浅谈新城1、2#隧道双色温照明控制方案

张学军

摘 要：2019年，甘肃省在G248线兰州至马关公路康乐至卓尼段试验段（康乐至拉石）及（新城至卓尼、西寨连接线）机电工程首先试点推行公路隧道双色温照明控制方案，做为G248线兰州至马关公路康乐至卓尼段试验段（康乐至拉石）及（新城至卓尼、西寨连接线）机电工程KZJD-2标施工负责人，就该方案实施进行探讨。

关键词：隧道照明;色温调节;隧道

本系统中，新城1#、2#隧道做为一个隧道群，设一个监控中心。所有的设备通过智能控制网络互相连接，传递、交换数据。智能控台与监控中心连接采用光纤介质的以太网;智能控台与灯具之间采用的是屏蔽双绞线的RS-485总线。

隧道照明智能监控软件安装在控制室的服务器上，而服务器，控制终端和控制柜内的智能控台通过光纤联接，组成一个以太网，可在此网络内高速、大量的传递数据。而控制柜中的智能控台与安装在灯具背板上的智能电源之间是通过RS-485总线传输信号的。

日照强度调节隧道灯光功能：

采用隧道光亮度（辉度）检测器来实现光照强度的检测。由于它输出的是4—20mA的直流模拟量信号，所以需要另外配合一个直流模拟量采集器，将输出信号数字化后通过RS485总线上报给集中控制器再接入系统。

每个洞的入口处装1台检测器，测试洞外路面照度。灯具安装完毕后经过实地测试得到洞外照度与入口段调光等级的对应关系，将对应关系输入灯控系统软件，软件自动依据试验得到的对应关系对入口段的照明进行控制。

1 色温调节功能

1.1 调整色温原則与方案

（1）调色温原则：隧道变色温照明作为近年来一种新的理念和技术，目前国内外尚缺少相关标准。

本项目隧道照明系统设计中，参考国内外相关科研成果，在隧道入、出口加强照明段采用了变色温控制技术。

色温、亮度智能控制器根据洞外、洞内的色温、亮度检测结果对加强照明进行自动跟踪控制。控制原则如下：

洞外光强越强（越亮），洞内照明功率越大即洞内照明亮度也越强，反之亦然。

由于色温调控没有可依据的技术标准和规范，因此，色温调控也暂按洞外色温越高，洞内灯具色温也越高考虑。

（2）调色温方案：隧道照明智能控制器根据检测到的洞内外光亮、色温数据、交通量变化以及白天、黑夜等情况，控制隧道的照明系统，调节隧道入、出口加强照明灯具的亮度和色温，保证行车的安全，同时对洞内照明以及照明控制设备的状况进行监视。

根据洞外色温变化情况，将隧道内色温分为六级进行调控。为避免软件中可能出现发生误判，对接近每一级的色温数值均可作为所接近级数进行处理。

由于色温调控缺少成熟的经验，本项目采用案例比对的方法进行调控：

项目初期，各项目在设备安装时，承包人应进行不同天气（晴、阴、重阴等）的测试，对照当地不同天气情况不同时间段的色温数据，得到初步的色温与时间对照关系。在此基础上，由色温、亮度智能控制器进行加强照明的自动跟踪控制。

在设备安装后的一年内，承包人应按季节进行不少于4次的晴天测试，并结合色温检测仪的全年检测值，确定本项目4个季节的色温变化趋势，得到项目全年的色温与时间对照关系，为色温、亮度智能控制器的精细控制提供对照依据。

1.2 调光系统构成

（1）色温亮度均可调控制系统。可调光（色温、亮度）控制系统由主服务器计算机和监控管理软件、集中控制器、亮度、色温数据采集器、通讯与驱动电源、可调色温灯具等组成。每条隧道是一个不受外部影响的独立系统。单条隧道的故障不会影响其它隧道的正常工作。

