傳統(tǒng)的隧道照明為實(shí)現(xiàn)各段的合理照明，按晴天、云天、陰天、重陰天加強(qiáng)照明和全日
基本照明、白日基本照明、全日基本應(yīng)急照明七種模式控制[4]，控制方式過于簡(jiǎn)單，無法根據(jù)室外環(huán)境照度、交通流量、隧道內(nèi)車輛行駛速度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)照明的自適應(yīng)控制，照明效果不佳，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。隧道照明節(jié)能智能控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)照明的基礎(chǔ)上加入智能控制環(huán)節(jié)，將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使整個(gè)隧道通風(fēng)照明能自動(dòng)適應(yīng)車速、車流量和洞外環(huán)境氣象等影響因素的變化，減少不需要的照明浪費(fèi)。在燈具上使用大功率LED 燈取代現(xiàn)階段廣泛使用的高壓鈉燈，真正實(shí)現(xiàn)了綠色照明。近年來，大功率LED 照明有不斷取代高壓鈉燈等常規(guī)照明設(shè)備的趨勢(shì)，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)高效。同等亮度條件下使用LED 照明耗能僅為白熾燈的10%，熒光燈的50%。
(2)壽命長(zhǎng)。LED 理論使用壽命為100000 小時(shí)，是熒光燈的10 倍，白熾燈的100 倍。
(3) 易調(diào)光控制。LED 在調(diào)光性能上具有巨大的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光，尤其適合在隧道照明等需要調(diào)光的特殊場(chǎng)合。
在本仿真系統(tǒng)中，模型燈具采用白光LED，每個(gè)LED 功率為1W，LED 正向?qū)妷簽?.5V，最亮?xí)r平均電流為350mA，LED 調(diào)光控制是通過上位機(jī)發(fā)送調(diào)光信息產(chǎn)生PWM 脈沖來實(shí)現(xiàn)的。
2.1 仿真隧道模型及燈具布置
仿真隧道分為入口段、過渡段、基本段和出口段，總長(zhǎng)10m，隧道高1m，包含了一個(gè)完整隧道的基本部分。按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求對(duì)各個(gè)照明段的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，得到各段的長(zhǎng)度為：入口段80cm，過渡段200cm，基本段670cm，出口段50cm。燈具對(duì)稱布置，兩邊每隔20cm 等間距排列。
2.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
隧道照明控制通過上位機(jī)和本地控制器共同控制實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)的照明控制有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制模式，手動(dòng)控制的優(yōu)先權(quán)大于自動(dòng)控制的優(yōu)先權(quán)。手動(dòng)方式是由操作人員自行指定上位機(jī)的輸出結(jié)果;自動(dòng)方式是上位機(jī)根據(jù)接收到的傳感器信息，包括隧道口亮度、隧道內(nèi)亮度、隧道口車速、隧道口車流量，通過照明控制程序計(jì)算輸出各個(gè)照明回路的邏輯控制數(shù)據(jù), 并通過RS485 總線傳到隧道各段本地控制器中。控制器根據(jù)上位機(jī)的控制數(shù)據(jù)開啟或者關(guān)閉相應(yīng)的子回路，從而控制照明回路的照明。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖二所示。
本地控制器主要完成以下功能：①收集本段區(qū)域內(nèi)檢測(cè)
設(shè)備檢測(cè)的信息，包括光強(qiáng)傳感器和車輛傳感器等;②對(duì)收集的信息進(jìn)行預(yù)處理并存儲(chǔ)在本地的存儲(chǔ)單元內(nèi);③將本地控制內(nèi)處理好的信息數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控計(jì)算機(jī);④接收監(jiān)控計(jì)算機(jī)各種控制命令，并將控制命令和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)比較后，對(duì)功率控制模塊發(fā)出相應(yīng)的控制命令。
系統(tǒng)主程序流程如圖三所示。首先系統(tǒng)上電初始化各個(gè)模塊，啟動(dòng)各處傳感器模塊，采集車輛及洞內(nèi)外亮度信息，并將信息通過RS485 總線傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)，判斷系統(tǒng)是否處于本地控制器手動(dòng)控制狀態(tài)，如果是在手動(dòng)控制狀態(tài)(系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修維護(hù))，則程序結(jié)束，由手動(dòng)控制面板實(shí)現(xiàn)照明回路的控制;否則下一步檢測(cè)隧道狀態(tài)是否正常，不正常，則報(bào)警，并且調(diào)用特殊狀態(tài)程序;正常則下一步檢測(cè)總線通信是否正常，正常則調(diào)用遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制程序，否則調(diào)用本地控制器基本控制程序，然后輸出回路控制命令。利用觸摸屏顯示隧道狀態(tài)信息，同時(shí)將本地隧道狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
隧道照明在交通照明中占據(jù)了很大比重，在全球都為節(jié)能減排而討論對(duì)策的背景下，研究隧道照明節(jié)能系統(tǒng)有著非常重要的意義。本文在參考《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的基礎(chǔ)上改進(jìn)傳統(tǒng)的道路隧道照明，得出適合駕駛員視覺要求的隧道照明節(jié)能控制算法，充分應(yīng)用LED 照明燈具的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，利用計(jì)算機(jī)和智能控制器展開隧道照明的自適應(yīng)節(jié)能控制研究，可操作性強(qiáng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室仿真驗(yàn)證，具有良好的節(jié)能效果。
