淺談新城1、2#隧道雙色溫照明控制方案

張學軍

摘 要：2019年，甘肅省在G248線蘭州至馬關公路康樂至卓尼段試驗段（康樂至拉石）及（新城至卓尼、西寨連接線）機電工程首先試點推行公路隧道雙色溫照明控制方案，做為G248線蘭州至馬關公路康樂至卓尼段試驗段（康樂至拉石）及（新城至卓尼、西寨連接線）機電工程KZJD-2標施工負責人，就該方案實施進行探討。

關鍵詞：隧道照明;色溫調節;隧道

本系統中，新城1#、2#隧道做為一個隧道群，設一個監控中心。所有的設備通過智能控制網絡互相連接，傳遞、交換數據。智能控臺與監控中心連接采用光纖介質的以太網;智能控臺與燈具之間采用的是屏蔽雙絞線的RS-485總線。

隧道照明智能監控軟件安裝在控制室的服務器上，而服務器，控制終端和控制柜內的智能控臺通過光纖聯接，組成一個以太網，可在此網絡內高速、大量的傳遞數據。而控制柜中的智能控臺與安裝在燈具背板上的智能電源之間是通過RS-485總線傳輸信號的。

日照強度調節隧道燈光功能：

采用隧道光亮度（輝度）檢測器來實現光照強度的檢測。由于它輸出的是4—20mA的直流模擬量信號，所以需要另外配合一個直流模擬量采集器，將輸出信號數字化后通過RS485總線上報給集中控制器再接入系統。

每個洞的入口處裝1臺檢測器，測試洞外路面照度。燈具安裝完畢后經過實地測試得到洞外照度與入口段調光等級的對應關系，將對應關系輸入燈控系統軟件，軟件自動依據試驗得到的對應關系對入口段的照明進行控制。

1 色溫調節功能

1.1 調整色溫原則與方案

（1）調色溫原則：隧道變色溫照明作為近年來一種新的理念和技術，目前國內外尚缺少相關標準。

本項目隧道照明系統設計中，參考國內外相關科研成果，在隧道入、出口加強照明段采用了變色溫控制技術。

色溫、亮度智能控制器根據洞外、洞內的色溫、亮度檢測結果對加強照明進行自動跟蹤控制。控制原則如下：

洞外光強越強（越亮），洞內照明功率越大即洞內照明亮度也越強，反之亦然。

由于色溫調控沒有可依據的技術標準和規范，因此，色溫調控也暫按洞外色溫越高，洞內燈具色溫也越高考慮。

（2）調色溫方案：隧道照明智能控制器根據檢測到的洞內外光亮、色溫數據、交通量變化以及白天、黑夜等情況，控制隧道的照明系統，調節隧道入、出口加強照明燈具的亮度和色溫，保證行車的安全，同時對洞內照明以及照明控制設備的狀況進行監視。

根據洞外色溫變化情況，將隧道內色溫分為六級進行調控。為避免軟件中可能出現發生誤判，對接近每一級的色溫數值均可作為所接近級數進行處理。

由于色溫調控缺少成熟的經驗，本項目采用案例比對的方法進行調控：

項目初期，各項目在設備安裝時，承包人應進行不同天氣（晴、陰、重陰等）的測試，對照當地不同天氣情況不同時間段的色溫數據，得到初步的色溫與時間對照關系。在此基礎上，由色溫、亮度智能控制器進行加強照明的自動跟蹤控制。

在設備安裝后的一年內，承包人應按季節進行不少于4次的晴天測試，并結合色溫檢測儀的全年檢測值，確定本項目4個季節的色溫變化趨勢，得到項目全年的色溫與時間對照關系，為色溫、亮度智能控制器的精細控制提供對照依據。

1.2 調光系統構成

（1）色溫亮度均可調控制系統?？烧{光（色溫、亮度）控制系統由主服務器計算機和監控管理軟件、集中控制器、亮度、色溫數據采集器、通訊與驅動電源、可調色溫燈具等組成。每條隧道是一個不受外部影響的獨立系統。單條隧道的故障不會影響其它隧道的正常工作。