亮度、色温数据采集器将采集到的数据输入到集中控制器，数据进行处理后，通过下行通讯系统至灯具上配置的通讯与驱动电源，分别对灯具进行亮度与色温的调节。

通讯与驱动电源具有独立的身份编码，可在通讯中断和应急时使灯具最亮。

集中控制器可通过TCP/IP方式与主服务器计算机联接。可在隧道照明控制计算机上对集中器和节点控制器进行实时检测和控制。

（2）定色温仅亮度可调控制系统。基本照明控制器以时间调控为主，控制原则如下：

预先设置基本照明的时间--亮度对应关系，系统据此进行亮度控制。

（3）系统兼容与安全保护。调光系统应具有手动和自动两种调节方式，可进行实时、精细化调光。

当调光、调色温控制器故障时，系统可自动报警。当洞外亮度、色温检测器故障时，加强照明可自动转入最高亮度和原始色温模式，并向用户提供报警。

当调光控制器与控制计算机通讯故障时，调光控制也可自动转入最高亮度模式，并向用户提供报警。

当灯具调光控制线断路时，灯具自动转入最高亮度。

2 隧道照明智能监控软件

监控软件功能简介：采用Windows 平台的Web 界面，易用性好。

软件包括了系统配置，工具，设备管理，监控中心，报警处理，统计分析，系统管理这7大块功能。

3 隧道照明智能控台

（1）隧道照明智能控台采用主频400 MHz，32 bit 数

据位宽，高性能汽车级处理器;64MByte DDRSDRAM;256MByte Nand Flash;内置RTC时钟;内置硬件看门狗;操作系统为裁剪后 Linux。

（2）智能电源控制接口：四路RS-485总线（默认通信速率9600bps）。

（3）预留有一路独立的485总线接口，可用来联接外部仪器仪表比如功率计等。

（4）上位机通信接口：1个以太网电口（10/100 Mbps通信速率），1个无线接口（GPRS/3G）。

（5）控制模式：支持手动、时控和远程控制两种模式。1）手动：通过控台上的旋钮与开关，在本地对所有下属灯具进行开关与亮度调节。2）时控：控台按照本地存储的调光时刻和亮度值，对联接的智能电源，以天为周期循环控制。3）远程控制：控制软件发送命令通过以太网或3G无线网络送到控台，控台将命令解析后送到联接的智能电源上。完成调光回传状态等操作。

（6）无线上位机通信接口支持GPRS，EVDO，TDSCDMA，

WCDMA，天线接口为SMA。

（7）与上位机通信支持TCP/IP/UDP/SNMP/Modbus/DHCP/HTTP SEVER/DNS 等协议。

（8）通信异常处理功能：控台5分钟内与控制中心无信号通信的状态下，控台会启动上位机通信异常处理流程，自动切换到时控模式。按照控台内预存的控制计划，调节连接在控台上所有灯具的亮度。

（9）基本参数：尺寸 250×205×45（mm），金属外壳，重量1 490 g，电源需求：输入AC200～240V，最大功耗10 W。

4 总结

智能照明控制系统结合电力监控系统可以实现对隧道内基本照明的电源进行分路控制。

智能集成电源与控台、控制软件的结合可以很方便地对入口段与加强段的灯具进行开关与调光。系统集成照度检测仪与车辆检测器后更可以实现随洞外亮度与车流自动调整光照，大大降低隧道运营能耗与开支。

发生火灾时，可由值班人员手动或系统自动切换到100%亮度。

根据在控制中心预设的一年中每天的昼夜灯亮度时间表，无线智能照明控制系统可以自动调节灯具亮度;并且还可以根据不同天气场景下，亮度的不同，随时更换亮灯方案。

软件中可以自由设定光照、车流、时间、场景等不同影响因素对灯光控制的方案组合。满足客户对灯光控制精细化、智能化的要求。

值班人员可以按事先预设的场景手动调整隧道内的光照强度。

参考文献：

[1]朱合华，李谈词，冯守中，等.城市隧道不同照明段的灯具色温选取分析[J].现代隧道技术，2020，57（z1）：277-284.