1.2.3．贵州省公路工程集团有限公司 贵州贵阳 550000
4．湖南科技大学湖南湘潭 411100
5．湖南联智桥隧技术有限公司湖南长沙 410000
摘要：本文依托贵州盘兴高速司家寨隧道照明项目，将智能控制与绿色照明设计相结合，根据洞外亮度、车流量和车速等信息对照明进行实时调节，在保证安全的前提下，实现按需照明，节约能源，降低排放。
关键词：智能照明；按需照明；控制策略
1 引言
隧道照明不同于一般道路照明，是公路隧道营运安全的基本保障。传统隧道照明系统由于能耗高、控制模式单一、安全性低，隧道照明耗电费用已成为运营中最主要的开支。目前公路隧道服务水平与隧道节能之间的矛盾越练越凸显。
目前，隧道照明控制主要是按天气、按日时，参考交通量或应急状态进行调节，实质均为“有级控制、定亮（亮度）调节”的回路控制模式。隧道照明设计关于照明控制大多表述为“以全路段交通监控系统检测环境参数、交通量，经过反复实测修订建立数学模型获得交通量预测预报值调控隧道照明”，而这种控制方案并实践应用并不多见，而采用晴天、阴雨天、夜晚、深夜的4~5级回路控制法比较通用。隧道开通初期车流量小，照明能耗与营运效益矛盾十分突出，即使用节能高效光源，如果仍采用回路控制法而没有增加调控级数和节能控制，其节能效果仍是有限的。在本文中，以依托工程司家寨隧道为例，介绍一种智能照明控制系统在隧道中实际应用。
2 智能照明系统概述
2.1 智能照明系统的构成
系统包括照明控制器、洞外亮度检测器、车量检测器、洞内亮度检测器、单灯检测模块、通讯模块、调光控制器以及控制软件。在整个系统中，控制系统根据指令控制照明灯具。灯具控制器提供功率电源给控制系统和照明灯具，同时灯具控制器执行调光控制器发出的指令，对灯具进行通断控制和调光控制，从而提供照明光源给隧道。洞内亮度传感器提供的亮度值通过转换反馈给控制器，通过调整输入值达到预设的期望亮度，实现“按需照明”。
图1 智能照明系统图
2.2 智能照明系统的功能特点
1．自适应。系统根据洞外环境亮度的不断变化产生联动，能够以洞外亮度和入口段的亮度为依据折减系数，建立洞内亮度的需求曲线，并以此为依据控制灯具的动态调光，从而实现洞外与洞内亮度的自适应。
2．按需照明。系统根据车流量，洞外亮度，天气情况等综合工况实时调整照明控制策略，实时照明指标检测满足国家规范开灯要求，安全节能。
3．安全、稳定。通过对灯具亮度自动调节，隧道内的亮度均匀度得到最大限度提升，提升行车环境的安全，保证安全。
4．提高运维效率。通过单灯检测及巡检功能，及时准确发现故障灯具，同时提供统一管理，并能和现有监控平台无缝衔接。
3 智能照明系统在司家寨隧道的应用
3.1 工程概况
盘兴高速公路是连接盘县至兴义的高速公路，是目前交通运输部批复的20条绿色公路主题性试点项目之一。司家寨隧道是盘兴高速所包含的 13 座隧道之一。隧道属于双洞单向交通隧道（右洞长 462m，左洞长 490m）。在照明设计上采用按近期10年交通量预测取值，确保在符合规范条件下最大限度节能；通过调光方式实现减少照明能耗的目的，司家寨隧道通过采用智能照明系统，取得了很好效果。
3.2 系统设计
家寨隧道照明工程中采用的智能照明控制技术，先后通过了理论论证、实验性验证及实际使用验证。隧道照明灯具全部采用可调光隧道专用LED灯具，应用智能化控制技术，实现根据天气、洞外亮度、时间、车流量、供电电压等多参数动态控制隧道照明质量。
3.3 控制策略
1．基本照明控制采取24小时开启方式，通过控制亮度百分比输出调节亮度，满足照度要求，保证照度均匀度，同时达到节能目的。如果灯具出现光衰问题，就可以通过增加输出功率来保证照度要求。
2．加强照明控制采取按洞外照度值，通过回路及百分比输出开启。加强照明的功率占到整个照明负载功率的75%。因此通过合理的控制策略可以大幅降低照明能耗。
3．应急照明控制。应急照明电源采用EPS供给，隧道停电情况下应急照明调整亮度，保证应急照明持续供电。
4 智能照明系统在司家寨隧道应用的优势分析
4.1 系统优势
该隧道采用智能照明后系统优势如下：
1．改变了原有的单一回路控制模式，避免了采用单侧开灯模式带来的安全隐患，保证了配光特性。
2．节能效果明显。相比原设计分级控制模式，能够节约约50%能源。
3．延长了灯具使用寿命。由于灯具时间使用功率大部分时间均在满功率以下，使得灯具及电源的长期工作功率较低，LED光衰减少，故延长了灯具使用寿命。
4．提高了管理效率。系统可在本地及远程监控自动运行，避免了频繁手动操作，同时通过灯具巡检功能，能迅速排除灯具故障，提高了运维管理水平。
4.2 经济优势
从该高速中选取长度相当的某隧道（右洞长405m，左洞长407m），对两座隧道进行了运营分析，同期电费仅为后者的50.36%，经济效益显著。同时大大降低了运维人员的管理难度。
5 结语
智能控制系统在高速公路的成功运用，不仅具有巨大的经济效益，同时有效保障行车安全，提高了运维管理水平。随着技术发展，未来将会有更多的控制形式和控制策略，以帮助最大限度降低隧道照明能耗，节约巨额照明成本，保护环境，减少CO2排放，以实现国民经济的可持续发展。
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论文作者:胡涛1,卢道勇2,戴德江3,钟新谷4,陈旺5
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：隧道论文; 亮度论文; 调光论文; 灯具论文; 系统论文; 智能论文; 节能论文; 《基层建设》2018年第3期论文;