集通高速公路特长五女峰隧道LED 特殊景观带细化设计及设备选型

王军静

（中交机电工程局有限公司，北京100000）

1 引言

近年来，伴随着LED 照明行业的快速发展，LED 具有节能、环保、体积小、重量轻、使用寿命长等特点，渐渐取代了过去隧道照明使用的高压钠灯和白炽灯。LED 灯具已经广泛用于高速公路隧道路照明等项目中。与控制器相互配合，可以实现国旗及各种海底世界、行云流水等特殊图案及视频显示，应用在特长隧道中，对行车司机可以起到缓解驾驶疲劳的作用。例如，2018 年，四川二郎山隧道特殊景观照明曾引发社会热议。

吉林省集通安至通化高速公路为交通运输部品质工程，绿色旅游公路，路线全长82.213km，桥隧比37.14%，其中，特长隧道五女峰隧道左洞长7930m，右洞长7871m，洞内K24+500 处各设计有120m 长特殊景观照明，本方案在吉林省交通规划设计院初步设计基础上，综合考虑施工管理、进度、质量、安全、成本、节能、环保等方面进行进一步细化设计，并进行设备参数选型，实现景观照明景观效果。

2 控制系统总体方案原理简介

控制系统的总体设计原理框，该系统由计算机、主控制器、区域控制器、驱动电源、LED 灯具5 大模块组成。其中，控制器是整个系统的核心，主控制器通过各区域制器控LED 灯具，可以实现国旗及各种海底世界、行云流水等特殊图案及视频显示。

本方案布局分为过渡1 区、显示区、过渡2 区各40m，布局隧道拱顶对称布置，宽度13m。

为过往车辆司机视觉提供一个渐变过渡，不至于突然过亮，产生视觉盲视，特设计过渡1 区、过渡2 区，布局低密度，采用4m伊4m。显示区用于显示各种图片、视频等，布置高密度，采用16m伊16m。

3 系统硬件选型

3.1 计算机

计算机安装专业的LED 控制系统程序，并将视频文件转变为程序控制文件，发送到区域制器，区域控制器根据点阵控制LED 各灯珠颜色、光强形成各种图案。

计算机选用市面台式计算机，选取时主要参考的参数为：CPU：I5 及以上；内存：8G DDR4；网卡：100/1000Mbps 自适应以太网卡；显卡：4G 显存独立显卡；存储：2伊500G 7200 转高速防震硬盘RAID 1 数据镜像；声卡：板载。

3.2 主控制器

LED 灯具按照预定图案或视频发光，主要原理是通过主控制器芯片将原始图案或视屏进行解析，然后通过通信协议传输至区域控制器，区域控制器控制LED 所在电路中的各个位置灯珠输入电压来调节LED 灯珠颜色和亮度。

本方案采用脉宽调制（PWM）实现对LED 亮度的调控，通过控制恒定电压的直流电源的输出频率，调节LED 输入电压，从而达到控制灯具的方法。在脉宽调制过程中，输出按照特定的频率来控制，并且根据显示需要调整一个周期内电源通和断的时间，调节LED 灯珠两端的电压的大小，达到控制LED 的亮度目的。通过调节脉冲电平信号的占空比，调控灯珠[1]。

本方案选用的主控制器YM-LM501-3G，具体特点如下：

1）控制方式：联机控制(以太网)/脱机控制。默认联机优先联机信号停止后控制器自动切换到脱机模式；

2）控制器支持“LED 演播软件”（本公司软件）或“MADRIX”软件，后者采用ART-NET 协议；

3）多台LM501 可组成局域网络，实现联动；

4）LM501 有相应外设接口，可通过DMX 控制器实时调SD 卡存储的图片及视频；

5）与计算机通过RJ45 口连接，最大可以实现65 000 万个像素点同时控制；

6）灰度控制范围：32-65536 级，软件采用Gamma 校正处理；

7）配置无线接口，支持手机APP 控制。

3.3 区域控制器

主控制器选用YM-SVE8伊512，具有以下特点：

1）兼容DMX512（1990）国际标准协议；

2）控制功能强：可控制各种驱动芯片，可选择范围广泛；

3）可连接联机也可脱机单元控制；

4）主控与区域控器通过网线连接，控制距离不超过100m；

5）采用光电隔离的输入和输出，保证整个控制稳定可靠；

6）控制系统实现RGB256 级灰度，可实现1.6伊107种颜色；

7）配置灵活、亮度、速度调节相互独立；

8）最大可以输出8 个端口，每个端口最大可控制512 像素点；

9）具有良好的抗干扰能力；

10）支持个性化二次开发[2]。

3.4 LED 驱动电源

LED 灯具采用直流电压驱动，采用电压变换电路，使220V 的交流电变低电压，供灯具调节使用。

本方案通过高速公路专线转换低压220V 交流，再通过变压器、整流、滤波、稳压输出12V 直流电源。采用驱动电源型号为PLV400B-220S12/PLV400B-220S24 分别输出为DC12V 和DC24V。

3.5 LED 灯具

本方案选用的LED 灯具型号为XSD-P25/ XSD-P40 两种型号，分别为直径40mm 的圆形点光源和25mm伊25mm 的方形点光源，选用的LED 灯具均为DMX512 信号协议。

DMX512 信号协议在LED 灯具中的使用，其优点是其中的一个出现故障不会影响连路上其他灯具的正常工作。

4 效果图

本项目的效果图如图1 所示。

图1 效果图

5 结语

本细化设计方案采用计算机、主控制器、分控制器、LED驱动电源、LED 灯具等设备形成系统，既能实现隧道内部醒目景观和视频图案，达到缓解司机视觉疲劳的作用，又能达到隧道照明的作用，实用意义强，适合高速公路特、中长隧道景观照明系统工程使用。