亮度、色溫數據采集器將采集到的數據輸入到集中控制器，數據進行處理后，通過下行通訊系統至燈具上配置的通訊與驅動電源，分別對燈具進行亮度與色溫的調節。

通訊與驅動電源具有獨立的身份編碼，可在通訊中斷和應急時使燈具最亮。

集中控制器可通過TCP/IP方式與主服務器計算機聯接?？稍谒淼勒彰骺刂朴嬎銠C上對集中器和節點控制器進行實時檢測和控制。

（2）定色溫僅亮度可調控制系統?；菊彰骺刂破饕詴r間調控為主，控制原則如下：

預先設置基本照明的時間--亮度對應關系，系統據此進行亮度控制。

（3）系統兼容與安全保護。調光系統應具有手動和自動兩種調節方式，可進行實時、精細化調光。

當調光、調色溫控制器故障時，系統可自動報警。當洞外亮度、色溫檢測器故障時，加強照明可自動轉入最高亮度和原始色溫模式，并向用戶提供報警。

當調光控制器與控制計算機通訊故障時，調光控制也可自動轉入最高亮度模式，并向用戶提供報警。

當燈具調光控制線斷路時，燈具自動轉入最高亮度。

2 隧道照明智能監控軟件

監控軟件功能簡介：采用Windows 平臺的Web 界面，易用性好。

軟件包括了系統配置，工具，設備管理，監控中心，報警處理，統計分析，系統管理這7大塊功能。

3 隧道照明智能控臺

（1）隧道照明智能控臺采用主頻400 MHz，32 bit 數

據位寬，高性能汽車級處理器;64MByte DDRSDRAM;256MByte Nand Flash;內置RTC時鐘;內置硬件看門狗;操作系統為裁剪后 Linux。

（2）智能電源控制接口：四路RS-485總線（默認通信速率9600bps）。

（3）預留有一路獨立的485總線接口，可用來聯接外部儀器儀表比如功率計等。

（4）上位機通信接口：1個以太網電口（10/100 Mbps通信速率），1個無線接口（GPRS/3G）。

（5）控制模式：支持手動、時控和遠程控制兩種模式。1）手動：通過控臺上的旋鈕與開關，在本地對所有下屬燈具進行開關與亮度調節。2）時控：控臺按照本地存儲的調光時刻和亮度值，對聯接的智能電源，以天為周期循環控制。3）遠程控制：控制軟件發送命令通過以太網或3G無線網絡送到控臺，控臺將命令解析后送到聯接的智能電源上。完成調光回傳狀態等操作。

（6）無線上位機通信接口支持GPRS，EVDO，TDSCDMA，

WCDMA，天線接口為SMA。

（7）與上位機通信支持TCP/IP/UDP/SNMP/Modbus/DHCP/HTTP SEVER/DNS 等協議。

（8）通信異常處理功能：控臺5分鐘內與控制中心無信號通信的狀態下，控臺會啟動上位機通信異常處理流程，自動切換到時控模式。按照控臺內預存的控制計劃，調節連接在控臺上所有燈具的亮度。

（9）基本參數：尺寸 250×205×45（mm），金屬外殼，重量1 490 g，電源需求：輸入AC200～240V，最大功耗10 W。

4 總結

智能照明控制系統結合電力監控系統可以實現對隧道內基本照明的電源進行分路控制。

智能集成電源與控臺、控制軟件的結合可以很方便地對入口段與加強段的燈具進行開關與調光。系統集成照度檢測儀與車輛檢測器后更可以實現隨洞外亮度與車流自動調整光照，大大降低隧道運營能耗與開支。

發生火災時，可由值班人員手動或系統自動切換到100%亮度。

根據在控制中心預設的一年中每天的晝夜燈亮度時間表，無線智能照明控制系統可以自動調節燈具亮度;并且還可以根據不同天氣場景下，亮度的不同，隨時更換亮燈方案。

軟件中可以自由設定光照、車流、時間、場景等不同影響因素對燈光控制的方案組合。滿足客戶對燈光控制精細化、智能化的要求。

值班人員可以按事先預設的場景手動調整隧道內的光照強度。

參考文獻：

[1]朱合華，李談詞，馮守中，等.城市隧道不同照明段的燈具色溫選取分析[J].現代隧道技術，2020，57（z1）：277-284.