地避免了交通事故的發(fā)生。
3.LED調(diào)光控制的優(yōu)越性
隧道采用 LED 照明亮度單燈智能控制系統(tǒng)后,節(jié)能只是其優(yōu)越性的一個方面。由于節(jié)能,它的工作溫度絕大部分時(shí)間都處在一個較低的水平。而工作溫度的降低,又會衍生出其他的效益:
(1)亮度無級控制,比分級控制的同類燈具更節(jié)能40%,比鈉燈照明節(jié)能70%~90%
(2)由于一年中只有夏天的中午,加強(qiáng)照明燈具才接近滿功率工作,大多數(shù)時(shí)間均在10%~60%的功率下工作;而基本照明的設(shè)計(jì)冗余留到遠(yuǎn)期再用,近期的工作功率也低于燈具的額定功率。這使得燈具和電源的長期工作溫度非常低,不僅可大幅減小 LED 的光衰,還延長了 LED 和電源的壽命。
(3)下半夜功率可同步減半,燈具配光特性保持不變,避免了單側(cè)關(guān)燈所產(chǎn)生的危及行車安全的斑馬效應(yīng)。
(4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單,只須2個回路,即一個基本照明回路和一個加強(qiáng)照明回路?;菊彰饔旨鎽?yīng)急照明;當(dāng)市電斷電時(shí),所有基本照明的功率均降至額定功率的
10%,從而確保了照度的均勻性。
(5)當(dāng)隧道未達(dá)到設(shè)計(jì)車流量時(shí),可依據(jù)規(guī)范對洞內(nèi)照明強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)折減,折減量可根據(jù)需要任意設(shè)定,以確保在滿足規(guī)范的前提下最大限度地節(jié)約電能,避免過度照明,使系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師們追求的按需照明的設(shè)計(jì)理念。
(6)與分級調(diào)光系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)可節(jié)約相當(dāng)數(shù)量的電纜、控制箱及相應(yīng)電氣的費(fèi)用。
五.隧道單燈控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和節(jié)能效益
5.1優(yōu)點(diǎn)展示:
5.2 節(jié)能效益
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